标题：焦糖色素
简介
定义焦糖色素亦称焦糖，英文Caramel。焦糖色素是一种在食品工业中应用范围十分广泛的天然着色剂，是食品添加剂的重要一员。
根据美国食品用化学品法典中的定义，焦糖色素通常是一种复杂的混合型化合物，其中有些是以胶体聚集体形式存在，可通过加热碳水化合物单独制成或者在食用的酸、碱、盐参与下合成。焦糖色素通常为棕黑色至黑色的液体或固体，有一种烧焦的糖的气味，并有某种苦味。其原料多为果糖、葡萄糖、转化糖、蔗糖和淀粉的水解产物或部分水解的产物[1] 。
焦糖色素常被用在制作甜点上，它可以为糕点和甜点提供一种填补糖果或巧克力的风味，或加于冰激凌和蛋奶冻上。或作为食物黑色素，如可乐之类的饮料使用焦糖着色，而且它也被用作食品着色剂，它也是威士忌行业唯一允许使用的添加剂。焦糖色素可溶于水。产品用途焦糖色素广泛用于酱油、食醋、 料酒、酱卤、腌制制品 、烘制食品、糖果、药品、碳酸饮料及非碳酸饮料等，并能有效提高产品品质。适用于酱油、醋、料酒、酱卤、腌制制品中用量:添加量2—5%。 
焦糖色亦称焦糖，俗称酱色，英文Caramel，德文称为“卡拉麦几乳考”（karamelxucker)，法文称为“苏克力、卡拉麦列西”（sucrecaramelise)。焦糖是一种在食品中应用范围十分广泛的天然着色剂、是食品添加剂中的重要一员。60年代，由于其环化物四-甲基咪唑的问题，曾一度被怀疑对人体有害而被各国政府禁用。后经科学家们的多年努力研究，证明它是无害的，联合国粮食与农业组织（FAO），联合国世界卫生组织（WHO），国际食品添加剂联合专家委员会（JECFA），均已确认焦糖是安全的，但对其四-甲基咪唑作了限量的规定。由此，世界各国的焦糖工业加速了发展。据文献介绍、英、法、德各国年产量均在1.1万吨以上，美国年产量在10万吨以上，而中国的年产量却未见有统计数字，笔者估计约有12~15万吨。中国的焦糖工业是非常落后，绝大部分产量是由作坊式的手工方法生产的，能够用比较科学的方法生产的厂家寥寥无几，而且仅能生产单一的在酱油中应用的耐盐焦糖，品质较差，卫生指标也很差。几年前还不能生产在可乐型饮料中应用的耐酸焦糖，需高价进口，至今也没有正式生产固体焦糖的厂家。所以， 中国的焦糖工业亟待有志者去开发研究。生产原理焦糖的制造并不是什么新鲜的事，它是一种褐变反应（Browning Reaction)。褐变反应是我们日常生活与食品加工及烹调中经常碰到的现象，可至今为止，科学技术尚不能确切的解释焦糖反应的机理，焦糖的结构组成也尚未被认识。一个几乎毕生在实验室中从事焦糖研究的英国化学家Brache感叹地说：“焦糖不仅具有复杂性，而且也无法预测，只有在最大限度内将原料、制备技术、时间、温度等加以控制，才能保证高质量产品的可重复性……”。可见，焦糖的生产技术是困难的，在国外也被视为高科技产品，其生产工艺被严格保密。美国可口可乐之所以能风行全世界一个世纪，国际市场占有率独占鳌头，与她拥有耐酸焦糖技术是分不开的。
理化性质
焦糖色素作为一种着色剂，最重要的指标是色率强度（EBC单位），中国规定EBC与0.1%焦糖溶液（W/V）采用分光光度计在610nm的波长下通过1cm的比色皿所测定的光吸收值成正比，光吸收值（A）越大，色泽越深，EBC=（A× 20000）/0.076。焦糖色素的色率强度虽然重要，但它的色调也十分重要，色调指数是焦糖色素色调及其红色度特征的重要量度。电荷焦糖色素具有胶体性质，均带有小小的电荷，可以是正电荷，可以是负电荷，视生产方法及所用食品的pH而定。在选用时必须注意，否则将会对使用的效果有影响，如在可乐饮料中使用的耐酸性胶体色素要带负电荷，等电点小于1.5，而在酱油、黄酒中就用带正电荷的焦糖色素。从微生物学观点来讲，焦糖色素是很稳定的产品，因细菌不能在焦糖色素中生存，所以保质期规定为12 个月。pH值焦糖色素的pH值在应用中是很重要的指标，焦糖的pH值因种类不同而异。如果焦糖的pH > 5.0，则容易污染微生物，如果pH 值< 2.5，则在短时间就会树脂化，pH越低，这种变化越快。耐酸焦糖，其pH应为2.8～3.3，平均为2.9～3.0，这种焦糖多用于饮料工业。等点电在4.5～5.0 的焦糖加入啤酒及酱油中，由于不改变介质的pH，且与溶液的带电性相一致，所以溶解度增大。焦糖的pH一般是由加工的原料工艺决定的，可以根据不同需要加以调节。粘度工厂都着力于降低焦糖的粘度，从而扩大其使用范围。有些焦糖色素其固形物含量及比重和其他焦糖一样，但粘度低，流动性大，稳定性好，着色均匀，而被用于焙烤业中。焙烤所用的焦糖主要要求其流动性良好，易与面粉混和均匀，并不要求色率过高，所以在加工时，一定要根据其用途决定生产工艺。有资料显示，焦糖随加热时间的延长，色率加大，但高温易使大分子物质聚合，粘度增大，流动性变小。
安全性
20世纪60年代，由于其环化物4-甲基咪唑的问题，焦糖色素曾一度被怀疑对人体有害而被各国政府禁用。经科学家们的多年研究，证明它是无害的，联合国粮农组织（FAO），世界卫生组织（WHO），国际食品添加剂联合专家委员会（JECFA）均确认焦糖色素是安全的，但对4-甲基咪唑做了限量的规定。
科学界对焦糖色素的安全性研究相当充分。对第4类焦糖色素，国际食品添加剂专家委员会（JECFA）制定的安全标准是每天每公斤体重不超过200毫克。对于一个成年人来说，相当于每天10克以上。因为它只是色素，用量有限，所以在食品中也就用不着“限量”。中国的标准是“按需使用”，而美国给予了“GRAS（ Generally Recognized as Safe）”的分类，意为厂家正常使用即可。加拿大、欧盟也都把它作为很安全的食品色素。
作为副产物，4-甲基咪唑在焦糖色素中的含量跟具体的产品有关，欧盟规定不能超过250ppm （1ppm相当于每公斤中含有1毫克）。 针对4-甲基咪唑的安全性也有过不少研究。较早的研究中发现不良作用的剂量都比较大，远远高于食品中的可能的含量。“致癌”的担忧来源于2007年的一项研究。
这是一项比较初步的动物实验。它观察到了高剂量的4-甲基咪唑对“某些种类”老鼠的致癌作用，但并不是每种老鼠都发生了癌变。它没有提供致癌的机理，也无法推知在人体中的情况会如何。[1]
制造工艺
如上所述，现代科学技术虽还未能彻底认识焦糖反应的机理，但对非酶褐变反应的前期机理及反应生成物却已有了明确的认识。一般认为，焦糖反应有两种类型：一类是在有胺伴随下的美德拉反应，即由葡萄糖+NH3-R生成雪夫氏碱（SehiffsBase)，进一步加热生成N-取代葡基胺（N-substitutedqlycosylanine).另一类是纯焦糖化反应（单纯地加热葡萄糖的焦化反应），即在相当高的高温下（大约200℃）使碳水化合物产生醛类，然后缩合成染色成份。两类反应都能产生醛类和二羰基化合物，但美拉德反应渗入含氨成份，此反应机制可粗略地归纳为3步： 
第1步：启动反应。A、糖-氨结合；B、阿马都利（Amadori)分子重排反应。 
第2步：降解反应产生具有强紫外光吸收的无色物，释放二氧化碳。C、糖脱水。D、环开裂。 
第3步：缩合反应形成高分子量的强染色成份。E、醛醇缩合；F、醛-氨聚合和含氨杂环化合物的形成。 
根据上述原理，现代焦糖色的制造方法大致有以下几种：（1）常压法即开口锅生产的方法。一般是用一只热交换器上面载1个开口的分离器，在常压下将糖料加热到一定温度，加入氨水，继续加热到终点。国内绝大多数生产厂采用的是类似此种方法。但常压法的温度难控制，质量不稳定，粘度大，应用不方便，大规模工业生产不宜采用此法。但国外某些品种也有采用此法的。（2）加压法此法系将糖料置于具有搅拌器的反应锅内，以蒸汽加热（亦有以油浴加热）到一定温度后加入不同的技术助剂，保温一定时间，达到终点后，出料过滤并迅速冷却到38℃ 以下包装。不同的技术助剂，不同的温度，不同的保温时间，不同的PH值，可以得到迥然不同的产品，这些工艺参数是被高度保密的技术。国外的许多高质量焦糖都是用加压法生产的，国内开始学习此法，但真正能大批量生产的单位还不多，尤其是不能保持产品的一致性和高质量。（3）挤压法此法系将糖料喂入具有螺旋杆的挤压机，经数分钟的高温后被喷出并磨碎，得到含水3%左右的粉末焦糖。也可以用淀粉或糊精作原料而制得。据笔者所知，国内几乎没有这种技术，而国外这方面的技术资料也极难得到。笔者与数友人致力于这种工艺的研究已数年，才初见端倪，不久可望投入试验。国内有少数单位用喷雾干燥或真空烘干法少量生产固体焦糖，其工艺不够成熟，产品质量、包装方面存在不少问题，因此国内的固体焦糖未形成生产能力。
分类应用及前景
分类及应用国际上通常把焦糖色按其功用分为四类，见附表。 
附表 焦糖的分类
类 别
名 称
功 能
色 强
总 氨
总 硫
Ⅰ
普通（酒精）焦糖
酒精中稳定
0.01~0.14
<0.1
<0.2 
Ⅱ
亚硫酸钾钠焦糖
酒精中稳定
0.05~0.13
<0.3
<0.3 
Ⅲ
氨焦糖啤酒
啤酒、酱油中稳定
0.08~0.36
>0.3
<0.2 
Ⅳ
亚硫酸铵焦糖
酸中稳定
0.10~0.60
>0.3
>0.3 
上述分类是基于这样的一种情况，即没有一种焦糖能同时适用于所有的应用领域，因此国外的焦糖品种有几十个，甚至还有风味焦糖，即加入某种氨基酸使焦糖带有某一种特有气味。 
中国过去只生产一种焦糖色，即在酿造工业中应用的耐盐焦糖，相当于国际上的Ⅲ类焦糖，国家标准GB8817-88。近几年才陆续有少数厂家能生产在可乐型饮料中应用的耐酸焦糖。上海汽水厂在生产的幸福可乐，不对外销售，但耐酸性不够高。之后，浙江永嘉葡萄糖厂、河南开封中药厂、浙江瑞安食品添加剂厂、上海师大化工厂、上海科大化工厂等也相继研制出耐酸性较高的耐酸焦糖，以上均只是单倍色率的。重庆市渝龙食品饮料有限公司于1989年引进国外技术设备，研制出双倍耐酸焦糖色，其质量接近国外先进产品，至此，我国的焦糖工业可谓前进了一步。但令人遗憾的是，大量应用于酱油、酒、醋中的焦糖，情况没有改观，大充塞市场的是个体户以蔗糖蜜生产的焦糖，其色率低、易沉淀，色调难看，焦糊气味严重、卫生条件差，然而其价格低，经销手段灵活，国营集体工厂反而竞争不过，市场仍以个体产品为主，因此大大影响了我国酱油等产品质量的提高。由于改革开放，人民生活水平提高较快，人民对食品品位的要求日益提高，酱油、醋等调味品历来是以散舀为主，大部分要求装瓶出售，色调要求漂亮，没有沉淀物，色率要高，添加量要少，特别是那些出口产品的厂家，经常在报纸杂志上呼吁生产高质量焦糖。湖南的酱油、山西的醋、浙江的老酒均需要有专用的、质量上乘的焦糖配套。冷食制品、巧克力饼干、雪茄烟等所需质量比较好的固体焦糖，市场上也比较难购到。所以许多外国公司纷纷到中国来办厂，国内焦糖工业如不力争上去，市场难免被抢占。发展前景虽然中国的焦糖生产技术落后，国外对焦糖技术封锁比较严，但也不必花大量资金去进口，中国完全可能在现有的基础上，通过刻苦的科学实验，自力更生地发展我们自己的焦糖工业。那些唯利是图、粗制滥造的个体焦糖户，政府主管部门应通过法规去管理、引导其提高，而其中的绝大部分将会被淘汰。初具工厂规模的专业厂，应建立起科学化规模生产的格局，以质优价廉去占领市场，中国的焦糖市场是十分广阔的。