甘蔗糖蜜生產(chǎn)耐酸雙倍焦糖色的研究

    從原料甘蔗糖蜜出發(fā)，經(jīng)焦糖化反應，得到雙倍焦糖色素，樣品帶負電荷，其著色率、耐酸性等各項指標均符合國家標準。本文討論了反應所加催化劑量、反應溫度、反應時間等主要工藝參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
    關(guān)鍵詞：糖蜜；雙倍焦糖；耐酸性
　　1 前言

　　焦糖色, 俗稱醬色, 是人類使用歷史最悠久的食用著色劑之一。焦糖色分為單倍、雙倍等主要的兩大類, 用于釀造業(yè)和軟飲料工業(yè)。雙倍焦糖的生產(chǎn)主要以淀粉糖、蔗糖等為原料, 以糖蜜為原料生產(chǎn)焦糖色的文獻很多 , 但是基本上都是生產(chǎn)單倍焦糖色, 以糖蜜為原料生產(chǎn)雙倍焦糖的基本未見報導, 主要原因是糖蜜含糖量較低, 而雙倍焦糖色的反應程度比較高, 當反應到較高色率時, 就會發(fā)生結(jié)焦、樹脂化等現(xiàn)象。目前國內(nèi)糖價飛漲,而焦糖色的價格穩(wěn)中有降, 因此尋找一種廉價的糖原料來生產(chǎn)雙倍焦糖色變得非常有現(xiàn)實意義。本研究主要就以糖蜜為糖源生產(chǎn)雙倍焦糖色的工藝以及影響因素進行了探討。

　　2 實驗方法
　　2.1 藥品及儀器
    甘蔗糖蜜, 絮凝劑( 廣州精細化學工業(yè)公司) , 復合催化劑S- 1 型( 自制) 。868 型酸度計( 美國ORION( 奧立龍) 公司) , T U 1901 型紫外可見分光光度計( 北京普析通用儀器責任有限公司) , LVT 型盤式粘度計( 美國BROOKFIELD) 。

　　2.2 檢驗方法
　　焦糖色的質(zhì)量指標按GB8817- 2001 進行分析。
    PH 值, 取適量焦糖色, 用868 型酸度計直接測定。
    耐酸性試驗按文獻2 進行分析。
    焦糖的電荷試驗按文獻3 進行分析。
    焦糖色的膠體特性: 將13mL1% ( w/ v)單寧酸溶液和12mL1%( w/ v) 焦糖液混合放置24h 后, 沒有沉淀者其膠體特性較佳。
    色率: 目前GB8817- 2001 里沒有色率一項檢測指標, 但在實際生產(chǎn)中, 大多數(shù)情況下還是按色率來使用, 因此色率按GB8817- 88( 已廢) 里面的色率檢測方法。

　　2.3 糖蜜原料處理
　　甘蔗廢糖蜜是制糖工業(yè)中的一種副產(chǎn)物, 含有大量的蔗糖, 總糖、還原糖約40%~60%, 價格低廉, 是制備雙倍焦糖色的優(yōu)質(zhì)原料。同時糖蜜亦含有大量的有機或無機膠體物質(zhì)等, 需要對糖蜜進行處理后才能將其作為焦糖生產(chǎn)原料使用。本研究主要采用了以下方法來進行處理:將糖蜜稀釋至32~ 35°Be', 然后加熱至一定溫度, 并在此溫度保持一定時間, 然后加入絮凝劑, 攪拌使絮凝劑均勻分布后, 進入沉降器沉降或通過離心分離機進行固液分離。當上層糖液里的不溶物小于一定數(shù)值后, 即可取糖液來進行生產(chǎn)反應。

　　2. 4 焦糖化反應
　　取上述經(jīng)預處理的糖液500mL, 轉(zhuǎn)入到帶有攪拌器的微型高壓反應釜中, 升溫至60~ 80 ℃ 左右, 加入糖液重量5. 03% 催化劑,然后升溫至130~ 132 ℃ , 進行第一步焦糖化反應, 反應約90min 后, 取樣檢測色率, 當色率大于2. 8 萬EBC 單位時, 即可冷卻, 停止反應。當溫度降至60 ~ 80 ℃ 左右時, 加入11. 36%催化劑, 升溫至138~ 140 ℃ , 反應約220~ 240min 后, 取樣檢測, 當色素大于6. 4萬EBC 單位時, 可停止反應, 即得成品。若此時產(chǎn)品的粘度較大及PH 較低, 則可加入適量的水或堿液進行調(diào)整。

　　2.5 綜合指標
　　2.5.1 產(chǎn)品的理化指標
    本產(chǎn)品外觀呈黑褐色粘稠狀液體; 有焦糖色特有的焦香味, 無SO₂ 氣體等異味;經(jīng)水釋釋后, 澄清透明, 無混濁及沉淀。所得的焦糖色產(chǎn)品經(jīng)理化檢驗, 檢驗結(jié)果見表1。

　　2.5.2 著色試驗結(jié)果
　　豆腐干著色: 取500mL5%焦糖色溶液, 加熱至沸, 放入5 片0. 4× 3× 8cm 的豆腐干, 從再次煮沸時計時, 每隔2 分鐘取出一片經(jīng)著色的豆腐片, 放涼, 觀察其顏色變化; 同時取市售雙倍產(chǎn)品作比較。發(fā)現(xiàn)著色均勻, 按著色時間的,顏色由淺變深, 豆腐干于空氣中放置24h 后顏色基本不變。相同著色時間的著色效果及著色穩(wěn)定性與市售雙倍焦糖無明顯差別。由以上檢驗數(shù)據(jù)及實驗結(jié)果來看, 本研究所得焦糖色, 符合國家標準的要求, 著色效果好, 能用于食品著色。

　　3 焦糖化反應的影響因素
　　3.1 催化劑的影響
　　焦糖化反應的催化劑主要有亞硫酸鹽類、銨鹽、硫酸、磷酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等, 這些催化劑各有優(yōu)缺點, 如大量使用銨鹽催化來提高色系, 最終產(chǎn)品中的氨氮、重金屬、4- 甲基咪唑等指標嚴重超過國家標準,同時, 會產(chǎn)生如紅色指數(shù)低、產(chǎn)品氣味差、著色效果差、耐酸性、耐鹽性差等結(jié)果。本研究采用的催化劑是一種混合催化劑S- 1 型, 由多種銨鹽及亞硫酸鹽混合而得, 這樣可以取其所長而避其短, 使產(chǎn)品的各項指標都較好。我們按上述實驗方法的第一步焦糖化反應對各種不同催化劑進行了篩選, 各種不同催化劑對焦糖化反應的影響見表2。

　　催化劑可以加速反應, 提高產(chǎn)品色率, 由于我們常有的催化劑主要為亞硫酸鹽類及銨鹽類物質(zhì), 使用量過大, 會使得成品的SO₂ 、氨氮、4- 甲基咪唑等超出國家標準。因此在符合上述標準的前提下, 盡可能加大催化劑的用量, 以得到較高的色率。

　　3.2 反應溫度影響
　　加催化劑時的溫度影響。催化劑為鹽類, 低溫時不易快速溶解, 加入催化劑后, 容易遇水結(jié)塊, 沉至反應器底部, 不能發(fā)揮其應有的作用。因此, 本研究采用60~ 80℃ 來反應, 此時溫度不太高, 加入催化劑, 溶化后即可密閉反應器, 升溫進行反應。
    溫度對焦糖色的色率及紅色指數(shù)影響較大。由于雙倍焦糖一般用于著色, 可以不考慮其紅色指數(shù)。升高溫度, 反應速度加快, 同時焦糖色的色率亦會提高。不同溫度下進行反應( 此處主要考察第二步焦糖化反應) 對實驗結(jié)果的影響見表3。

　　通過實驗, 發(fā)現(xiàn)在高溫下反應, 雖然反應速度較快, 但是產(chǎn)品的膠體特性差, 易樹脂化, 耐酸性亦比低溫反應較差, 估計是產(chǎn)生了更高分子的聚合膠體, 使得焦糖色的整體性能變差。同時低溫時, 因反應速度慢, 反應時間長, 進行耐酸試驗時發(fā)現(xiàn)沉淀多。通過實驗, 發(fā)現(xiàn)第一步反應時采用130℃ 左右, 第二步反應采用138e℃左右, 產(chǎn)品的各項性能指標較好。

　　3.3 反應時間的影響
　　從表3 中亦可看出反應時間對焦糖色的影響。反應時間跟反應溫度是相互作用一起對該樣品質(zhì)量起影響的。跟反應溫度的影響相似。加熱反應時間越長, 焦糖色的色率會越高, 但是耐酸性能、膠體特性等會越差。加熱需要一定時間, 本研究所列時間為升溫至指定溫度后的時間, 以產(chǎn)品達到指定色率時作適當調(diào)整。

　　4 結(jié)論
　　甘蔗糖蜜經(jīng)除雜處理后, 在自制的S- 1 催化劑的作用下, 反應可得雙倍焦糖色。雙倍焦糖的耐酸性、膠體特性等受催化劑的用量, 反應溫度, 反應時間等因素的影響。本工藝生產(chǎn)的樣品呈負電荷, 用于豆腐干著色時, 著色快且穩(wěn)定。（本文搜集整理于網(wǎng)絡，如有侵權(quán)之處，請聯(lián)系我們刪除。）

*文獻1 傅其軍  利用糖蜜生產(chǎn)教堂色素的實際
*文獻2 湯興俊、盧林海、黃曉丹  甘蔗糖蜜生產(chǎn)焦糖色素的研究
*文獻3 李國基、耿予歡、于淑娟  利用糖蜜生產(chǎn)焦糖色素的研究