巧克力中磷脂酰丝氨酸的分散工艺优化

磷脂酰丝氨酸（PS）作为一种功能性磷脂，因分子结构中兼具亲水性头部与疏水性尾部，在巧克力（主要成分为可可脂、可可固形物、糖等疏水性基质）中易出现团聚、分散不均问题，不仅影响巧克力的口感（如出现颗粒感），还会降低磷脂酰丝氨酸的生物利用度。其分散工艺优化需围绕“改善相容性”“抑制团聚”“适配巧克力加工特性”三大核心目标，从原料预处理、工艺参数调控、辅助手段创新三个维度展开。

一、原料预处理优化：从源头降低磷脂酰丝氨酸团聚风险

磷脂酰丝氨酸原料（通常为粉末状，粒径多在10-50μm）因表面能较高，易通过范德华力形成聚集体，直接添加到巧克力中难以分散。预处理的核心是通过物理或化学手段改性磷脂酰丝氨酸表面特性，提升其与巧克力基质的相容性。

微细化处理：减小粒径，扩大接触面积

采用超微粉碎技术（如气流粉碎机、球磨机）对磷脂酰丝氨酸粉末进行细化，将粒径控制在1-5μm范围内。超微粉碎过程中，需控制粉碎温度（低于40℃），避免它因高温发生氧化或结构破坏；同时通过调整粉碎压力（气流粉碎压力通常为0.6-0.8MPa）、研磨时间（球磨时间20-30min），确保粒径均匀分布 —— 过细的粒径（<1μm）可能导致其粉末吸湿性增强，反而易结块；过粗则仍存在分散不均问题。细化后的 PS 颗粒比表面积显著增大，能与可可脂、糖颗粒等形成更紧密的界面结合，减少团聚。

表面包覆改性：构建亲和层，提升相容性

利用与巧克力基质相容性好的物质对磷脂酰丝氨酸颗粒进行表面包覆，降低其表面能，避免颗粒间的直接接触。常用包覆剂包括单甘酯、蔗糖脂肪酸酯（HLB值3-6，与可可脂的疏水性匹配）、乳清蛋白（小分子片段，易与PS形成氢键）。具体操作可采用喷雾干燥法：将磷脂酰丝氨酸粉末与包覆剂按质量比10:1-15:1混合，溶于70-80℃的热水中（固形物含量 20%-30%），搅拌均匀后通过喷雾干燥（进风温度 180-200℃，出风温度 80-90℃）形成包覆型磷脂酰丝氨酸微球，这微球表面的包覆层能与可可脂的疏水基团结合，同时减少其与水的接触，避免在巧克力调温过程中因水分存在导致的颗粒团聚。

预溶解分散：提前与油脂融合，减少界面阻力

将磷脂酰丝氨酸先与少量液态油脂（如精炼可可脂、棕榈油，温度控制在45-50℃，确保油脂完全融化）按质量比1:5-1:10混合，通过高速剪切机（转速8000-12000r/min）剪切5-10min，形成均匀的磷脂酰丝氨酸-油脂分散液。此步骤可让磷脂酰丝氨酸的疏水尾部提前与油脂分子结合，亲水性头部被油脂包裹，降低后续添加到巧克力基质中的界面张力，避免其颗粒因与可可脂相容性差而单独聚集。预溶解时需注意油脂用量不宜过多（占巧克力总油脂含量的5%-10%），否则可能影响巧克力的硬度与口感。

二、巧克力加工关键工艺参数优化：适配磷脂酰丝氨酸分散需求

巧克力加工流程（配料→混合→精磨→精炼→调温→成型）中，精磨、精炼、调温三个环节对磷脂酰丝氨酸的最终分散效果影响非常大，需针对性调整参数，在保证巧克力原有品质（如细腻度、光泽度）的同时，促进其均匀分布。

精磨工艺：控制粒径与温度，避免磷脂酰丝氨酸团聚加剧

精磨的目的是将巧克力原料（包括PS、可可固形物、糖）研磨至适宜粒径（通常为15-25μm，确保口感细腻），此过程需避免因研磨过度或温度过高导致磷脂酰丝氨酸团聚。

研磨时间与转速：采用三辊研磨机时，转速控制在150-200r/min（中速研磨），研磨时间20-30min，避免高速（>250r/min）长时间（>40min）研磨 —— 高速研磨产生的摩擦热会使物料温度升高（超过 50℃），可能导致磷脂酰丝氨酸受热变形，反而易与其他颗粒黏结；同时，研磨时间过长可能使其颗粒过度破碎，暴露更多亲水性头部，增加团聚风险。

物料温度控制：通过研磨机的冷却系统（如夹套通冷却水）将物料温度稳定在35-40℃，此温度既能保证可可脂处于半流动状态，便于颗粒分散，又能避免磷脂酰丝氨酸因高温氧化或结构破坏。

精炼工艺：提升界面结合，改善分散均匀性

精炼过程通过机械作用使巧克力物料中的颗粒进一步细化、表面光滑化，同时促进各成分间的界面融合，对磷脂酰丝氨酸的分散至关重要。

精炼时间与温度：采用球磨机精炼时，精炼时间控制在8-12h（根据巧克力类型调整，如黑巧克力需更长时间以去除苦涩味），温度维持在40-45℃。长时间温和精炼可让磷脂酰丝氨酸颗粒与可可脂、糖颗粒充分接触，形成稳定的“磷脂酰丝氨酸-可可脂-糖”复合体系，减少其独立存在；温度过高（>50℃）会导致可可脂过度融化，物料流动性增强，反而不利于颗粒间的界面结合；温度过低（<35℃）则物料黏度增大，精炼效率下降。

添加顺序优化：将预处理后的磷脂酰丝氨酸在精炼中后期（即精炼进行4-6h后）加入，此时巧克力物料中的大颗粒已基本细化，体系黏度适中，它更易分散；若在精炼初期加入，磷脂酰丝氨酸可能与未细化的大颗粒（如可可固形物）结合，形成更大的聚集体，难以分散。

调温工艺：稳定晶体结构，避免磷脂酰丝氨酸随晶体析出

调温是巧克力加工的核心环节，目的是使可可脂形成稳定的β-V型晶体（保证巧克力口感硬脆、光泽好、不反霜），此过程需避免磷脂酰丝氨酸因晶体析出而被排斥，导致团聚。

调温阶段温度控制：

升温阶段：将物料温度升至45-50℃，使可可脂完全融化（破坏原有晶体），此时磷脂酰丝氨酸以分散状态存在于液态可可脂中；

降温阶段：快速将温度降至27-28℃，促使可可脂形成大量β-V型晶核，此时需轻微搅拌（转速50-100r/min），避免磷脂酰丝氨酸颗粒被晶核包裹而聚集；

保温阶段：将温度维持在 30-32℃，让不稳定的晶体（如β-IV型）融化，保留稳定的β-V型晶体，同时磷脂酰丝氨酸随晶体生长均匀分布在晶体间隙中，避免因晶体过度生长导致它被挤出形成团聚。

搅拌速率控制：调温过程中搅拌速率不宜过高（<150r/min），过高的搅拌会破坏可可脂晶体的有序生长，同时可能使磷脂酰丝氨酸颗粒因剪切力过大而重新聚集；也不宜过低（<50r/min），否则物料温度不均，易出现局部晶体过多，导致其分散不均。

三、辅助手段创新：强化磷脂酰丝氨酸分散效果

除优化原料预处理与加工参数外，引入新型辅助技术可进一步提升磷脂酰丝氨酸在巧克力中的分散稳定性，解决传统工艺难以攻克的团聚问题。

超声辅助分散：利用空化效应打破团聚体

在巧克力精磨或精炼过程中引入超声处理（频率20-40kHz，功率300-500W），通过超声波产生的 “空化效应”（液体中形成微小气泡，气泡破裂时产生强烈冲击波）打破磷脂酰丝氨酸已形成的团聚体，同时促进其颗粒与可可脂的界面融合。超声处理时间控制在10-15min（分2-3次间歇处理，每次5min），避免连续长时间超声导致物料温度过高（可通过冰水浴控制温度在35-40℃）。研究表明，超声辅助可使它在巧克力中的分散均匀性提升20%-30%，且对巧克力的色泽、口感无明显负面影响。

添加分散助剂：调控体系黏度，抑制颗粒聚集

在巧克力配料阶段添加适量分散助剂，通过调控体系黏度与界面张力，抑制磷脂酰丝氨酸颗粒团聚。常用的分散助剂包括：

卵磷脂（添加量0.3%-0.5%，基于巧克力总质量）：作为巧克力常用的乳化剂，卵磷脂可与磷脂酰丝氨酸形成协同作用，其疏水基团与可可脂结合，亲水基团与它的亲水性头部结合，降低界面张力，促进其分散；

黄原胶（添加量0.1%-0.2%）：作为增稠剂，黄原胶可适度提高巧克力物料的黏度，减缓磷脂酰丝氨酸颗粒的沉降速度，避免因颗粒沉降导致的局部团聚。需注意分散助剂的添加量不宜过高，否则可能影响巧克力的口感（如过于黏腻）或调温特性。

微胶囊包埋技术：构建保护壳，提升分散稳定性

采用复凝聚法将磷脂酰丝氨酸制成微胶囊（壁材选用明胶-阿拉伯胶，质量比1:1），微胶囊粒径控制在5-10μm，壁材厚度约1-2μm，这微胶囊的壁材具有良好的生物相容性，且能与巧克力基质（可可脂、糖）稳定结合，避免磷脂酰丝氨酸颗粒间的直接接触；同时，微胶囊在巧克力加工过程（如精磨、调温）中不易破裂，可确保它以均匀分散的状态存在于最终产品中。此外，微胶囊还能掩盖它可能存在的轻微苦味，提升巧克力的感官品质。

四、工艺优化效果验证

对优化后的分散工艺，需从以下维度验证效果，确保磷脂酰丝氨酸在巧克力中既分散均匀，又不影响产品品质：

分散均匀性检测：采用激光粒度仪测定巧克力中磷脂酰丝氨酸颗粒的粒径分布（要求粒径变异系数<15%），或通过扫描电子显微镜（SEM）观察它在巧克力基质中的分布状态（无明显团聚体，颗粒均匀镶嵌在可可脂晶体中）；

感官品质评估：组织专业评审组对巧克力的口感（无颗粒感，细腻度评分≥9分，满分10分）、光泽度（表面光亮，无白斑）、风味（无异味，保留巧克力原有风味）进行评分；

稳定性测试：将巧克力在25℃、相对湿度60%条件下储存3个月，定期检测磷脂酰丝氨酸的分散状态（无团聚析出）与含量（保留率≥90%），确保储存过程中其分散稳定性良好；

安全性验证：检测巧克力中磷脂酰丝氨酸的残留溶剂（如包覆或包埋过程中使用的乙醇、乙酸乙酯，要求残留量<10mg/kg），确保符合食品安全国家标准。

通过上述多维度的工艺优化，可有效解决磷脂酰丝氨酸在巧克力中的分散难题，在保证巧克力原有品质的同时，实现 PS 的功能性添加，为功能性巧克力的开发提供技术支撑。

本文来源于理星（天津）生物科技有限公司官网 http://www.enzymecode.com/