影片:卵磷脂:为什么做巧克力时少不了卵磷脂?有什么科学解释? (直接播放会有中文字幕)
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好了进入正文,我们就先从卵磷脂是什么开始谈起吧:
什么是卵磷脂?
很多人不知道的是,卵磷脂其实不是一个特定的化合物而是一个集合名词。根据美国油化学家协会(American Oil Chemists’ Society) 1989年出版的书籍《卵磷脂:来源、制造和用途》中对卵磷脂的定义,卵磷脂指的是存在于动植物组织中的具有两亲性(既亲水又亲脂)的一组甘油磷脂(glycerophospholipids)的混合物,其组成包括磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamines)、磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)和磷脂酸(phosphatidic acid)。 [1]
由于卵磷脂具有两亲性是很好的乳化剂,我们生活中的各种食品、化妆品和药物之中许多都含有卵磷脂。
市面上有哪些卵磷脂种类?
虽然卵磷脂天然存在于许多食物中,但卵磷脂补充剂保健产品通常萃取自鸡蛋、大豆或葵花籽。
其中大豆是美国最广泛种植量产的作物之一,因此大部分市面上的卵磷脂都是大豆卵磷脂。然而近年来,从葵花籽中提取的卵磷脂生产量也逐渐增加。
卵磷脂的烘焙应用
在烘焙应用中,卵磷脂作为乳化剂有助于让面团、面糊以及巧克力中成分的分布更均匀,也常在全速食谱中被用于替代动物性脂肪或鸡蛋。接下来的文章将讨论一些卵磷脂在烘焙应用上相关的研究。
为什么制作巧克力需要卵磷脂?
巧克力是其中一项卵磷脂最常被运用在制作过程的产品,但为什么巧克力的制作过程常常会用到卵磷脂呢?
卵磷脂加速可可脂结晶,并提升巧克力的晶体同质性
要讨论这一部分就要先了解巧克力中的可可脂结晶到底是什么,关于这一部分可以先参考泛科学的另一篇文章:为什么大家都爱吃巧克力的边边角角?晶体科学告诉你,怎么让巧克力口感变得更好!
看完文章了吗?如果看完了你现在应该知道为了让巧克力的组成大部分为我们想要的表面光滑、口感硬脆的第 5 型 β 结晶,巧克力师父在制作巧克力的过程中必须经过调温(tempering)的工序。
其中一项调温常用的技法叫做「种子法」(seeding),种子法的原理就是巧克力结晶的过程中,把具有第 5 型 β 结晶的「模范巧克力」放入结晶过程中的融化巧克力中,这么一来,还没结晶的巧克力就会根据「模范巧克力」作为样本,倾向产生第 5 型 β 结晶。可以参考以下影片根据种子法的具体说明(抱歉目前没有中文字幕):
然而,即使巧克力师傅使用了种子法,还是难以确保巧克力结晶的同质性(homogenous),亦即还是有部分巧克力是属于口感比较不好的其他型结晶,这时卵磷脂就能派上用场。
一项2011年发表于《Journal of Food Engineering》的研究在「使用种子法」和「不使用种子法」制作巧克力的过程发现,再加入了卵磷脂之后,两种巧克力制作法的结晶速度都显著提升,使用种子法的巧克力更是增加了结晶的同质性,整体上提升了巧克力的品质。 [2]
预防巧克力糖分沉淀分层
前面提到,我第一次做巧克力时选择从可可脂自己制作,食谱中总是说「把糖溶入融化的可可脂里」,但是问题是大家都知道糖是不溶于油的,但由于因为食谱这样写也只能这样做了,结果成品果然「分成两层」,而且下层永远比上层甜。
上网搜寻了一下发现一个文章说很多要求「把糖溶入融化的可可脂里」的食谱其实相当误导,因为,重要的事情再说一次:糖是不会溶于油的。
因此我们做巧克力时的目标并不是把糖溶于巧克力中使其成为溶液(Solution),而是尽量让糖分子均匀地分布在可可脂中使其成为胶体(Colloid),这时「卵磷脂」就能帮上大忙了。
忘记高中化学课的人可以看一下以下影片复习胶体与溶液的差别:
我在接下来做巧克力的过程添加了卵磷脂,完美解决了巧克力甜度不均的问题。
但问题是为什么呢?
一项2005年发表于《Food hydrocolloids》期刊的研究观察糖粒在油性溶剂如可可脂或大豆油中,加入卵磷脂等乳化剂与不加入乳化剂的分散状态,发现乳化剂可有效减少沉积物的体积。 [3]该研究认为这样的现象是因为卵磷脂等表面活性剂降低了沉降糖颗粒之间的相互吸引力的强度所致。 [3]
该理论得到了另一项2013年发表于《Colloids and Surfaces 》期刊的研究支持,该研究把糖粉加入大豆油和MCT油中,也发现糖粒的沉淀降低。 [3]同时研究者利用原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)观察后发现糖之间粘附力会影响糖/油悬浮液的流变学和沈降,而添加卵磷脂后分散的糖颗粒之间的粘附力降低,进而降低糖粒的沉淀。 [4]
但巧克力中的卵磷脂可不是越多越好
既然卵磷脂对巧克力品质这么有帮助,是不是准备好大把大把地加进你的手工巧克力配方里了呢?
根据一些食品科学家的研究,你最好还是「不要加太多」。但「多少」是「太多」呢?一项2005年发表于《European Food Research and Technology》的研究 提供了一些数值来作为我们制作巧克力时的参考。 [5]
该研究制作了四种巧克力:
- 黑巧克力(以异麦芽酮糖醇为甜味剂)
- 黑巧克力(以蔗糖为甜味剂)
- 牛奶巧克力(以异麦芽酮糖醇为甜味剂)
- 牛奶巧克力(以蔗糖为甜味剂)
然后以这四种基础配方添加不同程度的卵磷脂后发现成分会影响巧克力配方与卵磷脂比率对巧克力黏度的影响,但无论使用以上哪一种成分,似乎每100公克的巧克力配方中加入0.3-0.5公克的卵磷脂的口感与味道最好,但如果加超过0.5公克,消费者就会注意到过多的卵磷脂气味。
卵磷脂的常见问题
什么是卵磷脂?
卵磷脂其实不是一个特定的化合物而是一个集合名词。根据美国油化学家协会(American Oil Chemists’ Society) 1989年出版的书籍《卵磷脂:来源、制造和用途》中对卵磷脂的定义,卵磷脂指的是存在于动植物组织中的具有两亲性(既亲水又亲脂)的一组甘油磷脂(glycerophospholipids)的混合物,其组成包括磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamines)、磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)和磷脂酸(phosphatidic acid)。由于卵磷脂具有两亲性是很好的乳化剂,我们生活中的各种食品、化妆品和药物之中许多都含有卵磷脂。
市面上有哪些卵磷脂种类?
虽然卵磷脂天然存在于许多食物中,但卵磷脂补充剂保健产品通常萃取自鸡蛋、大豆或葵花籽。其中大豆是美国最广泛种植量产的作物之一,因此大部分市面上的卵磷脂都是大豆卵磷脂。然而近年来,从葵花籽中提取的卵磷脂生产量也逐渐增加。
为什么制作巧克力需要卵磷脂?
一项2011年发表于《Journal of Food Engineering》的研究在「使用种子法」和「不使用种子法」制作巧克力的过程发现,卵磷脂能在巧克力制作的过程中提高巧克力结晶的同质性(homogenous)及第五型结晶的比例,与结晶速度。
此外,卵磷直也能预防巧克力糖分沉淀分层,一项2005年发表于《Food hydrocolloids》期刊的研究观察糖粒在油性溶剂如可可脂或大豆油中,加入卵磷脂等乳化剂与不加入乳化剂的分散状态,发现乳化剂可有效减少沉积物的体积。该理论得到了另一项2013年发表于《Colloids and Surfaces 》期刊的研究支持,该研究把糖粉加入大豆油和MCT油中,也发现糖粒的沉淀降低。 [3]同时研究者利用原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)观察后发现糖之间粘附力会影响糖/油悬浮液的流变学和沈降,而添加卵磷脂后分散的糖颗粒之间的粘附力降低,进而降低糖粒的沉淀。
巧克力配方中应该加多少卵磷脂呢?
一项2005年发表于《European Food Research and Technology》的研究制作了四种巧克力:
- 黑巧克力(以异麦芽酮糖醇为甜味剂)
- 黑巧克力(以蔗糖为甜味剂)
- 牛奶巧克力(以异麦芽酮糖醇为甜味剂)
- 牛奶巧克力(以蔗糖为甜味剂)
然后以这四种基础配方添加不同程度的卵磷脂后发现成分会影响巧克力配方与卵磷脂比率对巧克力黏度的影响,但无论使用以上哪一种成分,似乎每100公克的巧克力配方中加入0.3-0.5公克的卵磷脂的口感与味道最好,但如果加超过0.5公克,消费者就会注意到过多的卵磷脂气味。
参考资料:
- Szuha, Bernard F. (1989). “Chapter 7”. Lecithins: Sources, Manufacture & Uses. The American Oil Chemist’s Society. p. 109. ISBN 0-935315-27-6.
- Svanberg, L., Ahrné, L., Lorén, N., & Windhab, E. (2011). Effect of sugar, cocoa particles and lecithin on cocoa butter crystallisation in seeded and non-seeded chocolate model systems. Journal of Food Engineering, 104(1), 70-80.
- Babin, H., Dickinson, E., Chisholm, H., & Beckett, S. (2005). Interactions in dispersions of sugar particles in food oils: influence of emulsifier. Food hydrocolloids, 19(3), 513-520.
- Arnold, G., Schuldt, S., Schneider, Y., Friedrichs, J., Babick, F., Werner, C., & Rohm, H. (2013). The impact of lecithin on rheology, sedimentation and particle interactions in oil-based dispersions. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 418, 147-156.
- Nebesny, E., & Żyżelewicz, D. (2005). Effect of lecithin concentration on properties of sucrose-free chocolate masses sweetened with isomalt. European Food Research and Technology, 220(2), 131-135.