【趣味·分享】巧克力纵享丝滑背后的秘密

巧克力的历史起源

不知怎的,似乎巧克力与生俱来就被当作是浪漫的象征,现身于文学作品和人们彼此间爱的联系当中。它醇厚丝滑,甘甜微苦的独特风味,恰似爱情中的甜蜜苦涩,叫人欲罢不能,心生欢喜。远古时代的巧克力还是显贵身份的象征,是印第安王国的皇家饮品,有一个专属名字“Chocolate”,即热的饮料。直到1849年,英国富莱父子巧克力公司生产出了第一个美味巧克力棒,巧克力才变成物美价廉的固体制品,再加上可可豆种植的普及和研磨工序的机械化,使其褪去华丽的面纱,一跃成为受众面更广的明星产品。


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巧克力美味丝滑背后的主角

巧克力的甜蜜与苦涩结合,带给舌尖的细腻柔滑总是让人难以抗拒。当你乐此不疲时,是否有考虑过什么原因呢?这其中奥秘与巧克力主要成分之一——可可脂脱不了干系。可可脂本身是苦涩的(回想下你平时吃到的可可脂含量高的黑巧有多苦),但在巧克力精炼过程中加入了各种糖、牛奶和香精等物质,从而产生了甜味;另外,可可脂具有的“奇妙”性质造就了巧克力“捏手不熔,入口即化”的熔化特性。


且听小编我来细细解说。


可可脂的化学组成

从化学组成角度来说,可可脂的主要成分是单不饱和的甘油三酯(TAGs),即两个饱和脂肪酸(软脂酸和硬脂酸)和一个不饱和脂肪酸(油酸)与甘油形成的酯。他们构成的脂肪主要成分少,结构相对简单,会在很小的温度范围内迅速熔化,差不多就是在室温到口腔温度这个范围。可可脂中还含1%~2%的三饱和TAGs(其饱和脂肪主要是棕榈酸或硬脂酸),熔化所需温度更高;约5%~20%的双不饱和TAGs(含有两个油酸分子),熔化温度更低,在室温下常为液态。这三种类型的TAGs结合在一起就构成了可可脂独特的熔化特性。


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可可脂的多晶型现象

从晶体学角度来说,可可脂存在多种晶型,按熔点从低到高(稳定性也由低到高)的顺序分为Form I, II, III, IV, V, VI或者γ, α, β2’, β1’, β2, β1(前者是Wille's和Lutton's 团队提出的命名规则,后者由Larsson's团队提出)。晶型I~IV熔化温度低且不稳定,在一定的温度和时间下会转化为稳定晶型;而V型和VI型质地硬脆,熔化温度更接近人体体温,这也正是巧克力不熔在手只熔在口的原因。然而,最稳定的VI型晶体粒径大,导致口感粗糙,味同嚼蜡;同时,此类型的巧克力表面会有一层白霜,看起来就像变质了,不值得推荐。所以,亚稳态的V型脱颖而出成为巧克力构型的主角。这一点最早在1966年Wille's和Lutton's 团队的研究中得到了验证:他们对口感好的巧克力晶型进行鉴定发现均为V型。


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巧克力保持“完美”背后的故事

那么,如何在熔点如此接近且易相互转化的多晶型中控制晶型V的成核、生长和稳定成为了巧克力生产工艺和储存的重点和难点,也是学术大佬们的研究重点。正所谓牵一发而动全身,一旦某个环节出了岔子,巧克力就很难保持“完美”了。


回火调温技术

一般来说,温度是影响晶体成核/生长和晶型稳定性的关键因素。在巧克力生产工艺中,它显得尤为重要。传统工艺上最常采用回火调温工序来制作“完美”巧克力:首先需要将巧克力升温至所有晶型的熔点阈值以上,约在45 ℃左右(巧克力中添加了乳脂成分后熔点会相应降低,如牛奶巧克力、白巧克力等,温度需适当降低),使其失去所有的结晶形式成为熔体;然后再冷却至28 ℃(V型的成核温度,有利于大量V型的成核与生长,温度若过低,会使较多低熔点的不稳定晶型成核并生长,而不稳定晶型转化为V型并不是一蹴而就的,这无疑会延长冷却过程且不能控制成体中的主要晶型组成);紧接着是回温至32℃,促进V型成核与生长,更重要的是使不稳定晶型转变为V型从而实现巧克力晶型的可控;最后即注模冷却凝固包装。


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另外,在调温的过程中,需要佐以外力剪切,比如下图这样,手工翻切或者使用调温机实现商业化生产。剪切作用不仅可以在冷却过程中减小晶粒尺寸并使其均匀分布,增加晶种数量;同时在整个回火过程中还促进了传质和传热,增加不稳定晶型转为V型的速率。


看到这里,你是不是觉得自己也可以做巧克力了?那可千万要记得控制好过程中的温度哦。其次,你还要拥有一块光滑的大理石板并在上面进行快速翻切(这是一个体力活儿,所以你还需要强有力的手臂~)。


巧克力“开花”

长久以来,食品的变质问题一直是人们关注的重点。不同于其他食品,巧克力的“变质”并不是腐败,只是口感变硬变粗糙,其表面也会泛起一层白霜,看起来就像发霉了一样,这就是巧克力的“开花(bloom)”。


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图片来源:https://youtu.be/1E11W2kcByo


经回火调温生产的巧克力较稳定,不易起霜,但存储不当或者存储时间太长就会起霜。这种白霜有两种形式,一种是糖霜,是因巧克力中的糖分溶解在其表面的凝结水中,水分蒸发而析出,导致巧克力表面粗糙,出现颗粒状;另一种为脂霜,是因脂肪类物质在巧克力表面析出而使其失去光泽,甚至可能导致晶型发生转变而致其口感变硬。


将巧克力储存于低湿避光恒温的环境中,可有效避免糖“开花”;但脂肪”开花”则可能涉及到亚稳态晶型V转变为稳定晶型VI,是一个热力学稳定的过程。这一点在似乎在Wille's和Lutton's 团队发现的规律中得到了验证:他们在对起霜巧克力的可可脂晶型进行测定时发现,基本上都是VI型。同时,实验证明VI型不能由熔融态巧克力直接结晶产生,而必须由V型在更高的温度下转化而来。虽然他们没法提供实验数据来证明导致巧克力起霜的原因是V型向VI型转化,但可以推测出这一结论:温度变化导致巧克力成分中的脂质类分子迁移到表面结晶析出,从而使可可脂的VI型从微观态生长到宏观态。


如何改善巧克力工艺

亚稳晶型都不可避免的会转变为稳定晶型,只是时间快慢的问题。因此,任何一块巧克力也都逃不过起霜的命运。


为了改变巧克力的命运,科学家们在一直努力着。哥伦比亚大学的Ribeiro's团队研究发现,硬脂的加入会显著加速可可脂凝固的过程,其中之一的海甘蓝籽油(FHCrO)可有效抑制V型向VI型转化,延缓巧克力的起霜。当高熔点的TAGs在液态脂相中浓度增加时会迅速过冷,产生较大的成核驱动力,有利于快速形成大量晶核,这就大大缩短了结晶诱导周期并诱导共结晶。一般来说,熔点越高链长越长的TAG组分作为特定晶型的稳定剂的有效性就越强。因此,FHCrO对V型稳定的作用明显可直接归因于其化学组成:高熔点(72 ℃),含碳原子数在56~68个之间。


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(CB:可可脂;固体脂肪含量(SFC)是指一定温度下所有脂肪中固体脂肪的含量,是影响结晶动力学的参数;从图中几条曲线的对比可看出,在可可脂中添加一定量的FHCrO可明显加快结晶进程)


近期,圭尔夫大学的Alejandro G. Marangoni的团队发现了两种特殊的磷脂分子——饱和磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺,能帮助巧克力形成特殊的液晶结构。研究发现,将这两种磷脂分子添加熔融的巧克力中,然后迅速冷却至20℃,无需搅拌以及复杂的回火调温工艺即可形成完美的晶体,具有最佳微观结构和理想的表面光泽与强度。这一发现使得小规模制造商也能进行巧克力工业生产,大大降低工业成本并生产出具有优秀品质的巧克力,将有可能改变整个巧克力制造业。


除此以外,乳化剂也有独特的功效哟。常用的乳化剂有大豆磷脂,Tween 60,聚甘油蓖麻醇酯,蔗糖脂肪酸酯等。除了用于巧克力调味,它还可以降低粘度,增加巧克力颗粒间的流动性;增进脂肪分散防止起霜;提高热稳定性和产品表面光滑度。已有很多研究证明,乳化剂可以控制可可脂晶体形状大小及生长速度,使之转变并维持在理想的V型。


储存巧克力的注意事项

虽然不是人人都擅长做这些科学研究,但仅作为一个合格的吃货来说,如何守护好食物的美味是基本素养吧!我们平时吃的巧克力基本上都经过了精炼,该过程中添加了更多的牛奶和奶油等软脂肪,质地变软,相应的熔点降低,也更容易起霜,例如牛奶巧克力和坚果夹心巧克力,它们需置于13~18 ℃左右储存;未经调温的巧克力更为脆弱,例如生巧克力和松露巧克力,它们需放冰箱低温冷藏。此外,储存巧克力的环境温度要稳定,还需避光。


结语

巧克力虽小,背后的学问可不少。听完小编的讲述,你有没有觉得身披浪漫外衣的巧克力竟是如此的充满内涵呢?不如现在就动起手来,带着思考去亲身体会一次丝滑巧克力的制作吧!


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参考文献


1. Ghazani S M, Marangoni A G . Molecular Origins of Polymorphism in Cocoa Butter[J]. Annual Review of Food Science and Technology, 2021, 12(1).

2. Beckett, Stephen T . Science of Chocolate || The history of chocolate[J]. 2000, 10.1039/9781847552143:1-7.

3. Wille R L , Lutton E S . Polymorphism of cocoa butter[J]. 1966, 43(8):491-496.

4. K. Larsson, Solid state behaviour of glycerides, Ark. Kemi 23, Nr. 5, 35/55 [1965].

5. 张培茵, 石长波. 关于巧克力"起霜"现象的研究[J]. 食品科学, 1996, 17(1):5.

6. 贾呈祥, 郑建仙. 巧克力起霜的研究进展[J]. 食品工业, 2001, 22(6):3.

7. Ribeiro, A.P.B., Basso, R.C., dos Santos, A.O., Andrade, G.C., Cardoso, L.P. and Kieckbusch, T.G. (2013), Hardfats as crystallization modifiers of cocoa butter. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 115: 1462-1473.

8. Zeng, J., Shen, J., Wu, Y., Liu, X., Deng, Z.-Y. and Li, J. (2020), Effect of adding shea butter stearin and emulsifiers on the physical properties of cocoa butter. Journal of Food Science, 85: 972-979.

9. Chen, J., Ghazani, S.M., Stobbs, J.A. et al. Tempering of cocoa butter and chocolate using minor lipidic components. Nat Commun 12, 5018 (2021).


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