Il ruolo mal conosciuto della lecitina nel cioccolato

Le origini e le percentuali del cacao, i tipi di zucchero e/o latte e i metodi di lavorazione non sono gli unici problemi che i produttori di cioccolato devono attraversare in ogni singolo lotto. Mentre alcuni ingredienti sono selezionati per impartire combinazioni specifiche di sapore o consistenza, altri sono inclusi per svolgere ragioni utilitarie piuttosto che epicuree. A quest’ultima categoria appartiene la lecitina, un ingrediente ampiamente utilizzato dai produttori industriali di cioccolato, che lavora in quantità minime e, quindi, di solito dichiarato alla fine di una lista degli ingredienti.

Ma quanto sappiamo della lecitina—e del suo ruolo specifico nel cioccolato?
Nella tecnologia alimentare, la lecitina è un emulsionante, un tipo di additivo che svolge una funzione polivalente negli alimenti trasformati. In una visione più ampia, in che modo gli emulsionanti agiscono per essere così versatili nella maggior parte delle applicazioni alimentari?

Emulsionanti alimentari: cosa sono e come possono essere multifunzionali

Gli emulsionanti sono canonicamente descritti come sostanze che aiutano nella stabilizzazione di due mezzi normalmente immiscibili (non rimanendo stabili e omogeneizzati dopo essere stati miscelati.) Ad esempio, una schiuma (un gas-in-liquido o-solido) o una dispersione (un liquido-in-liquido o-solido) sono due diversi sistemi bifase che possono essere tenuti insieme grazie alla presenza di un emulsionante.

Due tipiche dispersioni liquido-in-liquido naturalmente instabili sono acqua-in-olio e la sua inversa olio-in-acqua.

Dispersione olio in acqua

Le goccioline di olio disperse presentano un’evidente tensione superficiale dovuta alla natura repulsiva dei due immiscibili (olio e acqua). In assenza di un emulsionante, l’antagonismo naturale delle due fasi liquide costringerebbe le goccioline di olio a fondersi, cioè ad attirare le goccioline di olio più vicine per formarne di più grandi che risultano più stabili per aver ridotto la tensione superficiale rispetto all’aumento di volume.

Emulsionanti, per possedere proprietà anfifiliche – con teste della loro struttura molecolare essendo idrofile (amante dell’acqua) e code lipofile (amante del grasso)-facilitano le interazioni energetiche tra le fasi reciprocamente repulsive dell’acqua e dell’olio riducendo la loro tensione superficiale e omogeneizzando la dispersione.

Molecole di un anfifile stabilizzante emulsioni olio in acqua e acqua in olio

Emulsione olio in acqua esempi: latte, maionese. Esempi di emulsione acqua in olio: burro, margarina.

In numerosi prodotti alimentari, i vantaggi forniti dagli emulsionanti sono evidenti in quanto si manifestano come:
⠀• condimenti di stabilità contro la separazione di fase, impedendo l’olio e l’acqua di separazione durante la produzione, la distribuzione o la memorizzazione,
⠀• una maggiore consistenza e prolungata shelf-life, in prodotti da forno attraverso la complessazione di amido, proteggendolo da retrogradazione e stalation,
⠀• migliorata la fustigazione proprietà e la prevenzione di crescita dei cristalli di ghiaccio nel gelato da integrare meglio l’aria e l’associazione libera molecole d’acqua suscettibili di cristallizzazione, che entrambi hanno l’effetto di deprimere il finale del punto di congelamento,
⠀• rinforzato anti-schizzi proprietà nelle margarine e negli oli per friggere impedendo alla gravità di riportare le goccioline di grasso che spruzzano nella padella calda.

Uno degli emulsionanti più utilizzati e apprezzati per ottenere molte delle funzioni di stabilità sopra menzionate in un alimento è sicuramente la lecitina. Quindi, tornando alla sua identità, investighiamo la lecitina con uno sguardo più attento.

Lecitina nell’industria alimentare: storia, mercato e produzione

La lecitina (dal greco lekithos, “tuorlo”) fu isolata per la prima volta dal tuorlo d’uovo nel 1845 dal chimico e farmacista francese Théodore-Nicolas Gobley—lo stesso scienziato che avrebbe scoperto la vanillina come agente aromatizzante caratterizzante della vaniglia naturale circa un decennio più tardi.
Gobley dimostrò la presenza della lecitina in un’ampia varietà di materie biologiche, focalizzando i suoi studi soprattutto sui tessuti di origine animale. Ha scoperto che la lecitina biologica era una miscela di fosfolipidi bipolari che svolgono funzioni fisiologiche essenziali, come la stabilizzazione delle membrane cellulari e la facilitazione dell’attività metabolica negli organi umani (cervello, sangue, fegato, ecc.).

Diagramma schematico di un fosfolipide e vista di un doppio strato di fosfolipidi in una membrana cellulare

Da notare come le membrane cellulari sono costituite da due strati opposti di fosfolipidi, mentre le emulsioni ne hanno solo uno, chiamato micelle (vedi foto precedente).

Il primo riferimento noto alla presenza di lecitina anche in piante come la soia risale al 1889 in Svizzera, dove l’eredità lasciata da un chimico tedesco di nome Ernst Schulze avrebbe poi contrassegnato la Germania come il principale hub europeo per lo sviluppo industriale della lecitina alimentare.
Il primo brevetto per l’applicazione della lecitina di soia al cioccolato fu depositato nel 1930 da Hansa-Mühle, che in seguito avrebbe iniziato a importare la soia come merce dagli Stati Uniti prolifici e a vendere l’ingrediente finito ai produttori di cioccolato americani.

Nei giorni moderni, le materie prime da cui si può estrarre la lecitina a base vegetale non sono mai state così variegate: non solo soia, ma anche semi di colza e semi di girasole. Anche se questa diversità, la fonte a più alto rendimento per la produzione di lecitina è ancora la soia.

la produzione di Soia del volume da paese a paese

Asia-Pacifico è progettato per essere il più grande consumo di regione di lecitina di soia (contenuto in molti cibi pronti) per i prossimi anni, anche se sono gli Stati Uniti che hanno guidato il mercato globale della produzione di soia e lecitina di soia, dalla fine della seconda Guerra Mondiale.

Organica la lecitina di soia è il pulitore risposta convenzionale lecitina di soia, mentre i produttori di certificare per evitare di eventuali discutibile OGM pratiche.

Soia essiccata

A causa dei severi requisiti dell’UE per dichiarare qualsiasi aggiunta di allergeni e organismi geneticamente modificati (OGM) negli alimenti, si sta verificando un graduale passaggio a fonti di lecitina prive di allergeni e OGM, come la lecitina di girasole, nell’industria alimentare che si preoccupa del consumatore informato.

Semi di girasole

Inoltre, la lecitina di girasole mostra le stesse funzionalità di flusso della lecitina di soia con un aumento più leggero di circa lo 0,1%.

Le fonti di colza per la lecitina, invece, sono emarginate per la presenza di acidi grassi trans malsani nella composizione dell’olio erucico, di cui la colza è naturalmente ricca. Modelli più sani per l’estrazione di lecitina da colza sono previsti nella colza di varietà OGM a bassa erucica, anche se solleva preoccupazioni simili già viste per la lecitina di soia non organica.

Semi di colza

Contrariamente alle credenze popolari, non tutta la lecitina è creata uguale.
La lecitina commerciale ha diversi gradi e forme (oliate e deoliate), adatte per applicazioni alimentari specifiche per ottenere proprietà di disperdibilità desiderate. In particolare, le lecitine fluide (oliate) sono raccomandate per un alimento con la fase grassa prevalente sulla fase acquosa, poiché tendono a disperdersi più facilmente nelle dispersioni a base di grassi; mentre le lecitine deolizzate (in polvere) sono raccomandate per un alimento con la fase acquosa prevalente sulla fase grassa, essendo più facilmente solubili nelle dispersioni a base acquosa.
Le proprietà emulsionanti della lecitina a diversi gradi sono convenzionalmente espresse con un indice di equilibrio idrofilo-lipofilo (HLB).

Equilibrio idrofilo-lipofilo (HLB) di diversi gradi di lecitina

La lecitina di grado fluido standard contiene circa il 36% di trigliceridi. La lecitina deolizzata ha una forma granulare o in polvere, con i suoi trigliceridi e acidi grassi liberi rimossi. Il processo di frazionamento per rendere raffinata lecitina deoiled sfrutta la diversa solubilità dei fosfolipidi nel solvente polare. La lecitina può essere ulteriormente modificata attraverso l’idrolizzazione e le reazioni enzimatiche per renderla più adatta alle emulsioni olio-in-acqua.

La produzione di lecitina liquida standard può essere ottenuta dalla materia prima meccanicamente attraverso un processo naturale, che prima pulisce e preme i semi oleosi e poi degumizza il fango oleoso a 70°C, dopo centrifugazione per separare l’olio grezzo dalla componente acquosa.
L’estrazione chimica selettiva di lipidi (olio) dalla lecitina con solventi, come esano, acetone o alcool, è necessaria solo quando la forma di lecitina desiderata viene deolizzata.
Tale distinzione è fondamentale in quanto, per la produzione di cioccolato, una lecitina di grado HLB a 4 punti è generalmente lo standard.

Lecitina di girasole di grado fluido standard

Poiché il cioccolato è un mezzo lipofilo, la lecitina non deolizzata è l’opzione.

In termini semplici, il tipo di lecitina utilizzata per il cioccolato non è che pesantemente elaborato come cibo fearmongers erroneamente divulgare. Più lipofila (oleosa) è la lecitina, meno elaborata.

Dopo aver capito perché diversi tipi di lecitina sono disponibili sul mercato di oggi, qual è l’analisi costi / benefici primaria che giustifica l’uso di un emulsionante nel cioccolato?

Comportamento del flusso del cioccolato: perché è essenziale sapere prima di controllarlo

Dal punto di vista fisico, il cioccolato può essere descritto come una sospensione, cioè un particolare tipo di dispersione costituito da particelle solide non grasse (solidi di cacao, cristalli di zucchero e, eventualmente, particelle di latte in polvere) disperse nel burro di cacao come fase grassa continua (liquida).
Cosa succede quando il cioccolato si muove come una sospensione solido-in-liquido?

In reologia—la scienza che studia la deformazione e il flusso di solidi e fluidi sotto l’influenza di forze meccaniche, il cioccolato fuso è un fluido non newtoniano che assottiglia il taglio, che indica una sostanza liquida “imperfetta” con una fase solida dispersa la cui viscosità (la resistenza al flusso) diminuisce con l’aumento dello stress nel tempo.
Mentre le sostanze newtoniane perfette, come l’acqua e il latte, hanno viscosità costante, indipendentemente dalle velocità di taglio (velocità), le sostanze non newtoniane come il cioccolato hanno viscosità diverse a diverse velocità di taglio. In quanto tale, misurare la viscosità del tasso di taglio singolo una o due volte durante l’intero processo di produzione del cioccolato non fornisce informazioni sufficienti per prevedere-e, quindi, controllare—le prestazioni del flusso del cioccolato, fondamentali per distinguere tra processi che si verificano a diverse velocità di taglio, come stampaggio, vibrazione e ricopertura.

Differenze di comportamento di viscosità tra un fluido non newtoniano e un fluido newtoniano

Nelle grandi economie di scala, il factoring di queste variabili è fondamentale per ottimizzare la coerenza del prodotto rispetto ai margini di profitto. I costi di produzione saranno quindi strettamente legati alla capacità di raggiungere e mantenere una qualità del prodotto costante—garantendo la soddisfazione e la fedeltà del cliente—senza la necessità di regolare la ricetta lotto dopo lotto.
Se la definizione della viscosità di un cioccolato per una ricetta specifica richiede un’elevata precisione con misurazioni e calcoli, sapere quale viscosità esatta è necessaria consente di garantire che il minimo burro di cacao—l’input più costoso nella produzione di cioccolato—sia utilizzato come assolutamente necessario.
Per un grande produttore di cioccolato, guadagni sostanziali sono infatti possibili dallo sviluppo di ricette più convenienti con piccoli cambiamenti strategici. Un apparentemente irrilevante 4% burro di cacao risparmio-la quantità massima intercambiabile con una quantità dieci volte inferiore di lecitina—0.4%) – ha il potere di fornire effetti sostanziali linea di fondo nell’ordine di EUR/USD 100.000 quando si produce 1.000 tonnellate di cioccolato!
Con guadagni così chiari, non c’è da meravigliarsi se la grande industria del cioccolato si appoggia agli emulsionanti stabili come valida alternativa al burro di cacao inefficiente. Emulsionanti come la lecitina non solo riducono i costi, ma offrono anche al produttore di cioccolato uno strumento perfetto per controllare la viscosità—e, di conseguenza, raggiungere la consistenza—durante la produzione.

Quindi, ora che abbiamo capito il motivo principale per cui l’uso di emulsionanti è conveniente per un produttore di cioccolato su larga scala, come funziona specificamente la lecitina quando viene aggiunta al cioccolato?

Lecitina: come aiuta l’efficienza nella produzione di cioccolato

Prendi il tuo cioccolato medio fatto alla rinfusa. Sarà probabilmente caratterizzato da un basso contenuto di massa di cacao, mentre il burro di cacao non supererà un 32%, ovvero la quantità minima raccomandata di grasso per rendere accettabile la fluidità del cioccolato. La restante parte del leone sarà costituita principalmente da componenti solidi secchi (vale a dire zucchero, cacao in polvere e, infine, latte in polvere), compressi al midollo e costretti a fluire in un serbatoio di grasso impoverito.
Tagliare le percentuali di burro di cacao essenziale porterà inevitabilmente a pagare una tassa nella produzione di cioccolato lungo la strada, poiché la necessità di disperdere uniformemente la fase secca ad alto contenuto di solidi nella fase liquida a basso contenuto di grassi deve essere bilanciata con la necessità di evitare di ottenere una particella grossolana, indesiderata per il palato del consumatore. Per contrastare il problema, il grande produttore di cioccolato cerca quindi di massimizzare due aspetti durante la produzione:
⠀• lavorare il cioccolato in modo da raggiungere una granulometria molto fine, la cui granulometria non può essere percepita quando si assaggia il cioccolato—di solito fino a circa 18-20 µm;
⠀• disperdere le particelle molto fini ottenute nella massa di cioccolato, sfruttando l’aiuto della lecitina.

Poiché si desidera una granulometria fine per ragioni sensoriali, la conformazione del cioccolato di nuova concezione ad alto contenuto di particelle solide non è ancora priva di inconvenienti tecnici, in quanto potrebbe rischiare di influenzare un valore meno noto rilevante per la fluidità del cioccolato, riportato come “valore di rendimento.”
Mentre Plastica Viscosità (PV) è la forza necessaria a mantenere costante la portata in massa di cioccolato (importante per i processi ad alto e medio taglio tassi, come enrobing), Valore di Rendimento (YV) è la forza necessaria per avviare il flusso di cioccolato, che colpisce il taglio basso costo, in particolare durante lo stampaggio e la vibrazione processi—quindi, YV è ancora più critica di PV quando si tratta di barrette di cioccolato.

Per intervenire positivamente sul valore di resa, la lecitina viene in soccorso per la produzione del cioccolato minimamente grasso e finemente granulometrico.
A differenza del burro di cacao—che non ha proprietà emulsionanti—la lecitina è scelta a favore grazie alla sua ambivalenza funzionale come agente tensioattivo. Le teste idrofile dei suoi componenti fosfolipidi interagiscono con le particelle di zucchero, mentre le code lipofile fluttuano nel burro di cacao—e grasso libero aggiuntivo da eventuali ingredienti lattiero-caseari.

Molecole di lecitina che circondano le particelle di zucchero nella fase grassa continua nel cioccolato

Anche se la massa di cioccolato non ha acqua, può essere considerata una dispersione di acqua in olio, mentre “acqua” sono i solidi idrofili dispersi nella fase grassa.

Le interazioni fisiche dei fosfolipidi di lecitina sulle particelle di zucchero formano “micro-lacune” spaziali tra le particelle di zucchero e la fase grassa, tali da ridurre l’attrito meccanico delle particelle nella dispersione a basso contenuto di grassi e, di conseguenza, l’energia necessaria per mantenere la massa di cioccolato entro proprietà di flusso ottimali.

Quando tutto sembra funzionare come un fascino per il valore di rendimento appena migliorato, un secondo ostacolo potrebbe potenzialmente invalidare i benefici guadagnati usando del tutto la lecitina.
Nella produzione di cioccolato, infatti, più fini sono le particelle solide disperse in un cioccolato a basso contenuto di grassi, maggiore è la quantità di lecitina richiesta, a causa di un crescente rapporto superficie-volume delle particelle più piccole.

Differenze di rapporto superficie-volume

La particella A ha un rapporto superficie-volume tre volte superiore alla particella B, nonostante il suo raggio sia di un terzo B, richiedendo quindi più input (emulsionante) da “bagnare” (rivestito e lubrificato).

Ma l’aggiunta di più lecitina oltre una certa soglia può portare a un inconveniente irreversibile, noto come ” effetto addensante.”Questo fenomeno ben studiato dall’industria del cioccolato si verifica quando le quantità di lecitina in eccesso interagiscono con le molecole di lecitina già aggiunte, favorendo la formazione di micelle inverse, che non solo cessano di diminuire lo stress di snervamento ma iniziano ad aumentarlo dopo aver attraversato un dosaggio dello 0,4%.

Doppio strato di lecitina attorno a una particella di zucchero
Valore di rendimento della lecitina di soia nel cioccolato

Il dosaggio della lecitina nel cioccolato a circa lo 0,4% fornisce normalmente un risparmio di burro di cacao di dieci volte (4%). Il cioccolato tollera un dosaggio dello 0,4% di lecitina di soia, dopo di che il valore di resa inizia gradualmente ad aumentare, rendendo il cioccolato più spesso.

Per superare gli inconvenienti procurati dalla lecitina nel corso degli anni, l’industria del cioccolato run-of-the-mill ha iniziato a cercare soluzioni emulsionanti più affidabili che potrebbero sovraperformare la lecitina nel raggiungere proprietà di flusso ottimali senza sacrificare gli standard di lavorazione.

Lecitina-emulsionanti alternativi: perché sono stati sviluppati per la grande industria del cioccolato

Poiché qualsiasi umidità residua nel cioccolato evapora durante la prima parte del concaggio, un primo espediente per scongiurare l’effetto addensante nel cioccolato è quello di aggiungere lecitina solo verso la fine del concaggio. Rivestimento con lecitina-così come il burro di cacao – la superficie delle particelle non completamente asciutto altrimenti causare l’umidità di rimanere bloccato nella massa di cioccolato.
Quando si prepara il cioccolato al latte, altri componenti come i fosfolipidi da latte possono mostrare proprietà tensioattive simili a quelle della lecitina e quindi contribuire ulteriormente all’effetto addensante. In sinergia con la lecitina, i fosfolipidi da latte possono finire per aumentare il valore di resa del cioccolato.
Il cioccolato a base di briciole (cioccolato a base di latticini essiccati sottovuoto e cacao) è ancora più sensibile alla presenza di lecitina. Il primo cioccolato al latte prodotto da Cadbury negli anni ‘ 60 era incline a gustare note indesiderate di “erba” o “fieno” durante la sua conservazione. Per questo motivo, l’azienda britannica ha cercato una nuova alternativa alla lecitina, chiamata fosfatide di ammonio (AMP), noto anche come emulsionante YN.
La prima edizione di AMP, tuttavia, era basata sull’olio di colza, ricco di acido erucico trans—grasso malsano. 50 anni avanti, una versione migliorata di AMP sarebbe ottenuta da olio di girasole raffinato e glicerina dal produttore emulsionante danese Palsgaard.
Rispetto alla lecitina di soia, AMP presenta alcuni vantaggi significativi, come una composizione fosfolipidica più costante, un sapore totalmente blando e maggiori funzionalità di flusso, in quanto non mostra alcun effetto addensante indesiderato ma continua a ridurre il PV mantenendo l’YV allo stesso livello anche a dosaggi più elevati.

Effetto sulla viscosità della plastica e sul valore di resa di AMP rispetto alla lecitina di soia in una formulazione standard di cioccolato

AMP può estendere il risparmio di burro di cacao del cioccolato formulato con lecitina di soia di un ulteriore 2-3% per creare un risparmio totale potenziale totale del 6-7%.

Un altro emulsionante alternativo alla lecitina ampiamente utilizzato nella produzione di cioccolato è il poliricinoleato di poliglicerolo (PGPR), ottenuto dalla policondensazione di olio di ricino e glicerolo.
PGPR non ha grandi effetti sulla viscosità della plastica, ma può ridurre il valore di resa del 50% a 0.2% o rimuoverlo a circa lo 0,8%, trasformando il cioccolato in un fluido quasi newtoniano, in modo che fluisca più facilmente e si depositi rapidamente quando versato nello stampo.
I produttori industriali di cioccolato utilizzano principalmente il PGPR come coadiuvante di lecitina per ottenere un valore di resa desiderabile e una viscosità plastica, principalmente quando il cioccolato ha troppe particelle fini da rivestire o se è stata aggiunta troppa lecitina.

Cioccolato fine: l’industria si schiera contro o per la lecitina?

Se per quasi un secolo, l’industria del cioccolato mainstream ha trovato l’uso di lecitina e lecitina-emulsionanti alternativi così economicamente attraente, qual è la posizione attuale assunta da fine chocolate?

Esperienze e interessi divergenti animano diverse marche di cioccolato pregiato per quanto riguarda l’inclusione della lecitina nei loro prodotti.
Una parte preponderante dei marchi di cioccolato pregiato, rappresentata dall’ala crescente di produttori che identificano la loro produzione come “artigianale”, “artigianale”, “a piccoli lotti”, esclude la lecitina indipendentemente da qualsiasi valutazione costi/benefici, lo fa principalmente per il marchio, dal momento che il consumatore di oggi chiede sempre meno ingredienti e un linguaggio accessibile stampato sull’etichetta di un prodotto. Inoltre, macchinari efficienti specificamente progettati per la produzione di cioccolato fine stanno facilitando la domanda di un marchio che preferisce non includere la lecitina nella loro filosofia.
Di opposte take sono marchi di cioccolato fine tra cui la lecitina nei loro prodotti, pur puntando a un’aura di autenticità, naturalezza e trasparenza, optando per alternative più sostenibili e più pulite, come la lecitina di girasole o, al massimo, la lecitina di soia biologica.
Poiché una quantità inferiore di lecitina (circa 0,2-0,3%) è tipicamente richiesta in un prodotto di cioccolato fine grazie al suo contenuto naturale-abbondante nel burro di cacao (ben oltre il 32%)—e, al contrario, notevolmente inferiore nelle particelle solide secche di zucchero aggiunto, alcuni validi motivi sono a sostegno dei partigiani della lecitina. Poiché il sapore è l’aspetto più caro a un marchio di cioccolato fine di fiducia, limitare le aggiunte di burro di cacao al 4-6% e utilizzare la lecitina per ulteriori aggiustamenti della viscosità risulta essere una strategia integrata intelligente per evitare di “diluire” il profilo aromatico intrinseco di un prodotto di cioccolato monorigine e per evitare di rendere il palato troppo grasso.
Le marche di cioccolato pregiato possono anche ricorrere al ruolo funzionale della lecitina in quanto standardizza la produzione di alcune linee problematiche, ad es., i prodotti di cioccolato riempiti saranno resi più stabili contro suscettibilità a fioritura grassa, migrazione, o ossidazione, mentre quelli più semplici si baseranno su una velocità più efficiente di produzione e investiranno il tempo risparmiato in altre attività commerciali per aumentare la quota di mercato e la reputazione di marca.

Fintanto che la scelta di un marchio di cioccolato pregiato rispetto ad un altro rimane la scelta finale di consumatori e clienti, i marchi di cioccolato pregiati che producono prodotti con sapori e standard superiori rispetto a quelli prodotti in serie continueranno ad abbracciare diverse metodologie di produzione e stimoleranno l’innovazione nell’industria globale del cioccolato per gli anni a

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