严景臣，黄永春，杨锋*

(1.广西科技大学 生物与化学工程学院，广西 柳州 545006； 2.广西糖资源绿色加工重点实验室，广西 柳州 545006)

焦糖色素是一种在食品行业中被广泛应用的着色剂，目前主要采用普通法、氨法、苛性亚硫酸盐法和亚硫酸铵法生产。亚硫酸铵法焦糖色素是以碳水化合物为主要原料，在氨化合物和亚硫酸盐同时存在下，加或不加酸(碱)而制得。因其具有一定的稳定性，被广泛应用于软饮料工业中[1]。近年来焦糖色素的生产取得了长足的发展，尤其是在生产工艺、生产品种等方面。尽管焦糖色素的生产取得了一定的发展，但目前在焦糖色素稳定性方面的研究还较少。焦糖色素在保质期内出现脂化、流动性等问题一直得不到解决[2]。

本文以亚硫酸铵法焦糖色素为对象，以焦糖色素色率、红色指数和黄色指数为评价标准，研究其在不同温度、pH、果胶浓度、盐的种类和浓度、氧化还原剂种类和浓度条件下的稳定性。对亚硫酸铵法焦糖色素的保藏及在食品中的应用做出指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.2 仪器与设备

HH-8亚硫酸铵法焦糖色素：柳州恒泰食品有限公司；实验所用化学试剂：均为分析纯。

型数显电热恒温水浴锅 国华电器有限公司；PHS-25CW型pH计 上海般特仪器制造有限公司；AL104型电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；V2000可见分光光度计 上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

1.3 色率、红色指数、黄色指数测定方法[3]

测定焦糖色素溶液在610，510，460 nm波长下的吸光度值A610、A510、A460(取3次测定的平均值)，计算相应的色率、红色指数、黄色指数，计算公式如下：

色率(EBC单位)=(A610×20000)/0.076；

红色指数=10×lg(A510/A610)；

黄色指数=10×lg(A460/A610)。

1.4 实验方法

1.4.1 温度对焦糖色素稳定性的影响

取0.50，1.50，2.50 g焦糖色素样品定容到250 mL容量瓶中，取以上浓度样品溶液40 mL，在20，40，60，80，100 ℃下水浴静置反应20 min，取出冷却，取不同浓度样品溶液10 mL加入适量水稀释，测定其吸光度。

1.4.2 pH对焦糖色素稳定性的影响

取0.20，0.60，1.00 g焦糖色素样品，加少量水溶解。分别用pH值为2，4，6，8，10的盐酸或氢氧化钠溶液定容至100 mL容量瓶中。静置1 h后，取以上溶液各10 mL加适量水稀释，测定其吸光度。

1.4.3 盐对焦糖色素稳定性的影响

取0.20，0.60，1.00 g焦糖色素样品，加少量水溶解。将以上样品分别与0，1.00，5.00，10.00，15.00，20.00 g氯化钠，2.00，3.00，4.00 g柠檬酸钠，1.00，4.00，8.00 g磷酸二氢钠，1.00，3.00，5.00 g无水硫酸钠，加水定容于100 mL容量瓶中，静置1 h后，取各溶液10 mL加入适量水稀释，测定其吸光度。

1.4.4 氧化还原剂对焦糖色素稳定性的影响

取0.20，0.60，1.00 g焦糖色素样品，加少量水溶解。将以上样品分别与0，0.10，0.50，1.00 g抗坏血酸，0.10，0.30，0.50 g无水亚硫酸钠，1，2，3 mL过氧化氢，定容于100 mL容量瓶中，静置1 h后，取各溶液10 mL加入适量水稀释，测定其吸光度。

1.4.5 果胶对焦糖色素稳定性的影响

取0.10，0.30，0.50 g果胶，加少量40 ℃水溶解。取0.20，0.60，1.00 g焦糖色素样品，加少量水溶解。将以上样品分别与0，0.10，0.30，0.50 g果胶溶液定容于100 mL容量瓶中，静置1 h后，取以上各溶液10 mL加入适量水稀释，测定其吸光度。

2 结果分析

2.1 温度对焦糖色素稳定性的影响

由图1可知，不同浓度亚硫酸铵法焦糖色素在20～40 ℃范围内其色率、红色指数、黄色指数基本稳定。在40～100 ℃范围内，色率随温度升高显著升高，由28333增大到35087；红色指数和黄色指数随温度升高显著下降，色率与红色指数、黄色指数呈负相关。这与陈洪兴、王树清等研究的氨法焦糖色素色率随温度升高而升高相一致[4,5]。原因可能是焦糖色素随温度的增加所产生的呈色物质增多[6]。温度较高时，焦糖色素分子结构中的π键电子发生共轭，共轭体系中电子的离域作用使吸收波长向长波方向移动，从而使焦糖色素增色[7]。焦糖色素中的红、黄色物质对温度较敏感，当遇到较高温度时易发生降解，焦糖色素分子结构因高温发生分解，导致红、黄色组分所占比例减少[8]。

2.2 pH对焦糖色素稳定性的影响

图2 pH与色率、红色指数、黄色指数的关系Fig.2 The relation between pH and color index,red index and yellow index

由图2可知，当pH值为2～10时，随着pH增大，3种浓度亚硫酸铵法焦糖色素的色率、红色指数、黄色指数基本稳定。主要原因是亚硫酸铵法焦糖色素具有胶体特征，通常等电点在1.5以下[9]。实验测定的pH值变化范围在2～10，即远离等电点范围内的pH变化对亚硫酸铵法焦糖色素的稳定性无影响。这与吕慧威所研究的焦糖色素在pH<5时稳定，在pH>5时不稳定的结果不同[10]。与秦祖赠所研究的在pH 2～8的范围内，焦糖色素的色率、红色指数、黄色指数变化存在一个最值点不同[11]。

2.3 盐对焦糖色素稳定性影响

图3 盐与色率、红色指数、黄色指数的关系Fig.3 The relation between salt and color index,red index and yellow index

由图3可知，焦糖色素随磷酸二氢钠、无水硫酸钠浓度的增大基本稳定；随氯化钠浓度的增大，色率先减小后增大，红色指数、黄色指数稳定，这与周彦斌所研究的结果相同[12]。随柠檬酸钠浓度的增大，色率增大，色率由27789增大到30157，红色、黄色指数减小。原因是柠檬酸钠具有络合能力，利用柠檬酸钠与色素溶液中金属离子的络合，可以使金属离子对色素作用减弱，达到增色作用。同时也说明了亚硫酸铵法焦糖色素耐盐性较强，可以添加在酱油、醋等含盐量较高的产品中。

2.4 氧化还原剂对焦糖色素稳定性的影响

图4 氧化还原剂与色率、红色指数、黄色指数的关系Fig.4 The relation between redox agents and color index,red index and yellow index

由图4可知，抗坏血酸、无水亚硫酸钠浓度的增大对焦糖色素的色率、红色指数、黄色指数影响较小，这与陈洪兴的研究结果一致。随着过氧化氢浓度的增大，焦糖色素色率先下降，由28026降低到24631，而后趋于稳定，红、黄色指数呈上升趋势。主要原因可能是过氧化氢分子结构中存在的羟基自由基可以破坏色素分子的结构，使其颜色发生变化，所以在生产实际中，应尽量避免将亚硫酸铵法焦糖色素与强氧化剂接触。

2.5 果胶浓度对焦糖色素稳定性的影响

由图5可知，3种浓度亚硫酸铵法焦糖色素的色率、红色指数、黄色指数随果胶浓度的增长无明显变化。原因可能是果胶与焦糖色素体系中的胶体物质形成果胶-焦糖色素复合体，该复合体较稳定，不同胶体的结合并未引起生色基团的改变或者助色基团与共轭键或生色基团的连接，所以其色率并未发生变化。

图5 果胶浓度与色率、红色指数、黄色指数的关系Fig.5 The relation between pectin concentration and color index,red index and yellow index

3 结论

亚硫酸铵法焦糖色素在温度小于40 ℃时其性质保持稳定，当温度大于60 ℃时亚硫酸铵法焦糖色素色率逐渐增大，红色指数、黄色指数下降。色率、红色指数、黄色指数随着pH的增大基本稳定。亚硫酸铵法焦糖色素的色率、红色指数、黄色指数在不同浓度磷酸二氢钠、无水硫酸钠存在下基本稳定；随着氯化钠浓度的增大，焦糖色素的色率先增大后减小，红色指数、黄色指数不变；随着柠檬酸钠浓度的增大，色率增大，而红色指数、黄色指数呈下降趋势。随着抗坏血酸、无水亚硫酸钠浓度的增大，亚硫酸铵法焦糖色素基本稳定；过氧化氢易使焦糖色素色率降低，使红色指数及黄色指数上升。亚硫酸铵法焦糖色素在不同浓度果胶中基本稳定。