Den Felkända rollen av lecitin i choklad

kakao ursprung och procentsatser, typer av socker och/eller mjölk och bearbetningsmetoder är inte de enda krångel som chokladtillverkare måste vada igenom vid varje enskilt parti. Medan vissa ingredienser väljs för att ge specifika smak-eller texturkombinationer, ingår andra för att utföra utilitaristiska snarare än epikureiska skäl. Till den senare kategorin hör lecitin, en ingrediens som ofta används av industriella chokladtillverkare, som arbetar med bara små mängder, och därför vanligtvis deklareras i slutet av en ingredienslista.

men hur mycket vet vi om lecitin-och dess specifika roll i choklad?
i livsmedelsteknik är lecitin ett emulgeringsmedel, en typ av tillsats som utför en multifunktionsfunktion i bearbetade livsmedel. I en bredare syn, hur fungerar emulgeringsmedel för att vara så mångsidiga i de flesta livsmedelsapplikationer?

mat emulgeringsmedel: vad de är och hur de kan vara multifunktionella

emulgeringsmedel beskrivs kanoniskt som ämnen som hjälper till att stabilisera två medier som normalt inte är blandbara (inte förblir stabila och homogeniserade efter blandning.) Till exempel är ett skum (en gas-i-vätska eller-fast) eller en dispersion (en vätska-i-vätska eller-fast) två olika bifassystem som kan hållas ihop tack vare närvaron av ett emulgeringsmedel.

två typiska naturligt instabila flytande-i-flytande dispersioner är vatten-i-olja och dess omvända olja-i-vatten.

en olje-i-vatten-dispersion

de dispergerade oljedropparna uppvisar uppenbar ytspänning på grund av de två immiscibles (olja och vatten) repulsiva naturen. I frånvaro av ett emulgeringsmedel skulle den naturliga antagonismen hos de två vätskefaserna tvinga oljedropparna att sammanfalla, det vill säga att locka de närmare oljedropparna för att bilda större, vilket resulterar mer stabilt för att ha minskad ytspänning i förhållande till ökad volym.

emulgeringsmedel, för att ha amfifila egenskaper—med huvuden på deras molekylära struktur som hydrofila (vattenälskande) och svansar lipofila (fettälskande)-underlättar energiinteraktionerna mellan de ömsesidigt repulsiva vatten-och oljefaserna genom att minska deras ytspänning och homogenisera dispersionen.

molekyler av en amfifil stabiliserande olja-i-vatten och vatten-i-olja emulsioner

olja-i-vatten emulsion exempel: mjölk, majonnäs. Vatten-i-olja emulsion exempel: smör, margarin.

i många livsmedelsprodukter är förmånerna som tillhandahålls av emulgeringsmedel iögonfallande som de manifesterar som:
vanilj * kryddor stabilitet mot fasseparation, förhindra olja och vatten från att separera under produktion, distribution eller lagring,
vanilj• förbättrad konsistens och förlängd hållbarhet i bakverk genom komplexbildning av stärkelse, skydda den från retrogradering och stalation,
vanilj• förbättrad vispegenskaper och förebyggande av iskristalltillväxt i glass genom bättre införlivande av luft och bindande fria vattenmolekyler som är mottagliga för kristallisering, som båda har effekten av att deprimera den slutliga fryspunkten,
vanilj * förstärkt Anti-stänk egenskaper i margariner och stekoljor genom att förhindra tyngdkraften från att föra de sprutande fettdropparna tillbaka i den heta pannan.

en av de mest använda och uppskattade emulgeringsmedlen för att erhålla många av de ovan nämnda stabilitetsfunktionerna i en mat är definitivt lecitin. Så, tillbaka till sin identitet, låt oss undersöka lecitin med en närmare blick.

lecitin i livsmedelsindustrin: historia, marknad och tillverkning

lecitin (från den grekiska lekithos, ”äggula”) isolerades först från äggula i 1845 av den franska kemisten och apotekaren TH Askorodore-Nicolas Gobley—samma forskare som skulle upptäcka vanillin som karaktäriserande smakämne av naturlig vanilj cirka ett decennium senare.
Gobley visade närvaron av lecitin i en riklig mängd biologiska frågor, med fokus på hans studier särskilt på vävnader av animaliskt ursprung. Han fick reda på att biologiskt lecitin var en blandning av bipolära fosfolipider som utför väsentliga fysiologiska funktioner, såsom stabilisering av cellmembran och underlättande av metabolisk aktivitet i mänskliga organ (hjärna, blod, lever etc.).

schematiskt diagram över en fosfolipid och vy av ett fosfolipid-dubbelskikt i ett cellmembran

för att notera hur cellmembran består av två motsatta lager av fosfolipider, medan emulsioner bara har en, kallad micelle (se föregående bild).

den tidigaste kända hänvisningen till närvaron av lecitin även i växter som sojabönor dateras tillbaka till 1889 i Schweiz, där arvet som lämnats av en tysk kemist som heter Ernst Schulze skulle då markera Tyskland som det ledande europeiska navet för industriell utveckling av mat-purpose lecitin.
det första patentet för applicering av sojalecitin på choklad lämnades in 1930 av Hansa-m Jacobhle, som senare skulle börja importera sojabönor som en vara från de produktiva USA och sälja tillbaka den färdiga ingrediensen till amerikanska chokladtillverkare.

i moderna dagar har råvarorna från vilka växtbaserat lecitin kan extraheras aldrig varit så varierade: inte bara sojabönor utan även rapsfrön och solrosfrön. Även om denna mångfald är den högre källan för produktion av lecitin fortfarande sojabönor.

Sojabönsproduktionsvolym per land

Asien-Stillahavsområdet beräknas vara den största konsumtionsregionen av sojalecitin (som finns i många bekvämlighetsmat) för de kommande åren, även om det är USA som har lett den globala marknadsproduktionen av sojabönor och sojabönlecitin sedan slutet av andra världskriget.

organiskt sojalecitin är det renare svaret på konventionellt sojalecitin, medan producenterna intygar att undvika eventuella tvivelaktiga GMO-metoder.

torkade sojabönor

på grund av strikta EU – krav för att deklarera eventuella tillsatser av allergener och genetiskt modifierade organismer (GMO) i livsmedel, sker en gradvis övergång till allergen-och GMO-fria källor till lecitin, såsom solroslecitin, i livsmedelsindustrin som bryr sig om den informerade konsumenten.

solrosfrön

dessutom visar solroslecitin samma flödesfunktioner av sojalecitin vid bara en lättare ökning av ca 0.1%.

Rapsfrökällor för lecitin marginaliseras istället för närvaron av ohälsosamma transfettsyror i sammansättningen av erucinolja, varav rapsfrö är naturligt rik. Hälsosamare mönster för extraktion av lecitin från rapsfrö är tänkt i den låg-eruciska GMO-sorten canola, även om det ger upphov till liknande problem som redan ses för icke-organiskt sojalecitin.

Rapeseeds

tvärtemot vad många tror, inte alla lecitin skapas lika.
kommersiellt lecitin har olika kvaliteter och former (oljade och deolerade), lämpliga för specifika livsmedelsapplikationer för att uppnå önskade dispergerbarhetsegenskaper. I synnerhet rekommenderas flytande (oljade) lecitiner för en mat med fettfasen som råder över vattenfasen, eftersom de tenderar att sprida sig lättare i fettbaserade dispersioner; medan deolerade (pulveriserade) lecitiner rekommenderas för en mat med vattenfasen som råder över fettfasen, vilket är lättare lösligt i vattenbaserade dispersioner.
emulgeringsegenskaperna hos lecitin i olika kvaliteter uttrycks konventionellt med ett hydrofilt lipofil balans (HLB)-index.

hydrofil-lipofil balans (HLB) av olika lecitinkvaliteter

Standardvätskekvalitet lecitin innehåller cirka 36% triglycerider. Deoiled lecitin har en granulär eller pulveriserad form, med dess triglycerider och fria fettsyror borttagna. Fraktioneringsprocessen för att göra raffinerat deolerat lecitin utnyttjar fosfolipidernas olika löslighet i det polära lösningsmedlet. Lecitin kan modifieras ytterligare genom hydrolisering och enzymatiska reaktioner för att göra det mer lämpligt för olja-i-vatten-emulsioner.

tillverkningen av standard flytande lecitin kan erhållas från råmaterialet mekaniskt genom en naturlig process, som först rengör och pressar oljefröna och sedan vatten-degumerar oljeslammet vid 70 kcal C, efter centrifugering för att separera råoljan från vattenkomponenten.
den selektiva kemiska extraktionen av lipider (olja) från lecitin med lösningsmedel, såsom hexan, aceton eller alkohol, är endast nödvändig när den önskade lecitinformen avfettas.
en sådan distinktion är avgörande eftersom, för chokladtillverkning, är en 4-punkts HLB-klass lecitin i allmänhet standarden.

standard fluid grade solroslecitin

eftersom choklad är ett lipofilt medium är icke-avfettat lecitin alternativet.

i enkla termer är den typ av lecitin som används för choklad inte så kraftigt bearbetad som matfearmongers felaktigt avslöjar. Ju mer lipofil (oljig) lecitin, desto mindre bearbetad.

efter att ha insett varför olika typer av lecitin finns tillgängliga på dagens marknad, vad är den primära kostnads – /nyttoanalysen som motiverar användningen av ett emulgeringsmedel i choklad?

choklad flöde beteende: varför det är viktigt att veta innan du kontrollerar det

ur fysikens synvinkel kan choklad beskrivas som en suspension, det vill säga en viss typ av dispersion bestående av icke-feta fasta partiklar (kakaofasta ämnen, sockerkristaller och slutligen mjölkpulverpartiklar) dispergerade i kakaosmör som en kontinuerlig (flytande) fettfas.
vad händer när choklad rör sig som en fast-i-flytande suspension?

i reologi—vetenskapen som studerar deformation och flöde av fasta ämnen och vätskor under påverkan av mekaniska krafter är smält choklad en skjuvförtunnande icke-newtonisk vätska, vilket indikerar en ’ofullkomlig’ flytande substans med en dispergerad fast fas vars viskositet (flödesmotståndet) minskar med ökad stress över tiden.
medan perfekta newtonska ämnen, såsom vatten och mjölk, har konstant viskositet, oberoende av skjuvhastigheter (hastigheter), har icke-newtonska ämnen som choklad olika viskositeter vid olika skjuvhastigheter. Som sådan ger mätning av viskositet med en skjuvhastighet en eller två gånger under hela chokladtillverkningsprocessen inte tillräcklig information för att förutsäga-och sedan kontrollera—chokladens flödesprestanda, grundläggande för att skilja mellan processer som förekommer vid olika skjuvhastigheter, såsom formning, vibrering och enrobing.

Viskositetsbeteendeskillnader mellan en icke-newtonsk vätska och en newtonsk vätska

i stora skalfördelar är factoring av dessa variabler avgörande för att optimera produktkonsistens mot vinstmarginaler. Produktionskostnaderna kommer därför att vara nära knutna till förmågan att uppnå och upprätthålla konsekvent produktkvalitet—säkerställa kundnöjdhet och lojalitet—utan att behöva justera receptparti efter sats.
om definitionen av en choklads viskositet för ett specifikt recept kräver hög precision med mätningar och beräkningar, vet man vilken exakt viskositet som behövs gör det möjligt att säkerställa att så lite kakaosmör—den dyraste inmatningen i chokladproduktionen—används som absolut nödvändigt.
för en stor chokladtillverkare är det faktiskt möjligt att utveckla mer kostnadseffektiva recept med mindre strategiska förändringar. En till synes irrelevant 4% kakaosmörbesparing – det maximala beloppet som är utbytbart med en tiofaldig lägre mängd lecitin (0.4%)—har kraften att leverera betydande nedersta raden effekter i storleksordningen EUR/USD 100,000 när man producerar 1,000 ton choklad!
med ett sådant tydligt resultat är det inte konstigt om den stora chokladindustrin lutar mot de kostnadsstabila emulgeringsmedlen som ett livskraftigt alternativ till det kostnads-ineffektiva kakaosmöret. Emulgeringsmedel som lecitin sänker inte bara kostnaderna utan erbjuder också chokladtillverkaren ett ultimat verktyg för att kontrollera viskositeten—och följaktligen nå konsistens—under produktionen.

så nu när vi har förstått huvudorsaken till att emulgeringsmedel är lämpliga för en storskalig chokladtillverkare, hur fungerar lecitinet specifikt när det läggs till choklad?

Lecithin: hur det hjälper effektivitet i chokladproduktion

ta din genomsnittliga bulkgjord choklad. Det kommer sannolikt att kännetecknas av ett lågt kakaomassainnehåll, medan kakaosmör inte överstiger 32%—Det är den minsta rekommenderade mängden fett för att göra chokladfluiditet acceptabel. Den återstående lejonens andel kommer mestadels att bestå av torra fasta komponenter (nämligen socker, kakaopulver och slutligen mjölkpulver), komprimerad till märgen och tvingad att strömma i en utarmad fettbehållare.
att skära hörn på väsentliga kakaosmörprocenter kommer oundvikligen att leda till att betala en avgift i chokladproduktion på vägen, eftersom behovet av att jämnt sprida torrfasen med hög fast substans i vätskefasen med låg fetthalt måste balanseras med nödvändigheten att undvika att uppnå en grov partikel, oönskad för konsumentens smak. För att motverka problemet försöker den stora chokladtillverkaren sedan maximera två aspekter under produktionen:
697 * för att arbeta chokladen för att nå en mycket fin partikelstorlek, vars granulometri inte kan uppfattas vid provsmakning av choklad-vanligtvis upp till ca 18-20 oc;
69• för att sprida de uppnådda mycket fina partiklarna i chokladmassan och knacka på hjälp av lecitin.

som en fin partikelstorlek önskas av sensoriska skäl är den nyligen konstruerade chokladkonformationen hög i fasta partiklar ännu ingen tomrum av tekniska nackdelar, eftersom det kan riskera att påverka ett mindre känt värde som är relevant för chokladens fluiditet, rapporterat som ”avkastningsvärde.”
medan Plastviskositet (PV) är den kraft som behövs för att upprätthålla ett konstant flöde i chokladmassan (viktigt för processer vid medelstora till höga skjuvhastigheter, såsom enrobing), är Avkastningsvärdet (YV) den kraft som behövs för att initiera flödet i choklad, vilket påverkar de låga skjuvhastigheterna, särskilt under gjutning och vibrerande processer—då är YV ännu mer kritisk än PV när det gäller chokladstänger.

för att positivt ingripa på avkastningsvärdet kommer lecitin till räddning för produktion av den minimalt fettreducerade och finpartikelstora choklad.
till skillnad från kakaosmör—som inte har några emulgerande egenskaper—väljs lecitin till fördel tack vare dess funktionella ambivalens som ett ytaktivt medel. De hydrofila huvuden på dess fosfolipidkomponenter interagerar med sockerpartiklarna, medan de lipofila svansarna fluktuerar i kakaosmöret—och ytterligare fritt fett från eventuella mejeriingredienser.

Lecitinmolekyler som omger sockerpartiklar i den kontinuerliga fettfasen i choklad

även om chokladmassan inte har något vatten kan det betraktas som en vatten-i-oljedispersion, medan ”vatten” är de hydrofila fasta ämnena dispergerade i fettfasen.

de fysiska interaktionerna av lecitinfosfolipider på sockerpartiklar bildar rumsliga” mikrogap ” mellan sockerpartiklarna och fettfasen, såsom att sänka den mekaniska friktionen hos partiklarna i dispersionen med låg fetthalt och följaktligen den energi som krävs för att bibehålla chokladmassan inom optimala flödesegenskaper.

när allt verkar fungera som en charm för det nyligen förbättrade avkastningsvärdet, kan ett andra hinder potentiellt ogiltigförklara de intjänade förmånerna genom att använda lecitin helt och hållet.
i chokladtillverkning, ju finare de fasta partiklarna dispergerade i en choklad med låg fetthalt, desto högre mängd lecitin krävs på grund av ett ökande förhållande mellan yta och volym av de mindre partiklarna.

skillnader mellan yta och volym

partikel A har ett förhållande mellan yta och volym tre gånger högre än partikel B, trots att dess radie är en tredjedel B, vilket kräver att mer inmatning (emulgeringsmedel) ska ’fuktas’ (beläggas och smörjas).

men att lägga till mer lecitin över en viss tröskel kan leda till en irreversibel olägenhet, känd som ”förtjockningseffekt.”Detta väl studerade fenomen av chokladindustrin inträffar när mängderna lecitin i överskott interagerar med de lecitinmolekyler som redan tillsatts, vilket främjar bildandet av omvända miceller, som inte bara upphör att minska avkastningsspänningen utan börjar öka den efter att ha passerat en 0.4% dosering.

dubbelskikt av lecitin runt en sockerpartikel
avkastningsvärde för sojalecitin i choklad

dosering av lecitin i choklad vid cirka 0,4% ger normalt tiofaldiga (4%) kakaosmörbesparingar. Choklad tolererar en dos av 0,4% sojalecitin, varefter avkastningsvärdet börjar gradvis öka, vilket gör chokladen tjockare.

för att övervinna de nackdelar som lecitin har förvärvat genom åren började chokladindustrin leta efter mer tillförlitliga emulgeringslösningar som kan överträffa lecitin för att uppnå optimala flödesegenskaper utan att offra bearbetningsstandarder.

lecitin-alternativa emulgeringsmedel: varför de utvecklades för den stora chokladindustrin

eftersom eventuell kvarvarande fukt i choklad avdunstar under den tidiga delen av conching, är en initial lämplig att avvärja förtjockningseffekten i choklad att tillsätta lecitin precis mot slutet av conching. Beläggning med lecitin – såväl som kakaosmör—ytan på partiklar som inte är helt torra skulle annars leda till att fuktigheten förblir låst i chokladmassan.
vid framställning av mjölkchoklad kan andra komponenter såsom mjölkfosfolipider visa ytaktiva egenskaper som liknar lecitin och därmed ytterligare bidra till förtjockningseffekten. I synergi med lecitin kan mjölkfosfolipider sluta öka avkastningsvärdet för choklad.
Crumb-made choklad (choklad gjord av vakuumtorkat mejeri och kakao) är ännu känsligare för närvaron av lecitin. Den första smulgjorda mjölkchoklad som gjordes av Cadbury på 1960-talet var benägen att smaka oönskade ”gräs” eller ”hö” anteckningar under lagringen. Av detta skäl sökte det brittiska företaget ett nytt alternativ till lecitin, kallat ammoniumfosfatid (AMP), även känt som emulgeringsmedel YN.
den första upplagan av AMP var dock baserad på rapsolja—rik på ohälsosam transfettsyra. 50 år framåt skulle en förbättrad version av AMP erhållas från raffinerad solrosolja och glycerin av den danska emulgeringsproducenten Palsgaard.
jämfört med sojalecitin har AMP några signifikanta fördelar, såsom en mer konstant fosfolipidkomposition, en helt intetsägande smak och större flödesfunktioner, eftersom det inte visar någon oönskad förtjockningseffekt men fortsätter att minska PV samtidigt som YV hålls på samma nivå även vid högre doser.

effekt på plastviskositet och avkastningsvärde för AMP jämfört med sojalecitin i en standard chokladformulering

AMP kan förlänga kakaosmörbesparingarna av choklad formulerad med sojalecitin med ytterligare 2-3% för att skapa en total potentiell totalbesparing på 6-7%.

ett annat allmänt använt lecitin-alternativt emulgeringsmedel i chokladtillverkning är polyglycerolpolyricinoleat (PGPR), erhållet genom polykondensation av ricinolja och glycerol.
PGPR har inte stora effekter på plastviskositeten men kan minska avkastningsvärdet med 50% vid 0.2% eller ta bort den vid ca 0,8%, vilket gör choklad till en kvasi-newtonisk vätska, så att den flyter lättare och sätter sig snabbt när den hälls i formen.
industriella chokladtillverkare använder oftast PGPR som lecitinkoadjuvant för att uppnå ett önskvärt avkastningsvärde och plastviskositet, främst när chokladen har för många fina partiklar att belägga eller om för mycket lecitin har tillsatts.

fin choklad: står industrin emot eller för lecitin?

om i nästan ett sekel har den vanliga chokladindustrin funnit användningen av lecitin och lecitin-alternativa emulgeringsmedel så ekonomiskt tilltalande, vad är den nuvarande positionen av fin choklad?

divergerande erfarenheter och intressen animerar olika fina chokladmärken om införandet av lecitin i sina produkter.
en övervägande del av fina chokladmärken, representerad av den växande vingen av tillverkare som skulle identifiera sin produktion som ”hantverkare”, ”handgjorda”, ”småbatch”, utesluter lecitin oavsett kostnad/nytta bedömningar, vilket gör det främst för varumärkets skull, eftersom dagens konsument ber om färre och färre ingredienser och ett tillgängligt språk tryckt på en produktetikett. Dessutom underlättar effektiva maskiner speciellt utformade för produktion av fin choklad ett varumärkes efterfrågan som föredrar att inte ha lecitin i sin filosofi.
av motsatt tag är fina chokladmärken inklusive lecitin i sina produkter samtidigt som de syftar till en aura av äkthet, naturlighet och öppenhet genom att välja mer hållbara och renare alternativ, såsom solroslecitin eller högst organiskt sojalecitin.
eftersom lägre mängder lecitin (cirka 0,2-0,3%) vanligtvis krävs i en fin chokladprodukt tack vare dess naturligt rikliga innehåll i kakaosmör (väl över 32%)-och omvänt betydligt lägre i torra fasta partiklar av tillsatt socker, är några giltiga skäl till stöd för lecitinpartisanerna. Med smak som den käraste aspekten till ett pålitligt fint chokladmärke, begränsar kakaosmörtillägg till 4-6% och använder lecitin för ytterligare viskositetsjusteringar visar sig vara en smart integrerad strategi för att undvika ’utspädning’ den inneboende smakprofilen för en chokladprodukt med en Ursprung samt för att undvika att göra munnen för fet.
fina chokladmärken kan också tillgripa lecitins funktionella roll eftersom det standardiserar produktionen av vissa problematiska linjer, dvs. fyllda chokladprodukter kommer att göras mer stabila mot mottaglighet för fettblomning, migration eller oxidation, medan tydligare kommer att förlita sig på en effektivare produktionshastighet och investera den tid som sparas i andra affärsverksamheter för att öka marknadsandelarna och varumärkets rykte.

så länge som väljer en fin choklad varumärke över en annan förblir det slutliga valet av konsumenter och kunder, fine chocolate brands vänder ut produkter med överlägsna smaker och standarder än massproducerade sådana kommer att hålla omfamna olika metoder för produktion och sporra innovation i den globala chokladindustrin för de kommande åren-vare sig det med eller utan lecitin.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.