寫在前面:
凡事去偽尋真,一理通則萬法通。在烘焙菌學習甜點知識的過程中發現,西點知識的傳遞大多只是經驗、技巧的傳遞,屬於經驗學;在這個過程中學者很難接觸到系統、科學的原理知識構架,畢竟很多師傅傳授的技法和經驗只是適用於相似環境和條件下使用,受限於對材料、料理原理的科學系統認知的匱乏,後學者很難突破自身瓶頸取得超越性的進步。再後來當烘焙菌接觸到《用科學方式了解糕點的為什麼》以及日本麵包師寫的關於制種的研究論文,頓時有一種醍醐灌頂之感,這就是本真的力量!因此,今天為大家帶來的是可可百利巧克力實驗室Ramon Morató聯合巴黎美食研發實驗室Scinnov的Anne Cazor關於甘納許的最新研究報告,僅以此文送給那些樂於尋根問底「較真」的人。《新視角下的巧克力甘納許》
— By Ramon Morató & Anne Cazor
什麼是乳化劑?甘納許是什麼類型的乳化劑?冷加工還是熱加工?結晶還是不結晶?來自可可百利巧克力實驗室Ramon Morató聯合巴黎美食研發實驗室Scinnov的Anne Cazor關於甘納許的最新研究報告中,他們將運用最新研究成果,並提出了一個對於甘納許全新的觀點。但是什麼是乳化劑呢?
它是兩種不可混溶的液體(通常是油和水)的混合物,一種以液滴的形式分散在另一種中。從最根本的結構來講,乳化劑可以是兩種類型:水中的油(如蛋黃醬)或水中的油(如人造黃油)。對於巧克力製造商來說,甘納許是一種卓越的乳化劑。除了那些只使用巧克力(不混合)來掛殼、塑形或裝飾的製劑外,我們為將巧克力與其他成分混合而做的每一種製劑、每一個步驟,都是從乳化劑開始的。它通常是一種內部填充物,用於巧克力和各類糕點的製作。它的主要成分是巧克力和奶油,但其微觀結構組成是很複雜的。巧克力是一種由蔗糖、可可和牛奶在脂肪階段(可可脂)的顆粒懸浮液。這些顆粒的大小約為10微米,因此在口中不易察覺(Auty et al., 2001)。可可脂是多邊形的。它的平均熔點約為20ºC,固體脂肪含量為70-80%。37ºC完全融化(Pontillon, 1998)。奶油是一種水中的油乳劑(McGee, 2007)。牛奶中的脂肪通過蛋白質和磷脂穩定(Bridier et al., 2015),形成非常耐熱的細胞結構。在均質奶油中,這些細胞的大小可達1微米或以下(Hayes et Kelly, 2003;Lopez等人,2015)。水相含有糖(主要是乳糖)和水溶性蛋白質。除了這些元素,我們還可以添加糖、黃油和其他香料、草藥、酒精等香料。所有這些都可以或多或少地使用。這些比例將決定甘納許的不同用途。在圖像中,我們有一個裝有水的玻璃杯和一個裝有油的玻璃杯,溫度約為40華氏度。當你把一湯匙的甘納許和油一起倒進杯子裡時,無論你攪拌多少次,甘納許都不會融合在一起。但是如果我們在玻璃杯裡做同樣的事情,攪拌幾分鐘後,我們就會看到它是如何很好地混合在一起,形成一種「巧克力飲料」。經過這個小實驗,我們可以說甘納許是一種油水乳劑(奶油)和脂肪懸浮液(巧克力)的混合物。在巧克力奶油混合物中,奶油通常被認為是水相(即親水性),巧克力被認為是脂肪相(親油性),所以甘納許是一種乳劑:巧克力和奶油混合,糖溶解在奶油中的水中。可可顆粒不分散,但容易吸水。因此,甘納許是一種油在水中的乳劑,而可可使水相變稠。我們根據用途將甘納許分為以下三類:
1.首先是甜品店使用的甘納許,保存1 - 7天,由新鮮優質食材品製成。我們對它的口味有絕對的控制,我們可以即時通過客戶反饋來控制此類甘納許的口味能最契合當下的口味。
2.其次是巧克力製造商使用的甘納許,它的保質期為30 - 90天,也是由新鮮優質的食材製成的。然而,在品嘗之前,我們不能完全控制它的口味,也不能完全控制受眾的食用體驗。3.最後,分銷類成品甘納許,保質期為6 - 12個月,很少使用新鮮優質的產品,在客戶購買時無法跟蹤和收集反饋。在巧克力行業,我們有一個關鍵的溫度,20攝氏度。這是我們保存產品直到出售或品嘗的溫度。因此,我們必須知道在這20℃溫度的標準線上,組成產品的每一種成分會發生什麼。首先是水相類材料,這些產品要麼是水溶性的,要麼是良好親水性的,如液體奶油、牛奶、水果泥、茶、糖、酒精、蛋製品、牛奶蛋白、鹽、草藥、香料、茶、咖啡等。其次,是增強乳化劑油脂量的材料。它們是巧克力、可可醬,吉安杜佳,堅果和果仁醬,黃油,無水黃油,可可脂和卵磷脂。其他不溶性產品,如纖維或乳酸固體,應以懸浮液的形式存在於內部水分之內。基本上,對於甘納許,儘可能多的食材給予其做於食品的豐富多樣性,也可以通過我們的創造力,衍生更多的搭配和組合。但從純粹的「功能性」的角度來看,我們使用的材料將決定甘納許以下基本參數:-總乾物質:基本上是由不同的糖、脂肪和可可固體、堅果、纖維、乳製品固體、鹽和其他固體組成的乾物質。總乾物質的組成將決定配方的粘度、顏色、味道等。-總水含量:由液體奶油、果汁、水果泥和果汁、酒精、利口酒、新鮮黃油或糖漿形式的糖組成的含水部分總和。總水量越大,產品的保質期就越短。水在與其他成分形成乳劑時起著非常重要的作用。-總糖含量:是來自不同材料中的糖(蔗糖)的總和。如巧克力內含有的糖份,比如反糖,葡萄糖、葡萄糖、山梨醇等糖漿。糖會溶解在水的部分,根據數量和種類,它們起到穩定填充料,防止脫水、結晶等作用。
-總脂肪含量:這是不同脂肪含量的總和,主要是乳脂、可可脂和堅果中存在的油脂。由於每種脂肪的熔點不同,我們將其分為三類:MG PF 0-20ºC(油)、MG PF 21-32ºC(乳脂)和MG PF 33ºC +(可可脂)。高熔點脂肪(可可脂)越多,質地越硬。乳脂含量越高,質地越油膩,油脂含量越高,質地就越細嫩。-可可固體:指可可豆中存在的非脂肪固體的總和。這些材料含量比會幫助我們了解配方中的可可強度、顏色和粘度,因為非脂肪可可固體是不溶性纖維,通常懸浮在乳液中。因此,含量越高,粘度越大。
-其他固體:指配方中所含的香料、奶粉、纖維或其他固體產品的總和。
-酒精含量:配方中使用的各種酒類飲品種酒精量總和。由純酒精、水和糖組成。在這種情況下,純酒精是指這些酒類材料中存在的純酒精部分。
甘納許製作中使用到的材料有哪些?液態奶油、牛奶
水果泥、糖、
酒精、蛋製品、
牛奶蛋白
草藥、香料、茶、
咖啡、鹽(等)
巧克力、可可醬
乾果、果仁醬、
黃油、無水黃油、
可可脂、卵磷脂
一般來說,我們必須考四個方面:衛生、溫度、pH值和Aw值(水活性值,決定產品耐久性的指標。)食物中的水可以是自由水,也可以是結合水。通過測量水的活性,我們可以知道產品中是否存在與其他成分無關的游離水。自由水是微生物生存和繁殖所必需的。這個值越高,其保質期就越有限。AW值是用0(沒有游離水的產品)到1(只由游離水組成)的刻度來測量的。AW是由英語首字母(Activity water)的縮寫,在法國用HRE (Humidité relative d´equilibre)。重要的是不要把Aw和配方中的總水含量混淆。Aw的測量方法不是測量配方中所含的水的百分比,而是測量配方中所含游離水對材料產生的影響。兩種含水量相同的食物可能有不同的Aw,因此保存方式也就不同。直到最近,這一數值才被工業生產所使用,在我們的行業中,越來越有必要對產品進行科學的把控和保護,以確保產品從第一天到最後一天的質量。了解水的活性將使我們能夠防止微生物的生長,並控制產品隨著時間的推移控制顏色、味道和質地的退化。微生物可由下列值產生:
酵母:0.65 ~ 0.70 Aw
黴菌:0.75 - 0.80 Aw
細菌:0.85 Aw。
AW值低於0.85的細菌不能茁壯成長。總之,Aw值越低,產品的保存性越好。AW值與保存期指標:
AW大於0.90 保存期10 - 15天
Aw大於0.85 保存期最大3周
Aw介於0.85和0.80之間 保存期45 - 60天
Aw在0.80 - 0.75之間 保存期60 - 80天
Aw在0.70 - 0.65之間 保存期6 - 9個月
Aw小於0,60 保存期微生物學穩定
注:20ºC恆溫環境下的理論值。
創建一個配方的需要考慮到四大要素 : 質地,味道,格式和保存。我們專注於一種高可可含量的黑巧克力甘納許,但是這在技術上是最困難的。也是由於這個原因,我們選擇了Alto El Sol 65%的可可豆。我們的目標是獲得一種口感柔軟、入口即化的甘納許。味道應該是巧克力特有的,沒有添加任何香味元素。這種甘納許具有理想的粘度,可以作為巧克力糖果夾心。當然我們還需要提供正確的保存方法,以便在巧克力店裡批量銷售。接下來,我們可以看到第一個關於甘納許對比試驗的例子。(1號甘納許)由於20%的可可脂,由於17-20%的無水脂肪(較低的熔點),口感非常好,粘稠度非常理想。味道是新鮮的,因為配方中有大量的水,有明顯的牛奶味,因為液體奶油的比例很高,有強烈的可可味,因為有14.80%的可可固體。這是一個新鮮的甘納許的例子,具有非凡的風味,是餐廳的理想選擇。但我們知道,當Aw值為0.90時,它會迅速惡化,在幾天內,最多兩周內,它的味道和外觀會惡化,這將使它無法在巧克力店裡銷售。以1號甘納許為參考,(因為它的味道和質地都很好),在甘納許2、3和4的配方中,我們將通過試驗觀測我們是如何平衡一些成分的佔比來提高穩定性的。我們的目標是保持甘納許1號的味道,減少其Aw值,所以我們逐漸降低了配方中的水分的比例。甘納許感覺是向著一種更乾燥、更不新鮮的狀態變化,而且,隨著時間的推移,甘納許可能會變幹並結晶。因此,還原糖的加入是必不可少的,具有吸水能力的糖,如反糖,可以保持產品的柔軟性;以及不同的葡萄糖糖漿,可以防止結晶。葡萄糖和山梨糖醇,它們有很強的降低Aw的能力。在這個試驗之後,我們可以在4號甘納許的數據中看到,由於使用了不可降解的產品,並且沒有發生劇烈的變化,水的活性值已經降低,相當於大約80天的理論守恆期。4號甘納許相對於1號,我們提高了它的穩定性,並且保持了類似於最初配方的質地、味道和粘度。▲1、2、3、4甘納許的試驗報告(成分對AW及儲存期影響)
綜上所訴,在黑巧克力頂甘蔗,我們必須尊重以下參數:最大含水率:20%
最低糖含量:30%
可可脂含量:21-24%
乳脂含量:15%
可可固體含量:10-16%
在接下來的研究中,我們將以2號甘納許的配方為參照,我們稱之為中繼甘納許。水和糖的佔比值為我們提供提升產品良性性質的方向。如果我們保持這種佔比關係,AW將小於臨界點0.85。如果含水值較高,必須增加糖類佔比值(參考1號甘納許的情況)。30%的糖來自巧克力中的蔗糖;其餘糖的來源,每個專業人士都有他們的喜好,但對我們來說最有效的做法是放入2到3種糖的組合。不同類型的葡萄糖漿可以防止結晶(由於在巧克力存在大量的蔗糖); 轉化糖可以保持產品內有效水分; 葡萄糖和山梨糖醇,可以鎖水並有效降低Aw值。就我個人而言,我更喜歡葡萄糖,因為它不是添加劑,雖然有說法,高百分比的葡萄糖會給甘納許帶來一種類似金屬的味道,但在對高濃度可可固體的甘納許的測試中,我們沒有發現這種情況。你可能會覺得糖份佔比30%會很高,事實上即使70%的黑巧克力的含糖量都與之相當。另外,這是一種可可含量較高的產品,所以事實上它並不會甜。另一方面,脂肪含量決定產品最終質地。理想情況下,總脂肪含量(可可脂+乳脂)不應超過35%,這也是獲得一款好的產品的難點所在。可可脂和乳脂的佔比多少合適,這取決於我們想要哪種質地的甘納許,例如,我們需要一個黑巧甘納許產品, 那麼可可脂的含量應該在22%-23%, 脂肪含量35%,該數值取決於配方中所有材料中脂肪、可可脂含量的總和。
實驗中還發現,糖的含量越高(在甘納許的長期儲存中),可可油的含量就必須越高,才能維持甘納許的質地不會衰退。最後,來自巧克力中的可可固體決定甘納許的口味。理想的平均比例是14%,因為低於這個值,甘納許的粘性就會降低,可可的味道同樣也就降低。關於甘納許的製作,專業的圈子裡有很多做法。其實,最好的方法是最適合自己的那種。然而也就是關於製作方法上一直存在著學術爭議,這就是甘納許兩種主要的製法,熱製造和冷製造。熱製法包括對配方中含水部分進行熱處理,要麼煮沸,要麼加熱到一定的溫度,然後再用加熱部分原料去將巧克力和脂肪部分融化、乳化。這種方法是傳統的製作方法,其優勢是這是人們最熟悉和廣泛被接受的甘納許製作方法。然而,這種製作方法也有缺點:在煮沸液體的情況下,Aw是變化的,這導致最終產品的AW值是不可控制的。我們發現,根據沸點時間的不同,煮沸液體會損失1%到3%的水。因此,最終產品溫度有可能為微生物的生產提供合適的環境。▲熱製法與冷製法各階段溫度對比圖
冷製法是將含水部分材料在30℃進行乳化操作,然後混合含脂部分材料加蓋密封升溫45-50℃,不用預融化或預加熱。這個製法的主要優點是Aw總是相同的,所以只要產品配方正確,產品的質量是一樣的。此外,工作環境的溫度始終低於40ºC時,細菌與微生物的對產品造成的影響就會降低。最後,它縮短了乳化階段、與甘納許成型階段的時間,由此它是一個更快、更高效的系統製法。雖然,目前知道這種方法的人是少數,但是冷製法正越來越多的人接受並使用。高質量的乳化劑,由以下三要素決定:溫度、力度、時間不同於蛋黃醬是由液體油脂製成,甘納許中有固態脂肪,我們必須將其轉化為液態,以使水性脂肪乳劑達到最佳效果。通常我們使用機器攪拌摩擦一段時間來達成這種狀態的轉變。首先均質機(器)要以高速運轉乳化,一旦出現乳劑狀態(液態),就減低運轉速度,以避免空氣進入,機器運轉過程中通過摩擦會提高混合物的溫度和甘納許的粘度。乳化機器種類很多,如手持小型均質機、大中形乳化均質器、真空形軟化攪拌機等等。為了獲得穩定、堅固、均勻、有光澤的甘納許,我們必須獲得穩定的結晶體(獲得結晶體過程類似巧克力通過調溫獲得穩定晶體結構的這一過程)。
關於結晶,無論是冷製法的還是熱製法,我們需要研究這三點:
1、甘納許中始終保留著可可脂的結晶體。
2、甘納許的的軟化階段形成可可脂的結晶體。
3、甘納許中始終不含可可脂的結晶體。
首先,我們需要了解到,可可脂的結晶是一种放熱反應,即結晶時釋放熱量。為了確保甘納許中可可脂能正常的結晶,我們要提供一個相對低的溫度環境,以確保結晶過程中產生的熱量可以順利釋放。建議該時間節點的環境溫度為16℃,在未給可可脂進行預結晶操作的情況下,我們可以在冰箱中(不直接接觸、適當防護)達到此溫度,然後16℃恆溫保存。讓我們看看含結晶結構的甘納許和不含結晶結構的甘納許在成品後的差異。以下是主要的晶體結構及其熔融溫度範圍:
晶體I (γ): 17ºC
晶體II (α): 23ºC
晶體III (β』): 25ºC
晶體IV (β』):27ºC
晶體V (β): 33ºC
晶體VI (β): 36ºC
我們將其在4ºC的冰箱中凍結,直到凝固,隨後在16/18ºC的冰箱中保存,直到最終結晶穩定12/24小時。結果是,有結晶結構的甘納許和沒有結晶結構都有堅固的紋理,很容易切割。前者在口中有點硬,融化較快。後者口感更嫩,入口即化。我們觀察到,與結晶甘納許相比,非結晶甘納許的味道略有變化,不太像巧克力的口感。這是一種混合少許可可味道和輕微的油脂的溫潤感。不同的樣品在16ºC的恆溫環境中密封保存了5周。在這個溫度下,即使是最不穩定的I(γ)晶體也沒有被破壞。我們每周都進行品嘗測試,在相同的儲存條件下,我們並沒有觀察到這兩種甘納許紋理發生變化。關於Aw值,在相同的配方與環境中,它們的AW值是一樣的。因此,我們得出結論,結晶結構只影響甘納許的口感,不會影響其他參數。我們真的能知道甘納許中有什麼樣的晶體,併科學地證明它們在質地上是不同的嗎?為了證明這一點,我們與巴塞隆納大學礦物學系合作,對同一種甘納許進行了以下試驗(含結晶結構和不含結晶結構)。我們用低溫掃描顯微鏡對這兩種狀態的甘納許進行分子結構掃描,獲得了兩張甘納許的結構圖像。在這兩幅圖中,我們可以看到大部分相似的結構,但有以下不同:1.含有可可脂晶體結構的甘納許。
紋理更有規律。可可脂晶體的存在使其餘脂肪部分的結晶更快、更有秩序,從而實現完整的均勻性。
2.不含可可脂晶體結構的甘納許。
紋理明顯不規則。由於沒有晶體結構,整體結晶速度較慢,結晶過程無需的、不規則的,產生不均勻的結構。
▲低溫掃描顯微鏡下的兩種甘納許結構圖
接著,我們對其做了X射線的衍射試驗,以測定這兩種結構(晶體)的甘納許內部晶體種類。熱剖圖:熱量差分跟中測試(DSC),用於這兩種甘納許熔融溫度測試。
我們得到以下差異結論:
1.含有可可脂晶體結構的甘納許。熔融開始時的溫度接近23.73ºC,熔融時間較短,熔融峰值略低,為27.80ºC。
2.不含有可可脂晶體結構的甘納許。熔融開始時的溫度與24.02ºC相似,但熔融時間較長,熔融峰的溫度較高,為28.97ºC。
▲X衍射與DSC試驗圖表(晶體結構和熔融溫度)
綜上所述,我們可以判定,這兩種甘納許從類型是講師不同的。關於晶體的類型,我們沒有觀察到很大的差異,因為我們沒有關於晶體內部組成的詳細信息。然而,熔融試驗表明,沒有可可脂晶體的甘納許,由於脂肪結晶不均勻,熔融時間更長。甘納許內部不同的脂肪晶體在其各自不同的溫度下熔化。這就解釋了為什麼在品嘗過程中,我們會有一種更輕、更柔軟、更奶油的質地,因為在品嘗過程的開始,低熔點的晶體就會融化。此外,由於熔點較高的晶體與其他晶體分開結晶,因此品嘗時間較長。另一方面,對於含可可脂晶體的甘納許來說,因為這些晶體的結晶的存在,使甘納許內部組成更有秩序。當入口開始融化時,口感更新鮮,奶油味更少,味道更像巧克力。當然,這只是我們關於甘納許最新研究成果中的第一部分,那麼如何根據這些原理製作出更加豐富的甘納許製品呢?如何延長產品的保質期?如何做出全素食配料的甘納許風味製品?如何增強甘納許的粘性?用什麼材料可以替換甘納許中含水部分、含油部分?下一部分實驗成果,請關注關於甘納許的乳化操作!
特別鳴謝:
Laura bayes garcia博士;應用結晶學組- ub (AppCrys-UB);
巴塞隆納地球科學大學學院晶體學科(電子顯微鏡圖像和X射線衍射測試)。
Alexandre Bourdeaux和Yuri Cestari對於甘納許食譜的專業支持。
Marta martin,可可百利實驗室團隊成員,感謝您在這個項目中進行的所有測試和試驗。
註:該研究成果引用自《Dulcypas》468期,作者Ramon Morató和Anne Cazor。
翻譯:烘焙菌。