Le rôle mal connu de la Lécithine Dans le chocolat

Origines et pourcentages du cacao, types de sucre et / ou de lait et méthodes de transformation ne sont pas les seuls tracas que les chocolatiers doivent parcourir à chaque lot. Alors que certains ingrédients sont sélectionnés pour conférer des combinaisons de saveurs ou de textures spécifiques, d’autres sont inclus pour des raisons utilitaires plutôt qu’épicuriennes. À cette dernière catégorie appartient la lécithine, un ingrédient largement utilisé par les fabricants de chocolat industriels, travaillant en quantités infimes et, par conséquent, généralement déclaré à la toute fin d’une liste d’ingrédients.

Mais que savons—nous de la lécithine et de son rôle spécifique dans le chocolat?
En technologie alimentaire, la lécithine est un émulsifiant, un type d’additif remplissant une fonction polyvalente dans les aliments transformés. Dans une vision plus large, comment les émulsifiants agissent-ils pour être si polyvalents dans la plupart des applications alimentaires?

Émulsifiants alimentaires: ce qu’ils sont et comment ils peuvent être multifonctionnels

Les émulsifiants sont canoniquement décrits comme des substances qui aident à la stabilisation de deux milieux normalement non miscibles (ne restant pas stables et homogénéisés après avoir été mélangés.) Par exemple, une mousse (un gaz dans un liquide ou un solide) ou une dispersion (un liquide dans un liquide ou un solide) sont deux systèmes biphasiques différents qui peuvent être maintenus ensemble grâce à la présence d’un émulsifiant.

Deux dispersions liquides dans liquide naturellement instables sont l’eau dans l’huile et son inverse huile dans l’eau.

Une dispersion huile dans l’eau

Les gouttelettes d’huile dispersées présentent une tension superficielle évidente due à la nature répulsive des deux immiscibles (huile et eau). En l’absence d’émulsifiant, l’antagonisme naturel des deux phases liquides forcerait les gouttelettes d’huile à coalescer, c’est-à-dire à attirer les gouttelettes d’huile les plus proches pour en former des plus grosses qui se traduiraient plus stables pour avoir une tension superficielle réduite par rapport à un volume accru.

Les émulsifiants, pour posséder des propriétés amphiphiles — avec des têtes de leur structure moléculaire hydrophiles (aimant l’eau) et des queues lipophiles (aimant les graisses) – facilitent les interactions énergétiques entre les phases eau et huile mutuellement répulsives en réduisant leur tension superficielle et en homogénéisant la dispersion.

Molécules d’une émulsion huile-dans-eau stabilisante amphiphile et émulsions eau-dans-huile

Émulsion huile-dans-eau exemples: lait, mayonnaise. Exemples d’émulsion eau-dans-huile: beurre, margarine.

Dans de nombreux produits alimentaires, les avantages fournis par les émulsifiants sont remarquables car ils se manifestent par:
stability • stabilité des condiments contre la séparation des phases, empêchant l’huile et l’eau de se séparer pendant la production, la distribution ou le stockage,
6 * propriétés de fouettage améliorées et prévention de la croissance des cristaux de glace dans la crème glacée en incorporant mieux de l’air et en liant des molécules d’eau libres sensibles à la cristallisation, qui ont toutes deux pour effet de réduire le point de congélation final,
⠀ • anti-éclaboussures renforcées propriétés dans les margarines et les huiles de friture en empêchant la gravité de ramener les gouttelettes de graisse éclaboussantes dans la poêle chaude.

L’un des émulsifiants les plus utilisés et les plus appréciés pour obtenir de nombreuses fonctions de stabilité mentionnées ci-dessus dans un aliment est certainement la lécithine. Alors, pour en revenir à son identité, examinons la lécithine de plus près.

Lécithine dans l’industrie alimentaire: histoire, commercialisation et fabrication

La lécithine (du grec lekithos, « jaune ») a été isolée pour la première fois du jaune d’oeuf en 1845 par le chimiste et pharmacien français Théodore-Nicolas Gobley — le même scientifique qui découvrira la vanilline comme agent aromatique caractérisant la vanille naturelle environ une décennie plus tard.
Gobley a démontré la présence de la lécithine dans une grande variété de matières biologiques, concentrant ses études en particulier sur les tissus d’origine animale. Il a découvert que la lécithine biologique était un mélange de phospholipides bipolaires remplissant des fonctions physiologiques essentielles, telles que la stabilisation des membranes cellulaires et la facilitation de l’activité métabolique dans les organes humains (cerveau, sang, foie, etc.).

Schéma d’un phospholipide et vue d’une bicouche de phospholipides dans une membrane cellulaire

Pour noter comment les membranes cellulaires sont constituées de deux couches opposées de phospholipides, alors que les émulsions n’en ont qu’une, appelée micelle (voir pic précédent).

La première référence connue à la présence de lécithine même dans des plantes telles que le soja remonte à 1889 en Suisse, où l’héritage laissé par un chimiste allemand du nom d’Ernst Schulze marquerait alors l’Allemagne comme la principale plaque tournante européenne pour le développement industriel de la lécithine à usage alimentaire.
Le premier brevet pour l’application de la lécithine de soja au chocolat a été déposé en 1930 par Hansa-Mühle, qui commencerait plus tard à importer du soja en tant que produit de base des prolifiques États-Unis et à revendre l’ingrédient fini aux chocolatiers américains.

De nos jours, les matières premières à partir desquelles la lécithine végétale peut être extraite n’ont jamais été aussi variées: non seulement le soja, mais aussi les graines de colza et les graines de tournesol. Malgré cette diversité, la source de production de lécithine à plus haut rendement reste le soja.

Volume de production de soja par pays

L’Asie-Pacifique devrait être la plus grande région consommatrice de lécithine de soja (contenue dans de nombreux plats cuisinés) pour les prochaines années, même si ce sont les États-Unis qui dominent la production mondiale de soja et de lécithine de soja depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale.

La lécithine de soja biologique est la réponse la plus propre à la lécithine de soja conventionnelle, alors que les producteurs certifient éviter toute pratique douteuse des OGM.

Soja séché

En raison des exigences strictes de l’UE pour déclarer tout ajout d’allergènes et d’organismes génétiquement modifiés (OGM) dans les aliments, un passage progressif à des sources de lécithine exemptes d’allergènes et d’OGM, telles que la lécithine de tournesol, se produit dans l’industrie alimentaire qui se soucie du consommateur informé.

Graines de tournesol

De plus, la lécithine de tournesol présente les mêmes fonctionnalités de flux que la lécithine de soja avec une augmentation plus légère d’environ 0,1%.

Les sources de colza pour la lécithine sont plutôt marginalisées en raison de la présence d’acides gras trans malsains dans la composition de l’huile érucique, dont le colza est naturellement riche. Des modèles plus sains pour l’extraction de la lécithine du colza sont envisagés dans le canola de variété OGM peu érucique, bien que cela soulève des préoccupations similaires déjà observées pour la lécithine de soja non biologique.

Graines de colza

Contrairement aux croyances populaires, toutes les lécithines ne sont pas créées égales.
La lécithine commerciale a différentes qualités et formes (huilées et déshuilées), adaptées à des applications alimentaires spécifiques pour obtenir les propriétés de dispersibilité souhaitées. En particulier, les lécithines fluides (huilées) sont recommandées pour un aliment dont la phase grasse prévaut sur la phase aqueuse, car elles ont tendance à se disperser plus facilement dans les dispersions à base de matières grasses; tandis que les lécithines déshuilées (en poudre) sont recommandées pour un aliment dont la phase aqueuse prévaut sur la phase grasse, étant plus facilement solubles dans les dispersions à base d’eau.
Les propriétés d’émulsification de la lécithine à différents degrés sont classiquement exprimées avec un indice d’Équilibre Hydrophile-Lipophile (HLB).

Balance hydrophile-lipophile (HLB) de différentes qualités de lécithine

La lécithine de qualité fluide standard contient environ 36% de triglycérides. La lécithine déshuilée a une forme granulaire ou en poudre, avec ses triglycérides et ses acides gras libres éliminés. Le processus de fractionnement pour fabriquer de la lécithine déshuilée raffinée tire parti de la solubilité différente des phospholipides dans le solvant polaire. La lécithine peut être modifiée par hydrolyse et réactions enzymatiques pour la rendre plus adaptée aux émulsions huile-dans-eau.

La fabrication de la lécithine liquide standard peut être obtenue mécaniquement à partir de la matière première par un procédé naturel, qui nettoie et presse d’abord les graines oléagineuses, puis déguste à l’eau les boues d’huile à 70 ° C, après centrifugation pour séparer l’huile brute du composant hydrique.
L’extraction chimique sélective des lipides (huile) de la lécithine avec des solvants, tels que l’hexane, l’acétone ou l’alcool, n’est nécessaire que lorsque la forme de lécithine souhaitée est déshuilée.
Une telle distinction est essentielle car, pour la fabrication du chocolat, une lécithine de qualité HLB à 4 points est généralement la norme.

Lécithine de tournesol de qualité fluide standard

Le chocolat étant un milieu lipophile, la lécithine non huilée est l’option.

En termes simples, le type de lécithine utilisé pour le chocolat n’est pas si fortement transformé que les effrayants des aliments le divulguent à tort. Plus la lécithine est lipophile (huileuse), moins elle est traitée.

Après avoir réalisé pourquoi différents types de lécithine sont disponibles sur le marché d’aujourd’hui, quelle est l’analyse coût/ bénéfice primaire justifiant l’utilisation d’un émulsifiant dans le chocolat?

Comportement d’écoulement du chocolat: pourquoi il est essentiel de savoir avant de le contrôler

D’un point de vue physique, le chocolat peut être décrit comme une suspension, c’est-à-dire un type particulier de dispersion constitué de particules solides non grasses (solides de cacao, cristaux de sucre et, éventuellement, particules de poudre de lait) dispersées dans le beurre de cacao sous forme de phase grasse continue (liquide).
Que se passe-t-il lorsque le chocolat se déplace sous forme de suspension solide dans un liquide?

En rhéologie — la science qui étudie la déformation et l’écoulement des solides et des fluides sous l’influence des forces mécaniques, le chocolat fondu est un fluide non newtonien à éclaircissement par cisaillement, ce qui indique une substance liquide « imparfaite » avec une phase solide dispersée dont la viscosité (la résistance à l’écoulement) diminue avec l’augmentation des contraintes au fil du temps.
Alors que les substances newtoniennes parfaites, telles que l’eau et le lait, ont une viscosité constante, indépendamment des vitesses de cisaillement (vitesses), les substances non newtoniennes comme le chocolat ont des viscosités différentes à des vitesses de cisaillement différentes. En tant que tel, la mesure de la viscosité à taux de cisaillement unique une ou deux fois tout au long du processus de fabrication du chocolat ne fournit pas suffisamment d’informations pour prédire – puis contrôler – la performance du flux du chocolat, fondamentale pour distinguer les processus se produisant à différents taux de cisaillement, tels que le moulage, la vibration et l’enrobage.

Différences de comportement de viscosité entre un fluide non newtonien et un fluide newtonien

Dans les grandes économies d’échelle, la prise en compte de ces variables est primordiale pour optimiser la cohérence du produit par rapport aux marges bénéficiaires. Les coûts de production seront donc étroitement liés à la capacité d’atteindre et de maintenir une qualité de produit constante — garantissant la satisfaction et la fidélité des clients — sans avoir à ajuster la recette lot après lot.
Si la définition de la viscosité d’un chocolat pour une recette spécifique nécessite une grande précision avec des mesures et des calculs, savoir quelle viscosité exacte est nécessaire permet de s’assurer qu’aussi peu de beurre de cacao — l’intrant le plus cher dans la production de chocolat — est utilisé comme absolument nécessaire.
Pour un grand chocolatier, des gains substantiels sont en fait possibles en développant des recettes plus rentables avec des changements stratégiques mineurs. Une économie de beurre de cacao de 4% apparemment non pertinente — la quantité maximale interchangeable avec une quantité dix fois plus faible de lécithine (0,4%) — a le pouvoir de produire des effets nets substantiels de l’ordre de 100 000 EUR / USD lors de la production de 1 000 tonnes de chocolat!
Avec des revenus aussi nets, il n’est pas étonnant que la grande industrie du chocolat se penche sur les émulsifiants stables aux coûts comme alternative viable au beurre de cacao inefficace aux coûts. Les émulsifiants comme la lécithine réduisent non seulement les coûts, mais offrent également au fabricant de chocolat un outil ultime pour contrôler la viscosité — et, par conséquent, atteindre la consistance — pendant la production.

Alors, maintenant que nous avons compris la principale raison pour laquelle l’utilisation d’émulsifiants est pratique pour un fabricant de chocolat à grande échelle, comment la lécithine fonctionne-t-elle spécifiquement lorsqu’elle est ajoutée au chocolat?

Lécithine: comment elle contribue à l’efficacité de la production de chocolat

Prenez votre chocolat en vrac moyen. Il sera probablement caractérisé par une faible teneur en masse de cacao, alors que le beurre de cacao ne dépassera pas 32% — c’est la quantité minimale recommandée de matière grasse pour rendre la fluidité du chocolat acceptable. La part du lion restante sera principalement constituée de composants solides secs (à savoir le sucre, la poudre de cacao et, éventuellement, le lait en poudre), comprimés à la moelle et forcés à s’écouler dans un réservoir de graisse épuisé.
Réduire les pourcentages essentiels de beurre de cacao conduira inévitablement à payer une redevance dans la production de chocolat en cours de route, car la nécessité de disperser uniformément la phase sèche à forte teneur en solides dans la phase liquide à faible teneur en matières grasses doit être équilibrée avec la nécessité d’éviter d’obtenir une particule grossière, indésirable pour le palais du consommateur. Pour contrecarrer le problème, le grand fabricant de chocolat essaie ensuite de maximiser deux aspects pendant la production:
• * pour travailler le chocolat de manière à atteindre une granulométrie très fine, dont la granulométrie ne peut pas être perçue lors de la dégustation du chocolat — généralement jusqu’à environ 18-20 µm;
6 • pour disperser les particules très fines obtenues dans la masse de chocolat, en utilisant l’aide de la lécithine.

Comme une granulométrie fine est souhaitée pour des raisons sensorielles, la conformation du chocolat nouvellement conçue à haute teneur en particules solides n’est pas encore dépourvue d’inconvénients techniques, car elle peut risquer d’affecter une valeur moins connue pertinente pour la fluidité du chocolat, rapportée comme « valeur de rendement. »
Alors que la viscosité plastique (PV) est la force nécessaire pour maintenir un écoulement constant dans la masse de chocolat (important pour les processus à des taux de cisaillement moyens à élevés, tels que l’enrobage), la valeur de rendement (YV) est la force nécessaire pour initier l’écoulement dans le chocolat, affectant les faibles taux de cisaillement, en particulier pendant les processus de moulage et de vibration — alors, YV est encore plus critique que le PV lorsqu’il s’agit de barres de chocolat.

Pour intervenir positivement sur la valeur de rendement, la lécithine vient à la rescousse pour la production du chocolat à faible teneur en matières grasses et de fines particules.
Contrairement au beurre de cacao – qui n’a pas de propriétés émulsifiantes — la lécithine est privilégiée grâce à son ambivalence fonctionnelle en tant qu’agent tensio-actif. Les têtes hydrophiles de ses composants phospholipidiques interagissent avec les particules de sucre, tandis que les queues lipophiles fluctuent dans le beurre de cacao — et la graisse libre supplémentaire des éventuels ingrédients laitiers.

Molécules de lécithine entourant les particules de sucre en phase grasse continue dans le chocolat

Même si la masse de chocolat n’a pas d’eau, elle peut être considérée comme une dispersion eau-dans-huile, alors que « l’eau » sont les solides hydrophiles dispersés dans la phase grasse.

Les interactions physiques des phospholipides de lécithine sur les particules de sucre forment des « micro-espaces » spatiaux entre les particules de sucre et la phase grasse, de manière à réduire le frottement mécanique des particules dans la dispersion à faible teneur en matières grasses et, par conséquent, l’énergie nécessaire pour maintenir la masse de chocolat dans des propriétés d’écoulement optimales.

Lorsque tout semble fonctionner comme un charme pour la valeur de rendement nouvellement améliorée, un deuxième obstacle peut potentiellement invalider les avantages gagnés en utilisant complètement la lécithine.
Dans la fabrication du chocolat, en effet, plus les particules solides dispersées dans un chocolat faible en gras sont fines, plus la quantité de lécithine requise est élevée, en raison d’un rapport surface / volume croissant des particules plus petites.

Différences de rapport surface/ volume

La particule A a un rapport surface/ volume trois fois plus élevé que la particule B, bien que son rayon soit d’un tiers B, nécessitant ainsi plus d’apport (émulsifiant) pour être « humidifié » (enduit et lubrifié).

Mais l’ajout de plus de lécithine au-delà d’un certain seuil peut entraîner un inconvénient irréversible, appelé « effet épaississant ». »Ce phénomène bien étudié par l’industrie du chocolat se produit lorsque les quantités de lécithine en excès interagissent avec les molécules de lécithine déjà ajoutées, favorisant la formation de micelles inverses, qui non seulement cessent de diminuer la limite d’élasticité, mais commencent à l’augmenter après avoir franchi une dose de 0,4%.

Bicouche de lécithine autour d’une particule de sucre
Valeur de rendement de la lécithine de soja dans le chocolat

Le dosage de la lécithine dans le chocolat à environ 0,4% permet normalement de décupler (4%) les économies de beurre de cacao. Le chocolat tolère un dosage de 0,4% de lécithine de soja, après quoi la valeur de rendement commence à augmenter progressivement, ce qui rend le chocolat plus épais.

Pour surmonter les inconvénients procurés par la lécithine au fil des ans, l’industrie du chocolat a commencé à rechercher des solutions émulsionnantes plus fiables qui pourraient surpasser la lécithine en obtenant des propriétés d’écoulement optimales sans sacrifier les normes de traitement.

Lécithine – émulsifiants alternatifs: pourquoi ils ont été développés pour la grande industrie du chocolat

Comme toute humidité résiduelle dans le chocolat s’évapore au début du conchage, un premier moyen de parer à l’effet épaississant du chocolat est d’ajouter de la lécithine juste vers la fin du conchage. Enduisant de la lécithine — ainsi que du beurre de cacao — la surface des particules qui ne sont pas complètement sèches provoquerait sinon un blocage de l’humidité dans la masse de chocolat.
Lors de la fabrication du chocolat au lait, d’autres composants tels que les phospholipides laitiers peuvent présenter des propriétés tensioactives similaires à celles de la lécithine et contribuer ainsi davantage à l’effet épaississant. En synergie avec la lécithine, les phospholipides laitiers peuvent finir par augmenter la valeur de rendement du chocolat.
Le chocolat en miettes (chocolat à base de produits laitiers séchés sous vide et de cacao) est encore plus sensible à la présence de lécithine. Le premier chocolat au lait à base de miettes fabriqué par Cadbury dans les années 1960 avait tendance à goûter des notes « d’herbe » ou de « foin » indésirables lors de son stockage. Pour cette raison, la société britannique a cherché une nouvelle alternative à la lécithine, appelée phosphatide d’ammonium (AMP), également connu sous le nom d’émulsifiant YN.
La première édition de l’AMP, cependant, était basée sur l’huile de colza — riche en acide érucique gras trans malsain. 50 ans plus tard, une version améliorée de l’AMP serait obtenue à partir d’huile de tournesol raffinée et de glycérine par le producteur danois d’émulsifiants Palsgaard.
Par rapport à la lécithine de soja, l’AMP présente quelques avantages significatifs, tels qu’une composition de phospholipides plus constante, une saveur totalement fade et des fonctionnalités d’écoulement plus importantes, car il ne présente aucun effet épaississant indésirable mais continue à réduire le PV tout en maintenant le VJ au même niveau même à des doses plus élevées.

Effet sur la viscosité plastique et la valeur de rendement de l’AMP par rapport à la lécithine de soja dans une formulation de chocolat standard

L’AMP peut prolonger les économies de beurre de cacao du chocolat formulé avec de la lécithine de soja de 2 à 3% supplémentaires pour créer une économie totale potentielle de 6 à 7%.

Un autre émulsifiant alternatif à la lécithine largement utilisé dans la fabrication du chocolat est le polyricinoléate de polyglycérol (PGPR), obtenu par polycondensation d’huile de ricin et de glycérol.
PGPR n’a pas d’effets importants sur la viscosité du plastique, mais peut réduire la valeur de rendement de 50% à 0.2% ou retirez-le à environ 0,8%, transformant le chocolat en un fluide quasi newtonien, de sorte qu’il s’écoule plus facilement et se dépose rapidement lorsqu’il est versé dans le moule.
Les fabricants de chocolat industriels utilisent principalement le PGPR comme coadjuvant de lécithine pour obtenir une valeur de rendement et une viscosité plastique souhaitables, principalement lorsque le chocolat contient trop de particules fines à enrober ou si trop de lécithine a été ajoutée.

Chocolat fin: l’industrie est-elle contre ou pour la lécithine?

Si depuis près d’un siècle, l’industrie du chocolat dominante a trouvé l’utilisation de la lécithine et des émulsifiants alternatifs à la lécithine si attrayante économiquement, quelle est la position actuelle du chocolat fin?

Des expériences et des intérêts divergents animent différentes marques de chocolat fin concernant l’inclusion de la lécithine dans leurs produits.
Une part prépondérante des marques de chocolat fin, représentée par l’aile croissante des fabricants qui identifieraient leur production comme « artisanale », « artisanale », « en petits lots », exclut la lécithine indépendamment de toute évaluation coût / bénéfice, le faisant principalement pour l’image de marque, car le consommateur d’aujourd’hui demande de moins en moins d’ingrédients et un langage accessible imprimé sur une étiquette de produit. De plus, des machines efficaces spécialement conçues pour la production de chocolat fin facilitent la demande d’une marque qui préfère ne pas inclure la lécithine dans sa philosophie.
De prises opposées sont des marques de chocolat fines incluant la lécithine dans leurs produits tout en visant une aura d’authenticité, de naturel et de transparence, en optant pour des alternatives plus durables et plus propres, telles que la lécithine de tournesol ou, tout au plus, la lécithine de soja biologique.
Comme des quantités plus faibles de lécithine (environ 0,2-0,3%) sont généralement nécessaires dans un produit chocolaté fin grâce à sa teneur naturellement abondante en beurre de cacao (bien plus de 32%) – et, inversement, considérablement plus faibles en particules solides sèches de sucre ajouté, quelques raisons valables sont à l’appui des partisans de la lécithine. La saveur étant l’aspect le plus cher d’une marque de chocolat fin de confiance, limiter les ajouts de beurre de cacao à 4-6% et utiliser de la lécithine pour d’autres ajustements de viscosité s’avère être une stratégie intégrée intelligente pour éviter de « diluer » le profil de saveur intrinsèque d’un produit de chocolat d’origine unique et pour éviter de rendre sa sensation en bouche trop grasse.
Les marques de chocolat fin peuvent également avoir recours au rôle fonctionnel de la lécithine car elle standardise la production de certaines lignées problématiques, i.e., les produits de chocolat fourrés seront rendus plus stables contre la susceptibilité à la floraison, à la migration ou à l’oxydation des graisses, tandis que les produits plus simples s’appuieront sur une vitesse de production plus efficace et investiront le temps gagné dans d’autres activités commerciales pour augmenter la part de marché et la réputation de la marque.

Tant qu’opter pour une marque de chocolat fin plutôt qu’une autre reste le choix final des consommateurs et des clients, les marques de chocolat fin qui produisent des produits avec des saveurs et des normes supérieures à celles produites en série continueront d’adopter différentes méthodologies de production et stimuleront l’innovation dans l’industrie mondiale du chocolat pour les années à venir, que ce soit avec ou sans lécithine.

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