耐熱型巧克力專利技術綜述

巧克力是深受人們喜愛的一種糖食產品，自問世以來，以其特有的滋味、香氣和口感吸引了無數消費者，其生產技術也隨著機械化、規模化的發展逐漸形成食品工業的一個獨特分支。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，經混合、精磨、精煉、調溫、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有關，用于制作巧克力的油脂主要是可可脂，因其熔點在37 ℃左右，接近于人體的溫度，食用時可以產生入口即化的口感，令人身心愉悅。

在較低的溫度環境下，巧克力具有堅硬并帶有一定脆性的質感，可可脂形成的細小穩定晶體也會為巧克力外觀提供良好的表面光澤度。同時，正是因為可可脂的熔點較低，也帶來了另外一個問題，就是在炎熱的環境下，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，有的時候還會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改變產品的口感和質地，使產品失去良好的感官特性。為了減少溫度條件對巧克力品質的影響，人們常需要將巧克力產品置于冷涼的環境中進行儲存和銷售，或者通過對巧克力進行涂層處理來減少溫度的影響，這些手段或是需要增加儲運、加工成本，或是改變了產品的外觀和產品類型。因此，在過去30多年的時間里，很多研究人員都在致力于耐熱型巧克力的研究和開發，以期滿足廣泛的消費和儲運需求。

在巧克力的制備工藝中，主要包括兩個關鍵步驟。①對可可、白砂糖、奶粉等原料的顆粒度通過精磨設備加工到一定程度，使顆粒度得到細化，提升巧克力的細膩口感。②用可可脂、少量乳脂肪、微量乳化劑將之前的精磨粉料進一步進行精煉處理，精煉過程中不僅可以產生美拉德反應，并使物料中少量水汽揮發，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，便于后續進一步的調溫和冷卻加工成型[1]。綜上所述，在巧克力的微觀結構中，以可可脂為主的油脂是連續相，可可、白砂糖和奶粉等固體顆粒則作為分散相分布在整個油脂當中。正是由于以可可脂為主的油脂是連續相，一旦巧克力所處的環境溫度超出可可脂的熔點，可可脂就會開始融化，整個巧克力也將因此失去良好的口感和形狀。

本文對有關提高巧克力耐熱性能的專利申請進行了檢索和分析，結合可可脂對于巧克力熱敏性的作用機理，總結出以下幾種典型的技術構思，旨在為耐熱型巧克力的研發方向提供一定借鑒思路。

1 通過化學改性提高可可脂的熔點制備耐熱型巧克力

可可脂是獲得巧克力風味質地的重要來源，其與巧克力的口感、硬度和形狀保持力等產品性質密切相關。為了克服地區和氣候環境的局限，降低巧克力制品的溫度敏感性，技術人員對于巧克力用油脂進行了各種研究，包括采用具有較高熔點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定性，改善巧克力的耐熱性能，但往往也會影響巧克力的口感，有些甚至會造成類似蠟質感的不良感受。同時需要注意的是，根據中華人民共和國國家食品標準《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]的規定，巧克力中非可可植物脂肪的添加量最多占總質量分數≤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準以內的產品才能稱之為巧克力。因此，在滿足食品標準的基準下，通過摻入其他高熔點油脂來提高巧克力耐熱性能的可操作性較低。

早前的研究者還關注到了對于可可脂的改性，專利US2008/0248186公開了一種用酯交換可可脂來提高其熔點、制備耐熱巧克力的方法，該巧克力產品的原料采用了經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品的熔點，進而改善其耐熱性能。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巧克力有所不同，并不能完全滿足人們對于巧克力風味口感的期望。

2 通過減少油脂融化對硬度的影響提升耐熱性

連續相的油脂是巧克力的典型微觀結構，為了使巧克力中油脂的連續相斷開，以降低油脂熔點對巧克力整體軟化的影響，最初的技術構思就是向巧克力中添加水。因為巧克力原料中包括大量白砂糖，白砂糖易溶解于水，在添加水之后的巧克力中，白砂糖經水溶解后再經過干燥脫水，就可以使白砂糖建立新的三維網絡結構，從而減少了油脂融化對巧克力硬度的影響。然而，研究者們也發現，添加水之后巧克力的黏度會迅速增加，不利于巧克力制備中后續調溫工序的進行，即使是在調溫后的巧克力制備工序中添加水，同樣也會造成巧克力黏度的升高進而阻礙后續的加工成型操作。因此，研究者將水分的添加時機通常設置在巧克力產品成型之后。卡夫食品研發公司[4]在專利申請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）溶液的制備熱穩定性巧克力的技術方案，其經過常溫、高溫或者微波處理等不同固化處理手段，可以蒸發掉一部分水或者增加多元醇相進入巧克力相的擴散程度，使得巧克力結構進一步凝固，從而實現提高巧克力耐熱性能的效果。但是，人們發現添加了水分的巧克力又出現了新的問題，其制備的巧克力顆粒度會變大，使得口感較粗糙，影響產品的風味質地。

鑒于已經發現的問題，在巧克力中直接添加自由水，巧克力的黏度會立刻增加，不利于后續的調溫和成型工序。因此，一些新的添加結合水原料的技術方案被專家和學者們提出。其中，采用一些水合原料（例如水合糖、水合糖醇、水合鹽等）制備熱穩定性巧克力成為這類研究的熱點。研究者們將這些水合原料在原料混合時進行添加，之后再進行精磨、精煉、調溫、加工成型等常規巧克力加工工序，在這些工序的進行過程中，隨著時間和溫度的變化，結合水得到緩慢釋放，從而促使在巧克力中建立耐熱結構，進而提高了巧克力產品的耐熱性能。卡夫食品研發公司[5]在專利申請CN103796527B中公開了一種利用水合鹽、水合糖、水合糖醇制備熱穩定性巧克力的方法，通過將水合原料和其他原料混合，經過精磨、精煉、調溫以及成型等工藝，并在30～40 ℃經過4～6周的熱固化或者微波固化，從而建立穩定的耐熱結構，提高了巧克力的耐熱性能。馬斯公司[6]在專利申請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造組分（例如單糖等）來賦予糖食耐熱性能的技術方案，通過精磨、精煉、調溫和成型等工藝步驟后，再進行固化，從而提高巧克力耐熱性能，該方案在后續還可以進一步通過改善包裝來起到對改善巧克力耐熱性能的協同作用，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CN1036565C中公開了將油包水的乳液添加到調溫后的巧克力當中，經過老化和穩定化處理之后，使巧克力具有良好的耐熱性能，巧克力在受熱時仍然能夠保持比較堅固的狀態，同時對產品的風味口感沒有造成明顯的影響。卡夫食品研發公司[8]在專利申請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，在成型后對巧克力進行微波處理，使得巧克力漿料內部被加熱到約90～135 ℃，并在此溫度下保持5～360 s，進而形成穩定的微觀結構，以提高巧克力產品的熱穩定性。然而，在獲得良好性能的同時，將水包埋在油脂中的乳液往往需要采用單獨的設備制備和添加，這類技術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，同時不影響黏度的變化，并通過后續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定的網絡結構，研究人員做了更多的努力。雀巢制品公司[9]在專利申請CN1124096A中公開了一種制備熱穩定性的巧克力的方法，將多元醇凝膠或多元醇/水凝膠產物與可流動的巧克力混合，該混合步驟可以在調溫前、調溫中、調溫后的任意階段進行，其固化速率與普通巧克力接近。多元醇凝膠或多元醇/水凝膠產物可通過一種凝膠劑使多元醇或多元醇/水混合物發生凝膠化而形成，該方法能夠減小巧克力產品在高溫下變形的趨勢，其成本較普通巧克力更低，產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相的油脂提高巧克力的耐熱性

對于耐熱型巧克力，除了提高巧克力中油脂本身的熔點、以及形成耐熱的新的三維網絡結構外，還有學者在油脂的結構化方面進行了相關研究，油凝膠就是其中的一個有代表性的例子。馬斯公司[10]在專利申請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油相的凝膠。該巧克力組合物的質量百分比含有少于約2%的水含量，優選少于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。制備該巧克力組合物的方法包括以下3點。①制備食品級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化溫度節點以上，隨后將該原料加至脂肪的巧克力組合物中。該產品的研究結果顯示，在高達40 ℃或更高的溫度條件下，巧克力產品表現出顯著的抗軟化性，可以維持其外觀形狀，同時具有較好的口感和風味效果。

4 巧克力精煉后添加細糖粉，混合均勻后形成黏性面團，成型制備耐熱型巧克力

在巧克力制備工藝的改進中，研究者還進行了更多嘗試。好時公司[11]在專利201480022868.X中公開了一種通過使用“巧克力面團”來制造出沒有添加劑和蠟質感的耐熱巧克力，該方法是將蔗糖、脫脂奶粉、可可液和可可脂精磨成細顆粒，在50 ℃下精煉1 h后加入可可脂、黃油和無水乳脂以產生巧克力流，再加入細糖粉，混合均勻成面團，最后將該面團用于制備巧克力糖果。不同于常規巧克力產品在成型前是流動的糊狀料或液體料，這樣制備得到的巧克力面團不具有流動性，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常規技術進行冷卻以實現定型。與傳統的巧克力產品相比，由巧克力面團制成的巧克力糖果顯示出良好的熱穩定性，在較高的溫度條件下具有6個月以上的保存期限，制得的產品質地光滑，口感和味道與傳統巧克力相近。

5 結語

作為一種甜食代表產品，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還富含類黃酮等活性成分，對于人們的健康多有助益，類黃酮可以通過發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，在目前的消費和流通領域，維持巧克力的質地和外觀仍然主要依靠冷鏈環節。雖然各大巧克力制造商在過去的30多年里一直對耐熱型巧克力進行著長時間的研究和創新，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。①現有技術仍不能在提高產品耐熱性能的同時提供巧克力原有的口感和質地。②目前耐熱型巧克力的制備工藝相對煩瑣，制造成本較高。③很多新的原料和技術因法規所限，仍處于研究階段，還無法在一些市場中進行應用。今后，仍需要在關注國內外法規動態發展的基礎上，繼續開展對巧克力原料、加工工藝及相關機理的研究，拓展新思路。巧克力問世距今已經有100多年的歷史，其背后的科學原理還有很多不為人知，人們對它的探索也從未停止。隨著科技的不斷進步，以及學科之間的交叉，比如油脂結構的優化、調溫工藝的進步、以及包裝材料技術的發展，相信這個難題也終將會被破解。