焦糖色素，又名醬色、焦糖色，是糖類物質（如飴糖、蔗糖、糖蜜、轉化糖、乳糖、麥芽糖漿和淀粉的水解產物等）在高溫下脫水、分解和聚合而成的復雜紅褐色或黑褐色混合物，其中某些為膠質聚集體，是應用較廣泛的半天然食品著色劑。

簡介

定義

焦糖色素亦稱焦糖，英文Caramel。焦糖色素是一種在食品工業(yè)中應用范圍十分廣泛的天然著色劑，是食品添加劑的重要一員。

根據(jù)美國食品用化學品法典中的定義，焦糖色素通常是一種復雜的混合型化合物，其中有些是以膠體聚集體形式存在，可通過加熱碳水化合物單獨制成或者在食用的酸、堿、鹽參與下合成。焦糖色素通常為棕黑色至黑色的液體或固體，有一種燒焦的糖的氣味，并有某種苦味。其原料多為果糖、葡萄糖、轉化糖、蔗糖和淀粉的水解產物或部分水解的產物。

焦糖色素常被用在制作甜點上，它可以為糕點和甜點提供一種填補糖果或巧克力的風味，或加于冰激凌和蛋奶凍上。或作為食物黑色素，如可樂之類的飲料使用焦糖著色，而且它也被用作食品著色劑，它也是威士忌行業(yè)唯一允許使用的添加劑。焦糖色素可溶于水。

產品用途

焦糖色素廣泛用于醬油、食醋、料酒、醬鹵、腌制制品、烘制食品、糖果、藥品、碳酸飲料及非碳酸飲料等，并能有效提高產品品質。適用于醬油、醋、料酒、醬鹵、腌制制品中用量:添加量2—5%。

焦糖色亦稱焦糖，俗稱醬色，英文Caramel，德文稱為“卡拉麥幾乳考”（karamelxucker)，法文稱為“蘇克力、卡拉麥列西”（sucrecaramelise)。焦糖是一種在食品中應用范圍十分廣泛的天然著色劑、是食品添加劑中的重要一員。60年代，由于其環(huán)化物四-甲基咪唑的問題，曾一度被懷疑對人體有害而被各國政府禁用。后經科學家們的多年努力研究，證明它是無害的，聯(lián)合國糧食與農業(yè)組織（FAO），聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織（WHO），國際食品添加劑聯(lián)合專家委員會（JECFA），均已確認焦糖是安全的，但對其四-甲基咪唑作了限量的規(guī)定。由此，世界各國的焦糖工業(yè)加速了發(fā)展。據(jù)文獻介紹、英、法、德各國年產量均在1.1萬噸以上，美國年產量在10萬噸以上，而中國的年產量卻未見有統(tǒng)計數(shù)字，筆者估計約有12~15萬噸。中國的焦糖工業(yè)是非常落后，絕大部分產量是由作坊式的手工方法生產的，能夠用比較科學的方法生產的廠家寥寥無幾，而且僅能生產單一的在醬油中應用的耐鹽焦糖，品質較差，衛(wèi)生指標也很差。幾年前還不能生產在可樂型飲料中應用的耐酸焦糖，需高價進口，至今也沒有正式生產固體焦糖的廠家。所以，中國的焦糖工業(yè)亟待有志者去開發(fā)研究。

生產原理

焦糖的制造并不是什么新鮮的事，它是一種褐變反應（Browning Reaction）。褐變反應是我們日常生活與食品加工及烹調中經常碰到的現(xiàn)象，可至今為止，科學技術尚不能確切的解釋焦糖反應的機理，焦糖的結構組成也尚未被認識。一個幾乎畢生在實驗室中從事焦糖研究的英國化學家Brache感嘆地說：“焦糖不僅具有復雜性，而且也無法預測，只有在最大限度內將原料、制備技術、時間、溫度等加以控制，才能保證高質量產品的可重復性……”?？梢?，焦糖的生產技術是困難的，在國外也被視為高科技產品，其生產工藝被嚴格保密。美國可口可樂之所以能風行全世界一個世紀，國際市場占有率獨占鰲頭，與它擁有耐酸焦糖技術是分不開的。

理化性質

焦糖色素為深褐色的黑色液體或固體，有特殊的甜香氣和愉快的焦苦味。易溶于水，不溶于通常的有機溶劑及油脂。水溶液呈紅棕色，透明無混濁或沉淀。對光和熱穩(wěn)定。具有膠體特性，有等電點。其pH依制造方法不同而異，通常在3~4.5。

焦糖色素作為一種著色劑，最重要的指標是色率強度（EBC單位），中國規(guī)定EBC與0.1%焦糖溶液（W/V）采用分光光度計在610nm的波長下通過1cm的比色皿所測定的光吸收值成正比，光吸收值（A）越大，色澤越深，EBC=（A× 20000）/0.076。焦糖色素的色率強度雖然重要，但它的色調也十分重要，色調指數(shù)是焦糖色素色調及其紅色度特征的重要量度。

電荷

焦糖色素具有膠體性質，均帶有小小的電荷，可以是正電荷，可以是負電荷，視生產方法及所用食品的pH而定。在選用時必須注意，否則將會對使用的效果有影響，如在可樂飲料中使用的耐酸性膠體色素要帶負電荷，等電點小于1.5，而在醬油、黃酒中就用帶正電荷的焦糖色素。從微生物學觀點來講，焦糖色素是很穩(wěn)定的產品，因細菌不能在焦糖色素中生存，所以保質期規(guī)定為12 個月。

pH值

焦糖色素的pH值在應用中是很重要的指標，焦糖的pH值因種類不同而異。如果焦糖的pH>5.0，則容易污染微生物，如果pH值<2.5，則在短時間就會樹脂化，pH越低，這種變化越快。耐酸焦糖，其pH應為2.8～3.3，平均為2.9～3.0，這種焦糖多用于飲料工業(yè)。等點電在4.5～5.0的焦糖加入啤酒及醬油中，由于不改變介質的pH，且與溶液的帶電性相一致，所以溶解度增大。焦糖的pH一般是由加工的原料工藝決定的，可以根據(jù)不同需要加以調節(jié)。

粘度

工廠都著力于降低焦糖的粘度，從而擴大其使用范圍。有些焦糖色素其固形物含量及比重和其他焦糖一樣，但粘度低，流動性大，穩(wěn)定性好，著色均勻，而被用于焙烤業(yè)中。焙烤所用的焦糖主要要求其流動性良好，易與面粉混和均勻，并不要求色率過高，所以在加工時，一定要根據(jù)其用途決定生產工藝。有資料顯示，焦糖隨加熱時間的延長，色率加大，但高溫易使大分子物質聚合，粘度增大，流動性變小。

性能

以砂糖為原料制得的醬色，對酸、鹽的穩(wěn)定性好，紅色色度高，著色力低。以淀粉或葡萄糖為原料者，在生產醬色時可采用酸、堿或鹽類做催化劑，凡以堿作催化劑制得的產品耐堿性強，紅色色度高，對酸和鹽不穩(wěn)定；而用酸做催化劑制得者，對酸和鹽穩(wěn)定，紅色色度高，但著色力低。

制造工藝

如上所述，現(xiàn)代科學技術雖還未能徹底認識焦糖反應的機理，但對非酶褐變反應的前期機理及反應生成物卻已有了明確的認識。一般認為，焦糖反應有兩種類型：一類是在有胺伴隨下的美德拉反應，即由葡萄糖 NH3-R生成雪夫氏堿（SehiffsBase)，進一步加熱生成N-取代葡基胺（N-substitutedqlycosylanine).另一類是純焦糖化反應（單純地加熱葡萄糖的焦化反應），即在相當高的高溫下（大約200℃）使碳水化合物產生醛類，然后縮合成染色成份。兩類反應都能產生醛類和二羰基化合物，但美拉德反應滲入含氨成份，此反應機制可粗略地歸納為3步：

第1步：啟動反應。A、糖-氨結合；B、阿馬都利（Amadori）分子重排反應。

第2步：降解反應產生具有強紫外光吸收的無色物，釋放二氧化碳。C、糖脫水。D、環(huán)開裂。

第3步：縮合反應形成高分子量的強染色成份。E、醛醇縮合；F、醛-氨聚合和含氨雜環(huán)化合物的形成。

根據(jù)上述原理，現(xiàn)代焦糖色的制造方法大致有以下幾種：

常壓法

即開口鍋生產的方法。一般是用一只熱交換器上面載1個開口的分離器，在常壓下將糖料加熱到一定溫度，加入氨水，繼續(xù)加熱到終點。國內絕大多數(shù)生產廠采用的是類似此種方法。但常壓法的溫度難控制，質量不穩(wěn)定，粘度大，應用不方便，大規(guī)模工業(yè)生產不宜采用此法。但國外某些品種也有采用此法的。

加壓法

此法系將糖料置于具有攪拌器的反應鍋內，以蒸汽加熱（亦有以油浴加熱）到一定溫度后加入不同的技術助劑，保溫一定時間，達到終點后，出料過濾并迅速冷卻到38℃以下包裝。不同的技術助劑，不同的溫度，不同的保溫時間，不同的PH值，可以得到迥然不同的產品，這些工藝參數(shù)是被高度保密的技術。國外的許多高質量焦糖都是用加壓法生產的，國內開始學習此法，但真正能大批量生產的單位還不多，尤其是不能保持產品的一致性和高質量。

擠壓法

此法系將糖料喂入具有螺旋桿的擠壓機，經數(shù)分鐘的高溫后被噴出并磨碎，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。據(jù)筆者所知，國內幾乎沒有這種技術，而國外這方面的技術資料也極難得到。筆者與數(shù)友人致力于這種工藝的研究已數(shù)年，才初見端倪，不久可望投入試驗。國內有少數(shù)單位用噴霧干燥或真空烘干法少量生產固體焦糖，其工藝不夠成熟，產品質量、包裝方面存在不少問題，因此國內的固體焦糖未形成生產能力。

分類

按照焦糖色素生產中使用添加劑的不同，可以將其分為以下四類：普通焦糖，用DE值70以上的葡萄糖漿，在160℃左右的溫度下，添加1%（干基）的氫氧化鈉作催化劑；堿性亞硫酸鹽焦糖，用亞硫酸鹽作催化劑，催化劑的用量較高，我國不允許使用；氨法焦糖，它是我國目前生產量最大的一類焦糖，用氫氧化胺作催化劑；亞硫酸銨法，它是用亞硫酸（氫）銨催化產生的耐酸焦糖色素。

普通焦糖

普通焦糖生產過程中不使用氨或亞硫酸的化合物。二乙胺乙基纖維素結合的色素不大于50%，且磷酸纖維素結合的色素不大于50%。

苛性亞硫酸鹽焦糖

苛性亞硫酸鹽焦糖生產過程中使用亞硫酸的化合物，且不用氨的化合物。二乙胺乙基纖維素結合的色素大于50%，且吸收比大于50。

氨法焦糖

氨法焦糖生產過程中使用氨的化合物，且不使用亞硫酸的化合物。二乙胺乙基纖維素結合的色素不大于50%，且磷酸纖維素結合的是大于50%。

亞硫酸銨法焦糖

也稱為耐酸焦糖，帶強負電荷，在酸中穩(wěn)定，主要應用于飲料中作為著色劑。在生產過程中使用氨的化合物，且使用亞硫酸的化合物。此類焦糖在美國市場用量較大。

主要用途

根據(jù)我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》（GB2760-1996）中規(guī)定：不加銨鹽和加銨鹽生產焦糖色素均可用于罐頭、糖果、飲料、冰淇淋、醬油、醋、冰棍、雪糕和餅干，并按正常生產需要添加。亞硫酸銨法焦糖可按正常生產需要用于黃酒、葡萄酒中。

軟飲料

軟飲料是世界上焦糖色素用量最大的領域，采用原濃度焦糖色素，一般每3L飲料用4g以下的焦糖色素，應用于可樂飲料，用量加倍。由于它在每公升的飲料中只會增加1cal熱量，因此在減肥飲料加工中成為首選的色素。此外，還有一種用于根啤酒（一種以黃樟油、冬青油為香料的無醇飲料）的焦糖色素，有助于形成頂層泡沫和誘人的紅色。在碳酸飲料中，焦糖色素可作為乳化劑，并阻止芳香物質分離出來。

乙醇飲料

焦糖色素可應用于啤酒、威士忌、葡萄酒、老姆酒和利口酒中，最常用的是那些能夠在高酒度乙醇中仍然穩(wěn)定的品種。在乙醇飲料中應用需要考慮的是所選用焦糖色素的電荷。啤酒含有帶陽電荷的蛋白質，若加入帶陰電荷的焦糖色素，就會聚集成較大粒子，形成沉淀，產生混濁。

其他

醬油可以用高達15%的鹽進行防腐，故需要穩(wěn)定的焦糖色素使醬油產品具有自然發(fā)酵色澤。焦糖色素也可用來增加焙烤食品外觀的吸引力。可選用原濃度或倍濃度的液體和粉末狀焦糖色素來彌補特制面包、“表面裝飾”蛋糕和曲奇餅精制配料的不充足和不均勻的著色力。帶陽電荷的焦糖色素，能在麥芽醋中穩(wěn)定地發(fā)揮作用；而在蘋果醋、蒸餾醋的生產中，其表現(xiàn)則不穩(wěn)定。

應用前景

分類及應用

國際上通常把焦糖色按其功用分為四類，見附表。

附表 焦糖的分類

類 別 名 稱 功 能 色 強 總 氨 總 硫

Ⅰ 普通（酒精）焦糖 酒精中穩(wěn)定 0.01~0.14 <0.1 <0.2

Ⅱ 亞硫酸鉀鈉焦糖 酒精中穩(wěn)定 0.05~0.13 <0.3 <0.3

Ⅲ 氨焦糖啤酒 啤酒、醬油中穩(wěn)定 0.08~0.36 >0.3 <0.2

Ⅳ 亞硫酸銨焦糖 酸中穩(wěn)定 0.10~0.60 >0.3 >0.3

上述分類是基于這樣的一種情況，即沒有一種焦糖能同時適用于所有的應用領域，因此國外的焦糖品種有幾十個，甚至還有風味焦糖，即加入某種氨基酸使焦糖帶有某一種特有氣味。

中國過去只生產一種焦糖色，即在釀造工業(yè)中應用的耐鹽焦糖，相當于國際上的Ⅲ類焦糖，國家標準GB8817-88。近幾年才陸續(xù)有少數(shù)廠家能生產在可樂型飲料中應用的耐酸焦糖。上海汽水廠在生產的幸福可樂，不對外銷售，但耐酸性不夠高。之后，浙江永嘉葡萄糖廠、河南開封中藥廠、浙江瑞安食品添加劑廠、上海師大化工廠、上?？拼蠡S等也相繼研制出耐酸性較高的耐酸焦糖，以上均只是單倍色率的。重慶市渝龍食品飲料有限公司于1989年引進國外技術設備，研制出雙倍耐酸焦糖色，其質量接近國外先進產品，至此，我國的焦糖工業(yè)可謂前進了一步。但令人遺憾的是，大量應用于醬油、酒、醋中的焦糖，情況沒有改觀，大充塞市場的是個體戶以蔗糖蜜生產的焦糖，其色率低、易沉淀，色調難看，焦糊氣味嚴重、衛(wèi)生條件差，然而其價格低，經銷手段靈活，國營集體工廠反而競爭不過，市場仍以個體產品為主，因此大大影響了我國醬油等產品質量的提高。由于改革開放，人民生活水平提高較快，人民對食品品位的要求日益提高，醬油、醋等調味品歷來是以散舀為主，大部分要求裝瓶出售，色調要求漂亮，沒有沉淀物，色率要高，添加量要少，特別是那些出口產品的廠家，經常在報紙雜志上呼吁生產高質量焦糖。湖南的醬油、山西的醋、浙江的老酒均需要有專用的、質量上乘的焦糖配套。冷食制品、巧克力餅干、雪茄煙等所需質量比較好的固體焦糖，市場上也比較難購到。所以許多外國公司紛紛到中國來辦廠，國內焦糖工業(yè)如不力爭上去，市場難免被搶占。

發(fā)展前景

雖然中國的焦糖生產技術落后，國外對焦糖技術封鎖比較嚴，但也不必花大量資金去進口，中國完全可能在現(xiàn)有的基礎上，通過刻苦的科學實驗，自力更生地發(fā)展我們自己的焦糖工業(yè)。那些唯利是圖、粗制濫造的個體焦糖戶，政府主管部門應通過法規(guī)去管理、引導其提高，而其中的絕大部分將會被淘汰。初具工廠規(guī)模的專業(yè)廠，應建立起科學化規(guī)模生產的格局，以質優(yōu)價廉去占領市場，中國的焦糖市場是十分廣闊的。

安全性

20世紀60年代，由于其環(huán)化物4-甲基咪唑的問題，焦糖色素曾一度被懷疑對人體有害而被各國政府禁用。經科學家們的多年研究，證明它是無害的，聯(lián)合國糧農組織（FAO），世界衛(wèi)生組織（WHO），國際食品添加劑聯(lián)合專家委員會（JECFA）均確認焦糖色素是安全的，但對4-甲基咪唑做了限量的規(guī)定。

科學界對焦糖色素的安全性研究相當充分。對第4類焦糖色素，國際食品添加劑專家委員會（JECFA）制定的安全標準是每天每公斤體重不超過200毫克。對于一個成年人來說，相當于每天10克以上。因為它只是色素，用量有限，所以在食品中也就用不著“限量”。中國的標準是“按需使用”，而美國給予了“GRAS（Generally Recognized as Safe）”的分類，意為廠家正常使用即可。加拿大、歐盟也都把它作為很安全的食品色素。

作為副產物，4-甲基咪唑在焦糖色素中的含量跟具體的產品有關，歐盟規(guī)定不能超過250ppm（1ppm相當于每公斤中含有1毫克）。針對4-甲基咪唑的安全性也有過不少研究。較早的研究中發(fā)現(xiàn)不良作用的劑量都比較大，遠遠高于食品中的可能的含量?！爸掳钡膿鷳n來源于2007年的一項研究。

這是一項比較初步的動物實驗。它觀察到了高劑量的4-甲基咪唑對“某些種類”老鼠的致癌作用，但并不是每種老鼠都發(fā)生了癌變。它沒有提供致癌的機理，也無法推知在人體中的情況會如何。

相關事件

美國消費者倡導組織公共利益科學中心（CSPI）2012年3月5日發(fā)布報告稱，在可口可樂和百事可樂的產品中發(fā)現(xiàn)焦糖色素中使用了一種名為4-甲基咪唑的化學物質，該物質是一種能夠誘發(fā)腫瘤的高水平的化學物質。該機構表示，已在2012年2月份向美國食品藥物管理局遞交了申請，要求該局禁止使用這種含有4-甲基咪唑的色素。

2012年3月6日，可口可樂回應稱，“CSPI很不負責任地在聲明中質疑我們飲料中所使用的焦糖色素的安全性，并挑起消費者對癌癥的擔憂。CSPI一直宣稱是服務于大眾的非政府組織，但此舉卻是對公眾的損害而非服務。研究表明，我們產品中使用的焦糖色素不會導致癌癥。微量的4-甲基咪唑存在于大量的食品和飲料中。事實上，通常烹飪過程中發(fā)生‘褐變反應’就會形成4-甲基咪唑?！?/p>

百事中國區(qū)相關負責人則引用了美國飲料協(xié)會的聲明稱：“沒有科學證據(jù)表明食品或飲料中存在的4-甲基咪唑對人類健康造成威脅。包括美國食品和藥品管理局、歐洲食品安全機構和加拿大衛(wèi)生署在內的世界各國監(jiān)管機構的研究證實，焦糖色素在食品和飲料中的使用是安全的?！?/p>

美國食品藥物管理局發(fā)言人道格·卡拉斯2012年3月6日發(fā)表聲明表示，可樂是安全的，消費者每天飲用1000罐以上可樂后攝入的4-甲基咪唑，才與動物在實驗中攝入的足以與患癌產生關聯(lián)的量相當。

美國可口可樂公司2012年3月8日宣布，將降低所生產可樂中的4-甲基咪唑水平?？煽诳蓸饭景l(fā)言人本·沙伊德勒表示，可口可樂公司并非要改變可樂產品的配方，而是要求焦糖供應商對生產過程做出必要改變，以符合加利福尼亞州的相關法律要求。