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從炫技料理到可食用水球:食品科學中的晶球技術(下)

上一篇文章,我們介紹了在分子料理中被稱作晶球技術的「人工魚卵製造技術」,為了達到球化效果,各式膠體、乳化劑、安定劑與鹽類等食品添加物進入調理場中。身為主要添加物之一的「海藻酸鹽」凝膠與成膜的特性,可保留液體狀的中心,常應用於包裹或製作特色食品。接下來,就讓我們來揭曉這些技術在應用上有哪些變化吧!

哪些因素會影響晶球成品?

圖/pixabay

除了海藻酸鈉與鈣離子的濃度會影響產物,還有許多因素會影響晶球膠體成型的外觀、粒子強度,以及包覆性。

反應速率

各種鈣離子化合物與褐藻酸鈉溶液的反應速率不同,藉由使用不同種鈣離子化合物(如:氯化鈣,乳酸鈣與葡萄糖酸鈣)所造成反應速率的差異,可以製造適當厚薄與硬度的晶球膠膜。

溫度

高溫可以加快鈣鹽與海藻酸鈉的溶解速度,這時海藻酸鈉還不會與鈣離子產生反應,等到冷卻後反應生成「熱不可逆凝膠」,在高溫下依然能保持此物理型態。

製作過程凝膠順序的差異

改變凝膠順序是另一種常見的手法,可以分成「基本球化」與「反轉球化」等兩大方向。

原圖參考資料 Tsai et al 2017

  1. 基本球化技術採用直接滲透,在食品(溶液,如果汁等)中加入海藻酸鈉,然後滴入含有鈣離子的溶液中。操作簡單,但成膠速度會受鈣離子擴散影響,長時間反應甚至會變成整顆球體凝膠,因此較適用於餐廳廚房快速製備上桌的分子料理。
  2. 「反轉球化技術」,利用食品本身含鈣的特性,或額外添加鈣的方式,滴入褐藻酸鈉溶液,讓周圍膠化形成膠膜,所形成的球殻厚度通常比基本球化的球殼再厚一點,較容易維持球形,但相對不脆且不易爆開,此方法可以預先製備球體,也能夠避免酸性、含酒精或本身含有大量鈣離子的液體無法適當溶解海藻酸鈉的問題。
  3. 「二次凝膠球化技術」,則是將反轉球化所形成的晶球,再放入鈣離子溶液中,形成更強的交聯反應,以提升膠膜穩定度,此種方法常用於保護與控制釋放機能性成分之晶球製作。

剪切力、流體方向與液滴形狀

在工廠大量製作時,為避免因生產速度過快,導致液滴無法呈現球狀,可利用控制剪切力,與控制流體方向等工程技術加以改善。綜合上述條件,再搭配射出力道與剪切刀片模具,就可以生成各式形狀與口感的海藻酸鈉凝膠,如:仿海藻脆絲、髮菜、素魚翅、素海蜇皮,以及仿魚子醬等多樣化食品。

除了料理,也來參一腳減塑行動

為了減少寶特瓶與塑膠的使用量所研發的 Ooho 可食用水球,也運用了晶球技術的原理。

每顆裝有 20-150ml 的水,包覆在雙層可食用膜中,雙層可食用膜的主要成分為氯化鈣及海藻酸鈉。為了盛裝較多水量,一開始會先將水冷凍後,沾附氯化鈣溶液,再與膠體溶液反應形成包覆膜,待解凍後,即可完成一個個方便攜帶,不用塑料包裝的水球了。其中,外層膜可防止汙染,食用方式可直接吞入,吸食裡面的水分,或是將外膜撥開後吞入。

研發團隊目前與大型活動如博覽會,音樂祭,馬拉松等配合,減少寶特瓶與盛裝用的紙杯、塑膠杯的浪費;近期也應用於裝載果汁,醬料與雞尾酒等。雖然要完全替代塑膠包裝,還有許多像是保存期限、裝載量、在沒有額外包裝的情況下,是否堅固與方便攜帶,以及是否能夠大量運輸等問題尚待解決,但這只是個開端,期望未來能有更多的應用。

日益精進的微膠囊技術:除了褐藻酸鈉以外,還有……

除了上述所說的分子料理與食品外,這種凝膠特性在食品業還有更多發展空間。「微膠囊」可以當作一種微粒包裝技術,藉由不同的高分子聚合物當壁膜,包覆著固體、液體或氣體之核心材料。根據不同壁膜的厚度與性質,能夠改變溶解度與分散性、讓液體形式的食品可以轉變為固體、降低揮發性、保護機能活性、防止營養物質損失,以及增加吸收效率等功能,廣泛應用於醫學,食品,藥品與化妝品工業中。

食品中常見的壁膜材料除了褐藻酸鈉外,可依照材質特性分為:

  • 水溶性膠體:洋菜、紅藻膠、卡拉膠、三仙膠等
  • 纖維素衍生物:羧甲基纖維素
  • 蛋白質類:吉利丁、膠原蛋白等

有些微膠囊技術(如:微流道技術)雖然在實驗室或中間型工廠開發成功,卻因製造成本過高而難以在食品業界量產,不過在生醫藥領域仍有持續開發的優勢。目前多應用於製作固化香料、酸味劑、天然色素、營養劑、益生菌,與風味調味料等。

分子料理與食品科學的相輔相成

圖/pixabay

分子美食學——用科學的方式,理解食材分子經過烹調的科學原理,運用所得的經驗和數據進行再創造,除去料理迷思,事半功倍做出的料理。

分子美食學最開始的發起者並非職業廚師,而是由化學家 Herve This 和物理學學者 Nicholas Kurti 所創立。雖然料理說白了,就是一連串的物理反應和化學作用,但是美好的飲食饗宴,卻來自料理者對於美味的執著。

在食品業,因為「假魚子」遭受抨擊的晶球技術,用於分子料理卻廣受歡迎,亞德里亞公開食譜的方式,或許也是另一種讓民眾接受度提高的原因之一。即使在科學家眼中,分子料理屬於食品科學的一部分,但往往食品工廠誕生的食品卻常止於製造出來而已,對於建立與消費者溝通的橋梁,與了解消費者需求這部分,不可否認,分子料理提供了更好的五感體驗,這也是食品科學可持續進步的新方向。

參考文獻

  • 黃玉鈴, 蔡豐富, 張修銘, 王文良, & 江伯源. (2012). 海藻酸-“鈣鹽”-微膠囊成型性及粒子品質比較. 農林學報, 61(2), 185-202.
  • 詹現璞, & 吳廣輝. (2011). 海藻酸鈉的特性及其在食品中的應用. 食品工程, 1(7).
  • Ahirrao, S. P., Gide, P. S., Shrivastav, B., & Sharma, P. (2014). Ionotropic gelation: a promising cross linking technique for hydrogels. Res Rev J Pharm Nanotechnol, 2, 1-6.
  • Fu, S., Thacker, A., Sperger, D. M., Boni, R. L., Buckner, I. S., Velankar, S., … & Block, L. H. (2011). Relevance of rheological properties of sodium alginate in solution to calcium alginate gel properties. Aaps Pharmscitech, 12(2), 453-460.
  • Lee, P., & Rogers, M. A. (2012). Effect of calcium source and exposure-time on basic caviar spherification using sodium alginate. International Journal of Gastronomy and Food Science, 1(2), 96-100.
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  • The Making of Sodium Alginate and Its Surprising Uses, Alginic Acid
  • Spherification
  • 利用微流道操控技術生成褐藻酸鈣微粒子作為奈米金載體之研究
  • Notpla

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登月失敗者大會(誤):《阿波羅13號》觀影會+映後座談

在哪裡跌倒就在哪裡躺一下,然後站起來就好!(?

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關於作者

Sophia

與許多食品人一樣誤打誤撞,只因為愛吃進入了這個領域,一腳踏入後發現這坑太大,不多拉些人進來那怎麼可以!

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