焦糖色素及其研究進展
焦糖，也稱醬色，在食品色素市場上佔有重要的地位，是目前食品工業使用的食品添加劑中最受歡迎的一種。它廣泛用於調味品、食品、飲料、藥品等行業中。焦糖色素是以優質的蔗糖、葡萄糖或其他澱粉糖為主要原料，採用特殊的配方及工藝技術加工製成的天然色素。該色素具有水溶性好、著色力強、性質穩定、安全無毒等特點，是目前食用色素中用量最大、使用範圍最廣的一種。焦糖色素能增加食品的感官性質、提高食品的商品價值，因此，焦糖色素在工業中的應用將越來越廣泛。
焦糖的生產
液體焦糖色素是在嚴格控制反應壓力、溫度和pH值的條件下生產的，可以在常壓下，也可以在加壓下進行，這主要根據最終產品的用途來決定採用何種工藝。液體焦糖色素經過調配後，通過噴霧乾燥或真空乾燥可生產粉末焦糖色素。
普通焦糖(Ⅰ類)
用DE值70以上的葡萄糖漿在160℃左右的溫度下，添加1%(幹基)的氫氧化鈉為催化劑，可製造出普通焦糖。它的色率較低，色率強度(EBC)2萬左右，但紅色指數可達6以上，氮硫含量均較低，在75%的酒精中也能穩定，可用於在蒸餾酒中作著色劑。
苛性亞硫酸鹽焦糖(Ⅱ類)
苛性亞硫酸鹽焦糖的製造方法與普通焦糖相似，但必須用亞硫酸鹽作催化劑，催化劑的用量較高，亦能在酒精中穩定。
氨法焦糖(Ⅲ類)
它是我國目前生產量最大的一類焦糖。生產方法基本可分為開口式常壓法及密閉式加壓法。催化劑用氫氧化胺。生產原料可用結晶葡萄糖之母液、蔗糖糖蜜、碎米等。此類焦糖主要用於醬油著色。帶正電荷，在醬油、啤酒中穩定，若生產方法適當，亦可能在醋、紅酒中穩定。
亞硫酸銨法焦糖(Ⅳ類)
也稱為耐酸焦糖，帶強負電荷，在酸中穩定，主要應用于飲料中作為著色劑。此類焦糖在美國市場用量較大。其製造方法必須用亞硫酸銨為催化劑，在酸性條件下催化而成。
焦糖的理化性質
色率與色調
焦糖色素作為一種著色劑，最重要的指標當然是色 率強度(EBC 單位)， 我國規定EBC 與0.1%焦糖溶液 (W/V)採用分光光度計在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 是焦糖色素色調及其紅色度特徵的重要量度。
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，等電點小於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，焦糖色素是很穩定的產品，因細菌不能在焦糖色素中生存，所以保質期規 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
粘度
工廠都著力于降低焦糖的粘度，從而擴大其使用範 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，穩定性好，著色均勻，而被用於焙烤業中。焙烤所用的焦糖主要要求其流動性良 好，易與麵粉混和均勻，並不要求色率過高，所以在加 工時，一定要根據其用途決定生產工藝。資料報導，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。
焦糖在食品工業中的應用
焦糖是一種應用範圍最廣，應用數量最大的食品添 加劑，一般來說，它可應用於醬油、醋、啤酒、黃酒、 醬菜、豆製品、罐頭、餅乾、糖果、速食麵、湯料、焙烤食品、烤煙及止咳糖漿等方面。
軟飲料中的應用
軟飲料是世界上焦糖色素用量最大的領域，採用原 濃度焦糖，一般每3L飲料用4g以下的焦糖，應用于可 樂飲料，用量加倍。由於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，還有一種用於根啤酒(一種以黃樟油、冬青油為香 料的無醇飲料)的焦糖色素，有助於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，並 阻止芳香物質分離出來。
乙醇飲料中的應用
焦糖色素可應用於啤酒、威士卡、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，就會聚集成較大粒子，形成沉澱，產生混濁。故在啤酒中，應選用帶陽電荷、對啤酒穩定的焦糖。另外， 薑汁啤酒濃縮物一般含有乙醇，所以要求所用的焦糖色 素不僅帶陽電荷，而且必須耐乙醇濃度，否則就會出現沉澱。加入少量水分通常可使沉澱物產生逆轉作用，但必須避免過量添加，否則可能會引起薑汁啤酒提取物出 現混濁現象。
為了改進焦糖在利口酒(特別是奶香利口酒)中的 穩定性，在加入其他成分前，必須將焦糖和乙醇進行預 混合，在使用乳製品作輔料時，必須控制殺菌溫度，防止乳脂燒焦，否則，焦化乳脂粒子會上浮，給人一種焦 糖敗壞的印象。
其他
醬油可以用高達15%的鹽進行防腐，故需鹽穩定的 焦糖色素使醬油產品具有自然發酵色澤。
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 制麵包、“表面裝飾”蛋糕和曲奇餅精製配料的不充足和不均勻的著色力。
帶陽電荷的焦糖色素，能在麥芽醋中穩定地發揮作 用;而在蘋果醋、蒸餾醋的生產中，其表現則不穩定。
研究發展現狀及前景展望
發展現狀及存在的問題
在過去的十幾年中，焦糖色素領域取得了長足的進 步，尤其是生產品種、生產工藝、有關標準化文件和法規方面。目前國內焦糖色素的生產已經頗具規模，進一 步發展的空間仍很大。據不完全統計，現在國內焦糖色 素的年產量大約為2萬t，國內幾家大公司的產量占了很大一部分。但仍有不少廠家規模小，產品單一，在小 規模、低品質、高損耗中徘徊，經濟效益不明顯，抗風 險能力差。焦糖色素實現規模化生產，創造規模效益，
淘汰一部分小廠、小作坊是未來的發展趨勢。目前全球 焦糖色素的貿易額大約為1億美元，國內大約為1億人 民幣。市場對焦糖色素的需求基本保持穩定，每年的增長率大約為2%～3%。隨著焦糖色素生產技術的不斷進 步、焦糖市場的擴大和綠色食品的增長，焦糖色素的產 銷量也會逐漸增長。
此外，焦糖色素也在不斷地通過引進新技術來實現 產品的更新換代，目前國內主要採用的新技術有：①微 膠囊技術。該技術是用可以形成膠囊壁或膜的物質對核心體進行包埋和固化的技術。膠囊化後的微粒，可避免 光、熱、氧等環境因素的影響，比較穩定，可延長儲存 期，並方便于應用。焦糖色素採用微膠囊技術後，可以在油相中分散，解決了食品工業中的許多難題，帶動了調味和方便食品的加工生產。②膜分離及超濾技術。膜 分離技術是一種分子級分離技術，在分離過程中不產生相變，可以用於焦糖生產中水處理，原料處理及焦糖色 素的淨化或濃縮，達到提高產品品質的目的。超濾技術 則是膜分離中的一種，它是利用超濾膜除去氨法焦糖中 存在的4-甲基咪唑及THI。
儘管焦糖色素取得一定的發展，但同時也存在一些 技術和設備等方面的問題。主要有：焦糖的穩定性問題， 即在保質期內出現脂化、流動性等現象，一直無法得到有效解決。另外就是焦糖的色調及風味問題，目前國內 的氨法焦糖的紅色指數一般在5以下，色調偏黑褐色， 用在食品中發黑令人討厭，市場渴望紅色焦糖的呼聲日益高漲。風味問題則是針對目前國內部分焦糖產品用鐵 制設備生產及濫用油腳消泡而造成的怪味，這些不良氣 味都對食品風味帶來一定的影響。針對這種情況目前國外已有風味焦糖產品，如在焦糖中添加某些氨基酸的產 品，或巧克力和奶油氣味的專用焦糖等。
發展趨勢
目前焦糖色素領域主要呈現以下發展趨勢：
1.品種向多元化發展 隨著焦糖色素生產技術的 不斷進步和創新，焦糖色素在不同濃度下的色彩將會更 加豐富，品種將會更加多元化，通過科學的調配，可以為食品工業衍生出各種具有不同色澤的產品，使焦糖色 素在食品色素領域的市場份額逐漸擴大。
2.應用範圍不斷拓寬 我國加入WTO後，食品工 業的快速發展為焦糖色素的應用提供了廣闊的天地。 焦 糖色素在今後的發展中，一個很重要的任務就是在保持生產穩定的同時不斷擴大應用範圍。
3.向標準化、規模化方向發展 要把國內市場做 好、做大，必須使我國的焦糖色素產品實現標準化， 以 便於食品加工廠家使用。同時應開拓國際市場，世界食品色素需要量大，尤其天然焦糖色素消耗量每年以 3%～5%的速度增長。把我國的優質天然焦糖色素推廣 到世界各國，將會使我國著色劑行業在參加國際競爭中得到更快的發展。
4.逐漸過渡為綠色食品添加劑 焦糖色素在生產 中採用綠色原料和綠色生產工藝也是一種發展趨勢。 在 全社會愈來愈重視環保和身體健康的背景下，通過各生產廠家和研究機構的努力，將來必定能夠使焦糖色素逐 漸過渡成為綠色食品添加劑。