Food Processing: Techniques and Technology Food Processing: Techniques and Technology Техника и технология пищевых производств 2074-9414 2313-1748 88728 10.21603/2074-9414-2024-3-2519 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ ORIGINAL ARTICLE ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ Composition Analysis of Cocoa Butter by Differential Scanning Calorimetry Анализ компонентного состава масла какао методом дифференциальной сканирующей калориметрии https://orcid.org/0000-0002-6898-0389 Бредихин Сергей Алексеевич Bredikhin Sergey A. sbredihin_kpia@rgau-msha.ru https://orcid.org/0000-0002-4890-379X Андреев Владимир Николаевич Andreev Vladimir N. Назарова Анастасия Павловна Nazarova Anastasia P. https://orcid.org/0000-0002-7623-0940 Короткий Игорь Алексеевич Korotkiy Igor A. Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К. А. Тимирязева Москва Россия Moscow Timiryazev Agricultural Academy Москва Russian Federation Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева Москва Россия Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy Moscow Russian Federation Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева Москва Россия Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy Moscow Russian Federation Кемеровский государственный университет Кемерово Россия Kemerovo State University Kemerovo Russian Federation 02 10 2024 02 10 2024 54 3 452 460 20 02 2024 07 05 2024 https://fptt.ru/en/issues/22856/22815/

Оценка качества масел и жиров, используемых в производстве шоколадных масс, играет важную роль в определении потребительских свойств этих продуктов. Особое значение имеют характеристики масла какао, которые существенно влияют на технологические процессы производства шоколадных изделий. Целью работы является количественная оценка полиморфных форм масла какао на основе математического моделирования кривых дифференциальной сканирующей калориметрии. Исследованы образцы масла какао разных производителей методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Результаты экспериментальных исследований обработаны в виде совокупности распределений по температуре типа Гауссовой кривой. Предложен подход к разработке метода оценки качества масла какао. Метод основан на обработке экспериментальных данных зависимостей распределения отдельных полиморфных форм масла какао. Определены полиморфные формы образцов масла какао: легкоплавкая составляющая с интервалом температур плавления ~10–18 °С; полиморфная форма α, с интервалом температур плавления ~17–24 °С; метастабильная форма β' с интервалом температур плавления 27–29 °С и полиморфная форма β со средней температурой плавления порядка 28–30 °С. Рассчитано долевое содержание полиморфных форм масла какао по степени их плавления. Предлагаемый подход значительно ускоряет процесс оценки качества масла какао, что является важным преимуществом в производстве шоколадных изделий. Полученные результаты исследований и разрабатываемый метод анализа представляют интерес для предприятий, занимающихся производством шоколадных изделий.

Consumer properties of chocolate depend largely on the quality of cocoa butter, which affects the technological processes of chocolate production. This article introduces a new method of calorimetry-based mathematical modeling applied to polymorphic forms of cocoa butter. The authors studied various samples of cocoa butter from different manufacturers using the method of differential scanning calorimetry. The results of experimental studies were processed as a Gaussian distribution. The new method of cocoa butter quality assessment relied on experimental data processed as distribution dependencies of polymorphic cocoa butter forms. The latter were identified as follows: 1) a low-melting form (10–18 °C); 2) polymorphic form α (17–24 °C); 3) metastable form β' (27–29 °C); 4) polymorphic form β (28–30 °C). The authors also calculated the proportion of polymorphic forms of cocoa butter according to their melting point. The method facilitated the quality assessment of cocoa butter, which renders good prospects for the chocolate industry.

 Калориметрия шоколад полиморфизм хроматография нагрев охлаждение кристаллизация плавление триглицериды качество Calorimetry chocolate polymorphism chromatography heating cooling crystallization melting triglyc-erides quality

Dos Santos DJ, Gouveia JR, Philipp M, Augusto AC, Ito NM, Krüger JK. Temperature modulated optical refractometry: A novel and practical approach on curing and thermal transitions characterizations of epoxy resins. Polymer Testing. 2019;77:105915. Dos Santos DJ, Gouveia JR, Philipp M, Augusto AC, Ito NM, Krüger JK. Temperature modulated optical refractometry: A novel and practical approach on curing and thermal transitions characterizations of epoxy resins. Polymer Testing. 2019;77:105915. Gouveia JR, Lixandrão KC, Tavares LB, Fernando PH, Saltarelli Garcia GE, Dos Santos DJ. Thermal transitions of cocoa butter: a novel characterization method by temperature modulation. Foods. 2019;8(10):449. https://doi.org/10.3390/foods8100449 Gouveia JR, Lixandrão KC, Tavares LB, Fernando PH, Saltarelli Garcia GE, Dos Santos DJ. Thermal transitions of cocoa butter: a novel characterization method by temperature modulation. Foods. 2019;8(10):449. https://doi.org/10.3390/foods8100449 Antipov ST, Bredikhin SA, Ovsyannikov VYu, Panfilov VA. Industrial technological complexes of food production. St. Petersburg: Lan Publishing House; 2020. 440 p. (In Russ.). [Индустриальные технологические комплексы пищевых производств / Антипов С. Т., Бредихин С. А., Овсянников В. Ю. [и др.]. СПб.: Лань, 2020. 440 с.]. Antipov ST, Bredikhin SA, Ovsyannikov VYu, Panfilov VA. Industrial technological complexes of food production. St. Petersburg: Lan Publishing House; 2020. 440 p. (In Russ.). Минифай Б. Шоколад, конфеты, карамель и другие кондитерские изделия. Санкт-Петербург: Профессия, 2005. 808 с. Minifay B. Chocolate, candy, caramel, and other confectionery products. St. Petersburg: Professiya; 2005. 808 p. (In Russ.). Р. О’Брайен. Жиры и масла. Производство, состав и свойства, применение / пер. с англ. В. Широкова, Д. Бабейкиной, Н. Селивановой, Н. Магда. М.: Профессия, 2007. 762 c. O’Brien R. Fats and oils: Formulating and processing for applications. Boca Raton, FL: CRC Press; 2004. 616 p. Vereshchagin AL, Reznichenko IYu, Bychin NV. Thermal analysis in the quality study of chocolate and confectionery products. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(2):289–300. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-2-289-300; https://www.elibrary.ru/PRTOOH Vereshchagin AL, Reznichenko IYu, Bychin NV. Thermal analysis in the quality study of chocolate and confectionery products. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(2):289–300. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-2-289-300; https://www.elibrary.ru/PRTOOH Chen J, Ghazani SM, Stobbs JA, Marangoni AG. Tempering of cocoa butter and chocolate using minor lipidic components. Nature communications. 2021;12:5018. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25206-1 Chen J, Ghazani SM, Stobbs JA, Marangoni AG. Tempering of cocoa butter and chocolate using minor lipidic components. Nature communications. 2021;12:5018. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25206-1 Fanning E, Eyres G, Frew R, Kebede B. Linking cocoa quality attributes to its origin using geographical indications. Food Control. 2023;151:109825. Fanning E, Eyres G, Frew R, Kebede B. Linking cocoa quality attributes to its origin using geographical indications. Food Control. 2023;151:109825. Bagnulo E, Scavarda C, Bortolini C, Cordero C, Bicchi C, Liberto E. Cocoa quality: Chemical relationship of cocoa beans and liquors in origin identitation. Food Research International. 2023;172:113199. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113199 Bagnulo E, Scavarda C, Bortolini C, Cordero C, Bicchi C, Liberto E. Cocoa quality: Chemical relationship of cocoa beans and liquors in origin identitation. Food Research International. 2023;172:113199. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113199 Quispe-Sanchez L, Mestanza M, Oliva-Cruz M, Rimarachín N, Caetano A, Chuquizuta T, et al. Oxidative stability and physicochemical changes of dark chocolates with essential oils addition. Heliyon. 2023;9(7):e18139. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e18139 Quispe-Sanchez L, Mestanza M, Oliva-Cruz M, Rimarachín N, Caetano A, Chuquizuta T, et al. Oxidative stability and physicochemical changes of dark chocolates with essential oils addition. Heliyon. 2023;9(7):e18139. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e18139 Joshi BL, Zielbauer BI, Vilgis TA. Comparative study on mixing behavior of binary mixtures of cocoa butter/tristearin (CB/TS) and cocoa butter/coconut oil (CB/CO). Foods. 2020;9(3):327. https://doi.org/10.3390/foods9030327 Joshi BL, Zielbauer BI, Vilgis TA. Comparative study on mixing behavior of binary mixtures of cocoa butter/tristearin (CB/TS) and cocoa butter/coconut oil (CB/CO). Foods. 2020;9(3):327. https://doi.org/10.3390/foods9030327 Mutovkina EA, Bredikhin SA. Analysis of coffee thermophysical changes during roasting using differential scanning colorimetry. Food Science and Technology. 2023;43:e119722. https://doi.org/10.1590/fst.119722 Mutovkina EA, Bredikhin SA. Analysis of coffee thermophysical changes during roasting using differential scanning colorimetry. Food Science and Technology. 2023;43:e119722. https://doi.org/10.1590/fst.119722 Saranov IA, Rudakov OB, Polansky KK. Differential scanning calorimetry of cocoa butter and chocolate glaze. Proceedings of VSUET. 2020;82(2):154–160. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-2-154-160; https://www.elibrary.ru/TNENKG Saranov IA, Rudakov OB, Polansky KK. Differential scanning calorimetry of cocoa butter and chocolate glaze. Proceedings of VSUET. 2020;82(2):154–160. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-2-154-160; https://www.elibrary.ru/TNENKG Detry R, Van Hoed V, Sterckx J, Deledicque C, Sato K, Blecker C, et. al. Physicochemical properties of palm oil‐based puff pastry model margarines related to their baking performance in long‐term storage. European Journal of Lipid Science and Technology. 2020;123(1):2000155. https://doi.org/10.1002/ejlt.202000155 Detry R, Van Hoed V, Sterckx J, Deledicque C, Sato K, Blecker C, et. al. Physicochemical properties of palm oil‐based puff pastry model margarines related to their baking performance in long‐term storage. European Journal of Lipid Science and Technology. 2020;123(1):2000155. https://doi.org/10.1002/ejlt.202000155 Andreev VN, Bredikhin SA, Zhuravlev AV, Mutovkina EA, Makarova AA. The influence of the fat content of margarines on the temperature of phase transitions during freezing and heating. Achievements of science and technology in agribusiness. 2023;37(12):72–76. (In Russ.). https://doi.org/10.53859/02352451_2023_37_12_72; https://www.elibrary.ru/CFGYPI Andreev VN, Bredikhin SA, Zhuravlev AV, Mutovkina EA, Makarova AA. The influence of the fat content of margarines on the temperature of phase transitions during freezing and heating. Achievements of science and technology in agribusiness. 2023;37(12):72–76. (In Russ.). https://doi.org/10.53859/02352451_2023_37_12_72; https://www.elibrary.ru/CFGYPI Declerck A, Nelis V, Danthine S, Dewettinck K, Van der Meeren P. Characterisation of fat crystal polymorphism in cocoa butter by time-domain NMR and DSC deconvolution. Foods. 2021;10(3):520. https://doi.org/10.3390/foods10030520 Declerck A, Nelis V, Danthine S, Dewettinck K, Van der Meeren P. Characterisation of fat crystal polymorphism in cocoa butter by time-domain NMR and DSC deconvolution. Foods. 2021;10(3):520. https://doi.org/10.3390/foods10030520 Linovskaya NV, Mazukabzova EV, Kondratiev NB, Krylova EN. The study of the technological adequacy of raw materials used in the production of chocolate semi-finished product. Vestnik of MSTU. 2019;22(3):404–412. (In Russ.). https://doi.org/10.21443/1560-9278-2019-22-3-404-412; https://www.elibrary.ru/VQYHBE Linovskaya NV, Mazukabzova EV, Kondratiev NB, Krylova EN. The study of the technological adequacy of raw materials used in the production of chocolate semi-finished product. Vestnik of MSTU. 2019;22(3):404–412. (In Russ.). https://doi.org/10.21443/1560-9278-2019-22-3-404-412; https://www.elibrary.ru/VQYHBE