[科普中国]-氨法焦糖

氨法焦糖的概述

根据国际技术焦糖色素协会（ITCA）的分类，氨（铵）法焦糖色素是指在加工过程中没有使用亚硫酸盐而仅采用氨或铵盐作为催化剂制成的一类焦糖色素，其使用范围较广，主要用于酿造食品如酱油、酱制品、醋及啤酒等，通常带正电荷。由于氨（铵）法焦糖色素在生产过程中会产生一定量的4-甲基咪唑（4-methyli midazole,4-MeI），曾一度被禁止使用。后来经过一系列深入的研究和试验，人们认为氨法焦糖色素中4-MeI的含量不会超过每日摄入量（200ppm），其作为食用色素是安全的。因此联合国粮食与农业组织（FAO）、美国食品和药物管理局（FDA），世界卫生组织（WHO）和日本先后允许了焦糖色素的使用，但对4-MeI作了限量的规定。我国也于1988年制定了新的焦糖色素国家标准（GB-8817-88），重新恢复了氨法焦糖色素的使用1。

高质量的焦糖色素在产品中着色均匀，品质稳定，能够增加食品的感官性质，提高食品的商品价值，因此，它在食品工业领域中的应用将越来越广泛。

焦糖色素的分类根据在生产过程中使用催化剂种类的不同可将焦糖色素分为普通焦糖（Ⅰ）、苛性亚硫酸盐焦糖（Ⅱ）、氨法焦糖（Ⅲ）、亚硫酸铵法焦糖（Ⅳ）四类，食品中常用的是耐酸型焦糖色素和氨法焦糖色素。

Ⅰ类普通焦糖不使用催化剂，直接采用DE值70以上的葡萄糖浆，在160°C左右的温度下通过糖自身的焦糖化作用制得；Ⅱ类苛性亚硫酸盐焦糖在制备过程中添加碱性亚硫酸盐作催化剂，由于催化剂的用量较高，我国禁止使用；Ⅲ类氨法焦糖是我国目前生产量最大的一类焦糖，多用氨水作催化剂。生产原料可用葡萄糖母液、糖蜜、碎米等；Ⅳ类亚硫酸铵法焦糖是用亚硫酸（氢）铵做催化剂产生的，属于耐酸型焦糖色素。第Ⅰ、Ⅲ类焦糖主要用于果汁饮料、酱油、调味罐头、糖果生产；第Ⅳ类焦糖主要用于碳酸饮料、黄酒的生产2。

氨法焦糖的生成美拉德反应（Maillard Reaction）包括了醛、酮及还原糖与胺、氨基酸、肽和蛋白质之间的反应，反应的化学原理是极其复杂的，现有的研究结果认为美拉德反应大体分为初级阶段、中级阶段和最终阶段。

美拉德反应的初级阶段初级美拉德反应包括还原糖的羰基与氨基酸或蛋白质中的游离氨基二者之间进行缩合。缩合物迅速失去一分子水转变为希夫碱（Schiff Base），再经环化形成相对应的N-取代的葡基胺，然后又经过阿马多利（Amadori）分子重排转变成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖，这一步包含由醛糖转变为酮糖衍生物的过程，反应机理如图1-1所示。初级美拉德反应不引起褐变，其中关键步骤是阿马多利重排，重排产物（Amadori rearrangement product,ARP）1-氨基-1-脱氧-2-酮糖是极为重要的不挥发的香味前驱物。

美拉德反应的中级阶段美拉德反应的中级阶段包括三条主要反应路线。

第一条反应路线由1-氨基-1-脱氧-2-酮糖在2、3位置不可逆地烯醇化，从C1消去胺基生成甲基二羰基中间体，其进一步反应产生如C-甲基-醛类、酮醛类、二羰基化合物和还原酮等裂解产物，反应产物包括乙醛、丙酮醛、丁二酮和醋酸等风味成分。

第二条反应路线是烯醇式阿马多利重排产物在1、2位置烯醇化并消去C3上的羟基，加H2O生成3-脱氧已糖酮，然后脱水生成2-糠醛类风味成分。

一般认为，碱性条件下，由于邻近N原子的影响，糖残基C1的电子云密度增大，使1,2-烯醇化较为困难。因此，碱性条件下ARP一般进行2,3-烯醇化。酸性条件下，N被质子化。由于带正电的N原子的吸引，电子离开C1，使1,2-烯醇化比较容易进行。

第三条反应路线：美拉德反应风味物质产生于此途径。在二羰基化合物的存在下，氨基酸发生脱羧、脱氨作用，成为少一个碳的醛，氨基转移到二羰基化合物上，这一反应为斯特勒克降解（Strecker degradation）反应。这一反应生成的羰氨类化合物经过缩合，生成吡嗪类物质。

美拉德反应的最终阶段此阶段包括两类反应，一是醇醛缩合反应，即两分子醛自相缩合，进一步脱水生成更高级不饱和醛；二是生成类黑精的聚合反应：中级阶段的生成产物[包括葡萄糖酮醛、3-脱氧Osulose（3-DG）、3,4-二脱氧Osulose（3,4-2DG）、羟甲基糠醛、还原酮类及不饱和亚胺类等]经过进一步缩合、聚合形成复杂的高分子色素类物质。