- ẢNH HƯỞNG CỦA KỸ THUẬT RANG HẠT, KIỀM HÓA VÀ CHẤT NHŨ HÓA ĐẾN CÁC ĐẶC TÍNH LÝ HÓA HỌC CỦA BỘT CA CAO. - Nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ (105, 120 và 135 o C) và thời gian rang hạt ca cao (30 đến 50 phút), loại chất kiềm (Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 ) và nồng độ (0,3 đến 2%) đến chất lượng bột ca cao. - Kết quả cho thấy nhiệt độ rang cao và thời gian kéo dài ảnh hưởng không tốt đối với màu sắc và mùi vị hạt ca cao. - Carbonate kali được sử dụng với hàm lượng 0,3% cho bột ca cao có màu sắc lý tưởng. - Tương quan giữa mức độ phân tán của bột ca cao và độ mịn của hạt, hàm lượng bơ ca cao (trong bột ca cao) cùng với thời gian cũng được thiết lập. - Mức độ phân tán tốt thể hiện với bột ca cao chứa 15% bơ ca cao. - Độ bền nhũ tương và độ nhớt của hỗn hợp tăng theo hàm lượng của chất nhũ hoá và bơ ca cao.. - Ca cao (Theobroma ca cao) được phân loại thuộc họ Trôm (Sterculiaceae). - Hạt ca cao thương mại là hạt đã được lên men và sấy khô. - Sản phẩm của ca cao nib là chocolate, bột ca cao và bơ ca. - Bột ca cao là sản phẩm từ hạt ca cao rang và cũng được sử dụng làm nguyên liệu cho chế biến chocolate. - Mùi vị ca cao quan trọng cho tiến trình chế biến chocolate và có thể phát triển qua hai giai đoạn, trước tiên là ở giai đoạn ủ lên men sau khi thu hoạch và sau đó tiếp tục phát triển ở công đoạn. - Trong công nghệ chế biến bột ca cao, khoảng 50% chất béo được ép ra khỏi hạt ca cao. - Chất lượng bột ca cao có thể được cải thiện bởi quá trình rang hạt, xử lý với dung dịch kiềm và chất nhũ hóa được áp dụng.. - Vấn đề chủ yếu của quy trình chế biến bột ca cao là sản phẩm tạo thành có thể được chấp nhận theo yêu cầu của thị trường với mùi vị thơm ngon, màu sắc đẹp và mức độ phân tán tốt trong nước. - Ca cao được xử lý với chất kiềm có thể cải thiện được chất lượng, màu ca cao đậm hơn, tăng cường mùi, giảm vị đắng và tăng mức độ phân tán của bột ca cao trong các dạng nước uống từ ca cao (Miller et al., 2008). - Chất nhũ hóa được sử dụng cũng nhằm ổn định độ bền nhũ tương của bơ ca cao còn lại trong bột ca cao trong nước. - Mục tiêu của nghiên cứu nhằm xác định các biện pháp xử lý ca cao tối ưu trong tiến trình chế biến nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm bằng việc nâng cao giá trị cảm quan và tăng khả năng phân tán của bột ca cao trong sản phẩm nước ca cao uống.. - 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật rang và kiềm hóa đến các chỉ tiêu chất lượng của bột ca cao. - Hạt ca cao đã lên men sử dụng cho nghiên cứu được thu nhận tại vườn ca cao tỉnh Bến Tre. - Hàm lượng ẩm của hạt ca cao khoảng 5-6% (căn bản ướt). - Hạt ca cao được sấy khô ở nhiệt độ 70-75 o C đến khi độ ẩm đạt khoảng 3%. - Hạt ca cao khô được đóng bao kín và trữ ở nhiệt độ phòng. - Mẫu hạt ca cao được rang theo từng mẻ 10 kg bằng thiết bị sấy thùng quay với nhiệt độ được kiểm soát từ 105 đến 135 o C với thời gian rang từ 30 đến 50 phút (cách nhau 10 phút).. - 2.1.3 Đánh giá chất lượng hạt ca cao rang. - (phương pháp Micro-Kjeldahl), hàm lượng acid. - Đo màu sắc hạt: màu hạt ca cao được đo bằng dụng cụ đo Model TC-P3 trong không gian màu CIE 1931 XYZ.. - Phân tích thống kê ANOVA được sử dụng so sánh màu hạt trong quá trình rang và phân tích hồi quy đa biến được ứng dụng để xác định tương quan giữa các giá trị màu của bột ca cao theo mức độ mịn và hàm lượng bơ ca cao còn lại trong bột.. - Phần ca cao (dạng mỏng sau khi ép tách bơ) được kiềm hóa trong dung dịch kiềm (Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 ) với các hàm lượng thay đổi từ 0,3 đến 2%.. - Sau đó, kiểm tra pH, màu sắc, mùi vị và khả năng phân tán của bột ca cao.. - Mẫu bột cacao 1 kg được sử dụng cho nghiên cứu với hàm lượng bơ ca cao thay đổi từ 10 đến 25% và mức độ mịn của hạt từ 40 đến 200 mesh.. - Kiểm tra độ phân tán của bột ca cao. - Cân 3 g bột ca cao và cho vào bình chứa 25 ml nước nóng, hỗn hợp được khuấy bằng máy khuấy từ cho đến khi bột phân tán hoàn toàn, sau đó chuyển hỗn hợp qua ống đong có vạch. - Kiểm tra mức độ phân tán của bột ca cao kiềm hóa và so sánh với mẫu đối chứng cũng được thực hiện đồng thời.. - Ngoài ra, để kiểm tra sự tương quan giữa độ phân tán của bột ca cao và hàm lượng hoặc chất kiềm sử dụng, mô hình trên được xây dựng dựa trên các biến độc lập là nồng độ chất kiềm và thời gian xử lý.. - Hai mẫu bột ca cao chứa 15 và 20% bơ ca cao được bổ sung. - Trong trường hợp này, hàm lượng bơ ca cao có trong bột ca cao và hàm lượng chất nhũ tương hóa là các biến độc lập.. - 3.1 Ảnh hưởng của quá trình rang đến chất lượng (thành phần hóa học) của hạt ca cao. - Các thành phần hóa học của hạt ca cao như hàm lượng nitơ tổng số, acid amin, hàm lượng đường, acid được xác định. - của hạt ca cao trong quá trình rang Nhiệt độ. - Hàm lượng. - Kết quả cho thấy hàm lượng ni-tơ tổng số của hạt ca cao khoảng 2,1% (ở tất cả các mẫu thí nghiệm). - Hàm lượng acid amin của hạt ca cao được đo bằng phương pháp quang phổ và được xác định từ đường chuẩn (sử dụng hợp chất Leucine tinh khiết đã được xây dựng trước). - pH của hạt ca cao chưa rang là 5,43 và hàm lượng acid acetic, acid lactic tương ứng là 0,135 và 0,202%. - pH của hạt ca cao rang tăng sau 50 phút rang, nguyên nhân chủ yếu do sự giảm hàm lượng các acid bay hơi trong quá trình rang, đặc biệt là acid acetic, là loại acid chủ yếu trong hạt ca cao, thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm. - Hàm lượng acid acetic giảm 56,42% ở thời gian rang dài so với mẫu ca cao chưa rang, giảm được vị chua của sản phẩm ca cao. - Do acid này cũng hiện diện với hàm lượng lớn trong hạt ca cao, vì vậy giảm hàm lượng acid này đồng thời cũng làm giảm mùi acid của bột ca cao.. - 3.2 Ảnh hưởng của quá trình rang đến màu sắc của hạt ca cao. - Hình 1: Màu sắc của hạt ca cao được rang ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau Phân tích thống kê cho thấy sự khác biệt có ý. - nghĩa giữa hạt ca cao được rang trong thời gian 30 đến 50 phút. - 3.3 Ảnh hưởng của mức độ mịn (kích thước hạt) và hàm lượng bơ ca cao (trong bột ca cao) đến khả năng phân tán của bột ca cao. - Kết quả thể hiện ở Hình 2 cho thấy tương quan giữa độ phân tán của bột ca cao theo thời gian được xác định bằng lượng nước tách ra (bột ca cao chứa. - 15% bơ ca cao), lượng nước tách ra tăng theo thời gian. - Sau 50 phút, lượng nước tách ra nhiều nhất thể hiện ở mẫu bột ca cao có kích thước 40 mesh (tương ứng 0,4 mm) (24,74%) và ít nhất đối với mẫu có kích thước 200 mesh (tương ứng 0,074 mm) (12,48. - Các mẫu bột ca cao chứa bơ ca cao với hàm lượng 10, 20 và 25% đều xảy ra khuynh hướng tương tự (dữ liệu không đưa ra đầy đủ ở đây). - Kết quả khẳng định rằng tính chất quan trọng của bột ca cao là mức độ mịn của chúng. - Hạt có kích thước lớn sẽ nhanh chóng trầm lắng và tạo giá trị cảm quan kém cho sản phẩm sữa bột ca cao uống hoặc sản phẩm kem.. - Hình 2: Ảnh hưởng của kích thước bột ca cao đến khả năng tách nước theo thời gian 3.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng bơ ca cao. - Hình 3 cho kết quả khảo sát hàm lượng nước tách ra của bột ca cao có kích thước 200 mesh (0,074 mm) với hàm lượng bơ ca cao khác nhau.. - Kết quả tương tự đối với bột ca cao có kích thước khác (140, 100 và 40 mesh).. - Mức độ phân tán của bột ca cao ở các hàm lượng béo khác nhau thường giảm khi hàm lượng béo. - trong bột ca cao tăng. - Tính chất ưa nước kém do sự hình thành chất hoạt động bề mặt của các nhóm CH và –CO hơn nhóm –OH, khi bề mặt của từng hạt được bao phủ bởi hàm lượng lớn bơ ca cao.. - Mức độ phân tán của hỗn hợp tăng một cách có ý nghĩa với sự giảm hàm lượng bơ ca cao và tăng mức độ mịn của bột ca cao, thể hiện ở các hệ số của biến độc lập (X 1 , X 2 , X 3 ) cho giá trị dương. - mang dấu trừ (-0,001 và -0,09, tương ứng), cho thấy mức độ phân tán của bột ca cao tăng khi kích thước hạt giảm hoặc độ mịn của hạt tăng.. - Hình 3: Ảnh hưởng của hàm lượng bơ ca cao còn lại trong bột ca cao (kích thước hạt 200 mesh) đến khả năng tách nước theo thời gian. - Trong đó: X 1 là thời gian (phút), X 2 là hàm lượng bơ ca cao. - và X 3 là kích thước của hạt ca cao (mesh).. - 3.4 Ảnh hưởng của quá trình kiềm hóa đến khả năng phân tán và màu sắc của bột ca cao. - Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ phân tán của bột ca cao tăng có ý nghĩa so với mẫu đối chứng nhưng lại không thể hiện sự khác biệt ý nghĩa về mức độ phân tán khi sử dụng hàm lượng chất kiềm trong khoảng 0,3 đến 1,5%. - xử lý chất kiềm, các hạt ca cao trương nở vật lý, thành phần tinh bột của hạt cũng trương nở và làm tăng khả năng phân tán của hạt trong nước. - Hình 4: Ảnh hưởng của hàm lượng Na 2 CO 3 xử lý đến khả năng mức độ phân tán của bột ca cao trong nước Kết quả phân tích hồi quy đa biến trong trường. - Trong đó: Y 1 là mức độ phân tán của bột ca cao (được xác định là % nước tách ra) từ hỗn hợp khi xử lý bằng K 2 CO 3 . - Y 2 là mức độ phân tán của bột ca cao (được xác định từ % nước tách ra) từ hỗn hợp khi xử lý bằng Na 2 CO 3 . - X 1 là hàm lượng bơ ca cao. - Ảnh hưởng của hàm lượng Na 2 CO 3 xử lý đến mức độ phân tán bột ca cao trong nước được biểu thị ở Hình 4. - 3.4.2 Quan hệ giữa pH và màu sắc hạt ca cao rang theo hàm lượng chất kiềm. - Dữ liệu pH và màu sắc bột ca cao được xử lý bằng các chất kiềm Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 được trình bày ở Bảng 2. - Kết quả cho thấy hàm lượng acid của bột ca cao được xác định thông qua giá trị pH, là chỉ tiêu đo lường chất lượng của bột ca cao trên thị trường. - Giá trị pH của bột ca cao xử lý với 2 loại chất kiềm hầu như không khác biệt nhiều, tuy nhiên 0,3% K 2 CO 3 sử dụng cho màu sắc bột ca cao đẹp hơn so với Na 2 CO 3 và tương tự với mẫu chuẩn (mẫu bột ca cao tốt trên thị trường). - Giá trị pH của bột ca cao không được thấp hơn 5 do ở pH này bột ca cao có mùi vị kém và không thể hiện mùi đặc trưng của chocolate.. - Bảng 2: Màu sắc và pH của bột ca cao theo các chất kiềm và nồng độ sử dụng. - Mối quan hệ giữa các giá trị màu của bột ca cao (X, Y, Z) và pH được xây dựng dựa vào dữ liệu thu thập. - Như vậy, có thể dự đoán dễ dàng và chính xác giá trị pH bột ca cao kiềm hóa theo các giá trị màu đo được.. - Trong đó: Y 1 và Y 2 là giá trị pH của bột ca cao xử lý với các nồng độ K 2 CO 3 và Na 2 CO 3 khác nhau, tương ứng. - X 1 , X 2 và X 3 là các giá trị X, Y và Z của bột ca cao xử lý với các nồng độ chất kiềm (K 2 CO 3 hoặc Na 2 CO 3. - 3.5 Ảnh hưởng của các chất nhũ hóa đến các đặc tính lý học của hỗn hợp bột ca cao trong nước. - 3.5.1 Ảnh hưởng của chất nhũ hóa đến độ nhớt của bột ca cao trong nước. - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng các chất nhũ hoá đến độ nhớt của nước uống ca cao được trình bày ở Bảng 3. - Kết quả ghi nhận cho thấy hầu như không có sự khác biệt ý nghĩa về độ nhớt dịch ca cao khi sử dụng lecithin ở cả hai dạng và độ nhớt dung dịch cao nhất đạt được với polysorbate và sorbitan monostearate.. - Bảng 3: Độ nhớt của bột ca cao (đánh khuấy) với các hàm lượng chất nhũ hóa Hàm lượng chất. - 3.5.2 Ảnh hưởng của chất nhũ hóa đến độ bền nhũ tương (ES) của bột ca cao. - Ảnh hưởng của các chất nhũ hóa đến độ bền nhũ tương theo hàm lượng bơ ca cao còn lại trong bột ca cao được trình bày ở Hình 5. - Sự khác biệt về ES chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng bơ ca cao trong bột ca cao. - Đặc điểm khác biệt này chủ yếu do bơ ca cao nhanh chóng được hấp thu tại bề mặt phân giới 2 pha béo và nước và tạo thành lớp màng. - Độ bền nhũ tương đạt được cao nhất khi bơ ca cao hiện diện trong bột ca cao là 20% với sorbitan monostearate (hoặc polysorbate) 0,55% được sử dụng (không khác biệt ý nghĩa so với nồng độ 0,7. - Bột ca cao có mùi thơm, màu đẹp và vị chua giảm khi hạt được rang ở 135 o C trong 40 phút và kiềm hóa bằng K 2 CO 3 ở nồng độ 0,3%. - Độ phân tán của bột ca cao ảnh hưởng bởi độ mịn của hạt, hàm lượng bơ ca cao và nồng độ chất kiềm sử dụng. - Bột ca cao có hàm lượng bơ ca cao 15% thể hiện khả năng phân tán tốt trong nước. - Độ bền nhũ tương cao khi sử dụng sorbitan monostearate và polysobate với nồng độ 0,55%, sản phẩm nước uống ca cao có độ nhớt cao và độ phân tán tốt.