Tien jaar geleden beweerde Beckett (1999) in een patent dat de toevoeging van limoneen aan gesmolten chocolade in concentraties tot 5% leidt tot een significante daling van de viscositeit, een belangrijk aspect in de productie van vetgereduceerde chocolades. Wanneer twee chocolades met een identiek cacaobotergehalte vergeleken werden, bleek de chocolade met limoneen zachter te zijn en makkelijker af te smelten in de mond. Volgens het patent zou het mogelijk moeten zijn om chocolade met een vetgehalte tussen 16 en 25% te realiseren.
Deze waarden staan in contrast met het vetgehalte van conventionele chocolade, dat gewoonlijk tussen de 30 en 40% bedraagt. Er wordt algemeen aangenomen dat minimaal 28% vet noodzakelijk is om de verschillende vaste bestanddelen (suiker, cacao en melkpoeder partikels, allen bij voorkeur kleiner dan 30 µm) op een behoorlijke manier te omhullen. Chocolade met een vetpercentage lager dan 28% heeft verminderde vloei-eigenschappen en dikt in, wat verschillende stappen in het productieproces (verpompen, vormgieten, enroberen) bemoeilijkt. Daarenboven worden ook de sensorische eigenschappen van de chocolade negatief beïnvloed: de chocolade is harder, smelt moeilijker af en is moeilijk door te slikken.
Limoneen is een terpeen waarvan 2 stereo-isomeren (D-limoneen en L-limoneen) voorkomen. Van nature is D-limoneen aanwezig in etherische oliën van o.a. citrusvruchten. Door zijn aangename sinaasappelaroma wordt D-limoneen in heel wat levensmiddelen aangetroffen. L-limoneen wordt in de natuur veel minder aangetroffen, maar des te meer in reinigingsmiddelen omwille van zijn aroma (citroen, dennenachtig, terpentijn). De chemische structuur van limoneen, een kleurloze slecht wateroplosbare vloeistof, wordt weergegeven in Figuur 1.
Figuur 1. D-limoneen (links) versus L-limoneen (rechts).
Hoewel het principe van het gebruik van limoneen bij vetgereduceerde chocolades al in het patent (Beckett, 1999) beschreven wordt, was er tot recent nog heel wat onduidelijkheid over het werkingsmechanisme hierachter. Wetenschappers van de Universiteit van Nottingham maken in een recente publicatie (2008) melding van hun onderzoek naar de functionaliteit van limoneen in chocolade.
In dit onderzoek wordt een melkchocolade met 25,3% vet (cacaoboter, aangevuld met 0,3% lecithine en 0,4% PGPR) vergeleken met een voor het overige identieke melkchocolade waarvan 3% (op productbasis) cacaoboter vervangen werd door limoneen. Deze laatste bevat dus slechts 22,3% vet aangezien limoneen, hoewel het een hydrofobe component is, niet als vet gerekend wordt.
Een eerste resultaat van hun studie bevestigde de bevinding van Beckett (1999) dat het toevoegen van limoneen een uitgesproken effect op de viscositeit heeft. Waar voor de melkchocolade met 25,3% vet een viscositeit van 12 Pa.s werd gemeten, bleek de chocolade met 22,3% vet en 3% limoneen een viscositeit van 4 Pa.s te vertonen. Hiermee is deze chocolade qua viscositeit vergelijkbaar met een standaard melkchocolade die 30% vet bevat.
Het onderzoek toonde aan dat limoneen de viscositeit van de chocolade verlaagt door de viscositeit van de continue chocoladefase, de cacaoboter, te verlagen. Effecten van limoneen op de schikking van de triglyceriden in een vloeibare olie o.v.v. dubbellagige lamellaire structuren worden aangehaald om dit te verklaren. Uit de toetsing van de experimentele data aan theoretische vergelijkingen die de viscositeit van oliemengsels beschrijven, werd afgeleid dat de menging van limoneen met cacaoboter niet alleen op het niveau van de cacaoboter triglyceriden gebeurt, maar mogelijks ook op het niveau van de cacaoboter vetzuren (Fig. 2).
Figuur 2. Experimenteel en theoretisch (mengwet van Kay) verloop van de kinematische viscositeit voor mengsels van cacaoboter en limoneen in verschillende verhoudingen. In deelfiguur a werd gerekend met de molaire massa van de cacaoboter triglyceriden, in deel b met de molaire massa van de cacaoboter vetzuren (Bron: Do et al., 2008).
Gebruik van limoneen in chocolade leidt tot een zachter eindproduct. Dit kan enerzijds verklaard worden door de bevinding dat de aanwezigheid van vloeibare limoneen leidt tot een daling van het vast-vet gehalte van cacaoboter. Daarenboven worden effecten van limoneen op de cacaoboter kristallisatie aangetoond. Limoneen kristalliseert niet in het onderzochte temperatuursbereik, maar lijkt wel de kristallisatie van de simultaan aanwezige cacaoboter gedeeltelijk te verhinderen. Hoe limoneen exact de kristallisatie van cacaoboter wijzigt, zal verder onderzoek moeten uitwijzen.
De resultaten tonen echter wel aan dat de viscositeit van vloeibare vetten en de resulterende hardheid van vetrijke producten gestuurd kunnen worden door het toevoegen van een laagmoleculairgewicht hydrofobe component zoals limoneen. Er kan verwacht worden dat de toepassingsmogelijkheden van dit algemene principe verder reiken dan vetreductie in chocolade.
Vetreductie in chocolade is immers niet alleen technologisch geen sinecure, maar ook op smaak dienen de effecten van eender welke toegepaste vetreductiestrategie minimaal gehouden te worden. Bovendien valt de productbenaming “chocolade” onder een vrij stringente wetgeving qua samenstelling (Richtlijn 2000/36/EG) en wordt de achterliggende industriële drijfveer voor onderzoek naar vetgereduceerde chocolade (productbeweringen op de verpakking) mogelijks gecompromitteerd door de op til zijnde Europese wetgeving rond de nutritionele profielen.
Literatuurbronnen
- Beckett, S.T. (1999). Preparation of chocolate with limonene to reduce fat content. US Patent 6,200,625.
- Do, T-A.L., Vieira, J., Hargreaves, J.M., Wolf, B., & Mitchell, J.R. (2008). Impact of limonene on the physical properties of reduced fat chocolate, Journal of The American Oil Chemists Society, 85, 911-920.