- KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH Ủ LÊN MEN ĐẾN CHẤT LƯỢNG HẠT CA CAO. - Trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành khảo sát chất lượng hạt ca cao lên men trong điều kiện tự nhiên, những biến đổi sinh hoá và mật số các vi sinh vật chủ yếu trong quá trình lên men. - Kết quả nghiên cứu cho thấy hạt ca cao lên men trong điều kiện tự nhiên cũng có chất lượng chấp nhận được nhưng không đồng đều giữa các lớp trong khối ủ, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. - Đây là một chuỗi các quá trình lên men của các nhóm vi sinh vật nối tiếp nhau. - Chất lượng hạt ca cao sau lên men tốt nhất trong điều kiện nhiệt độ lên men ở 40 oC, độ ẩm nguyên liệu là 82 % và thời gian lên men trong 7 ngày.. - Từ khoá: ca cao, lên men, chất lượng hạt ca cao, vi sinh vật. - Việt Nam có điều kiện địa lý thuận lợi cho việc trồng và phát triển ca cao. - Hơn nữa chính phủ Việt Nam đã có nhiều chính sách hỗ trợ nông dân Việt Nam trồng ca cao và được các tổ chức quốc tế hỗ trợ về mặt kỹ thuật như quỹ ca cao thế giới (WCF) và viện nghiên cứu ca cao Mỹ (ACRI). - Dự kiến đến năm 2010 Việt Nam sẽ trở thành nước sản xuất ca cao quan trọng trên thế giới với sản lượng lên đến 100.000 tấn. - Hạt ca cao sau khi được tách từ trái ca cao phải trải qua giai đoạn ủ và sấy trước khi đưa vào chế biến hoặc tồn trữ, giai đoạn ủ có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc tạo màu, mùi và chất lượng hạt ca cao cũng như các sản phẩm chế biến từ hạt ca cao. - Vì vậy việc ủ lên men hạt ca cao sao cho đúng kỹ thuật để được sản phẩm hạt ca cao có chất lượng cao, đáp ứng được các yêu cầu về chế biến là một vấn đề. - hết sức quan trọng, có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng của các sản phẩm chế biến từ hạt ca cao. - Tuy nhiên, nước ta hiện nay, đặc biệt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, quá trình lên men thường được thực hiện theo phương pháp lên men tự nhiên tại vườn ca cao, do đó thường cho kết quả hạt ca cao không đồng nhất về chất lượng, hạt ca cao bị chua, mùi vị kém hoặc mất mùi do quá trình lên men chưa hoàn tất hoặc lên men quá độ.. - Mục tiêu của đề tài là khảo sát chất lượng hạt ca cao lên men trong điều kiện tự nhiên ở một nông hộ. - Đồng thời nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ lên men hạt ca cao trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhằm tìm ra được điều kiện tối ưu cho quá trình ủ lên men để đạt được sản phẩm hạt ca cao chất lượng tốt, bảo đảm cho các yêu cầu chế biến các sản phẩm từ hạt ca cao và xác định sự biến động mật số của một số vi sinh vật chủ yếu trong quá trình ủ lên men này.. - Hạt ca cao sau khi ủ lên men và qua giai đoạn sấy được tiến hành đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm theo thang điểm mô tả.. - Hàm lượng ẩm Sấy. - Các thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần cho mỗi nghiệm thức, với khối lượng hạt ca cao ủ là 4 Kg. - 2.3.1 Thí nghiệm 1: Chất lượng hạt ca cao khi ủ lên men trong điều kiện tự nhiên Ca cao sau khi thu hoạch, tách hạt và tiến hành ủ trong điều kiện tự nhiên. - Kết thúc quá trình lên men, hạt được phơi khô và tiến hành đánh giá chất lượng hạt ca cao sau lên men tự nhiên về giá trị cảm quan (màu sắc, mùi, vị) và hoá lý (pH, axit tổng, hàm lượng tanin).. - 2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình ủ đến chất lượng hạt ca cao. - Hạt ca cao sau khi tách ra khỏi quả được cho vào một rổ tre có lót lá chuối. - Sau thời gian lên men là 7 ngày lấy mẫu ra sấy ở 50oC đến khi độ ẩm đạt được <7%. - Đánh giá chất lượng hạt ca cao sau lên men tự nhiên như thí nghiệm 1.. - 2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm nguyên liệu trong quá trình ủ đến chất lượng hạt ca cao. - Sau thời gian lên men là 7 ngày lấy mẫu ra sấy ở 50oC đến khi độ ẩm đạt được khoảng 7%. - 2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến chất lượng hạt ca cao Chuẩn bị các mẫu cho vào tủ ủ ở những nhiệt độ và độ ẩm tối ưu xác định được qua thí nghiệm 1 và 2. - Theo dõi sự biến động mật số vi sinh vật trong quá trình ủ.. - 3.1 Chất lượng hạt ca cao khi ủ lên men trong điều kiện tự nhiên 3.1.1 Sự biến động mật số vi sinh vật. - Cơm hạt ca cao là môi trường thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật (82 87% nước, 10 15% đường, 2 3% pentosan, 1 3% axit citric, 1 1,5% pectin) (Schwan and Wheals, 2004), cho nên ngay từ khi bóc vỏ quả, cơm hạt ca cao đã nhiễm nhiều loại vi sinh vật. - Nhìn chung, đây là một chuỗi các quá trình lên men nối tiếp nhau thể hiện qua sự biến động về mật số của một số nhóm vi sinh vật.. - enzym phân cắt pectin, tiếp theo là sự phát triển của vi khuẩn mà chủ yếu là nhóm vi khuẩn lên men axit lactic và nhóm vi khuẩn lên men axit acetic, đến ngày thứ sáu của quá trình lên men, mật số các nhóm đều giảm. - 3.1.2 Chất lượng hạt ca cao sau khi ủ lên men trong điều kiện tự nhiên. - Bảng 3: Chất lượng hạt ca cao (hoá lý) khi ủ lên men trong điều kiện tự nhiên Chỉ tiêu. - Bảng 4: Chất lượng hạt ca cao (cảm quan) khi ủ lên men trong điều kiện tự nhiên. - Hạt ca cao sau khi ủ lên men trong điều kiện tự nhiên có ẩm độ đạt với yêu cầu bảo quản, có màu nâu, thoáng mùi chocolate, có vị chua ít, vị chát tương đối nhiều.. - Quá trình ủ làm giảm hàm lượng polyphenol của hạt. - Như vậy, nếu vào thời điểm nắng ráo, quá trình lên men tự nhiên vẫn có thể cho hạt ca cao có chất lượng hạt chấp nhận được nhưng chất lượng hạt không đồng đều giữa các tầng trong khối ủ và giữa các lần ủ khác nhau cũng như phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết.. - Trong nghiên cứu của mình, Schwan và Wheals (2004) cũng đã có cùng kết luận về ảnh hưởng lớn của điều kiện thời tiết trong quá trình lên men lên chất lượng hạt ca cao sau lên men và chất lượng của các sản phẩm chế biến từ ca cao.. - 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến chất lượng hạt ca cao. - 3.2.1 Chất lượng hạt ca cao sau lên men ở các nhiệt độ khác nhau theo các chỉ tiêu. - Nhiệt độ (0C) pH hàm lượng axit tổng. - Đối với tiêu chuẩn thu mua hạt ca cao lên men trên thế giới, thông thường người ta chọn pH của hạt ≥ 5.5. - Từ kết quả ở bảng 5 ta thấy giá trị pH của mẫu lên men ở 40oC là cao nhất, (khác biệt có ý nghĩa thống kê đối với mẫu lên men ở 30 và 35 oC) điều này cũng tương đối đồng nhất với kết quả phân tích hàm lượng % của axit tổng. - Nếu quá trình lên men sinh ra quá nhiều axit thì mùi vị của sản phẩm chocolate không được chấp nhận.. - Vị của hạt ca cao được đánh giá qua sự kết hợp giữa vị chua và vị chát. - Trong quá trình lên men, các hợp chất polyphenol có khuynh hướng khuếch tán ra bên ngoài và bị oxy hoá bởi enzym polyphenoloxydase làm giảm hàm lượng tanin trong sản phẩm. - Nếu quá trình lên men tốt, hoàn chỉnh thì hàm lượng tanin còn lại thấp và vị chát của hạt sẽ giảm nhiều. - Từ kết quả thu nhận được, ta thấy rằng các mẫu lên men ở: 40 o C, 45 o C và 50 o C có hàm lượng tanin (mg/g) thấp hơn so với các mẫu lên men ở 30 o C và 35 o C. - Mẫu 40 o C có hàm lượng tanin thấp nhất. - Dựa vào Hình 2, ta thấy hạt ca cao có mùi thơm đặc trưng nhiều nhất khi được lên men ở 40 o C. - Hạt ca cao có độ axit thấp, hàm lượng tanin thấp và có mùi thơm đặc trưng hơn các mẫu ủ ở các nhiệt độ khác. - Tuy nhiên trong quá trình ủ, nấm mốc xuất hiện trên mẫu này từ rất sớm (ngày thứ 5) so với mẫu ủ ở 40 o C (ngày thứ 7). - Vì vậy, ta có thể thấy rằng chế độ ủ ở 40oC cho chất lượng hạt sau lên men cao nhất. - Hàm lượng tanin (mg/g). - Hình 3: Sự thay đổi hàm lượng tanin theo nhiệt độ ủ. - Hình 2: Điểm cảm quan chất lượng hạt ca. - cao khi ủ lên men ở các nhiệt độ khác nhau. - 3.3 Ảnh hưởng của độ ẩm nguyên liệu đến chất lượng hạt ca cao sau lên men. - pH Hàm lượng axit tổng. - Từ kết quả ở bảng 6 và 7 cho thấy sự thay đổi độ ẩm của nguyên liệu không ảnh hưởng nhiều đến giá trị pH và hàm lượng axit tổng của hạt ca cao sau khi ủ lên men, nhưng có ảnh hưởng tương đối lớn đến vị chát của sản phẩm. - Màu sắc của hạt ca cao sau lên men được đánh giá là khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức, còn mùi thì được đánh giá là tốt nhất ở độ ẩm nguyên liệu là 82%. - Điều này có thể giải thích là khi độ ẩm không thích hợp sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật lạ phát triển trong đó nấm mốc là thể hiện rõ ràng nhất, làm cho hạt ca cao sau lên men có mùi lạ bên cạnh mùi thơm của hạt. - Từ những kết quả thu thập được như trên, ta thấy khi độ ẩm của nguyên liệu là 82% sẽ cho chất lượng hạt ca cao tốt nhất, quá trình lên men diễn ra đồng đều. - Vì vậy từ thí nghiệm 2 và 3 ta chọn chế độ lên men ở 40oC, độ ẩm nguyên liệu là 82% để áp dụng cho thí nghiệm tiếp theo.. - 3.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến chất lượng hạt ca cao 3.4.1 Sự thay đổi mật số vi sinh vật trong quá trình ủ. - Vi khuẩn lactic hiện diện ngay khi bắt đầu lên men. - Sau đó chúng giảm dần đến cuối quá trình. - về sự hiện diện từ rất sớm, phát triển, đạt đỉnh cao và giảm mật số một cách nhanh chóng của vi khuẩn lên men axit lactic trong quá trình lên men hạt ca cao.. - Xu hướng phát triển này được giải thích bởi Schwan, Rosane, Wheals và Alan (2004) là vào lúc ban đầu lượng thịt quả bao quanh hạt còn nhiều ngăn cản quá trình xâm nhập của oxy vào trong khối ủ nên các vi khuẩn hiếu khí khó phát triển được. - Sau thời gian lên men 7 ngày, mật số của vi sinh vật có ích giảm mạnh do điều kiện không còn phù hợp. - Chất lượng hạt ca cao về cảm quan và hoá lý cũng thay đổi dần trong quá trình lên men thể hiện ở các kết quả phân tích sau.. - Mật số vi sinh vật ( log10 cfu/g). - Nấm men Vi khuẩn lên men acid acetic Tổng số vi khuẩn hiếu khí Vi khuẩn lên men acid lactic. - Hình 4: Mật số vi sinh vật thay đổi theo thời gian lên men ở điều kiện khảo sát. - 3.4.2 Sự thay đổi chất lượng hạt ca cao theo thời gian lên men. - Bảng 8: Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan thay đổi theo thời gian lên men. - Vì vậy đây là thời điểm quá trình hình thành các hợp chất tạo hương đã diễn ra hoàn chỉnh và đạt nồng độ cao nhất. - Nếu quá trình lên men tiếp tục kéo dài quá mức thì mùi thơm đặc trưng của sản phẩm sẽ mất đi và thay vào đó là mùi khó chịu do sự tạo thành các axit béo tự do của các vi khuẩn sinh bào tử hiếu khí hoặc nấm mốc và mùi khó chịu của NH 3 . - Ở 3 khía cạnh cảm quan: màu sắc, mùi, vị thì sản phẩm sau lên men ở ngày thứ 7 được đánh giá là đạt tiêu chuẩn nhất.. - Bảng 9: Giá trị pH và hàm lượng axit tổng và tanin thay đổi theo thời gian lên men ở điều kiện khảo sát. - Thời gian (ngày) pH Hàm lượng axit tổng. - Trong khi lên men các enzym thuỷ phân sẽ phá hủy một phần của lớp vỏ này và axit tạo thành sẽ thấm vào phôi hạt. - Axit ngấm dần vào hạt đến ngày thứ 5 là đạt cực đại vì ethanol đã bị oxy hoá tạo thành axit acetic nhưng quá trình oxy hoá này không dừng lại ở đó mà có thể tiếp tục đến khi tạo thành sản phẩm cuối cùng là CO 2 và H 2 O. - Kết quả phân tích hàm lượng tanin cho thấy chỉ tiêu này đều giảm dần trong suốt quá trình lên men. - Càng về cuối quá trình lên men thì phần thịt quả bao quanh hạt càng bị phân hủy nhiều nên hàm lượng oxy trong khối hạt cũng tăng lên, bên cạnh đó nhiệt độ tăng lên cũng thúc đẩy quá trình oxy hoá diễn ra mạnh mẽ hơn, ngoài ra các sản phẩm tạo thành do hoạt động của vi sinh vật như ethanol, axit, nước sẽ đóng vai trò là dung môi vận chuyển các chất trong các phản ứng do enzym xúc tác.. - Mặt khác càng về cuối quá trình lên men thì mức độ axit bị oxy hoá càng nhiều, pH của môi trường tăng lên.. - Vì vậy, như ta thấy ở Hình 5 hàm lượng tanin giảm liên tục trong suốt quá trình ủ lên men.. - Theo những kết quả phân tích như trên, ta có thể thấy thời gian lên men 7 ngày sẽ cho chất lượng hạt ca cao tốt nhất. - Nếu kết thúc quá trình lên men quá sớm thì sự. - Hình 5: Sự thay đổi hàm lượng tanin theo thời gian ủ ở điều kiện khảo sát. - tạo thành các hợp chất tạo hương chưa hoàn toàn, đồng thời vị đắng chát không giảm như mong muốn do lượng tanin trong hạt ca cao sau ủ lên men còn cao. - Nếu quá trình lên men kéo dài quá mức sẽ gây ra mùi vị xấu cho sản phẩm. - Samah et al, (1992) cũng đã phát hiện sau ngày lên men thứ 7, sự phát triển mạnh của nấm sợi và sự phân hủy protein bởi các proteaza tạo ra NH3 gây mùi rất khó chịu cho hạt ca cao sau lên men.. - Qua toàn bộ quá trình thí nghiệm và kết quả thu nhận được chúng tôi có những đánh giá tổng quát như sau:. - Khi ủ hạt ca cao trong điều kiện tự nhiên, nếu vào thời điểm nắng ráo, quá trình lên men tự nhiên vẫn có thể cho hạt ca cao có chất lượng hạt chấp nhận được nhưng chất lượng hạt không đồng đều giữa các lớp trong khối ủ và giữa các lần ủ khác nhau cũng như phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết.. - Khi điều chỉnh các thông số về điều kiện môi trường ủ thì chất lượng hạt ca cao tốt nhất thu được trong quá trình thí nghiệm ở điều kiện ủ như sau: nhiệt độ lên men là 40 o C, độ ẩm nguyên liệu đạt 82%, thời gian lên men là 7 ngày.. - Quá trình ủ lên men hạt ca cao có sự biến động rất phức tạp của các nhóm vi sinh vật. - Nhìn chung đây là sự hoạt động nối tiếp của chuỗi vi sinh vật mà trước nhất là nấm men, tiếp theo là sự phát triển của các nhóm vi khuẩn lên men axit lactic, nhóm vi khuẩn lên men axit acetic…. - Sản phẩm của các quá trình lên men này là ethanol và các axit hữu cơ,… tạo ra hương vị làm tăng giá trị cảm quan cho hạt ca cao sau lên men.