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焦糖色素是一种人工合成的食用色素,也是目前广泛使用的一种食品添加剂之一。焦糖色素的食用安全性在食品使用中一直受到关注,其中5-羟甲基糠醛(5-HMF)的含量必须得到控制。本文采用赤藓糖为美拉德反应糖原料,经高温反应制备一种不含5-HMF的焦糖色素,通过一系列实验确定了制备赤藓糖焦糖色素(ECP)的最佳工艺条件,再采用超滤工艺得到不同品质的ECP产品。分离和鉴定了赤藓糖美拉德反应中间产物,同时进一步考察了ECP类黑精大分子结构,并对其抗肿瘤和抗氧化活性进行了研究,为ECP的生产和应用提供更重要的依据。首先通过二次旋转回归组合设计摸索了ECP制备最佳工艺条件：保温温度为140℃(1.682水平),保温时间为40min(1.682水平),赤藓糖液浓度459g/L(1水平),(NH4)2SO3含量(以NH4+计)为4%(0水平),此时色率最大值为18054.43EBC。其次研究了超滤对ECP品质的影响,ECP经超滤分级后,截留组分特性差异较为明显。通过分析发现,各级分子段截留产物粒度分布均匀。100kDa以上分子截留段ECP其色率达到95526.32EBC,红色指数和黄色指数分别为3.59和5.51,其品质符合市售焦糖色素标准。参照GB8817-2001,分别从食品的安全和应用两方面对赤藓糖焦糖色素各项理化指标进行了研究,结果表明ECP不含有5-HMF,固形物含量范围在30%-50%的ECP树脂化时问在25h以上,产品稳定性好,货架期长；带负电荷,适用于软饮料工业。分离和鉴定了赤藓糖美拉德反应中间产物,通过离子碎片峰的组合,得到分离物的化学结构式,其分子式为C8H10O3,从机理上证明了赤藓糖美拉德反应不产生5-HMF。最后通过对ECP10k-50kDa,ECP50kDa-100kDa和ECP100kDa-0.22μm三种样品进行元素分析、红外以及热裂解分析,研究了ECP类黑精的大分子结构,并考察了类黑精大分子抗肿瘤和抗氧化活性,结果表明ECP在热裂解过程中产生了SO2,链状烷烃和呋喃环结构。不同倍数ECP分别培养24h和72h后,ECP1Ok-5OkDa对MDA-MB-231细胞有明显的抑制效果。ECP50k-100kDa开始诱导细胞癌变,ECP100kDa-0.22μm诱导效果最强。