專利名稱：一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焦糖色素，特別涉及一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素
的方法，屬于食品綠色加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
焦糖色素(Caramel color)是人類使用歷史最悠久的食用色素之一，也是目前人 們使用的食品添加劑中用量最大、最受歡迎的一種。焦糖色素為非單一的化合物(約 100種不同的化合物)，其物理性狀為棕色、褐色至黑色的液體或固體。中國發(fā)明專利 CN1450122公布了氨基酸與葡萄糖美拉德反應(yīng)生成美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的方法，該方法加熱 葡萄糖與氨基酸混合溶液，在120°C 15(TC條件下反應(yīng)2 3小時制備食品添加劑產(chǎn) 品。中國發(fā)明專利申請03159243.0公布了焦糖色素的制備方法，在95°C 12(TC加熱玉 米或馬鈴薯或谷物的水解產(chǎn)物與氨水焦化反應(yīng)，焦化2 4小時，可制備色率為4.6 5.3 萬EBC的焦糖色素，上述兩種方法制備的焦糖色素可溶解在水或醇溶液中，但不能溶解 在油或脂類媒介中。中國發(fā)明專利申請200810198626.2公布了一種含焦糖色素的油溶液 的制備方法，該方法是以食用油為載體，用混合型乳化劑將焦糖色素乳化在食用油中， 再經(jīng)微乳化后得到有焦糖色的食用油。該方法雖能制備油溶性焦糖色素，但工藝較為復(fù) 雜，且需添加大量食用油、乳化劑。另外，上述三種方法均采用長時間高溫處理，處理 溫度超過9(TC;制備時間在2 4小時，不僅消量，而且容易產(chǎn)生影響食品安全的潛在 危害物質(zhì)，如4-甲基咪唑和丙烯酰胺等有毒有害物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用超臨界C02流體萃取技術(shù)制備食用安全的油溶性或脂溶 性焦糖色素，提高生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)周期。 本發(fā)明采用超臨界CCV流體萃取技術(shù)，通過改變萃取條件，從焦糖色素原料中 萃取得到油溶性或脂溶性色素產(chǎn)品。本發(fā)明的特點是提高產(chǎn)品得率、縮短制備時間，提 高反應(yīng)效率，增強食用安全性、避免環(huán)境污染。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) —種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法，包括如下步驟
(1)將焦糖色素原料裝入超臨界流體萃取裝置的萃取釜中； (2)設(shè)置超臨界C02流體萃取條件，將焦糖色素原料進行超臨界C02流體萃??； 所述萃取條件為萃取釜壓力10MPa 40Mpa，分離釜I壓力5MPa 20Mpa，分離釜 II壓力3MPa 15Mpa;萃取時間10min 90min;萃取釜溫度2(TC 90。C，分離 釜I溫度1(TC 6(TC，分離釜II溫度5。C 40。C。 (3)萃取完成后，將分離釜II中的物料進行濃縮或脫水后干燥，制備成油溶性或 脂溶性焦糖色素產(chǎn)品。 為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，焦糖色素原料中固形物質(zhì)量百分比含量為70% 100%。 將焦糖色素裝入所超臨界流體萃取裝置的萃取釜中后還包括向萃取釜中加入夾 帶劑，得到焦糖色素與夾帶劑的混合溶液；所述夾帶劑為乙醇和/或乙酸乙酯；夾帶劑 用量為焦糖色素質(zhì)量的0% 15%。 步驟(3)的物料濃縮是將分離釜II中的物料經(jīng)冷凍濃縮或減壓濃縮或膜濃縮。
步驟(3)的物料脫水后干燥是將分離釜II中的物料經(jīng)膜過濾或經(jīng)濾布過濾或離心 機脫水后噴霧干燥或烘箱烘干。 本發(fā)明超臨界C02流體萃取過程為焦糖色素在萃取釜中被C02流體萃?。惠?取完成后，被萃取組分和CCV流體進入分離釜I，并在分離釜I中進行粗分離，去除大部 分雜質(zhì)；粗分離完成后，CCV流體攜帶被萃取的油溶性或脂溶性焦糖色素進入分離釜II， 油溶性或脂溶性焦糖色素在分離釜II中與C02流體分離，從而得到食用安全的油溶性或 脂溶性焦糖色素產(chǎn)品。分離釜I為CCV流體萃取物料后，流經(jīng)的第一個分離釜；分離釜 II為C02流體攜帶被萃取物流經(jīng)第一個分離釜后再流經(jīng)的第二個分離釜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 (1)與傳統(tǒng)熱處理技術(shù)相比，采用超臨界C02流體萃取制備油溶性或脂溶性焦糖 色素，其制備時間不超過90min，比傳統(tǒng)高壓低熱法的2 4小時的制備時間縮短了0.3 1.3倍； (2)超臨界CCV流體萃取溫度在3(TC 7(rC，不會導(dǎo)致色素成分被破壞或產(chǎn)生有 毒有害物質(zhì)，同時節(jié)約能源； (3)由于制備過程中不加入有毒有害化學(xué)試劑，避免了環(huán)境的污染。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述，需要說明的是，實施例并不構(gòu)成對本
發(fā)明要求保護范圍的限制。
實施例1 : 選擇南通華安超臨界萃取設(shè)備有限公司生產(chǎn)的HA120-50-02型超臨界流體萃取 儀作為超臨界CCV流體萃取裝置，該裝置的萃取釜容積為2L ;分離釜I容積為0.6L;分 離釜II容積為0.3L;高壓泵最大壓力為60Mpa;萃取釜、分離釜I和分離釜II加熱器最 高加熱溫度均為9(TC。取桂林紅星食品配料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的固形物質(zhì)量百分比含量 為70%的"劍石牌"液態(tài)焦糖色素1L，裝入超臨界流體萃取裝置的萃取釜中。加入焦糖 色素質(zhì)量10%的乙醇作為夾帶劑，充分搖勻，制成混合溶液。將該混合溶液進行超臨界 C02流體萃取，設(shè)置萃取條件如下(l)萃取釜壓力25Mpa，分離釜I壓力15Mpa，
分離釜II壓力10Mpa; (2)萃取時間60min ; (3)萃取釜溫度70°C，分離釜I溫度
40°C，分離釜II溫度15°C。超臨界CCV流體萃取完成后，在分離釜II中得到液態(tài)物
料，先經(jīng)膜過濾除去其中水分，再用烘箱烘干，即得食用安全性高的脂溶性焦糖色素固
態(tài)產(chǎn)品。經(jīng)檢測，所得色素產(chǎn)品色率為0.7萬EBC單位；將其溶解在乙酸乙酯中，并經(jīng) HPLC法檢測，未發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺或5-羥甲基糠醛等有毒有害物質(zhì)。 本例制備過程所用萃取溫度為70°C，較丙烯酰胺或5-羥甲基糠醛的生成溫度 12(TC低5(TC，故不會產(chǎn)生上述有毒有害物質(zhì)。另外，萃取溫度為7(TC遠(yuǎn)低于焦糖色素碳化所需要的15(TC以上的高溫，因此不會影響產(chǎn)品的品質(zhì)。同時，萃取過程中CCV流 體在整個臨界流體萃取儀中得以重復(fù)利用，萃取過程中未加入有毒有害試劑，因此可以 達到節(jié)能減排，無污染的環(huán)保效果。
實施例2 : 選擇南通華安超臨界萃取設(shè)備有限公司生產(chǎn)的HA220-40-20型超臨界流體萃取 儀作為超臨界CCV流體萃取裝置，其中，萃取釜容積為20L;分離釜I容積為10L;分離 釜II容積為10L;高壓泵最大壓力為60Mpa;萃取釜、分離釜I和分離釜II加熱器最高加 熱溫度均為9(TC。取柳州金太食品有限公司生產(chǎn)的固形物質(zhì)量百分比含量為85%的"金 太牌"液態(tài)焦糖色素IOL，裝入超臨界流體萃取裝置的萃取釜中。加入焦糖色素質(zhì)量5% 的乙酸乙酯作為夾帶劑，充分搖勻，制成混合溶液。將該混合溶液進行超臨界C02流體 萃取，設(shè)置萃取條件如下(l)萃取釜壓力40Mpa，分離釜I壓力18Mpa，分離釜II 壓力14Mpa; (2)萃取時間10min ; (3)萃取釜溫度90°C，分離釜I溫度60°C，分 離釜II溫度37°C。超臨界CCV流體萃取完成后，在分離釜II中得到液態(tài)物料，經(jīng)膜濃 縮，去除液態(tài)物料50%體積的溶劑，即得油溶性焦糖色素液態(tài)產(chǎn)品。所得色素產(chǎn)品色率 為1萬EBC單位；經(jīng)HPLC法測定不含有丙烯酰胺或5-羥甲基糠醛。
本例制備過程所用萃取溫度為9(TC，較丙烯酰胺或5-羥甲基糠醛的生成溫度 12(TC低3(TC，故不會生成上述有毒有害物質(zhì)。另外，萃取溫度為9(TC還遠(yuǎn)低于焦糖色 素碳化所需要的15(TC以上的高溫，因此不會對產(chǎn)品的品質(zhì)造成負(fù)面影響。萃取時間僅 為10min，與焦糖色素現(xiàn)有技術(shù)所需的2 4小時相比，有顯著縮短。同時，萃取過程 中CCV流體在整個臨界流體萃取儀中得以重復(fù)利用，萃取過程中未加入有毒有害試劑， 因此可以達到節(jié)能減排，無污染的環(huán)保效果。
實施例3 : 選擇南通華安超臨界萃取設(shè)備有限公司生產(chǎn)的HA120-40-50型超臨界流體萃取 儀作為超臨界CCV流體萃取裝置，其中，萃取釜容積為50L;分離釜I容積為20L;分離 釜II容積為10L;高壓泵最大壓力為50Mpa;萃取釜、分離釜I和分離釜II加熱器最高 加熱溫度均為9(TC。取廣州市天陽泰天然色素有限公司生產(chǎn)的"天陽牌"固態(tài)粒徑為 80 100目的雙倍焦糖色素10kg，裝入超臨界流體萃取裝置的萃取釜中。不加入任何夾 帶劑。將上述固態(tài)焦糖色素進行超臨界CCV流體萃取，設(shè)置萃取條件如下(l)萃取釜壓 力12Mpa，分離釜I壓力7Mpa，分離釜II壓力5Mpa; (2)萃取時間90min; (3) 萃取釜溫度25°C，分離釜I溫度l(TC，分離釜II溫度5°C。超臨界C02流體萃取
完成后，在分離釜II中得到粉末狀固態(tài)物料，即得食用安全性高的油溶性焦糖色素固態(tài)
產(chǎn)品。經(jīng)檢測，所得色素產(chǎn)品色率為8000EBC單位；將其溶解在戊烷中并進行HPLC分 析，未發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺或5-羥甲基糠醛等有害物質(zhì)。 本例制備過程所用萃取溫度為25°C，遠(yuǎn)低于丙烯酰胺或5-羥甲基糠醛生成所需 要的12(TC高溫，以及焦糖色素碳化所需要的15(TC以上的高溫，因此不會產(chǎn)生丙烯酰胺 或5-羥甲基糠醛等有毒有害物質(zhì)，也不會對產(chǎn)品的品質(zhì)造成負(fù)面影響。同時，萃取過程 中CCV流體在整個臨界流體萃取儀中得以重復(fù)利用，萃取過程中未加入有毒有害試劑， 因此可以達到節(jié)能減排，無污染的環(huán)保效果。
實施例4 :
選擇南通華安超臨界萃取設(shè)備有限公司生產(chǎn)的HA420-40-200型超臨界流體萃取 儀作為超臨界CCV流體萃取裝置，其中，萃取釜容積為200L;分離釜I容積為20L;分 離釜II容積為10L;高壓泵最大壓力為40Mpa;萃取釜、分離釜I和分離釜II加熱器最高 加熱溫度均為9(TC。取重慶天府可樂渝龍食品飲料有限公司生產(chǎn)的固形物質(zhì)量百分比含 量為90%的"天府牌"雙倍液態(tài)焦糖色素IOOL，裝入超臨界流體萃取裝置的萃取釜中。 加入焦糖色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的按體積比1 : l配制的乙醇-乙酸乙酯作為夾帶劑，由于乙 醇與乙酸乙酯可以按任意體積比混溶作為夾帶劑，而夾帶劑的加入可提高流體的極性， 根據(jù)相似相溶原理，提高流體的極性可在萃取過程中得到相對較高極性的萃取產(chǎn)物，因
此選擇體積比i : i的乙醇-乙酸乙酯作為夾帶劑。加入夾帶劑后，充分搖勻，制成混
合溶液。將該混合溶液進行超臨界CCV流體萃取，設(shè)置萃取條件如下(l)萃取釜壓力
35Mpa，分離釜I壓力15Mpa，分離釜II壓力10Mpa ; (2)萃取時間45min ; (3)萃 取釜溫度6(TC，分離釜I溫度2(TC，分離釜II溫度16°C。超臨界CCV流體萃取完 成后，在分離釜II中得到液態(tài)物料，經(jīng)減壓濃縮，使液態(tài)物料體積減少至原來的50%， 即得食用安全性高的脂溶性焦糖色素液態(tài)產(chǎn)品。所得色素產(chǎn)品色率為1萬EBC單位；經(jīng) HPLC法測定不含有4-甲基咪唑和丙烯酰胺。本例制備過程所用萃取溫度為60°C，遠(yuǎn)低于丙烯酰胺或5-羥甲基糠醛生成所需 要的12(TC高溫，以及焦糖色素碳化所需要的15(TC以上的高溫，因此不會產(chǎn)生丙烯酰胺 或5-羥甲基糠醛等有毒有害物質(zhì)，也不會對產(chǎn)品的品質(zhì)造成負(fù)面影響。同時，萃取過程 中CCV流體在整個臨界流體萃取儀中得以重復(fù)利用，萃取過程中未加入有毒有害試劑， 因此可以達到節(jié)能減排，無污染的環(huán)保效果。 從以上實施例可以看出，經(jīng)不同條件的超臨界C02流體萃取處理不同的焦糖色 素物料，可制備出能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的食用安全性高的油溶性或脂溶性焦糖色素產(chǎn)品， 擴大了焦糖色素的使用范圍。與傳統(tǒng)熱處理技術(shù)相比，采用超臨界C02流體萃取制備油 溶性或脂溶性焦糖色素所需時間不超過90min，比傳統(tǒng)高壓低熱法的2 4小時的制備時 間縮短了0.3 1.3倍。同時，制備油溶性或脂溶性焦糖色素所采用的萃取溫度在2(TC 90°C，不會導(dǎo)致色素成分被破壞或產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。由于制備過程中不加入有毒有害 化學(xué)試劑，避免了環(huán)境的污染。
權(quán)利要求
一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將焦糖色素原料裝入超臨界流體萃取裝置的萃取釜中；(2)設(shè)置超臨界CO2流體萃取條件，將焦糖色素原料進行超臨界CO2流體萃??；所述萃取條件為萃取釜壓力10MPa～40Mpa，分離釜I壓力5MPa～20Mpa，分離釜II壓力3MPa～15Mpa；萃取時間10min～90min；萃取釜溫度20℃～90℃，分離釜I溫度10℃～60℃，分離釜II溫度5℃～40℃。(3)萃取完成后，將分離釜II中的物料進行濃縮或脫水后干燥，制備成油溶性或脂溶性焦糖色素產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法，其特 征在于焦糖色素中固形物質(zhì)量百分比含量為70% 100%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法，其特 征在于將焦糖色素裝入所超臨界流體萃取裝置的萃取釜中后還包括向萃取釜中加入夾 帶劑，得到焦糖色素與夾帶劑的混合溶液；所述夾帶劑為乙醇和/或乙酸乙酯；夾帶劑 用量為焦糖色素質(zhì)量的0% 15%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法，其特 征在于步驟(3)的物料濃縮是將分離釜II中的物料經(jīng)冷凍濃縮或減壓濃縮或膜濃縮。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法，其特 征在于步驟(3)的物料脫水后干燥是將分離釜II中的物料經(jīng)膜過濾或經(jīng)濾布過濾或離心機 脫水后噴霧干燥或烘箱烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備食用安全的油溶性、脂溶性焦糖色素的方法，該方法先將將焦糖色素原料裝入超臨界流體萃取裝置的萃取釜中；然后將焦糖色素原料進行超臨界CO2流體萃取；萃取條件為萃取釜壓力10MPa～40Mpa，分離釜I壓力5MPa～20Mpa，分離釜II壓力3MPa～15Mpa；萃取時間10min～90min；萃取釜溫度20℃～90℃，分離釜I溫度10℃～60℃，分離釜II溫度5℃～40℃。萃取完成后，將分離釜II中的物料進行濃縮或脫水后干燥，制備成油溶性或脂溶性焦糖色素產(chǎn)品。本發(fā)明方法具有無污染、工藝簡單、產(chǎn)品得率高、食用安全性高的特點。
文檔編號C09B67/00GK101691451SQ20091019341
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者于淑娟, 徐獻兵, 王軍, 管永光 申請人:華南理工大學(xué)