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糖果生产工艺原理中的焦香化反应

上一篇 / 下一篇 2009-08-13 14:20:56 / 个人分类：糖果

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糖果 生产工艺原理中的焦香化反应

乳脂糖是一类带有共同色、香、味特征的糖果，这类糖果在加工过程中采用了相似的物料配伍。提供和保证了相应的工艺条件，促使产生有一定特殊色泽、香气和风味的糖果产品，称为焦香风味。长久以来，糖果行业对焦香型糖果只界定在糖果含水量在5-9%之间的带有焦香化风味的产品乳脂糖，其代表产品有太妃糖、卡拉蜜尔糖、而同样带有这种风味的苏格兰式的斯考奇硬糖和椰子硬糖其物料的配伍与同样经历高温后所呈现的色、香、味特征，映现了这些硬糖已完全实现了焦香化反应即焦糖反应与羰氨反应。

乳脂糖按其组织结构可分为胶质型和砂质型两类。太妃糖(toffees)，卡拉蜜尔糖(caramels)他们都有韧性的组织结构，质地粘稠，致密，有咀嚼性。太妃糖与卡拉蜜尔糖的区别在于：太妃糖较卡拉蜜尔糖的含水量低，色深偏硬；卡拉蜜尔糖乳固体、脂肪含量较高，色浅偏软，另一类砂质型的福奇糖质地紧密而带有酥脆感，不具有咀嚼性。

一、卡拉蜜尔反应

糖类化合物在高温熬煮过程中由于强烈的脱水作用而形成的反应叫卡拉蜜尔反应即焦糖化反应。糖类经历高温过程发生变色现象，同时产生浓郁的焦香风味，这类反应在糖果及烘烤食品的加工过程中不同程度的都会呈现。

焦糖化反应主要有以下两种生成物：

1．糖的脱水产物：焦糖或称酱色，脱水过程及生成产物如下：

蔗糖————→异蔗糖酐————→焦糖酐————→焦糖素

(分子内部失水) (2分子间脱水) (3分子间脱水) (14个分子间脱水)

2．糖的裂解产物：挥发性醛酮类物质

裂解产物如下：

蔗糖→还原糖→羟甲基糠醛→甘油醛＋烯丙糖→水台丙酮醛→乳糖

焦糖化反应在酸性或碱性条件下都能进行，但反应速度不同。在pH值＝8时反应速度是pH值＝5.9时反应速度的10倍。

某些物质如磷酸、无机酸、碱、柠檬酸、富马酸、酒石酸、苹果酸等对焦糖的形成有催化作用。

二、美拉德反应

美拉德反应即羟基—氨基反应。羟氨反应是食品加热过程中发生褐变产生特殊风味的另一个主要原因。该反应是法国人美拉德(Mail-Lard)1913年最早发现的，他将甘氨酸与葡萄糖的混合液加热，得到了具有特殊风味的棕褐色缩合产物，并将这种缩合物命名为“类黑色素”。以后文献中将该反应称为“美拉德反应”，也称“棕色反应”。1948年，哈德(Hard)通过自己的实验进一步证明了美拉德反应的机理。1956年凯托，1960年弗霍马斯、赫兹分别进一步将各种氨基酸与葡萄糖等还原性糖类进行美拉德反应，总结出了它们的反应褐变速度顺序和产生各种气味的特点。

美拉德反应分为三个阶段，它的反应式如图所示。

三、焦香化反应基本影响因素

焦香型糖果的制造是建立在优选各种配料并给以适当的组合，在一定的技术装备条件下以实现呈香呈色的转化为目的，这就需要了解影响焦香化反应的各种基本因素。目前认为以下几方面的因素对焦香化反应的进程产生影响：

1．物料组成

糖果在加热条件下产生焦香化反应的基本物质是糖和蛋白质。实验证明，参与美拉德反应的是糖类分子链中的还原基团与蛋白质氨基酸中的氨基团之间的失水缩合过程，因此，在物料配合中应充分考虑投入带还原基团的糖类，同时要注意即使同时带还原基团的糖类，在与蛋白质氨基基团产生缩合反应时，其速度也有快慢：在五碳糖中，核糖＞阿拉伯糖＞木糖；六碳糖中，半乳糖＞甘露糖＞葡萄糖；果糖＞葡萄糖，五碳糖的褐变速度是六碳糖的10倍。

同样在焦香糖果物料配合时，为保证香味效果，同样要考虑选择氨基。同属于乳蛋白的酪蛋白与乳清蛋白在相同条件下所产生的风味效果相差甚远。糖果制造者在考虑焦香糖果配料时，要取得优美焦香风味，对糖与蛋白质类型的选择上要充分考虑其参与焦香反应的能力与速度，以保证最终产品富有浓郁焦香风味特质。

2．反应温度

焦香化反应过程中，温度是一个极为重要的条件，一般要超过130℃才更明显。糖果产生棕色反应一般在120℃开始，随着温度的提高，色泽与香味的变化就加快。温度的高低决定了棕色反应的速率。焦香糖果制造过程中设定控制适合的温度是一项重要的工艺参数。

3．反应时间

美拉德反应一般包括两个阶段：诱发阶段和反应阶段。诱发阶段时间较长，而反应阶段的长短一般受温度的影响。一种卡拉蜜尔糖保持125℃反应温度下的色度变化表明，在相同温度下，糖果的色泽是随时间的延长而加深的。

4．pH值

要使蛋白质与糖类的反应作用过程完全，就要避免蛋白质凝固变性，以保证投入蛋白质的氨基充分完全与还原糖羰基的脱水缩合反应。根据实验，控制PH值＝8时，其反应速度要比pH值＝5.9时快10倍。从经济的角度选择，pH在碱性条件下要比在酸性条件下进行焦香化反应更加合适，既避免了蛋白质凝固变性带来的反应不完全引起的风味物质损失，又在经济上求得更大效益。

5．重金属

当反应物与铜接触时，焦香化反应加快。铜起到了催化作用，同时也提高了传热速度，糖果加热设备采用铜制品就是基于这一原因。

6．分散介质

物料的浓度、分散乳化的程度对焦香过程有一定的影响。当物料含水量在10～20%之间时，物料的分散比较均匀，更有利于其后在高温条件下投入物料的完全充分的产生焦香化反应。

从卡拉蜜尔糖的抽提物中分析出多样化合物成分，主要有碳水化合物、羧基类化合物、醇类化合物、酸类化合物、醚类化合物、内酯类化合物、噻酚类化合物、硫代物类化合物、吡喃类化合物、吡喃酮类化合物以及其他化合物。

以上这些复杂的物质形成了卡拉蜜尔糖的风味，生产实践证明，同一种焦香糖果因为加工的技术条件差异，产生的风味在程度上是有差别的。不同的焦香糖果所具有的色泽、香气和滋味更是千差万别，究其原因，是由物料的配合和类型所决定。当然，某类糖果具有产生特殊风味的可能性，但是也离不开所采取的工艺、技术条件。个别制造具有焦香糖果特色的生产厂商从成本降低角度考虑，在糖果的基本配方中取消了某些组分，以另外的方式取得色泽上的类似。但其焦香糖果的风味却无法得到，导致产品的品质低下，市场销售也大幅下降。由此可见，基本配料的成分类型是决定产品产生特殊风味的内在因素。同样，未经过焦香化处理，焦香糖果特有风味也无法呈现，焦香化处理是焦香风味形成的外在条件，只有控制好加工的技术条件，提供焦香化反应的外在条件保证，才能保证焦香糖果呈现出特殊风味。

从呈香呈色特征分析焦香糖果的风味形成，一般认为是反应产生了烯醇化的生成物——麦芽醇，麦芽醇带有特殊的甜香风味，是乳脂糖果具有诱人风味的主要因素之一；反应同时生成棕褐色的缩合产物类黑色素是焦香糖果产生棕色的主要因素之一。

实际上反应过程是更为复杂的，由于氨基酸与还原糖的种类较多，因此，反应的产物并不完全相同，同时，焦香化的过程与程度受多种因素与工艺技术条件的限制，在不同因素与条件下加工往往形成不同类型、风味和品质的焦香糖果，各类乳脂糖色泽风味千差万别的原因即在于此。