耐熱型巧克力專利技術(shù)綜述

巧克力是深受人們喜愛的一種糖食產(chǎn)品，自問世以來，以其特有的滋味、香氣和口感吸引了無數(shù)消費(fèi)者，其生產(chǎn)技術(shù)也隨著機(jī)械化、規(guī)模化的發(fā)展逐漸形成食品工業(yè)的一個(gè)獨(dú)特分支。巧克力是以可可制品（如可可脂、可可液塊、可可粉）、砂糖、乳制品等為基本原料，經(jīng)混合、精磨、精煉、調(diào)溫、成型等工序加工而成。巧克力的熱敏性主要與其采用材料的脂肪類型和脂肪性質(zhì)有關(guān)，用于制作巧克力的油脂主要是可可脂，因其熔點(diǎn)在37 ℃左右，接近于人體的溫度，食用時(shí)可以產(chǎn)生入口即化的口感，令人身心愉悅。

在較低的溫度環(huán)境下，巧克力具有堅(jiān)硬并帶有一定脆性的質(zhì)感，可可脂形成的細(xì)小穩(wěn)定晶體也會(huì)為巧克力外觀提供良好的表面光澤度。同時(shí)，正是因?yàn)榭煽芍娜埸c(diǎn)較低，也帶來了另外一個(gè)問題，就是在炎熱的環(huán)境下，巧克力非常容易融化，而融化后的巧克力不僅失去了原有的形狀和色澤，有的時(shí)候還會(huì)黏在包裝紙上造成食用不方便，更重要的是，融化后的巧克力還會(huì)改變產(chǎn)品的口感和質(zhì)地，使產(chǎn)品失去良好的感官特性。為了減少溫度條件對(duì)巧克力品質(zhì)的影響，人們常需要將巧克力產(chǎn)品置于冷涼的環(huán)境中進(jìn)行儲(chǔ)存和銷售，或者通過對(duì)巧克力進(jìn)行涂層處理來減少溫度的影響，這些手段或是需要增加儲(chǔ)運(yùn)、加工成本，或是改變了產(chǎn)品的外觀和產(chǎn)品類型。因此，在過去30多年的時(shí)間里，很多研究人員都在致力于耐熱型巧克力的研究和開發(fā)，以期滿足廣泛的消費(fèi)和儲(chǔ)運(yùn)需求。

在巧克力的制備工藝中，主要包括兩個(gè)關(guān)鍵步驟。①對(duì)可可、白砂糖、奶粉等原料的顆粒度通過精磨設(shè)備加工到一定程度，使顆粒度得到細(xì)化，提升巧克力的細(xì)膩口感。②用可可脂、少量乳脂肪、微量乳化劑將之前的精磨粉料進(jìn)一步進(jìn)行精煉處理，精煉過程中不僅可以產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，并使物料中少量水汽揮發(fā)，讓巧克力的味道更加醇正，還可以作用于精磨粉，最終促使以可可脂為主的油脂包裹在這些固體顆粒的表面，使得巧克力變成液態(tài)，便于后續(xù)進(jìn)一步的調(diào)溫和冷卻加工成型[1]。綜上所述，在巧克力的微觀結(jié)構(gòu)中，以可可脂為主的油脂是連續(xù)相，可可、白砂糖和奶粉等固體顆粒則作為分散相分布在整個(gè)油脂當(dāng)中。正是由于以可可脂為主的油脂是連續(xù)相，一旦巧克力所處的環(huán)境溫度超出可可脂的熔點(diǎn)，可可脂就會(huì)開始融化，整個(gè)巧克力也將因此失去良好的口感和形狀。

本文對(duì)有關(guān)提高巧克力耐熱性能的專利申請(qǐng)進(jìn)行了檢索和分析，結(jié)合可可脂對(duì)于巧克力熱敏性的作用機(jī)理，總結(jié)出以下幾種典型的技術(shù)構(gòu)思，旨在為耐熱型巧克力的研發(fā)方向提供一定借鑒思路。

1 通過化學(xué)改性提高可可脂的熔點(diǎn)制備耐熱型巧克力

可可脂是獲得巧克力風(fēng)味質(zhì)地的重要來源，其與巧克力的口感、硬度和形狀保持力等產(chǎn)品性質(zhì)密切相關(guān)。為了克服地區(qū)和氣候環(huán)境的局限，降低巧克力制品的溫度敏感性，技術(shù)人員對(duì)于巧克力用油脂進(jìn)行了各種研究，包括采用具有較高熔點(diǎn)的非可可來源的脂肪，如類可可脂（Cocoa Butter Equivalent，CBE）、可可脂替代品（Cocoa Butter Replacer，CBR）、可可脂取代品（Cocoa Butter Substitutes，CBS）等來代替部分可可脂原料。這些高熔點(diǎn)油脂與可可脂之間具有不同程度的相容性，可以提高巧克力制品的溫度穩(wěn)定性，改善巧克力的耐熱性能，但往往也會(huì)影響巧克力的口感，有些甚至?xí)斐深愃葡炠|(zhì)感的不良感受。同時(shí)需要注意的是，根據(jù)中華人民共和國國家食品標(biāo)準(zhǔn)《巧克力及巧克力制品（含代可可脂巧克力及代可可脂巧克力制品）通則》（GB/T 19343—2016）[2]的規(guī)定，巧克力中非可可植物脂肪的添加量最多占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤5%，即用于替代可可脂的非可可植物脂肪的添加量只有在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)的產(chǎn)品才能稱之為巧克力。因此，在滿足食品標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)下，通過摻入其他高熔點(diǎn)油脂來提高巧克力耐熱性能的可操作性較低。

早前的研究者還關(guān)注到了對(duì)于可可脂的改性，專利US2008/0248186公開了一種用酯交換可可脂來提高其熔點(diǎn)、制備耐熱巧克力的方法，該巧克力產(chǎn)品的原料采用了經(jīng)酯交換處理的改性脂肪和未改性的脂肪，二者的比例可以是1∶3，該改性脂肪包括由酯交換可可脂組成的酯交換脂肪[3]。由于改性可可脂的熔點(diǎn)較未改性可可脂有所提高，通過在原料中添加改性可可脂可以在一定程度上提高巧克力產(chǎn)品的熔點(diǎn)，進(jìn)而改善其耐熱性能。但是這種酯交換的方式成本較高，而且制作出來的巧克力口感和味道也與常規(guī)巧克力有所不同，并不能完全滿足人們對(duì)于巧克力風(fēng)味口感的期望。

2 通過減少油脂融化對(duì)硬度的影響提升耐熱性

連續(xù)相的油脂是巧克力的典型微觀結(jié)構(gòu)，為了使巧克力中油脂的連續(xù)相斷開，以降低油脂熔點(diǎn)對(duì)巧克力整體軟化的影響，最初的技術(shù)構(gòu)思就是向巧克力中添加水。因?yàn)榍煽肆υ现邪ù罅堪咨疤?，白砂糖易溶解于水，在添加水之后的巧克力中，白砂糖?jīng)水溶解后再經(jīng)過干燥脫水，就可以使白砂糖建立新的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而減少了油脂融化對(duì)巧克力硬度的影響。然而，研究者們也發(fā)現(xiàn)，添加水之后巧克力的黏度會(huì)迅速增加，不利于巧克力制備中后續(xù)調(diào)溫工序的進(jìn)行，即使是在調(diào)溫后的巧克力制備工序中添加水，同樣也會(huì)造成巧克力黏度的升高進(jìn)而阻礙后續(xù)的加工成型操作。因此，研究者將水分的添加時(shí)機(jī)通常設(shè)置在巧克力產(chǎn)品成型之后。卡夫食品研發(fā)公司[4]在專利申請(qǐng)CN101953425A中公開了一種直接向巧克力表面噴水或者多元醇（例如糖或者糖醇）溶液的制備熱穩(wěn)定性巧克力的技術(shù)方案，其經(jīng)過常溫、高溫或者微波處理等不同固化處理手段，可以蒸發(fā)掉一部分水或者增加多元醇相進(jìn)入巧克力相的擴(kuò)散程度，使得巧克力結(jié)構(gòu)進(jìn)一步凝固，從而實(shí)現(xiàn)提高巧克力耐熱性能的效果。但是，人們發(fā)現(xiàn)添加了水分的巧克力又出現(xiàn)了新的問題，其制備的巧克力顆粒度會(huì)變大，使得口感較粗糙，影響產(chǎn)品的風(fēng)味質(zhì)地。

鑒于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的問題，在巧克力中直接添加自由水，巧克力的黏度會(huì)立刻增加，不利于后續(xù)的調(diào)溫和成型工序。因此，一些新的添加結(jié)合水原料的技術(shù)方案被專家和學(xué)者們提出。其中，采用一些水合原料（例如水合糖、水合糖醇、水合鹽等）制備熱穩(wěn)定性巧克力成為這類研究的熱點(diǎn)。研究者們將這些水合原料在原料混合時(shí)進(jìn)行添加，之后再進(jìn)行精磨、精煉、調(diào)溫、加工成型等常規(guī)巧克力加工工序，在這些工序的進(jìn)行過程中，隨著時(shí)間和溫度的變化，結(jié)合水得到緩慢釋放，從而促使在巧克力中建立耐熱結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了巧克力產(chǎn)品的耐熱性能。卡夫食品研發(fā)公司[5]在專利申請(qǐng)CN103796527B中公開了一種利用水合鹽、水合糖、水合糖醇制備熱穩(wěn)定性巧克力的方法，通過將水合原料和其他原料混合，經(jīng)過精磨、精煉、調(diào)溫以及成型等工藝，并在30～40 ℃經(jīng)過4～6周的熱固化或者微波固化，從而建立穩(wěn)定的耐熱結(jié)構(gòu)，提高了巧克力的耐熱性能。馬斯公司[6]在專利申請(qǐng)CN104684404A中公開了一種在脂基糖食中添加多元醇和至少一種其他熱構(gòu)造組分（例如單糖等）來賦予糖食耐熱性能的技術(shù)方案，通過精磨、精煉、調(diào)溫和成型等工藝步驟后，再進(jìn)行固化，從而提高巧克力耐熱性能，該方案在后續(xù)還可以進(jìn)一步通過改善包裝來起到對(duì)改善巧克力耐熱性能的協(xié)同作用，例如采用多層包裝或者在包裝材料中增加隔絕層。

除了添加自由水和各種水合原料，很多研究人員和學(xué)者也開始研究將水包埋在油脂中形成乳液的方式。馬爾斯公司[7]在專利申請(qǐng)CN1036565C中公開了將油包水的乳液添加到調(diào)溫后的巧克力當(dāng)中，經(jīng)過老化和穩(wěn)定化處理之后，使巧克力具有良好的耐熱性能，巧克力在受熱時(shí)仍然能夠保持比較堅(jiān)固的狀態(tài)，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味口感沒有造成明顯的影響?？ǚ蚴称费邪l(fā)公司[8]在專利申請(qǐng)CN101119641A中公開了一種耐熱型巧克力的制備方法，是將油包水的乳液混入待澆模成型的巧克力料液中，在成型后對(duì)巧克力進(jìn)行微波處理，使得巧克力漿料內(nèi)部被加熱到約90～135 ℃，并在此溫度下保持5～360 s，進(jìn)而形成穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)，以提高巧克力產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。然而，在獲得良好性能的同時(shí)，將水包埋在油脂中的乳液往往需要采用單獨(dú)的設(shè)備制備和添加，這類技術(shù)的使用需要考慮增加成本的投入。

為了在巧克力制備過程中引入水，同時(shí)不影響?zhàn)ざ鹊淖兓⑼ㄟ^后續(xù)盡量簡單的固化工藝使水釋放出來，讓分散的糖分子遇水溶解干燥后建立穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究人員做了更多的努力。雀巢制品公司[9]在專利申請(qǐng)CN1124096A中公開了一種制備熱穩(wěn)定性的巧克力的方法，將多元醇凝膠或多元醇/水凝膠產(chǎn)物與可流動(dòng)的巧克力混合，該混合步驟可以在調(diào)溫前、調(diào)溫中、調(diào)溫后的任意階段進(jìn)行，其固化速率與普通巧克力接近。多元醇凝膠或多元醇/水凝膠產(chǎn)物可通過一種凝膠劑使多元醇或多元醇/水混合物發(fā)生凝膠化而形成，該方法能夠減小巧克力產(chǎn)品在高溫下變形的趨勢，其成本較普通巧克力更低，產(chǎn)品中的熱量也比較低。

3 通過含有乙基纖維素的油凝膠替代部分連續(xù)相的油脂提高巧克力的耐熱性

對(duì)于耐熱型巧克力，除了提高巧克力中油脂本身的熔點(diǎn)、以及形成耐熱的新的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)外，還有學(xué)者在油脂的結(jié)構(gòu)化方面進(jìn)行了相關(guān)研究，油凝膠就是其中的一個(gè)有代表性的例子。馬斯公司[10]在專利申請(qǐng)CN107594047A中公開了一種耐熱巧克力組合物，該組合物中包括巧克力和油凝膠，其中，耐熱巧克力組合物含有1%～3%（質(zhì)量百分比）的乙基纖維素；油凝膠含有乙基纖維素和油，具體是指具有使乙基纖維素均勻分散于凝膠相并起凝膠作用的連續(xù)油相的凝膠。該巧克力組合物的質(zhì)量百分比含有少于約2%的水含量，優(yōu)選少于1%的水含量。乙基纖維素分散于油中形成的凝膠的強(qiáng)度與乙基纖維素、油的選擇、表面活性劑的存在和分散溫度等因素相關(guān)。制備該巧克力組合物的方法包括以下3點(diǎn)。①制備食品級(jí)乙基纖維素在食用油中的混合物。②向乙基纖維素和油的混合物中加入表面活性劑。③邊混合邊加熱乙基纖維素/油/表面活性劑的混合物至乙基纖維素玻璃化轉(zhuǎn)化溫度節(jié)點(diǎn)以上，隨后將該原料加至脂肪的巧克力組合物中。該產(chǎn)品的研究結(jié)果顯示，在高達(dá)40 ℃或更高的溫度條件下，巧克力產(chǎn)品表現(xiàn)出顯著的抗軟化性，可以維持其外觀形狀，同時(shí)具有較好的口感和風(fēng)味效果。

4 巧克力精煉后添加細(xì)糖粉，混合均勻后形成黏性面團(tuán)，成型制備耐熱型巧克力

在巧克力制備工藝的改進(jìn)中，研究者還進(jìn)行了更多嘗試。好時(shí)公司[11]在專利201480022868.X中公開了一種通過使用“巧克力面團(tuán)”來制造出沒有添加劑和蠟質(zhì)感的耐熱巧克力，該方法是將蔗糖、脫脂奶粉、可可液和可可脂精磨成細(xì)顆粒，在50 ℃下精煉1 h后加入可可脂、黃油和無水乳脂以產(chǎn)生巧克力流，再加入細(xì)糖粉，混合均勻成面團(tuán)，最后將該面團(tuán)用于制備巧克力糖果。不同于常規(guī)巧克力產(chǎn)品在成型前是流動(dòng)的糊狀料或液體料，這樣制備得到的巧克力面團(tuán)不具有流動(dòng)性，可以通過壓片、擠出等適宜的成型手段將其制成任意形狀，并隨后將制成的巧克力經(jīng)常規(guī)技術(shù)進(jìn)行冷卻以實(shí)現(xiàn)定型。與傳統(tǒng)的巧克力產(chǎn)品相比，由巧克力面團(tuán)制成的巧克力糖果顯示出良好的熱穩(wěn)定性，在較高的溫度條件下具有6個(gè)月以上的保存期限，制得的產(chǎn)品質(zhì)地光滑，口感和味道與傳統(tǒng)巧克力相近。

5 結(jié)語

作為一種甜食代表產(chǎn)品，巧克力不僅能給人們帶來愉悅的心情，其原料中的可可類物質(zhì)還富含類黃酮等活性成分，對(duì)于人們的健康多有助益，類黃酮可以通過發(fā)揮抗氧化效果來減少自由基造成的損傷，幫助人們維持心血管健康。除了營養(yǎng)方面的因素，人們喜愛巧克力的重要原因之一是它“入口即化”的口感，在目前的消費(fèi)和流通領(lǐng)域，維持巧克力的質(zhì)地和外觀仍然主要依靠冷鏈環(huán)節(jié)。雖然各大巧克力制造商在過去的30多年里一直對(duì)耐熱型巧克力進(jìn)行著長時(shí)間的研究和創(chuàng)新，但目前市場上真正的耐熱型巧克力還是比較少見，初步分析，背后的原因主要包括以下3點(diǎn)。①現(xiàn)有技術(shù)仍不能在提高產(chǎn)品耐熱性能的同時(shí)提供巧克力原有的口感和質(zhì)地。②目前耐熱型巧克力的制備工藝相對(duì)煩瑣，制造成本較高。③很多新的原料和技術(shù)因法規(guī)所限，仍處于研究階段，還無法在一些市場中進(jìn)行應(yīng)用。今后，仍需要在關(guān)注國內(nèi)外法規(guī)動(dòng)態(tài)發(fā)展的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展對(duì)巧克力原料、加工工藝及相關(guān)機(jī)理的研究，拓展新思路。巧克力問世距今已經(jīng)有100多年的歷史，其背后的科學(xué)原理還有很多不為人知，人們對(duì)它的探索也從未停止。隨著科技的不斷進(jìn)步，以及學(xué)科之間的交叉，比如油脂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、調(diào)溫工藝的進(jìn)步、以及包裝材料技術(shù)的發(fā)展，相信這個(gè)難題也終將會(huì)被破解。