TS. Phan Thanh Bình
Phòng SH và CNSH, Viện KHKT NLN Tây Nguyên
- Đặt vấn đề
Quá trình sơ chế hạt cacao rất quan trọng để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao và thích hợp với công nghệ chế biến chocolate. Trong quá trình này công đoạn lên men là công đoạn quan trọng nhất và tác động nhiều đến chất lượng hạt cacao cuối cùng, do đó để thực hiện tốt quá trình này chúng ta cần chú ý tới những yêu cầu của trong lên men và các biến đổi sinh hoá trong đó.
Qui trình sơ chế hạt cacao:
Lên men hạt cacao là giai đoạn xảy ra các phản ứng sinh hoá trong hạt một cách mãnh liệt, sản phẩm của quá trình này là các tiền chất của hương vị chocolate (amino acid, đường khử, polyphenol…), bên cạnh đó quá trình này còn tạo ra các nguyên liệu cho các các phản ứng sinh hoá để tạo nên chất lượng trong các giai đoạn tiếp theo như : phơi, sấy, bảo quản, rang và chế biến chocolate (acid, các chất bay hơi, peptide, …). Vậy những yêu cầu nào trong quá trình lên men? những biến đổi sinh hoá nào đã xảy ra trong đó? và tác dụng của các biến đổi đó ra sao? là những câu hỏi sẽ được trả lời trong thảo luận dưới đây.
- Những biến đổi sinh hóa xảy ra trong lên men hạt cacao
Quá trình sinh hoá xảy ra trong hạt chủ yếu là các quá trình lên men của phần cơm nhầy (với cơ chất là đường) và các phản ứng sinh hoá xảy ra trong nội nhũ của hạt. Với hàm lượng đường lớn từ 10-12% chất khô (Wood and Lass, 1987) thì đây quả thực là một môi trường rất thuận lợi cho quá trình lên men của nấm men (yeast) nhằm sản sinh ra cồn ethylic và phát triển sinh khối của chúng để sản sinh ra CO2 và H2O.
Nguồn: Carr và cộng sự,
Sơ đồ 1: Sự chuyển biến đường của cơm nhầy trong quá trình lên men
Tuy nhiên quá trình tăng nhiệt độ của khối hạt được quyết định bởi giai đoạn hoạt động hiếu khí của các vi khuẩn Acetobacter, Bacteria,… trong phản ứng từ ethanol thành acetic acid với năng lượng tới 988 kJ/mol, với năng lượng này đã làm cho khối hạt tăng nhiệt độ lên từ 45-500C.
Quá trình lên men của lớp cơm nhầy đã tạo nên một môi trường thuận lợi về độ pH, hàm lượng ethanol, 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 trình sinh hoá xảy ra bên trong nội nhũ của hạt. Quá trình này diễn ra có mãnh liệt hay không phụ thuộc vào hàm lượng acetic acid và lactic acid trong quá trình lên men lớp cơm nhầy. Khi các acid này thấm vào nội nhũ đã gây ra hiện tượng vỡ các thành 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 chứa lipid và protein (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 enzyme thì các phản ứng sinh hoá đã xảy ra, sản phẩm của các phản ứng này là các đường khử (đường đơn), amino acid, peptide, acid béo tự do, polyphenol, sterol… Các chất này lại chính là các nguyên liệu để tạo nên hương, vị đặc trưng của chocolate thông qua các phản ứng mailar, phản ứng ester hóa, phản ứng ôxy hoá, quá trình caramen… khi tiến hành rang hạt ở nhiệt độ cao (1150C-1450C).
Nguồn: Research and development
cocoa sustainability DEPT, Indonesia
Sơ đồ 2: Quá trình biến đổi các chất trong nội nhũ hạt cacao
Cùng với quá trình dịch chuyển acid vào trong hạt thì cũng có quá trình khuyếch tán các chất bên trong hạt ra bên ngoài như caffein, theobromine để làm giảm vị đắng của hạt, các polyphenol để làm giảm vị chát của hạt.
Các acid dịch chuyển vào trong hạt để tạo nên các phản ứng sinh hoá để tạo nên màu sắc, hương vị chocolate của hạt, nhưng một khía cạnh khác cũng cần phải quan tâm là sau khi lên men thì một lượng lớn acid vẫn còn lưu lại trong hạt và tạo nên vị chua của sản phẩm. Các acid này một phần sẽ bị mất đi một phần trong quá trình phơi (sấy) do bay hơi (chủ yếu là acetic acid), do dịch chuyển theo hơi ẩm (chủ yếu là lactic acid). 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, ít 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 thì quá trình tạo ra hương vị cacao càng tốt và hạt cacao càng có chất lượng cao.
- Một số yếu tố trong quá trình lên men hạt cacao
Mặc dù mỗi vùng, mỗi quốc gia đều có những qui trình lên men với các công đoạn cụ thể để phù hợp với điều kiện và tạo ra được sản phẩm đặc trưng của vùng, của miền. Tuy nhiên trên tổng thể các qui trình vẫn có những yêu cầu chung để tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao, thích hợp cho quá trình chế biến chocolate. Những yếu tố và yêu cầu cần thiết là:
* Nhiệt độ : Quá trình lên men là quá trình sinh nhiệt, do đó nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men cần phải đạt được từ 45-500C để tiêu diệt sức sống của hạt (tránh hạt nảy mầm trong thời gian lên men), nhiệt độ này sẽ thuận lợi cho các phản ứng sinh hoá trong tế bào hạt xảy ra nhanh hơn.
* Thời gian lên men : từ 5-7 ngày đối với giống Forastero, trinitario tuỳ điều kiện thời tiết của từng vùng và 3-4 ngày đối với giống Criollo. Nếu lên men ngắn quá thì quá trình sinh hoá chưa xảy ra hoàn thiện, nếu lên men quá dài thì sự phân huỷ đối với một số chất hữu cơ trong hạt xảy ra mãnh liệt và tạo ra các sản phẩm gây mùi khó chịu như: phân huỷ protein thành NH3, ô xy hoá các acid béo không no thành các aldehyde có mùi không thích hợp với cacao, các phản ứng tạo ester với các mùi không mong muốn…
* Mức độ thông khí thích hợp: Thông thường quá trình lên men yếm khí xảy ra đối với hạt cacao bình thường (không được lưu quả) là 32-48 giờ, và đối với hạt đã làm giảm hàm lượng nước (lưu quả hoặc giảm bớt dịch cơm nhầy) thì sau 24h-32 giờ và tiếp theo sau đó là quá trình lên men hiếu khí (là giai đoạn cần không khí) tạo acid acetic. Như vậy tần suất đảo cần thiết là 2 ngày 1 lần (2 lần cho 5 hoặc 6 ngày lên men), có thể đảo lần thứ nhất vào ngày thứ 1 hoặc ngày thứ 2 tùy điều kiện hạt trước khi lên men đã được tách bớt lớp cơm nhầy hay chưa.
* Loại thùng ủ: Thùng ủ phải đảm bảo được cấu tạo bằng chất liệu mà trong quá trình lên men không xuất hiện mùi vị lạ (mùi cao su, mùi xốp, mùi thuốc sâu, mùi than…), không bị acid ăn mòn, không tác dụng với acid và cồn. Thùng ủ còn phải có tác dụng dễ thoát dịch nhớt, giữ được nhiệt độ. Thông thường thùng ủ được làm bằng gỗ có độ đày 3-4cm, chiều cao dưới 50cm, chiều rộng và chiều sâu phù hợp với năng suất lên men của từng đơn vị. Bên ngoài thùng gỗ có thể bọc lớp xốp cách nhiệt để giữ nhiệt trong quá trình lên men.
* Khối lượng và độ cao khối hạt: Khối lượng hạt để đạt được kết quả lên men tốt là từ 100 kg hạt tươi trở lên, độ cao khối hạt trong ủ lên men ở khối lượng vừa và nhỏ là không quá 45cm. Với khối lượng và độ cao này thì các quá trình sinh hoá trong hạt sẽ xảy ra một cách triệt để và theo xu hướng tốt.
- Một số yêu cầu chính trong quá trình lên men
Như vậy quá trình lên men hạt cacao là một quá trình rất phức tạp với nhiều phản ứng, nhiều tác động. Tuy nhiên quá trình này có tác động lớn đến sự hình thành chất lượng sản phẩm và tạo nguồn nguyên liệu thích hợp cho quá trình chế biến chocolate. Các biến đổi sinh hoá trong hạt là rất phức tạp mà hiện nay các nhà khoa học cũng đang dần tìm hiểu và giải thích cho các quá trình đó. Để thực hiện tốt quá trình lên men hạt cacao cần chú ý tới các yêu cầu sau:
+ Nguyên liệu để lên men phải đúng độ chín, không có quả xanh (quả chưa chuyển màu), không có quả quá chín, hoặc để quá chín (để trên cây quá lâu hoặc lưu giữ quả quá lâu), quả phải được phân loại để loại bỏ các quả bị bệnh, khô, xanh, mọc mầm….
+ Sử dụng các phương pháp để làm giảm hàm lượng dịch cơm nhầy nhằm giảm thời gian lên men yếm khí như: Lưu quả 7-9 ngày, ép bớt dịch cơm nhầy 5-10%, phơi hạt tươi, để ráo qua đêm.
+ Lên men trong thùng gỗ có thể giữ được nhiệt độ, có kích thước thích hợp, không có mùi vị lạ và trơ với các chất hoá học (acid, rượu…).
+ Thời gian lên men từ 5-6 ngày, số lần đảo là 2 ngày 1 lần. Nếu sử dụng phương pháp làm giảm hàm lượng cơm nhầy thì đảo lần thứ nhất sau 24 giờ, nếu hạt tươi được tách liền sau khi thu hoạch hoặc trong vòng 48 giờ sau thu hoạch thì lần đảo thứ nhất vào sau 48 giờ.
+ Khối lượng lên men tốt là từ 100kg trở lên.
+ Độ cao của khối hạt trong thùng ủ không nên vượt quá 45cm.
Sưu tầm và tổng hợp
