定義
焦糖色素是人類使用歷史最悠久的食用色素之一 焦糖色素亦稱焦糖，英文Caramel。焦糖色素是一種在食品工業中套用範圍十分廣泛的天然著色劑，是食品添加劑的重要一員。
根據“美國食品用化學品法典”中的定義，焦糖色素通常是一種複雜的混合型化合物，其中有些是以膠體聚集體形式存在，可通過加熱碳水化合物單獨製成或者在食用的酸、鹼、鹽參與下合成。焦糖色素通常為棕黑色至黑色的液體或固體，有一種燒焦的糖的氣味，並有某種苦味。其原料多為果糖、葡萄糖、轉化糖、蔗糖和澱粉的水解產物或部分水解的產物 。
焦糖色素常被用在製作甜點上，它可以為糕點和甜點提供一種填補糖果或朱古力的風味，或加於冰激凌和蛋奶凍上。或作為食物黑色素，如可樂之類的飲料使用焦糖著色，而且它也被用作食品著色劑，它也是威士忌行業唯一允許使用的添加劑。焦糖色素可溶於水。
研究歷史
20世紀60年代，由於其環化物4-甲基咪唑的問題，焦糖色素曾一度被懷疑對人體有害而被各國政府禁用。經科學家們的多年研究，證明它是無害的。聯合國糧農組織（FAO）、世界衛生組織（WHO）、國際食品添加劑聯合專家委員會（JECFA）均確認焦糖色素是安全的，但對4-甲基咪唑做了限量的規定 。
理化性質
2001年8月6日，中國國家質量監督檢驗檢疫局發布了焦糖色素的新國際（GB 8817-2001），於2002年2月1日正式實施。其理化指標見表格圖片。
色率與色調
焦糖色素理化性質 焦糖色素作為一種著色劑，最重要的指標是色率強度（EBC單位），中國規定EBC與0.1％焦糖溶液（W/V）採用分光光度計在610nm的波長下通過1cm的比色皿所測定的光吸收值成正比，光吸收值（A）越大，色澤越深，EBC＝（A× 20000）/0.076。焦糖色素的色率強度雖然重要，但它的色調也十分重要，色調指數是焦糖色素色調及其紅色度特徵的重要量度。
電荷
焦糖色素具有膠體性質，均帶有小小的電荷，可以是正電荷，可以是負電荷，視生產方法及所用食品的pH而定。在選用時必須注意，否則將會對使用的效果有影響，如在可樂飲料中使用的耐酸性膠體色素要帶負電荷，等電點小於1.5，而在醬油、黃酒中就用帶正電荷的焦糖色素。從微生物學觀點來講，焦糖色素是很穩定的產品，因細菌不能在焦糖色素中生存，所以保質期規定為12 個月。
pH值
焦糖色素的pH值在套用中是很重要的指標，焦糖的pH值因種類不同而異。如果焦糖的pH ＞ 5.0，則容易污染微生物，如果pH 值＜ 2.5，則在短時間就會樹脂化，pH越低，這種變化越快。耐酸焦糖，其pH應為2.8～3.3，平均為2.9～3.0，這種焦糖多用於飲料工業。等點電在4.5～5.0 的焦糖加入啤酒及醬油中，由於不改變介質的pH，且與溶液的帶電性相一致，所以溶解度增大。焦糖的pH一般是由加工的原料工藝決定的，可以根據不同需要加以調節。
粘度
工廠都著力於降低焦糖的粘度，從而擴大其使用範圍。有些焦糖色素其固形物含量及比重和其他焦糖一樣，但粘度低，流動性大，穩定性好，著色均勻，而被用於焙烤業中。焙烤所用的焦糖主要要求其流動性良好，易與麵粉混和均勻，並不要求色率過高，所以在加工時，一定要根據其用途決定生產工藝。有資料顯示，焦糖隨加熱時間的延長，色率加大，但高溫易使大分子物質聚合，粘度增大，流動性變小。
特點
色率高，著色能力強，體現發酵醬油特有的紅褐色，紅潤、亮麗。 粘度適中，溶解性好，耐鹽度高，品質穩定。
生產原理
焦糖的製造並不是什麼新鮮的事，它是一種褐變反應（Browning Reaction)。褐變反應是我們日常生活與食品加工及烹調中經常碰到的現象，可至今為止，科學技術尚不能確切的解釋焦糖反應的機理，焦糖的結構組成也尚未被認識。一個幾乎畢生在實驗室中從事焦糖研究的英國化學家Brache感嘆地說：“焦糖不僅具有複雜性，而且也無法預測，只有在最大限度內將原料、製備技術、時間、溫度等加以控制，才能保證高質量產品的可重複性……”。可見，焦糖的生產技術是困難的，在國外也被視為高科技產品，其生產工藝被嚴格保密。美國可口可樂之所以能風行全世界一個世紀，國際市場占有率獨占鰲頭，與她擁有耐酸焦糖技術是分不開的。
製備方法
液體焦糖色素是在嚴格控制反應壓力、溫度和pH值的條件下生產的，可以在常壓下，也可以在加壓下進行，這主要根據最終產品的用途來決定採用何種工藝。液體焦糖色素經過調配後，通過噴霧乾燥或真空乾燥可生產粉末焦糖色素。
普通焦糖用DE值70以上的葡萄糖漿在160℃左右的溫度下，添加1％（乾基）的氫氧化鈉為催化劑，可製造出普通焦糖。它的色率較低，色率強度（EBC）2 萬左右，但紅色指數可達6以上，氮硫含量均較低，在75％的酒精中也能穩定，可用於在蒸餾酒中作著色劑。
苛性亞硫酸鹽焦糖苛性亞硫酸鹽焦糖的製造方法與普通焦糖相似，但必須用亞硫酸鹽作催化劑，催化劑的用量較高，亦能在酒精中穩定。
氨法焦糖氨法焦糖生產方法基本可分為開口式常壓法及密閉式加壓法。催化劑用氫氧化胺。生產原料可用結晶葡萄糖之母液、蔗糖糖蜜、碎米等。此類焦糖主要用於醬油著色。帶正電荷，在醬油、啤酒中穩定，若生產方法適當，亦可能在醋、紅酒中穩定。
亞硫酸銨法焦糖其製造方法必須用亞硫酸銨為催化劑，在酸性條件下催化而成。
主要用途
焦糖色素是一種套用範圍最廣，套用數量最大的食品添加劑，一般來說，它可套用於醬油、醋、啤酒、黃酒、醬菜、豆製品、罐頭、餅乾、糖果、速食麵、湯料、焙烤食品、烤菸及止咳糖漿等方面。
軟飲料
軟飲料是世界上焦糖色素用量最大的領域，採用原濃度焦糖色素，一般每3L飲料用4g以下的焦糖色素，套用於可樂飲料，用量加倍。由於它在每公升的飲料中只會增加1cal熱量，因此在減肥飲料加工中成為首選的色素。此外，還有一種用於根啤酒（一種以黃樟油、冬青油為香料的無醇飲料）的焦糖色素，有助於形成頂層泡沫和誘人的紅色。在碳酸飲料中，焦糖色素可作為乳化劑，並阻止芳香物質分離出來。
乙醇飲料
焦糖色素可套用於啤酒、威士忌、葡萄酒、老姆酒和利口酒中，最常用的是那些能夠在高酒度乙醇中仍然穩定的品種。在乙醇飲料中套用需要考慮的是所選用焦糖色素的電荷。啤酒含有帶陽電荷的蛋白質，若加入帶陰電荷的焦糖色素，就會聚集成較大粒子，形成沉澱，產生混濁。
其他
醬油可以用高達15％的鹽進行防腐，故需要穩定的焦糖色素使醬油產品具有自然發酵色澤。焦糖色素也可用來增加焙烤食品外觀的吸引力。可選用原濃度或倍濃度的液體和粉末狀焦糖色素來彌補特製麵包、“表面裝飾”蛋糕和曲奇餅精製配料的不充足和不均勻的著色力。帶陽電荷的焦糖色素，能在麥芽醋中穩定地發揮作用；而在蘋果醋、蒸餾醋的生產中，其表現則不穩定。
安全性
20世紀60年代，由於其環化物4-甲基咪唑的問題，焦糖色素曾一度被懷疑對人體有害而被各國政府禁用。經科學家們的多年研究，證明它是無害的，聯合國糧農組織（FAO），世界衛生組織（WHO），國際食品添加劑聯合專家委員會（JECFA）均確認焦糖色素是安全的，但對4-甲基咪唑做了限量的規定。
科學界對焦糖色素的安全性研究相當充分。對第4類焦糖色素，國際食品添加劑專家委員會（JECFA）制定的安全標準是每天每公斤體重不超過200毫克。對於一個成年人來說，相當於每天10克以上。因為它只是色素，用量有限，所以在食品中也就用不著“限量”。中國的標準是“按需使用”，而美國給予了“GRAS（ Generally Recognized as Safe）”的分類，意為廠家正常使用即可。加拿大、歐盟也都把它作為很安全的食品色素。
作為副產物，4-甲基咪唑在焦糖色素中的含量跟具體的產品有關，歐盟規定不能超過250ppm （1ppm相當於每公斤中含有1毫克）。 針對4-甲基咪唑的安全性也有過不少研究。較早的研究中發現不良作用的劑量都比較大，遠遠高於食品中的可能的含量。“致癌”的擔憂來源於2007年的一項研究。
這是一項比較初步的動物實驗。它觀察到了高劑量的4-甲基咪唑對“某些種類”老鼠的致癌作用，但並不是每種老鼠都發生了癌變。它沒有提供致癌的機理，也無法推知在人體中的情況會如何。
相關政策
世界衛生組織與聯合國糧農組織食品添加劑專家委員會為苛性亞硫酸鹽焦糖、氨法焦糖、亞硫酸銨焦糖設定的攝入量值為160mg/kg bw/ day，普通焦糖則不包括在內。
2011年3月9日，歐洲食品安全局經過風險評估，設定的焦糖色素攝入量為300mg/kg bw/day，為氨法焦糖設定了一個更為嚴格的限制，即100mg/kg bw/day。
中國2001年發布新標準GB 8817-2001代替GB 8817-1998標準。
相關事件
可樂中含有焦糖色素 美國消費者倡導組織公共利益科學中心（CSPI）2012年3月5日發布報告稱，在可口可樂和百事可樂的產品中發現焦糖色素中使用了一種名為4-甲基咪唑的化學物質，該物質是一種能夠誘發腫瘤的高水平的化學物質。該機構表示，已在2012年2月份向美國食品藥物管理局遞交了申請，要求該局禁止使用這種含有4-甲基咪唑的色素。
2012年3月6日，可口可樂回應稱，“CSPI很不負責任地在聲明中質疑我們飲料中所使用的焦糖色素的安全性，並挑起消費者對癌症的擔憂。CSPI一直宣稱是服務於大眾的非政府組織，但此舉卻是對公眾的損害而非服務。研究表明，我們產品中使用的焦糖色素不會導致癌症。微量的4-甲基咪唑存在於大量的食品和飲料中。事實上，通常烹飪過程中發生‘褐變反應’就會形成4-甲基咪唑。”
百事中國區相關負責人則引用了美國飲料協會的聲明稱：“沒有科學證據表明食品或飲料中存在的4-甲基咪唑對人類健康造成威脅。包括美國食品和藥品管理局、歐洲食品安全機構和加拿大衛生署在內的世界各國監管機構的研究證實，焦糖色素在食品和飲料中的使用是安全的 。”
美國食品藥物管理局發言人道格·卡拉斯2012年3月6日發表聲明表示，可樂是安全的，消費者每天飲用1000罐以上可樂後攝入的4-甲基咪唑，才與動物在實驗中攝入的足以與患癌產生關聯的量相當。
美國可口可樂公司2012年3月8日宣布，將降低所生產可樂中的4-甲基咪唑水平。可口可樂公司發言人本·沙伊德勒表示，可口可樂公司並非要改變可樂產品的配方，而是要求焦糖供應商對生產過程做出必要改變，以符合加利福尼亞州的相關法律要求。
