【コラム】チョコレートの化学
2021/02/13
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スイス…ベルギー…ピュア…ミルク…
2月半ばの今、多くの人が14日のバレンタインデーに向けて、あらゆる方面からチョコレートの波に見舞われていることでしょう。固形のバーであれ、もちもちしたトリュフであれ、贅沢な飲み物であれ、チョコレートは私たちの生活にすっかり浸透しています。この菓子がどんな場面にもぴったりだということには、ほとんどの人が同意するはずです―贈り物として、嫌な一日を癒すために、あるいは良い一日を祝うために―チョコレートはまさに楽しむためにあるものです。
たとえあなた自身がその味を好まなくても、身近な誰かはきっと好きなはずです。では、その品質はどうすれば確かめられるのでしょうか?
板チョコの構成成分
本記事では、余計なものが何も加えられていない、素朴な板チョコ(もちろんゴールデンチケット入りのものは別として)について考えてみましょう。この形態のチョコレートは、世界中のほぼすべての食料品店やお菓子屋で見つけることができ、通常はホワイト、ミルク、ダークに分類されます。
こうしたバリエーションはすべて、赤道周辺の暑く熱帯的な地域で育つカカオの木の果実に含まれる、食用の種子に由来します。これらは発酵させた後、洗浄してから焙煎する必要があります。ここからカカオマスが作られ、これがさまざまな用途の出発原料となります。カカオバターとカカオ固形分はカカオマスから調製され、食品や飲料からパーソナルケア製品まで、幅広い製品に利用されます。
板チョコに関して言えば、これらは一般に、非常に苦味の強い純粋な形態から、甘味を加え改良されたものです。多くの種類に牛乳(液体、コンデンスミルク、または粉末)が加えられますが、必ずしも含まれているとは限りません。チョコレート中のカカオ固形分とカカオバターの含有量をさまざまな程度に変化させることで、ダークからホワイトまでの分類が生まれます。一部のダークチョコレートには牛乳が全く含まれていませんが、ホワイトチョコレートには、その製造に使用される多量のカカオ脂肪を補うために牛乳が含まれています。
一般的に、ダークチョコレートはカカオ固形分の対カカオバター比が高く、牛乳は含まれる場合と含まれない場合があります。加糖されている場合も無糖の場合もあります。ミルクチョコレートははるかに幅広いカテゴリーであり、カカオ固形分は少ないものの、乳脂肪も加えられるため、カカオバター含有量は必ずしもダークチョコレートと異なるわけではありません。ミルクチョコレートも、砂糖または他の代替甘味料で甘味が付けられています。ホワイトチョコレートにはカカオ固形分が全く含まれておらず、カカオバターと牛乳、そして甘味料の混合物からできています。
国によって、チョコレートの種類の分類に関する規制はさまざまです。興味のある方は、以下でその一部をご覧いただけます。
お気に入りのチョコレートを特別なものにしているのは何でしょうか?
もちろん、板チョコには、香りや食感・口当たり、そしてもちろん風味を高めるために、さらに多くの原料が加えられます。カカオ豆の産地は、コーヒーと同様に、出来上がるチョコレートに特定の特徴を与えることがあります。
製造プロセスもまた、例えば、そのチョコレートが特徴的なパキッとした食感を持つか、他のブランドとは一線を画す独特の香りを持つかといった点を左右する上で、大きな役割を果たしています。
場合によっては、カカオ脂肪の一部を植物性脂肪で置き換えることもありますが、これは一部の国では法的に「チョコレート」とみなされないことがあります。一部のチョコレートブランドにおける長年のレシピの変更は、品質が変わったと受け止められ、顧客の反発を招くこともあります。まさに、チョコレートは私たちの心と切っても切り離せない存在です。
チョコレート品質分析に関する応用例
バレンタインの相手に悪い贈り物、特に出所の怪しい期限切れのチョコレートを渡したい人はいないでしょう。ここでは、実験室で決定されたさまざまなチョコレート品質パラメータについて、興味深い分析をいくつかご紹介します。
イオンクロマトグラフィー(IC)による糖分析
ほとんどの種類のチョコレートには、根底にある苦味を和らげるための糖または代替甘味料が含まれています。食品表示や栄養成分に関するさまざまな規制を考慮すると、糖の正確な報告は製造業者と消費者の両方にとって重要です。
チョコレート中の糖分析は、Metrohm ICおよびパルスドアンペロメトリック検出(PAD)を用いて実施することができます。この分析の例示クロマトグラムを以下に示します。
市販の加糖ミルクチョコレートの少量を量り取り、超純水に溶解しました。Metrohm Inline Ultrafiltrationを用いたさらなるサンプル前処理の後、サンプル(20 µL)はMetrosep Carb 2 – 150/4.0分離カラムに注入され、アルカリ性溶離液を用いて分離されました。示されている通り、ラクトースおよびスクロースはいずれも20分未満で重なることなく溶出します。
難しいサンプルマトリックスに対応するMetrohm Inline Ultrafiltrationについて詳しく知り、あなたのICシステムを保護しましょう!
Metrohm Inline Ultrafiltration
Inline Ultrafiltrationのろ過膜はいつ交換すべきですか?
この例では、糖含有量はラベル上に100 gあたり47 g(470 g/kg)と表示されていました。ラクトースは94.6 g/kg、スクロースは385.6 g/kgと測定されました。
食品や飲料中でMetrohm ICにより測定できるその他の炭水化物や甘味料などについて詳しく知りたい方は、以下より食品・飲料分析に関する電子書籍をご覧ください!
無乳糖チョコレート中のラクトース含有量
無乳糖チョコレートを含む無乳糖製品中のラクトースの正確な測定は、乳糖不耐症で、これを食べた後に消化器系の不調に悩まされる消費者にとって特に重要です。無乳糖と表示される食品は、実際のラクトース含有量(ゼロではない)に関するガイドラインを遵守する必要があります。100 g(または100 mL)あたりのラクトース含有量が0.1 g未満の食品が、無乳糖として表示されることが最も一般的です。
ICによりチョコレート中のラクトースを決定することが可能です。以下は、flexiPAD検出モードを用いたMetrohm ICにより分析された、ラクトースを添加した溶解チョコレートサンプルのクロマトグラム重ね合わせです。
サンプルには100 gあたり0.6 mgのラクトースが含まれており、ラクトースピークは13.2分に観測されました。黒線は無添加の無乳糖チョコレートサンプル、赤線と青線は濃度を増加させて添加したサンプルです。サンプルの調製にあたっては、約2.5~5 gのチョコレートを加熱した超純水に溶解させ、Carrez試薬を用いてサンプルマトリックスから過剰なタンパク質および脂肪を除去しました。その後、サンプルを遠心分離し、上清(10 µL)をIC系に直接注入しました。測定には、Metrosep Carb 2 – 250/4.0分離カラムとアルカリ性溶離液が使用されました。
イオンクロマトグラフィーによるラクトース測定にご興味がありますか?以下より無料のアプリケーションノートをご覧ください!
カールフィッシャー滴定による水分決定
チョコレートを含む食品中の水分量は、その保存期間や安定性に影響を与えるだけでなく、その他の物理的・化学的要因にも関わります。これに加え、加工段階においては、存在する水分量がチョコレートマスの流動特性に影響を及ぼします。
AOAC公定法977.10では、カカオ製品中の水分に対する分析法として、カールフィッシャー滴定が承認された方法として挙げられています。
さまざまなチョコレート製品中の水分決定については、以下のダウンロード可能なポスターに示されています。一例として、ダークチョコレート(カカオ含有量45%)の複数のサンプル(n = 10)について、Metrohmカールフィッシャー滴定を用いてその水分含有量が分析されました。結果は、相対標準偏差(RSD)2.73%で水分0.96%であることが判明しました。この分析について詳しくは、チョコレート中の自動水分決定に関する当社のポスター、または当社の包括的なカールフィッシャー滴定モノグラフの第11.6章をご覧ください。
ランシマット試験による酸化安定性
酸化安定性は、製品の長期的な安定性についての情報を提供するため、チョコレートの重要な品質基準です。カカオには、抗酸化物質として働くさまざまなフラボノイドが含まれています。フラボノイド含有量はチョコレートの種類によって異なる場合がありますが、一般的に、チョコレート中のカカオ固形分の含有量が多いほど、その抗酸化効果は大きくなります。
メトローム製892 Professional Rancimatは、油脂を含む食品や化粧品の酸化安定性を決定します。ランシマット法はサンプルの経時劣化プロセスを加速させ、誘導期間または酸化安定性指数(OSI)を測定します。
チョコレートは、評価可能な誘導期間が得られないため、従来のランシマット法では直接測定することができません。これにはいくつかの理由があります:例えば、脂肪含有量が低すぎることなどです。従来は、チョコレートからの脂肪抽出が必要でしたが、必ずしもそうとは限りません。
ランシマット法について詳しくは、関連するブログ記事をご覧いただき、このトピックに関する無料のアプリケーションノートもぜひご覧ください。このアプリケーションノートでは、抽出を行わずに、ホワイト、ミルク、ダークチョコレートの酸化安定性が決定されています。
ボルタンメトリー分析によるチョコレート中のカドミウム
有毒元素であるカドミウム(Cd)は、一部の土壌において高い生物学的利用能とともに高濃度で存在することがあります。このような条件下では、カカオの木がカカオ豆にカドミウムを蓄積する可能性があります。こうした影響を受けた豆から作られたチョコレートには、高いカドミウム濃度が含まれることになります。
欧州連合におけるチョコレート中のCdの一般的な規制値は、チョコレートのカカオ含有量に応じて100 µg/kgから800 µg/kgの間です(EU委員会規則1881/2006)。アノーディックストリッピングボルタンメトリー(ASV)を用いることで、チョコレート中の微量カドミウムを約10 µg/kgまで正確に決定することができます。この方法は簡便に実施でき、特異性が高く、干渉を受けません。
チョコレートサンプルはまず、450℃の炉内で数時間にわたる乾式灰化により無機化されます。残った灰は、その後酸性化されたマトリックスに溶解されます。カドミウムの決定は、その後メトローム製884 Professional VA装置を用いて実施されます。
分析の実施方法について詳しくは、無料のアプリケーションノートをご覧ください。
メトローム一同より、ハッピーバレンタインデー!
