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(yīng)，得到雙倍焦糖色素，樣品帶負(fù)電荷，其著色率、耐酸性等各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本文討論了反應(yīng)所加催化劑量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)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(xiàn)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(bào)導(dǎo), 主要原因是糖蜜含糖量較低, 而雙倍焦糖色的反應(yīng)程度比較高, 當(dāng)反應(yīng)到較高色率時(shí), 就會(huì)發(fā)生結(jié)焦、樹脂化等現(xiàn)象。目前國內(nèi)糖價(jià)飛漲,而焦糖色的價(jià)格穩(wěn)中有降, 因此尋找一種廉價(jià)的糖原料來生產(chǎn)雙倍焦糖色變得非常有現(xiàn)實(shí)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(jìn)行了探討。

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

　　2.2 檢驗(yàn)方法
　　焦糖色的質(zhì)量指標(biāo)按GB8817- 2001 進(jìn)行分析。
    PH 值, 取適量焦糖色, 用868 型酸度計(jì)直接測定。
    耐酸性試驗(yàn)按文獻(xiàn)2 進(jìn)行分析。
    焦糖的電荷試驗(yàn)按文獻(xiàn)3 進(jìn)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(xiàng)檢測指標(biāo), 但在實(shí)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(jià)格低廉, 是制備雙倍焦糖色的優(yōu)質(zhì)原料。同時(shí)糖蜜亦含有大量的有機(jī)或無機(jī)膠體物質(zhì)等, 需要對糖蜜進(jìn)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(jìn)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(shí)間, 然后加入絮凝劑, 攪拌使絮凝劑均勻分布后, 進(jìn)入沉降器沉降或通過離心分離機(jī)進(jìn)行固液分離。當(dāng)上層糖液里的不溶物小于一定數(shù)值后, 即可取糖液來進(jìn)行生產(chǎn)反應(yīng)。

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

　　2.5 綜合指標(biāo)
　　2.5.1 產(chǎn)品的理化指標(biāo)
    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(yàn), 檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

　　2.5.2 著色試驗(yàn)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(shí)計(jì)時(shí), 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(shí)取市售雙倍產(chǎn)品作比較。發(fā)現(xiàn)著色均勻, 按著色時(shí)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(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看, 本研究所得焦糖色, 符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求, 著色效果好, 能用于食品著色。

　　3 焦糖化反應(yīng)的影響因素
　　3.1 催化劑的影響
　　焦糖化反應(yīng)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(diǎn), 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(biāo)嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn),同時(shí), 會(huì)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(xiàng)指標(biāo)都較好。我們按上述實(shí)驗(yàn)方法的第一步焦糖化反應(yīng)對各種不同催化劑進(jìn)行了篩選, 各種不同催化劑對焦糖化反應(yīng)的影響見表2。

　　催化劑可以加速反應(yīng), 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(huì)使得成品的SO₂ 、氨氮、4- 甲基咪唑等超出國家標(biāo)準(zhǔn)。因此在符合上述標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)溫度影響
　　加催化劑時(shí)的溫度影響。催化劑為鹽類, 低溫時(shí)不易快速溶解, 加入催化劑后, 容易遇水結(jié)塊, 沉至反應(yīng)器底部, 不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。因此, 本研究采用60~ 80℃ 來反應(yīng), 此時(shí)溫度不太高, 加入催化劑, 溶化后即可密閉反應(yīng)器, 升溫進(jìn)行反應(yīng)。
    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(yīng)速度加快, 同時(shí)焦糖色的色率亦會(huì)提高。不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)( 此處主要考察第二步焦糖化反應(yīng)) 對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響見表3。

　　通過實(shí)驗(yàn), 發(fā)現(xiàn)在高溫下反應(yīng), 雖然反應(yīng)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(yīng)較差, 估計(jì)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(shí)低溫時(shí), 因反應(yīng)速度慢, 反應(yīng)時(shí)間長, 進(jìn)行耐酸試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)沉淀多。通過實(shí)驗(yàn), 發(fā)現(xiàn)第一步反應(yīng)時(shí)采用130℃ 左右, 第二步反應(yīng)采用138e℃左右, 產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)較好。

　　3.3 反應(yīng)時(shí)間的影響
　　從表3 中亦可看出反應(yīng)時(shí)間對焦糖色的影響。反應(yīng)時(shí)間跟反應(yīng)溫度是相互作用一起對該樣品質(zhì)量起影響的。跟反應(yīng)溫度的影響相似。加熱反應(yīng)時(shí)間越長, 焦糖色的色率會(huì)越高, 但是耐酸性能、膠體特性等會(huì)越差。加熱需要一定時(shí)間, 本研究所列時(shí)間為升溫至指定溫度后的時(shí)間, 以產(chǎn)品達(dá)到指定色率時(shí)作適當(dāng)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(yīng)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(yīng)溫度, 反應(yīng)時(shí)間等因素的影響。本工藝生產(chǎn)的樣品呈負(fù)電荷, 用于豆腐干著色時(shí), 著色快且穩(wěn)定。（本文搜集整理于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)之處，請聯(lián)系我們刪除。）

*文獻(xiàn)1 傅其軍  利用糖蜜生產(chǎn)教堂色素的實(shí)際
*文獻(xiàn)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(xiàn)3 李國基、耿予歡、于淑娟  利用糖蜜生產(chǎn)焦糖色素的研究