巧克力生产居然还不是全自动的？加入这两种成分就有希望了
你知道吗，风靡全球的糖果——巧克力，其全球年消费量在1000万吨以上，这意味着平均每个地球人一年要吃一公斤以上巧克力！
作为巧克力的爱好者，笔者一直有个疑问，为什么不同品牌和价位的巧克力，口感差那么多呢？
想了解这个问题的答案，不妨一起看看今天的文章。
你的巧克力摄入量达到平均值了吗（图片来源：pexels）
纵享丝滑，得靠精准调温
巧克力口感的差异，自然会受到原料的影响。昂贵的可可脂香味浓郁，口感纯正；而人造的代可可脂则淡而无味，有蜡质感。但即便都使用可可脂，巧克力的品质还是差蛮多的。甚至有时同样的品牌，味道也不稳定。这是为什么呢？
调查一番后，笔者发现，不止我有此困惑，连生产巧克力的老司机们（各大厂商）也颇为头疼，问题的根源在于一个简单的物理现象——结晶。
巧克力中将近30%的成分为可可脂，在巧克力的生产过程中，就伴随着可可脂的结晶，而可可脂的晶型直接决定了巧克力的品质。但可可脂可能有多达6种不同的晶型，而其中只有V型具备最佳的熔点、色泽和口感。
因此，巧克力加工过程中非常关键的一步，调温（temper），目的就是尽可能地多产生V型晶体，制造高品质巧克力。这种巧克力捏手不化，入口即化，纵享丝滑。
IV型也是可以接受的晶型，只是更易融化，且无光泽。而VI型则是很差的晶型，这种巧克力吃起来味如嚼蜡。
不同晶型的可可脂的熔点和品质变化
（图片来源：https://medium.com/@digital_30803/why-is-chocolate-tempered-6c3a8e1a4a5a）
调温过程需要对巧克力反复缓慢升温、降温凝固、再升温，且每次升温过程要精密控制，是个耗时耗力，需要耐心的慢工细活。就像很多类似的手艺活一样，时至今日，巧克力调温仍然不能实现完全可控和自动化，即便是大型制造商，也需要若干调温老师傅拿捏火候。
调温就是将巧克力从左上角图示的无定形态，经过反复升温降温，转变为右下角图示的大块V型晶体
（图片来源：https://chocolatealchemy.com/tempering-deconstruction-and-reconstruction-illustrated-tempering）
大规模的生产过程中，老师傅们往往会先“小火慢炖”地加工一批调温好的巧克力，然后把这些调温好的小块巧克力丢进液态巧克力中，以“引导”游离的可可脂分子结晶成正确的形态。对，没错，这就是结晶化学里的“种子法”。请无机化学和晶体化学的小伙伴们把“熟悉”打在评论区。
由于调温是一个繁琐复杂的过程，因此巧克力的品质会受到很多因素的影响，这也就回答了我在一开始的那个疑问。
那么，这个问题可以解决吗？
最近，来自加拿大的几位食品科学专家和晶体学专家找到了一种非常简便有效的方案，让我们一探究竟。
理想的“种子”，成分很关键
有研究表明，“种子法”里使用的调温后的巧克力小块，其中磷脂的含量要比普通的可可脂原料中高得多，这表明可可脂以外的各类微量的有机成分，可能对巧克力的结晶过程产生了巨大的影响。这些微量成分包括单酰基甘油 (MAG)、二酰基甘油 (DAG)、游离脂肪酸 (FFA)、和磷脂。当然，它们的作用可能完全不同，甚至相反。
为了详尽研究不同脂质成分的影响，加拿大研究者将天然可可脂进行精炼，以去除脂肪酸成分。再将感兴趣的单组分脂质添加到精炼后的可可脂中，以观察结晶过程的变化。
通过熔点的变化，可以很清楚的看到不同添加剂的效果。
天然可可脂、精炼可可脂及精炼可可脂添加不同成分后的熔点变化（表格中，DMPC：二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱；DPPE：二棕榈酰磷脂酰乙醇胺；GMS：单硬脂酸甘油酯；GMP：单棕榈酸甘油酯；GMO：单油酸甘油酯；Stearic：硬脂酸；Palmitic：棕榈酸；Oleic：油酸）（图片来源：参考文献）
很明显，精炼后的可可脂熔点显著降低。加入不同的脂类后，其熔点有所回升；而如果添加的是脂肪酸（硬脂酸、棕榈酸、油酸），则熔点提高的更多，接近了未精炼的水平。
对于巧克力来说，熔点高一些好，还是低一些好呢？
从上文可以看到，V型熔点为33.8℃，也即34℃以内的熔点，应该都不错。如果超过36℃，可能就是坚硬的VI型了。那么这里我们可以得到一个简单的概念，即精炼可可脂在加入以上几种脂质添加剂后，品质优于精炼前，更接近于理想的调温巧克力。
两种成分，还原高品质巧克力
但由于实际的可可脂晶体不可能是某种单晶，熔点只能起到粗略评估的作用。通过显微镜，我们可以看到结晶的具体形态。
显微镜下晶体形态。a为未精炼的可可脂，b为精炼后的可可脂，c为精炼后可可脂加DMPC，d为精炼后可可脂加DPPE（图片来源：参考文献）
如果不是晶体学老专家，或许只能看出未精炼可可脂（a图）跟其他的不太一样，以及加入DPPE（d图）后晶体块变大了一些。因此，研究者引入了一个定量分析这些图片的物理量box-counting fractal dimension (Dbox)。由于涉及到分形数学，这里不作具体解释，咱们只需要知道Dbox值能表征出这些晶体形态的相似程度即可。
不同添加剂的加入对精炼后的可可脂（bleached）的Dbox值的影响（图片来源：参考文献）
从测量结果可以看出，DMPC和DPPE的加入几乎不会改变精炼可可脂的晶型，而其他添加剂则会使可可脂的晶型退化到精炼之前的状态。可见DMPC和DPPE是两种优秀的脂质添加剂。
为了佐证这一点，研究者“斥巨资”购入了一批高品质的调温巧克力进行了融化重结晶测试。加入DMPC和DPPE后，他们首先通过X射线晶体衍射观察了样品的晶型变化。
商业调温巧克力的X射线衍射图。a 商业调温巧克力，b 融化后再结晶的调温巧克力，c 商业调温巧克力融化后添加DMPC再结晶，d 商业调温巧克力融化后添加DPPE再结晶（图片来源：参考文献）
可以发现这四张衍射图几乎没有区别，说明添加DMPC或DPPE后，商业巧克力重结晶产生的晶型没有变化。不过研究者很细心地发现了DMPC和DPPE的其他妙用。
通过测试四种样品的弹性模量，研究者发现重结晶商业巧克力硬度明显下降，DMPC则能使其恢复到融化重结晶之前的硬度，DPPE作用稍弱，但也可以提高硬度。另外，研究者还发现，重结晶会使商业巧克力的起霜更多（也即更粗糙，没有光泽），而DMPC和DPPE均能恢复巧克力的光泽。由此可见，DPPE和DMPC在不改变晶型的情况下（保持了V型的主导地位），改善了巧克力的力学性质和光泽度。
融化重结晶测试的证据表明，DMPC和DPPE能够帮助融化的巧克力，重结晶为品质较高的调温巧克力。结合熔点变化的效果，这项研究或许为繁琐的巧克力调温过程找到了廉价、便利的替代路线：
仅需把巧克力原液精制，去掉脂质杂质（不去掉可能也行），再加入少量DMPC和DPPE，通过简单结晶便能得到媲美商业调温巧克力的产品。
该方法涉及的浓度、温度、时间都精确可控，也无需昂贵的设备和稀缺的老师傅，或许将使高品质巧克力的生产成本大幅下降，而我们也能早日实现巧克力自由。
参考链接：
[1]Chen, J., Ghazani, S.M., Stobbs, J.A. et al. Tempering of cocoa butter and chocolate using minor lipidic components. Nat Commun 12, 5018 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25206-1
[2]https://medium.com/@digital_30803/why-is-chocolate-tempered-6c3a8e1a4a5a
[3]https://chocolatealchemy.com/tempering-deconstruction-and-reconstruction-illustrated-tempering
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