亚硫酸铵法焦糖色的色空间坐标初探

周彦斌，叶晓蕾，梁志华，郭峰，黄彩平

(广州双桥股份有限公司，广州 510280)

亚硫酸铵法焦糖色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时，加或不加酸(碱)制得的食品添加剂[1]。亚硫酸铵法焦糖色广泛应用于酱油、食醋、软饮料、酒类、糖果等食品中[2-4]，赋予产品所需的特有色泽。

L*、a*、b*色空间也称为CIELAB，是当前最通用的测量物品颜色的色空间之一[5]，可广泛应用于所有领域。在这一色空间中，L*是亮度，a*和b*是色度坐标。+L*为亮白方向，-L*为暗黑方向；+a*为红色方向，-a*为绿色方向；+b*为黄色方向，-b*为蓝色方向[6]。

目前我国调味品行业用来评定焦糖色品质的颜色指标主要是色率、红色指数、黄色指数，对焦糖色的色空间坐标鲜有研究。本文通过研究亚硫酸铵法焦糖色制备用反应剂对焦糖色色空间坐标的影响，初步探讨反应剂与焦糖色色空间坐标的关系，以期为进一步研究亚硫酸铵法焦糖色的颜色特性以及优化制备工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄糖浆：广州双桥股份有限公司；焦亚硫酸钠：梅州联进化工有限公司；氨水：江门市吉安顺化工有限公司；氢氧化钠溶液(31%，W/V)：万华化学(宁波)氯碱有限公司；配制用水：自制超纯水。

1.2 仪器与设备

GSH-5磁力驱动高压釜 威海化工机械有限公司；CR-5色彩色差计 日本柯尼卡美能达公司。

1.3 方法

1.3.1 亚硫酸铵法焦糖色样品的制备

将5.0 kg 75%(W/W)葡萄糖浆加入反应釜，升温至80 ℃，加入亚硫酸盐和氨化合物，搅拌均匀，升温至130 ℃反应至所需色率(23000～28000 EBC)，加入碱搅拌均匀，快速降温至100 ℃以下，即得亚硫酸铵法焦糖色。

1.3.2 样品的测定

1.3.2.1 颜色指标(色率、红色指数、黄色指数)

配制1 g/L焦糖色溶液，用分光光度计在610，510，460 nm波长下测定吸光值，分别按照式(1)、式(2)和式(3)计算色率、红色指数、黄色指数[7]。

色率(EBC)=A610×20000/0.076。

(1)

红色指数=10×lg(A510/A610)。

(2)

黄色指数=10×lg(A460/A610)。

(3)

1.3.2.2 色空间坐标

配制1 g/L焦糖色溶液，以标准白板及纯水校正，用色彩色差计的液体测量模式测定溶液的L*、a*、b*值[8]。

1.3.3 颜色指标与色空间坐标的关系

按照1.3.1方法制备不同色率的焦糖色，其中亚硫酸盐(以SO2计)用量为6.0%，氨化合物(以NH4计)用量为1.6%，碱用量为5.6%。对焦糖色样品测定色率、红色指数、黄色指数、L*、a*、b*，分析亚硫酸铵法焦糖色的颜色指标与色空间坐标的关系。

1.3.4 亚硫酸盐用量对焦糖色色空间坐标的影响

按照1.3.1方法制备不同色率的焦糖色，亚硫酸盐(以SO2计)用量分别为5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%，氨用量为1.6%，碱用量为5.6%，测定样品的L*、a*、b*值。

1.3.5 氨用量对焦糖色色空间坐标的影响

按照1.3.1方法制备不同色率的焦糖色，亚硫酸盐(以SO2计)用量为6%，氨用量分别为1.4%、1.6%、1.8%、2.0%、2.2%，碱用量为5.6%，测定样品的L*、a*、b*值。

1.3.6 碱用量对焦糖色色空间坐标的影响

按照1.3.1方法制备不同色率的焦糖色，亚硫酸盐(以SO2计)用量为6%，氨用量为1.6%，碱用量分别为5.6%、5.8%、6.0%、6.2%、6.4%，测定样品的L*、a*、b*值。

1.3.7 数据处理

本试验控制焦糖色色率范围在(23500±200)，(24500±200)，(25500±200)，(26500±200)，(27500±200)EBC，为便于归类分析，将色率数据表述为23500，24500，25500，26500，27500 EBC。

试验均设3次重复，测定结果取平均值，用SPSS软件进行统计分析，显著性水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 颜色指标与色空间坐标的对比

对焦糖色样品同时测定色率、红色指数、黄色指数、L*、a*、b*，结果见表1。

表1 亚硫酸铵法焦糖色的颜色指标和色空间坐标Table 1 The color index and color space coordinates of caramel color by ammonia sulfite method

由表1可知，当反应剂用量相同时，不同色率样品的红色指数、黄色指数非常接近，说明反应剂用量是影响红色指数、黄色指数的重要因素；但同时各样品的色空间坐标存在差异，而且呈一定变化趋势，具体表现为：色率上升，L*值下降，a*值和b*值均上升。由此可知，红色指数、黄色指数与a*(红绿值)、b*(黄蓝值)并非直接对应，红色指数、黄色指数只是焦糖色中呈色物质在两个波长下吸光度的比值[9]，而a*、b*值是焦糖色在色空间中的具体坐标，由L*、a*、b*能够定位对应的颜色，比红色指数、黄色指数能够更精准地表征焦糖色的色泽。

2.2 亚硫酸盐用量对焦糖色色空间坐标的影响

亚硫酸盐用量对焦糖色色空间坐标的影响见图1。同等色率的各组焦糖色，亚硫酸盐用量增加，L*值上升，a*、b*值下降。相同亚硫酸盐用量制得不同色率焦糖色，色率升高，L*值下降，a*、b*值上升。

图1 亚硫酸盐用量对焦糖色色空间坐标的影响Fig.1 The effect of sulfite amount on color space coordinates of caramel color

经显著性分析得知：

(1)不同亚硫酸盐用量制得同等色率焦糖色的L*值之间无显著差异(P>0.05)；相同亚硫酸盐用量制得的不同色率焦糖色，24500，25500 EBC的L*值之间无显著差异(P>0.05)，23500，26500，27500 EBC的L*值之间有显著差异(P<0.05)，24500 EBC或25500 EBC与23500，26500，27500 EBC的L*值之间均有显著差异(P<0.05)。

(2)同等色率的各组焦糖色，亚硫酸盐用量5.5%、7.0%、7.5%的a*值之间无显著差异(P>0.05)，亚硫酸盐用量6.0%、6.5%的a*值之间无显著差异(P>0.05)，亚硫酸盐用量6.0%或6.5%与5.5%、7.0%、7.5%的a*值均有显著差异(P<0.05)；相同亚硫酸盐用量制得27500 EBC焦糖色与其他色率焦糖色的a*值之间有极显著差异(P<0.01)，23500，24500，25500，26500 EBC焦糖色的a*值之间无显著差异(P>0.05)。

(3)不同亚硫酸盐用量制得同等色率焦糖色的b*值之间无显著差异(P>0.05)，相同亚硫酸盐用量制得不同色率焦糖色的b*值之间无显著差异(P>0.05)。

2.3 氨用量对焦糖色色空间坐标的影响

氨用量对焦糖色色空间坐标的影响见图2。同等色率下，氨用量增加，焦糖色的L*值、a*值变化不大，b*值上升。相同氨用量制得不同色率焦糖色，色率升高，L*值略有下降，a*值、b*值上升。焦糖色色率越高，其b*值随氨用量增多的变化越明显，曲线坡度越陡峭。

图2 氨用量对焦糖色色空间坐标的影响Fig.2 The effect of ammonia amount on color space coordinates of caramel color

经显著性分析得知：

(1)不同氨用量制得同等色率焦糖色的L*值之间无显著差异(P>0.05)，相同氨用量制得不同色率焦糖色的L*值之间无显著差异(P>0.05)。

(2)不同氨用量制得同等色率焦糖色的a*值之间无显著差异(P>0.05)；相同氨用量制得23500，24500，25500 EBC 焦糖色的a*值之间无显著差异(P>0.05)，26500 EBC与27500 EBC焦糖色的a*值之间无显著差异(P>0.05)，23500，24500，25500 EBC与26500，27500 EBC焦糖色的a*值之间有显著差异(P<0.05)。

(3)不同氨用量制得同等色率焦糖色的b*值无显著差异(P>0.05)，相同氨用量制得不同色率焦糖色的各组b*值之间均有显著差异(P<0.05)。

2.4 碱用量对焦糖色色空间坐标的影响

碱用量对焦糖色色空间坐标的影响见图3。同等色率下，碱用量增多，焦糖色的L*值无明显变化，a*值略有波动但最大变化率不超过3%，b*值上升。相同碱用量制得不同色率焦糖色，色率升高，L*值略有下降，a*、b*值上升。焦糖色色率越低，其b*值随碱用量增多的变化越明显，曲线坡度也越陡峭。

图3 碱用量对焦糖色色空间坐标的影响Fig.3 The effect of alkali amount on color space coordinates of caramel color

经显著性分析得知：

(1)不同碱用量制得同等色率焦糖色的L*值之间无显著差异(P>0.05)，相同碱用量制得不同色率焦糖色的L*值之间无显著差异(P>0.05)。

(2)不同碱用量制得同等色率焦糖色的a*值之间无显著差异(P>0.05)；相同碱用量制得27500 EBC焦糖色的a*值与其他色率焦糖色的a*值之间有极显著差异(P<0.01)，23500，24500，25500，26500 EBC焦糖色的a*值之间无显著差异(P>0.05)。

(3)同等色率焦糖色，碱用量5.6%与5.8%的b*值有显著差异(P<0.05)，碱用量6.0%、6.2%、6.4%的b*值之间无显著差异(P>0.05)，碱用量5.6%或5.8%与6.0%、6.2%、6.4%的b*值之间均有显著差异(P<0.05)；相同碱用量的各组焦糖色，23500 EBC与26500 EBC焦糖色的b*值无显著差异(P>0.05)，24500，25500，27500 EBC焦糖色的b*值之间无显著差异(P>0.05)，23500，26500 EBC与24500，25500，27500 EBC焦糖色的b*值之间有显著差异(P<0.05)。

3 结论

亚硫酸铵法焦糖色的红色指数、黄色指数不与a*(红绿值)、b*(黄蓝值)直接对应。反应剂用量相同时，焦糖色的红色指数、黄色指数不因色率而变化，但是色空间坐标随着色率上升呈现出L*值下降、a*值和b*值均上升。

L*、a*、b*值能够在色空间中精确定位对应的颜色，使用色空间坐标比红色指数、黄色指数更精准地表征焦糖色的色泽。

亚硫酸盐用量增多，焦糖色的L*值上升但差异不显著，a*值下降，b*值下降但差异不显著；相同亚硫酸盐用量的焦糖色，色率升高，L*值下降，a*值上升，b*值上升但差异不显著。

氨用量对焦糖色的L*、a*值无显著影响，b*值上升但差异不显著；相同氨用量的焦糖色，色率升高，L*值没有显著差异，b*值上升且幅度显著增大。

碱用量对焦糖色的L*值、a*值无显著影响，b*值上升。

除了本文研究的反应剂用量外，不同的反应剂、反应温度、pH、反应釜压力等因素也对亚硫酸铵法焦糖色的组成物质有影响，进而影响其色空间坐标特性，这些因素与焦糖色色空间坐标的关系尚待进一步研究。