搐要：综述了国内外焦糖素发展的现状、分类、生产方法、理化 性质及在食品中的应用；着重介绍了焦糖素制备中的
关键词：美拉德反应，焦糖化反应
焦糖素(caramel color)是一种浓黑褐粘稠物
质，可溶于水，不溶于常用的有机溶剂，有明显的焦
香味，被广泛用于食品、医药、调味品、饮料等行业。
1940年美国食品药品管理局(FDA)就发布了有关焦
糖素的规定Ⅲ。由于4一甲基咪唑的毒性问题使焦糖
素的发展受到了阻碍，后来经过一系列的深入研
究和实验，联合国粮食与农业组织(FAO)、世界卫生
组织(WHO)和国际食品添加剂联合专家委员会
(JECFA) 21均认为，焦糖素作为食用素是安全
的，但对4一甲基咪唑作了限量的规定。国外焦糖素
的生产历史悠久，美国l863年就首次商业化生产[3l。
我国20世纪70年代河南等地就有以红薯为原料生
产焦糖的小作坊式I4 工厂，生产设备极其落后，产品
率极低。80年代后期，重庆引进美国威廉生公司的
生产技术，大大地推动了我国焦糖素工业的发展。
90年代中期，以恒泰、红双喜为龙头的焦糖素生产
企业相继形成，主要产品为氨法焦糖。2001年我国根
据焦糖素工业迅猛发展的形势， 在原标准的基础
上又制定了GB8817—2001标准。
收稿日期
作者简介
基金项目
2006—09一l8 通讯联系人
张国瑛(1980一)，男，硕士研究生，研究方向：碳水化合物资
源的开发与利用。
国家农业科技成果转化基金项目(02EFN213200236)。
2 焦糖素的生产
2．1 生产原理
焦糖素为非单一的化合物(约100种不同的
化合物)删，是多种糖脱水缩合的混合物，反应机理非
2．1．1 美拉德反应t9 21美拉德反
应是食品中的氨基化合物和羰基化合物在加热时产
生的复杂化学反应， 多数学者认为美拉德反应大体
分为初、中、后期3个阶段：
2．1．1．1 初期阶段初级Maillard反应不引起褐变，其
中关键步骤是Amadori重排产物。反应式如下：
I +RNH I 一 0 II I
(cH0H ；====± cH0H；===：：： cH j===：：：： Hc— — I
I I I I I
CH OH (CHOH)~ (CHOH)‘ (CHOH)3 0
I I I I
CH~OH CH20H HC’’’。’。。。。 ‘。。 。一
l
CH20H
鞋式糖 加成化台物 希夫碱 N．取代的葡聚l安
RNil RNil RNH
II
监控预警r ， I I
cH ] cH cH2
+H+ I I J —H I J
— I i。 l— 。 。
L (CHOH~J (cH0H (州0H
CHaOH CH _H
希夫碱阳离子 烯薛式
CH~OH
N取代的1一氟基．1_脱暴I2一
酮糖
2．1．1．2 中期阶段Amadori重排产物在1，2位置烯
醇化并消去C 上的羟基，加H20生成3一脱氧已糖酮，
然后脱水生成2一糠醛类风味成分。反应式如下页：
2．1．1．3 后期阶段3对扣，4一二脱氧葡萄糖醛酮、3一脱氧
葡萄糖醛酮经甲基糠醛等与氨基化合物作用， 以缩
合与聚合反应生成类黑素。反应如下：
CI-I—CH 0
I1 I1
HaC—C手机通讯录加密＼ — CH +RNHa
I 0 ＼
OH 墅盒．盆 类熏豪(褐)
3-脱氧葡萄糖醒酮 +RNH2 ，／
3，4二脱氧葡萄糖醛酮 +f乇卜矾2 ／
食品，盐斜枝
表l焦糖素的分类
Yo1．2 N o．O4,2007
H2C— Hc-~< Hc= HC=O HC 0
I II I I I
C O C0H COH +H20 C 0 -H20 C-O
I ——-+ I ——一+ II ——一+ I ——一+I
(cH0 ‘ 0H
CH~OH CH2OH (CHOH>~ (ClioH CH
I J J
CH2OH CH~OH CHOH
I
CH2OH
- H20 CH— CH O
— — — + II II
H ＼
O
～ H
I
OH
2．1．2 焦糖化反应(Caramellization) 焦糖化反应
的初期加热高浓度的糖液， 葡萄糖形成1，2一脱水一
o【一D一葡萄糖，和1，6一脱水一13一D一葡萄糖，一系列脱
水反应后生成5一羟甲基一2一糖醛。焦糖化反应后期
则是聚合反应，其聚合机理很类似丁间醇醛的缩聚
作用：
2CH3CHO— CH3CH(OH)CH2CHO--+CH3CH=CHCHO
乙醛 丁间醇醛 丁烯醛
应力测试
2．1．3 氧化反应(Oxidation) 氧化反应是食品组分发
生酶促或非酶褐变的原因之一。在焦糖素生产过
程中，美拉德反应和焦糖化反应的产物可能相互作用
发生氧化反应生成大型分子，从而提高了产物的着
力，反应过度则会生成黑褐树脂状的高分子化合
物，降低了产品的质量，不易扩大产品的应用范围。
综上，总的反应机制可以大致分为三类ll 3I：第一
类反应主要发生在初始阶段， 包括羰胺缩合和
Amadori重排；第二类反应是降解反应生成具有强紫
外吸收的有成分并释放CO ，包括糖脱水和糖环裂
解： 第三类反应是聚合反应氧化生成深高分子化
合物，包括丁间醇醛聚合和醛氨聚合及杂环N化合
物形成。
2．2 焦糖素的生产方法
2．2．1 根据生产设备的不同，分为常压法、加压法。
2．2．1．1 常压法常压下将糖料加热到一定的温度，
加入氨水，继续加热到终点。生产设备简单，但反应
温度较难控制，质量不稳定，不适合工业化生产，国
外有些品种也有采用此法生产的。
2．2．1．2 加压法将糖料置于带搅拌的密闭反应釜
中，加入不同助剂，加压保温一定时间达到终点后，
出料过滤并迅速冷却到38oC以下包装。
2．2．2 根据催化剂的不同，可分为普通法、亚硫酸盐
法、氨法、亚硫酸铵法
2．2．2．1 普通焦糖(I类) 这类焦糖素在制造中用
DE 值70以上的葡萄糖浆在160~C左右的温度下，不
采用含铵化物或亚硫酸盐作为催化剂。它的率较
低，但红指数可达6以上， 氮硫含量均较低，在
75％的酒精中也能稳定。
2．2．2．2 苛性亚硫酸盐焦糖(II类) 苛性亚硫酸盐焦
糖的制造方法与普通焦糖相似， 但必须用亚硫酸盐
作催化剂，催化剂的用量较高，亦能在酒精中稳定。
一般采用葡萄糖与亚硫酸钠控制加热制作，使用范
围很小， 只用于一些特殊要求的食品或药品。GB
8817—2001国家标准规定中允许使用的焦糖素生
产方法中并没有此法。
2．2．同时率2．3 氨法焦糖(Ⅲ 类) 这类焦糖素指没有用含
亚硫酸盐作为催化剂， 而只采用氨作催化剂生产
的焦糖素， 常采用高当量的葡萄糖或转化糖与
氨在高温下制成。这类焦糖耐盐性较好，主要用于
酱油着。
2．2．2．4 亚硫酸铵法焦糖(IV类) 这类焦糖素是采
用亚硫酸铵盐作为催化剂，葡萄糖和蔗糖作为原料，
在酸性条件下催化而成。在软饮料中，这类焦糖素
的使用量最大，它不仅着力强，而且在酸性饮料中
十分稳定。
2．3 应用于生产焦糖素的新技术
挤压加工技术[“， 51集输送、混合、加热、加压等多
种单元操作于一体， 近年来被应用于淀粉深加工领
域。挤压法生产焦糖素以淀粉基为原料，省去了传
统工艺中淀粉水解、浓缩等操作，具有生产周期短，
生产效率高，生产成本低等优点。而且，直接得到固
体产品，减少了传统工艺中用于除去物料中水分的
能耗，节约了能源。物料在挤压机中由于强烈摩擦、
搅拌和剪切等机械能所转化的热量作用而升温加
食品，II斜妓
Science and Uechnology of Food Industry
压，使高分子聚合物发生一系列复杂的生化反应，由
机头通道均匀挤出，得到含水3％ 的粉末焦糖。顾正
彪【l6朋等报道，挤压条件为：一区(进料段)的温度为
7o~c，二区(压缩熔融段)的温度为16o~c，三区(出料
段)的温度为180oC；螺杆转速16o、192、250r／min；挤
出后经180~C保温20min可制备最高可达77369EBC
的固体焦糖素。
膜分离技术是一种分子级分离技术，在分离过程
中不产生相变，可以用于焦糖生产中的水处理，原料
处理及焦糖素的净化或浓缩，达到提高产品品质的
目的。焦糖液中含有不同分子量的聚合分子，其中高
冷轧辊分子聚合体(分子量在30000以上)为焦糖的呈体
fco]or bodies)，低分子聚合体对焦糖呈所起作用不
大。采用超滤技术【l8， 91可除去单倍焦糖中的小分子物
质，包括非呈低分子聚合体、母液中带来的杂质和
焦糖生产过程产生的．,fi-害物4一甲基咪唑。通过控制
焦糖溶液pH 值和离子浓度，提高超滤速度，也可保
留原焦糖所需要的特性(发泡性、稳定性)。浓缩结果
使高分子呈体浓度增加， 从而提高了焦糖的度
值，获得理想的双倍焦糖。
焦糖是无定形、不能结晶的若干分子量不同物
的聚合体，而且含有胶体物质，所以不能把它结晶出
来。若要固化，只能将其水分烘干至极限，然后粉碎
或磨碎。国内有某些小型厂家采用真空干燥的方法，
保持80℃ 以下真空干燥后取出迅速磨碎包装。生产
过程中吸湿并不能磨成粉末状， 且成本高， 保存期
短。国外将焦糖素稀释到适当粘度，然后添加一些
吸湿剂如麦芽糊精， 在进行喷雾干燥生产时固化焦
糖。有实验报道喷雾干燥时焦糖粘壁严重， 损失较
大，且需人工脱除下来，工作量太大，可能是没掌握
适当的工艺和设备。国外的专利和文献[2Ol有报道，用
超滤的方法将焦糖中大分子高率的部分分离出
来，其率可达12万EBC单位以上，且不含胶体物
质，再喷雾干燥可制备高质量的粉末状焦糖素，
率较低的仍作液体焦糖素用， 这样能提高产品的
附加值且有利于产品的系列化。
微胶囊技术f2】1是用可以形成胶囊壁或膜的物质
如麦芽糊精等对核心体进行包埋和固化的技术，胶
囊化后的微粒，由于内核外部有保护层，可避免光、
热、氧等环境因素的影响， 比较稳定，可延长储存
期，并方便于应用。焦糖素为亲水性物质，微胶囊
后可溶于油相，从而提高了适用范围，延长了产品的
保质期。
3 焦糖素的测定指标及方法
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