甘蔗糖蜜生产耐酸双倍焦糖色的研究

    从原料甘蔗糖蜜出发，经焦糖化反应，得到双倍焦糖色素，样品带负电荷，其着色率、耐酸性等各项指标均符合国家标准。本文讨论了反应所加催化剂量、反应温度、反应时间等主要工艺参数对产品质量的影响。
    关键词：糖蜜；双倍焦糖；耐酸性
　　1 前言

　　焦糖色, 俗称酱色, 是人类使用历史最悠久的食用着色剂之一。焦糖色分为单倍、双倍等主要的两大类, 用于酿造业和软饮料工业。双倍焦糖的生产主要以淀粉糖、蔗糖等为原料, 以糖蜜为原料生产焦糖色的文献很多 , 但是基本上都是生产单倍焦糖色, 以糖蜜为原料生产双倍焦糖的基本未见报导, 主要原因是糖蜜含糖量较低, 而双倍焦糖色的反应程度比较高, 当反应到较高色率时, 就会发生结焦、树脂化等现象。目前国内糖价飞涨,而焦糖色的价格稳中有降, 因此寻找一种廉价的糖原料来生产双倍焦糖色变得非常有现实意义。本研究主要就以糖蜜为糖源生产双倍焦糖色的工艺以及影响因素进行了探讨。

　　2 实验方法
　　2.1 药品及仪器
    甘蔗糖蜜, 絮凝剂( 广州精细化学工业公司) , 复合催化剂S- 1 型( 自制) 。868 型酸度计( 美国ORION( 奥立龙) 公司) , T U 1901 型紫外可见分光光度计( 北京普析通用仪器责任有限公司) , LVT 型盘式粘度计( 美国BROOKFIELD) 。

　　2.2 检验方法
　　焦糖色的质量指标按GB8817- 2001 进行分析。
    PH 值, 取适量焦糖色, 用868 型酸度计直接测定。
    耐酸性试验按文献2 进行分析。
    焦糖的电荷试验按文献3 进行分析。
    焦糖色的胶体特性: 将13mL1% ( w/ v)单宁酸溶液和12mL1%( w/ v) 焦糖液混合放置24h 后, 没有沉淀者其胶体特性较佳。
    色率: 目前GB8817- 2001 里没有色率一项检测指标, 但在实际生产中, 大多数情况下还是按色率来使用, 因此色率按GB8817- 88( 已废) 里面的色率检测方法。

　　2.3 糖蜜原料处理
　　甘蔗废糖蜜是制糖工业中的一种副产物, 含有大量的蔗糖, 总糖、还原糖约40%~60%, 价格低廉, 是制备双倍焦糖色的优质原料。同时糖蜜亦含有大量的有机或无机胶体物质等, 需要对糖蜜进行处理后才能将其作为焦糖生产原料使用。本研究主要采用了以下方法来进行处理:将糖蜜稀释至32~ 35°Be', 然后加热至一定温度, 并在此温度保持一定时间, 然后加入絮凝剂, 搅拌使絮凝剂均匀分布后, 进入沉降器沉降或通过离心分离机进行固液分离。当上层糖液里的不溶物小于一定数值后, 即可取糖液来进行生产反应。

　　2. 4 焦糖化反应
　　取上述经预处理的糖液500mL, 转入到带有搅拌器的微型高压反应釜中, 升温至60~ 80 ℃ 左右, 加入糖液重量5. 03% 催化剂,然后升温至130~ 132 ℃ , 进行第一步焦糖化反应, 反应约90min 后, 取样检测色率, 当色率大于2. 8 万EBC 单位时, 即可冷却, 停止反应。当温度降至60 ~ 80 ℃ 左右时, 加入11. 36%催化剂, 升温至138~ 140 ℃ , 反应约220~ 240min 后, 取样检测, 当色素大于6. 4万EBC 单位时, 可停止反应, 即得成品。若此时产品的粘度较大及PH 较低, 则可加入适量的水或碱液进行调整。

　　2.5 综合指标
　　2.5.1 产品的理化指标
    本产品外观呈黑褐色粘稠状液体; 有焦糖色特有的焦香味, 无SO₂ 气体等异味;经水释释后, 澄清透明, 无混浊及沉淀。所得的焦糖色产品经理化检验, 检验结果见表1。

　　2.5.2 着色试验结果
　　豆腐干着色: 取500mL5%焦糖色溶液, 加热至沸, 放入5 片0. 4× 3× 8cm 的豆腐干, 从再次煮沸时计时, 每隔2 分钟取出一片经着色的豆腐片, 放凉, 观察其颜色变化; 同时取市售双倍产品作比较。发现着色均匀, 按着色时间的,颜色由浅变深, 豆腐干于空气中放置24h 后颜色基本不变。相同着色时间的着色效果及着色稳定性与市售双倍焦糖无明显差别。由以上检验数据及实验结果来看, 本研究所得焦糖色, 符合国家标准的要求, 着色效果好, 能用于食品着色。

　　3 焦糖化反应的影响因素
　　3.1 催化剂的影响
　　焦糖化反应的催化剂主要有亚硫酸盐类、铵盐、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾等, 这些催化剂各有优缺点, 如大量使用铵盐催化来提高色系, 最终产品中的氨氮、重金属、4- 甲基咪唑等指标严重超过国家标准,同时, 会产生如红色指数低、产品气味差、着色效果差、耐酸性、耐盐性差等结果。本研究采用的催化剂是一种混合催化剂S- 1 型, 由多种铵盐及亚硫酸盐混合而得, 这样可以取其所长而避其短, 使产品的各项指标都较好。我们按上述实验方法的第一步焦糖化反应对各种不同催化剂进行了筛选, 各种不同催化剂对焦糖化反应的影响见表2。

　　催化剂可以加速反应, 提高产品色率, 由于我们常有的催化剂主要为亚硫酸盐类及铵盐类物质, 使用量过大, 会使得成品的SO₂ 、氨氮、4- 甲基咪唑等超出国家标准。因此在符合上述标准的前提下, 尽可能加大催化剂的用量, 以得到较高的色率。

　　3.2 反应温度影响
　　加催化剂时的温度影响。催化剂为盐类, 低温时不易快速溶解, 加入催化剂后, 容易遇水结块, 沉至反应器底部, 不能发挥其应有的作用。因此, 本研究采用60~ 80℃ 来反应, 此时温度不太高, 加入催化剂, 溶化后即可密闭反应器, 升温进行反应。
    温度对焦糖色的色率及红色指数影响较大。由于双倍焦糖一般用于着色, 可以不考虑其红色指数。升高温度, 反应速度加快, 同时焦糖色的色率亦会提高。不同温度下进行反应( 此处主要考察第二步焦糖化反应) 对实验结果的影响见表3。

　　通过实验, 发现在高温下反应, 虽然反应速度较快, 但是产品的胶体特性差, 易树脂化, 耐酸性亦比低温反应较差, 估计是产生了更高分子的聚合胶体, 使得焦糖色的整体性能变差。同时低温时, 因反应速度慢, 反应时间长, 进行耐酸试验时发现沉淀多。通过实验, 发现第一步反应时采用130℃ 左右, 第二步反应采用138e℃左右, 产品的各项性能指标较好。

　　3.3 反应时间的影响
　　从表3 中亦可看出反应时间对焦糖色的影响。反应时间跟反应温度是相互作用一起对该样品质量起影响的。跟反应温度的影响相似。加热反应时间越长, 焦糖色的色率会越高, 但是耐酸性能、胶体特性等会越差。加热需要一定时间, 本研究所列时间为升温至指定温度后的时间, 以产品达到指定色率时作适当调整。

　　4 结论
　　甘蔗糖蜜经除杂处理后, 在自制的S- 1 催化剂的作用下, 反应可得双倍焦糖色。双倍焦糖的耐酸性、胶体特性等受催化剂的用量, 反应温度, 反应时间等因素的影响。本工艺生产的样品呈负电荷, 用于豆腐干着色时, 着色快且稳定。（本文搜集整理于网络，如有侵权之处，请联系我们删除。）

*文献1 傅其军  利用糖蜜生产教堂色素的实际
*文献2 汤兴俊、卢林海、黄晓丹  甘蔗糖蜜生产焦糖色素的研究
*文献3 李国基、耿予欢、于淑娟  利用糖蜜生产焦糖色素的研究