Den miskendte rolle Lecithin i chokolade

Cacao oprindelse og procenter, typer af sukker og/eller mælk, og forarbejdningsmetoder er ikke de eneste besvær, chokolade beslutningstagere nødt til at vade igennem på hver enkelt batch. Mens nogle ingredienser er valgt til at give specifikke smags-eller teksturkombinationer, er andre inkluderet for at udføre utilitaristiske snarere end epikuræiske grunde. Til sidstnævnte kategori hører lecithin, en ingrediens, der i vid udstrækning anvendes af industrielle chokoladeproducenter, der arbejder med få minutters mængder og derfor normalt erklæres i slutningen af en ingrediensliste.

men hvor meget ved vi om lecithin—og dens specifikke rolle i chokolade?
i fødevareteknologi er lecithin en emulgator, en type additiv, der udfører en multifunktionsfunktion i forarbejdede fødevarer. I en bredere opfattelse, hvordan virker emulgatorer for at være så alsidige i de fleste fødevareapplikationer?

fødevarer emulgatorer: hvad de er, og hvordan de kan være multifunktionelle

emulgatorer beskrives kanonisk som stoffer, der hjælper med stabilisering af to medier, der normalt ikke er blandbare (forbliver ikke stabile og homogeniserede efter blanding.) For eksempel er et skum (en gas-i-væske eller-fast stof) eller en dispersion (en væske-i-væske eller-fast stof) To forskellige bifasesystemer, der kan holdes sammen takket være tilstedeværelsen af en emulgator.

to typiske naturligt ustabile væske-i-væske-dispersioner er vand-i-olie og dets omvendte olie-i-vand.

en olie-i-vand-dispersion

de dispergerede oliedråber frembyder tydelig overfladespænding på grund af den frastødende karakter af de to ikke-blandbare (olie og vand). I mangel af et emulgator ville den naturlige antagonisme af de to flydende faser tvinge oliedråberne til at samle sig, det vil sige at tiltrække de tættere oliedråber til at danne større, hvilket resulterer mere stabilt for at have reduceret overfladespænding i forhold til øget volumen.

emulgatorer til at have amfifile egenskaber—med hoveder af deres molekylære struktur er hydrofile (vandelskende) og haler lipofile (fedtelskende)-lette energiinteraktionerne mellem de gensidigt frastødende vand-og oliefaser ved at reducere deres overfladespænding og homogenisere dispersionen.

molekyler af en amfifil stabiliserende olie-i-vand og vand-i-olie emulsioner

olie-i-vand emulsion eksempler: mælk, mayonnaise. Vand-i-olie emulsion eksempler: smør, margarine.

i adskillige fødevarer er fordelene, der leveres af emulgatorer, iøjnefaldende, da de manifesterer sig som:
krit• krydderiers stabilitet mod faseseparation, der forhindrer olie og vand i at adskille sig under produktion, distribution eller opbevaring,
krit• forbedret struktur og langvarig holdbarhed i bagværk gennem kompleksdannelse af stivelse, beskytter den mod retrogradering og stalation,
krit• forbedrede piskeegenskaber og forebyggelse af iskrystalvækst i is ved bedre at inkorporere luft og binde frie vandmolekyler, der er modtagelige for krystallisering, som begge har den virkning at deprimere det endelige frysepunkt,
krit * forstærket anti-sprøjt egenskaber i margariner og stegeolier ved at forhindre tyngdekraften i at bringe de sprøjtende fedtdråber tilbage i den varme gryde.

en af de mest anvendte og værdsatte emulgatorer til opnåelse af mange af de ovennævnte stabilitetsfunktioner i en fødevare er bestemt lecithin. Så når vi vender tilbage til sin identitet, lad os undersøge lecithin med et nærmere blik.

Lecithin i fødevareindustrien: historie, marked og fremstilling

Lecithin (fra den græske lekithos, “æggeblomme”) blev først isoleret fra æggeblomme i 1845 af den franske kemiker og farmaceut TH Larodore-Nicolas Gobley—den samme videnskabsmand, der ville opdage vanillin som det karakteristiske smagsmiddel for naturlig vanilje omkring et årti senere.
Gobley demonstrerede tilstedeværelsen af lecithin i en rigelig række biologiske forhold, idet han fokuserede sine studier især på væv af animalsk oprindelse. Han fandt ud af, at biologisk lecithin var en blanding af bipolære phospholipider, der udførte væsentlige fysiologiske funktioner, såsom stabilisering af cellemembraner og lettelse af metabolisk aktivitet i menneskelige organer (hjerne, blod, lever osv.).

skematisk diagram over et phospholipid og visning af et phospholipid-dobbeltlag i en cellemembran

for at bemærke, hvordan cellemembraner består af to modsatte lag phospholipider, mens emulsioner kun har en, kaldet micelle (se forrige billede).

den tidligste kendte henvisning til tilstedeværelsen af lecithin selv i planter som sojabønner dateret tilbage til 1889, hvor arven efterladt af en tysk kemiker ved navn Ernst Schulse ville derefter markere Tyskland som det førende europæiske knudepunkt for industriel udvikling af fødevareformål lecithin.
det første patent på anvendelse af sojalecithin på chokolade blev indgivet i 1930 af Hansa-m Turethle, som senere ville begynde at importere sojabønner som en vare fra det produktive USA og sælge den færdige ingrediens tilbage til Amerikanske chokoladeproducenter.

i moderne dage har råmaterialerne, hvorfra plantebaseret lecithin kan ekstraheres, aldrig været så varierede: ikke kun sojabønner, men også rapsfrø og solsikkefrø. Omend denne mangfoldighed er den højere ydende kilde til produktion af lecithin stadig sojabønne.

Sojabønneproduktionsvolumen efter land

Asien-Stillehavet forventes at være den største forbrugende region af sojalecithin (indeholdt i mange næringsmidler) i de næste år, selvom det er USA, der har ført det globale marked produktion af sojabønner og sojabønnelecithin siden slutningen af Anden Verdenskrig.

organisk sojalecithin er det renere svar på konventionel sojalecithin, mens producenterne bekræfter at undgå enhver tvivlsom GMO-praksis.

tørrede sojabønner

på grund af strenge EU – krav om at erklære enhver tilsætning af allergener og genetisk modificerede organismer (GMO ‘ er) i fødevarer finder et gradvist skift til allergen-og GMO-fri kilder til lecithin, såsom solsikke lecithin, sted i fødevareindustrien, der bekymrer sig om den informerede forbruger.

solsikkefrø

desuden viser solsikke lecithin de samme strømningsfunktioner af soja lecithin ved blot en lettere stigning på ca.0,1%.

Rapsfrøkilder til lecithin er i stedet marginaliseret for tilstedeværelsen af usunde transfedtsyrer i sammensætningen af erucisk olie, hvoraf rapsfrø er naturligt rig. Sundere mønstre til ekstraktion af lecithin fra raps er forestillet i den lav-eruciske GMO-sort raps, selvom det rejser lignende bekymringer, der allerede er set for ikke-organisk sojalecithin.

Rapeseed

i modsætning til folkelig tro er ikke alle lecithin skabt ens.
Kommerciel lecithin har forskellige kvaliteter og former (olieret og afolieret), egnet til specifikke fødevareapplikationer for at opnå ønskede dispergerbarhedsegenskaber. Især anbefales flydende (olierede) lecithiner til en fødevare med den fedtfase, der hersker over vandfasen, da de har tendens til at sprede sig lettere i fedtbaserede dispersioner; der henviser til, at deolierede (pulveriserede) lecithiner anbefales til en fødevare med den vandfase, der hersker over fedtfasen, idet de lettere er opløselige i vandbaserede dispersioner.
emulgeringsegenskaberne af lecithin i forskellige kvaliteter udtrykkes konventionelt med et hydrofilt lipofile Balance (HLB) indeks.

hydrofil-lipofile Balance (HLB) af forskellige lecithin kvaliteter

Standard Fluid Grade lecithin indeholder omkring 36% triglycerider. Deoiled Lecithin har en granulær eller pulveriseret form, med dets triglycerider og frie fedtsyrer fjernet. Fraktioneringsprocessen til fremstilling af raffineret deoileret lecithin drager fordel af den forskellige opløselighed af phospholipider i det polære opløsningsmiddel. Lecithin kan modificeres yderligere gennem hydrolisering og reaktioner for at gøre det mere egnet til olie-i-vand emulsioner.

fremstillingen af standard flydende lecithin kan opnås mekanisk fra råmaterialet gennem en naturlig proces, der først renser og presser oliefrøene og derefter vand-degums olieslamet ved 70 liter C efter centrifugering for at adskille råolien fra vandkomponenten.
den selektive kemiske ekstraktion af lipider (olie) fra lecithin med opløsningsmidler, såsom heksan, acetone eller alkohol, er kun nødvendig, når den ønskede lecithinform afolieres.
en sådan sondring er afgørende, da en 4-punkts HLB-klasse lecithin generelt er standarden for chokoladefremstilling.

standard fluid grade solsikke lecithin

da chokolade er et lipoilt medium, er ikke-deoiled lecithin muligheden.

enkelt sagt er den type lecithin, der anvendes til chokolade, ikke så stærkt forarbejdet, da fødevarefrygtere fejlagtigt afslører. Jo mere lipofile (olieagtige) lecithin, jo mindre forarbejdet.

efter at have indset, hvorfor forskellige typer lecithin er tilgængelige på dagens marked, hvad er den primære cost/benefit-analyse, der begrunder brugen af en emulgator i chokolade?

chokolades strømningsadfærd: hvorfor det er vigtigt at vide, før du styrer det

fra et fysisk synspunkt kan chokolade beskrives som en suspension, det er en særlig form for dispersion bestående af ikke-fede faste partikler (kakaotørstof, sukkerkrystaller og til sidst mælkepulverpartikler) spredt i kakaosmør som en kontinuerlig (flydende) fedtfase.
Hvad sker der, når chokolade bevæger sig som en fast-i-flydende suspension?

i reologi—videnskaben, der studerer deformation og strømning af faste stoffer og væsker under påvirkning af mekaniske kræfter, smeltet chokolade er en forskydningsfortyndende ikke-Nytonisk væske, hvilket indikerer et ‘ufuldkommen’ flydende stof med en dispergeret fast fase, hvis viskositet (modstanden mod strømning) falder med øget stress over tid.
mens perfekte Nytoniske stoffer, såsom vand og mælk, har konstant viskositet, uafhængig af forskydningshastigheder (hastigheder), har ikke-Nytoniske stoffer som chokolade forskellige viskositeter ved forskellige forskydningshastigheder. Som sådan, måling af viskositet med en enkelt forskydningshastighed en eller to gange gennem hele chokoladefremstillingsprocessen giver ikke tilstrækkelig information til at forudsige-og, derefter, kontrol—chokoladens strømningsydelse, grundlæggende for at skelne mellem processer, der forekommer ved forskellige forskydningshastigheder, såsom støbning, vibrerende, og indskrivning.

Viskositetsadfærdsforskelle mellem en ikke-Nytonisk væske og en Nytonisk væske

i store stordriftsfordele er factoring af disse variabler afgørende for at optimere produktkonsistensen mod fortjenstmargener. Produktionsomkostninger vil derfor være tæt knyttet til evnen til at opnå og opretholde ensartet produktkvalitet—sikring af kundetilfredshed og loyalitet—uden behov for at justere opskriftsbatch efter batch.
hvis definition af en chokolades viskositet for en bestemt opskrift kræver høj præcision med målinger og beregninger, ved at vide, hvilken nøjagtig viskositet der er behov for, gør det muligt at sikre, at så lidt kakaosmør—det dyreste input i chokoladeproduktion—bruges som absolut nødvendigt.
for en stor chokoladeproducent er der faktisk betydelige gevinster ved at udvikle mere omkostningseffektive opskrifter med mindre strategiske ændringer. En tilsyneladende irrelevant 4% kakaosmørbesparelse – det maksimale beløb, der kan udskiftes med en ti gange lavere mængde lecithin (0,4%)—har magten til at levere betydelige bundlinjeeffekter i størrelsesordenen EUR/USD 100.000, når der produceres 1.000 tons chokolade!
med en så klar indtjening er det ikke underligt, om den store chokoladeindustri læner sig mod de omkostningsstabile emulgatorer som et levedygtigt alternativ til det omkostningsineffektive kakaosmør. Emulgatorer som lecithin reducerer ikke kun omkostningerne, men tilbyder også chokoladeproducenten et ultimativt værktøj til at kontrollere viskositeten—og følgelig nå konsistens—under produktionen.

så nu hvor vi har forstået hovedårsagen til, at det er praktisk at bruge emulgatorer til en stor chokoladeproducent, hvordan fungerer lecithinet specifikt, når det føjes til chokoladen?

Lecithin: hvordan det hjælper effektivitet i chokoladeproduktion

Tag din gennemsnitlige bulkfremstillede chokolade. Det vil sandsynligvis være kendetegnet ved et lavt kakaomasseindhold, mens kakaosmør ikke vil overstige 32%—Det er den mindste anbefalede mængde fedt for at gøre chokoladeflydigheden acceptabel. Den resterende løveandel vil for det meste bestå af tørre faste komponenter (nemlig sukker, kakaopulver og til sidst mælkepulver), komprimeret til marven og tvunget til at strømme i et udtømt fedtreservoir.
skæring af hjørner på essentielle kakaosmørprocenter vil uundgåeligt føre til at betale et gebyr i chokoladeproduktionen nede ad vejen, da nødvendigheden af jævnt at sprede den tørre fase med højt indhold af faste stoffer i væskefasen med lavt fedtindhold skal afbalanceres med nødvendigheden af at undgå at opnå en grov partikel, uønsket for forbrugerens gane. For at modvirke problemet forsøger den store chokoladeproducent derefter at maksimere to aspekter under produktionen:
liter * at bearbejde chokoladen for at nå en meget fin partikelstørrelse, hvis granulometri ikke kan opfattes, når man smager chokoladen—normalt op til omkring 18-20 liter;
liter• for at sprede de opnåede meget fine partikler i chokolademassen og tappe på hjælp af lecithin.

da en fin partikelstørrelse ønskes af sensoriske årsager, er den nyligt konstruerede chokoladekonformation, der er høj i faste partikler, endnu ikke tom for tekniske ulemper, da den kan risikere at påvirke en mindre kendt værdi, der er relevant for chokolades fluiditet, rapporteret som “udbytteværdi.”
mens Plastviskositet (PV) er den kraft, der er nødvendig for at opretholde en konstant strømning i chokolademassen (vigtig for processer ved mellemstore til høje forskydningshastigheder, såsom indskrivning), er udbytteværdi (YV) den kraft, der er nødvendig for at indlede strømning i chokoladen, hvilket påvirker de lave forskydningshastigheder, især under støbning og vibrerende processer—så er YV endnu mere kritisk end PV, når det kommer til chokoladestænger.

for positivt at gribe ind på udbytteværdien kommer lecithin til redning for produktionen af den minimalt fedtreducerede og fint partikelformede chokolade.
i modsætning til kakaosmør—som ikke har nogen emulgerende egenskaber-vælges lecithin til fordel takket være dets funktionelle ambivalens som et overfladeaktivt middel. De hydrofile hoveder af dets phospholipidkomponenter interagerer med sukkerpartiklerne, mens de lipofile haler svinger i kakaosmør—og yderligere frit fedt fra eventuelle mejeriingredienser.

lecithinmolekyler, der omgiver sukkerpartikler i den kontinuerlige fedtfase i chokolade

selvom chokolademassen ikke har noget vand, kan det betragtes som en vand-i-olie-dispersion, mens “vand” er de hydrofile faste stoffer spredt i fedtfasen.

de fysiske interaktioner af lecithinphospholipider på sukkerpartikler danner rumlige “mikrogab” mellem sukkerpartiklerne og fedtfasen, såsom at sænke den mekaniske friktion af partiklerne i den fedtfattige dispersion og følgelig den energi, der kræves for at opretholde chokolademassen inden for optimale strømningsegenskaber.

når alt ser ud til at fungere som en charme for den nyligt forbedrede udbytteværdi, kan en anden hindring potentielt ugyldiggøre de optjente fordele ved at bruge lecithin helt.
i chokoladefremstilling, jo finere de faste partikler dispergeres i en fedtfattig chokolade, jo højere mængde lecithin kræves på grund af et stigende forhold mellem overflade og volumen af de mindre partikler.

forskelle mellem overflade og volumen

partikel A har et forhold mellem overflade og volumen tre gange højere end partikel B, på trods af at dets radius er en tredjedel B, hvilket kræver mere input (emulgator), der skal ‘befugtes’ (belagt og smurt).

men tilføjelse af mere lecithin over en bestemt tærskel kan føre til en irreversibel ulempe, kendt som “fortykkelseseffekt.”Dette velundersøgte fænomen fra chokoladeindustrien opstår, når mængderne af lecithin i overskud interagerer med de allerede tilsatte lecithinmolekyler, hvilket fremmer dannelsen af omvendte miceller, som ikke kun ophører med at mindske udbyttestresset, men begynder at øge det efter at have krydset en 0,4% dosis.

dobbeltlag af lecithin omkring en sukkerpartikel
udbytte værdi af soja lecithin i chokolade

dosering lecithin i chokolade på omkring 0,4% giver normalt ti gange (4%) kakaosmør besparelser. Chokolade tolererer en dosis på 0,4% sojalecithin, hvorefter udbytteværdien begynder gradvist at stige, hvilket gør chokoladen tykkere.

for at overvinde de ulemper, der blev anskaffet af lecithin gennem årene, begyndte chokoladeindustrien at lede efter mere pålidelige emulgerende løsninger, der kunne overgå lecithin ved at opnå optimale strømningsegenskaber uden at ofre behandlingsstandarder.

Lecithin-alternative emulgatorer: hvorfor de blev udviklet til den store chokoladeindustri

da eventuel resterende fugt i chokolade fordamper i den tidlige del af conching, er en indledende hensigtsmæssig til at afværge fortykkelseseffekten i chokolade at tilføje lecithin lige mod slutningen af conching. Belægning med lecithin—såvel som kakaosmør—overfladen af partikler, der ikke er helt tørre, ville ellers medføre, at fugtigheden forbliver låst i chokolademassen.
ved fremstilling af mælkechokolade kan andre komponenter, såsom mejeriphospholipider, vise overfladeaktive egenskaber svarende til lecithins og dermed yderligere bidrage til fortykkelseseffekten. I synergi med lecithin kan mejeriphospholipider ende med at øge udbyttet af chokolade.
Crumb-made chokolade (chokolade fremstillet af vakuumtørret mejeri og kakao) er endnu mere følsom over for tilstedeværelsen af lecithin. Den første krummefremstillede mælkechokolade fremstillet af Cadbury i 1960 ‘ erne var tilbøjelig til at smage uønskede “græs” eller “hø” noter under opbevaring. Af denne grund søgte det britiske selskab et nyt alternativ til lecithin, kaldet ammoniumphosphatid (AMP), også kendt som emulgator YN.
den første udgave af AMP var dog baseret på rapsolie—rig på usund transfedtsyre. 50 år frem ville en forbedret version af AMP fås fra raffineret solsikkeolie og glycerin af den danske emulgatorproducent Palsgaard.
sammenlignet med sojalecithin har AMP nogle få væsentlige fordele, såsom en mere konstant phospholipidsammensætning, en fuldstændig intetsigende smag og større strømningsfunktionaliteter, da den ikke viser nogen uønsket fortykkelseseffekt, men fortsætter med at reducere PV, mens YV holdes på samme niveau selv ved højere doser.

effekt på plastviskositet og udbytteværdi af AMP sammenlignet med sojalecithin i en standard chokoladeformulering

AMP kan udvide kakaosmørbesparelsen af chokolade formuleret med sojalecithin med yderligere 2-3% for at skabe en samlet potentiel samlet besparelse på 6-7%.

en anden meget anvendt lecithin-alternativ emulgator i chokoladefremstilling er polyglycerolpolyricinoleat (PGPR), opnået ved polykondensation af ricinusolie og glycerol.
PGPR har ikke store virkninger på plastviskositeten, men kan reducere udbytteværdien med 50% ved 0.0,8%, og gør chokolade til en kvasi-Nytonisk væske, så den flyder lettere og sætter sig hurtigt, når den hældes i formen.
industrielle chokoladeproducenter bruger for det meste PGPR som lecithin coadjuvant for at opnå en ønskelig udbytteværdi og plastisk viskositet, hovedsageligt når chokoladen har for mange fine partikler til at belægge, eller hvis der er tilsat for meget lecithin.

fin chokolade: står industrien imod eller for lecithin?

hvis den almindelige chokoladeindustri i næsten et århundrede har fundet brugen af lecithin og lecithin-alternative emulgatorer så økonomisk tiltalende, hvad den nuværende position taget af fin chokolade?

divergerende erfaringer og interesser animere forskellige fine chokolade mærker vedrørende inddragelse af lecithin i deres produkter.
en overvejende del af fine chokolademærker, repræsenteret af den voksende fløj af producenter, der ville identificere deres produktion som “håndværker”, “håndlavet”, “lille batch”, udelukker lecithin uanset eventuelle cost/benefit-vurderinger, gør det hovedsageligt for brandings skyld, da nutidens forbruger beder om færre og færre ingredienser og et tilgængeligt sprog trykt på en produktetiket. Desuden Letter effektive maskiner, der er specielt designet til produktion af fin chokolade, et brands efterspørgsel, der foretrækker ikke at indeholde lecithin i deres filosofi.
af modsatte tage er fine chokolade mærker, herunder lecithin i deres produkter, mens de stadig sigter mod en aura af ægthed, naturlighed og gennemsigtighed ved at vælge mere bæredygtige og renere alternativer, såsom solsikke lecithin eller højst økologisk soja lecithin.
da lavere mængder lecithin (omkring 0,2-0,3%) typisk kræves i et fint chokoladeprodukt takket være dets naturligt rigelige indhold i kakaosmør (godt over 32%)-og omvendt betydeligt lavere i tørre faste partikler tilsat sukker, er nogle få gyldige grunde til støtte for lecithinpartisanerne. Da smag er det Kæreste aspekt for et betroet fint chokolademærke, viser det sig at begrænse kakaosmørtilsætninger til 4-6% og bruge lecithin til yderligere viskositetsjusteringer at være en smart integreret strategi for at undgå at ‘fortynde’ den iboende smagsprofil af et chokoladeprodukt med en enkelt oprindelse såvel som for at undgå at gøre munden for fed.
Fine chokolademærker kan også ty til lecithins funktionelle rolle, da det standardiserer produktionen af visse problematiske linjer, dvs. fyldte chokoladeprodukter vil blive gjort mere stabile mod modtagelighed for fedtblomstring, migration eller iltning, mens tydeligere vil stole på en mere effektiv produktionshastighed og investere den sparede tid i andre forretningsaktiviteter for at øge markedsandelen og brandets omdømme.

så længe at vælge et fint chokolademærke frem for et andet forbliver det endelige valg af forbrugere og kunder, vil fine chokolademærker, der viser produkter med overlegne smag og standarder end masseproducerede, fortsætte med at omfatte forskellige produktionsmetoder og anspore innovation i den globale chokoladeindustri i de kommende år-det være sig med eller uden lecithin.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.