20 thg 8, 20236 phút đọc

QUÁ TRÌNH LÊN MEN HẠT CACAO VÀ SỰ BIẾN ĐỔI SINH HÓA

Đã cập nhật: 20 thg 11

Sơ chế hạt cacao là một công đoạn quan trọng trong quá trình chế biến hạt cacao để tạo ra sản phẩm chất lượng cao và phù hợp với quá trình chế biến thành phẩm chocolate. Tuy nhiên để thực hiện tốt công đoạn này cần chú ý tới những yêu cầu của quá trình lên men và những biến đổi sinh hóa.

hat-cacao-o'petit — Hạt cacao thô đã lên men và được phơi khô

Quy trình sơ chế hạt cacao:

Thu hoạch trái cacao ---> Trữ trái cacao ---> Lên men hạt cacao ---> Phơi (sấy) hạt cacao ---> Bảo quản hạt cacao

Trong quy trình sơ chế hạt cacao, giai đoạn lên men là một trong những giai đoạn quan trọng nhất bởi tại giai đoạn này các phản ứng sinh hóa trong hạt xảy ra một cách mãnh liện để tạo ra các tiền chất cho hương vị chocolate (aminioacid, đường khử, polyphenol...)[ 1]. Bên cạnh đó, nó còn tạo ra các nguyên liệu cho các quá trình biến đổi sinh hóa về chất lượng trong các giai đoạn phơi, sấy, bảo quản, rang và chế biến chocolate (acid, các chất bay hơi, peptit,...) [1]. Vậy những yêu cầu nào trong quá trình lên men? Những biến đổi sinh hóa nào đã xảy ra trong đó? Tác dụng của các biến đổi đó ra sao?

1. Một số yêu cầu trong quá trình lên men hạt cacao

Mặc dù mỗi vùng, mỗi quốc gia đều có những quy trình lên men cụ thể để phù hợp với điều kiện chính tại nơi đó và tạo ra sản phẩm đặc trưng của vùng, của miền nhưng trên tổng thể vẫn có yêu cầu chung cho quá trình lên men hạt cacao để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao thích hợp với quá trình chế biến chocolate. Những yêu cầu đó là:

Nhiệt độ trong quá trình lên men hạt cacao cần phải đạt được từ 45-50 độ C để tiêu diệt sức sống của hạt (tránh hạt nảy mầm). Nhiệt độ này sẽ thuận lợi cho các phản ứng sinh hóa trong tế bào hạt xảy ra nhanh hơn.
Thời gian lên men từ 5-7 ngày đối với giống cacao Forastero. Trinitario tùy điều kiện thời tiết của từng vùng. Nếu lên men ngắn quá thì quá trình sinh hóa không xảy ra hoàn thiện. Nếu quá trình lên men quá dài thì sự phân hủy đối với một số chất hữu cơ trong hạt xảy ra mãnh liệt và tạo ra sản phẩm gây mùi khó chịu như: phân hủy protein thành NH3, ô xy hóa các acid béo không no thành các aldehyt có mùi át mùi đặc trưng của cacao và các phản ứng tạo ester với các mùi không mong muốn...[2]
Mức độ thông khí thích hợp: thông thường quá trình lên men yếm khí xảy ra đối với hạt cacao bình thường là 32-48 giờ (quả cacao không lưu quả). Đối với hạt cacao đã làm giảm hàm lượng nước (lưu trữ quả cacao khoảng 9 ngày) thì sau 24-32 giờ. Sau đó là quá trình lên men hiếu khí (là giai đoạn cần không khí) tạo acid acetic. Như vậy thời gian đảo hạt cacao cần thiết đối với hạt cacao bình thường (từ quả cacao không lưu trữ) là 2 ngày 1 lần và đối vợi hạt cacao từ quả lưu 9 ngày là 1 lần sau 48 giờ [3].
Loại thùng ủ hạt cacao: thùng ủ hạt cacao phải đảm bảo không có mùi vị lạ (mùi cao su, mùi xốp, mùi thuốc sâu, mùi than...). Không bị acid ăn mòn. Chất liệu thùng ủ không bị tác động bởi acid và cồn. Thùng ủ còn phải có tác dụng dễ thoát dịch nhớt, giữ được nhiệt độ.
Khối lượng và độ cao khối hạt cacao: khối lượng hạt cacao để đạt được kết quả lên men tốt nhất là từ 50kg hạt tơi trở lên, độ cao khối hạt cacao trong ủ lên men ở khối lượng vừa và nhỏ không quá 40cm. Với khối lượng và độ cao này thì các quá trình sinh hóa trong hạt sẽ xảy ra một cách triệt để và theo xu hướng tốt [4].

2. Quá trình sinh hóa xảy ra trong lên men hạt cacao

Quá trình sinh hóa xảy ra trong hạt cacao chủ yếu là các quá trình lên men của phần cơm nhầy hạt cacao (với cơ chất là đường) và các phản ứng sinh hóa xảy ra trong nội nhũ của hạt cacao. Với hàm lượng đường lớn từ 10-12% chất khô (Wood and Lass.,1987) [5] thì đây là một môi trường thuận lợi cho quá trình lên men của nấm men (yeast) nhằm sản sinh ra còn etylic và phát triển sinh khối của chúng để sản sinh ra CO2 và H2O.

Tuy nhiên quá trình tăng nhiệt độ của khối hạt cacao được quyết định bởi giai đoạn hoạt động hiếu khí của các vi khuẩn Acetobacter, Bacteria,... trong phản ứng từ etanol thành acid acetic với năng lượng tới 988 kJ/mok, với năng lượng này đã làm cho khối hạt cacao tăng nhiệt độ lên từ 45-50 độ.

Quá trình lên men của lớp cơm nhầy đã tạo nên một môi trường thuận lợi về độ pH, hàm lượng etanol, acid, nhiệt độ, không khí... cho các vi sinh vật có lợi (nấm men, vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic) trong từng giai đoạn nhất định và là môi trường bất lợi cho các loại vi sinh vật có hại khác như nấm mốc, vi khuẩn gây thối... phát triển. Như vậy quá trình lên men thuận lợi thì các vi sinh vật gây hại sẽ không phát triển được.

Song song với quá trình lên men bên ngoài là quá trính sinh hóa xảy ra bên trong nội nhũ của hạt. Quá trình này diễn ra có mãnh liệt hay không phụ thuộc vào hàm lượng acid acetic và acid lactic trong quá trình lên men lớp cơm nhầy. Khi các acid này thấm vào nội nhũ đã gây ra hiện tượng vỡ các tế bào. Trong nội nhũ của hạt cacao có 2 loại tế bào chính là tế bào chứa các sắc tố polyphenol (tế bào màu tím) và tế bào chứ lipit và protit (tế bào trắng). Khi thành các tế bào này bị phá vỡ thì các hợp chất bên trong có điều kiện tiếp xúc với nhau. Dưới tác dụng của các enzym thì các phản ứng hóa sinh đã xảy ra. Sản phẩm của các phản ứng này là các đường khử (đường đơn), aminoacid, peptit, acid béo tự do, polyphenol, sterol... Các chất này lại chính là các nguyên liệu tạo nên hương vị đặc trưng của chocolate thông qua các phản ứng mailar, phản ứng ester hóa, phản ứng ô xy hóa, quá trình caramen... khi tiến hành rang hạt ở nhiệt độ cao (115 độ C đến 145 độ C) [7].

Cùng với quá trình dịch chuyển acid vào trong hạt thì cũng có quá trình khuếch tán các chất bên trong hạt ra ngoài như caffein, theobromine để làm giảm vị đắng của hạt và các polyphenol để làm giảm vị chát của hạt.

Các acid dịch chuyển vào trong hạt để tạo nên các phản ứng sinh hóa để tạo nên màu sắc và hương vị chocolate của hạt. Một khía cạnh khác cũng cần quan tâm là sau khi lên men thì một lượng lớn acid vẫn còn lưu lại trong hạt và tjao nên vị chua của sản phẩm. Các acid này một phần sẽ bị mất đi trong quá trình phơi (sấy) do bay hơi (chủ yếu là acid acetic), do dịch chuyển theo hơi ẩm (chủ yếu là acid lactic). Như vậy cần thiết phải kết hợp cả hai quá trình lên men và phơi (sấy) để hạt có chất lượng cao: vừa có màu sắc và hương vị chocolate vừa có ít vị đắng, vị chát và ít chua.

Hương vị cacao được quyết định bởi các tiền chất tạo hương chocolate (đường khử, amino acid, polyphenol...) nên lượng các tiền chất này càng nhiều quá trình tạo hương vị cacao càng tốt và hạt cacao càng có chất lượng cao.

Như vậy quá trình lên men hạt cacao là một quá trình rất cần thiết để tạo nên sản phẩm có chất lượng cao và thích hợp cho quá trình chế biến chocolate. Các biến đổi sinh hóa trong hạt cacao rất phức tạp mà hiện nay các nhà khoa học cũng đang dần tìm hiểu và giải thích cho các quá trình đó. Tuy nhiên để thực hiện tốt quá trình lên men chúng ta cần chú ý một số yếu cầu sau:

Thu hoạch quả đúng độ chín, không thu hoạch xanh (quả cha chuyển màu), không để quả chín quá (lên mầm trên cây), loại các quả bị bệnh
Lưu quả 7-9 ngày ở nơi thông thoáng để giảm hàm lượng nước trong lớp cơm nhầy
Lên men trong thùng có thể giữ được nhiệt độ, có kích thước thích hợp, không có mùi vị lạ và trơ với các chất hóa học (acid, rượu...)
Thời gian lên men từ 5-6 ngày, số lần đảo là 2 ngày 1 lần
Khối lượng lên men tốt là từ 50kg trở lên
Độ cao của khối hạt cacao trong thùng ủ không nên vượt quá 40cm.

Nguồn: Ths. Phan Thanh Bình