Yếu tố giống trong chất lượng hương vị của hạt cacao (Theobroma cacao L.)

Posted By on 19/08/2021

Phan Thanh Bình, Nguyễn Viết Trụ (tổng hợp)

Bộ môn CNSH, SLSH và CNSTH

  1. Đặt vấn đề

Chất lượng nói chung và chất lượng về hương vị của hạt ca cao là yếu tố rất quan trọng đối với người tiêu dùng. Yếu tố này sẽ tác động đến hương vị của sản phẩm cuối cùng là chocolate. Thành phần đa dạng của hương vị hạt ca cao phụ thuộc rất nhiều yếu tố khác nhau như: kiểu gen (giống), quá trình sơ chế quả tươi, lên men, phơi (sấy), qui trình rang, quá trình chế biến sản phẩm, canh tác, vùng trồng…

Đối với cây ca cao (Theobroma cacao L.) thì giống là yếu tố cơ bản, quyết định tới chất lượng của sản phẩm cuối cùng về hương vị. Nền tảng cơ bản về hương vị hạt ca cao được cấu thành bởi các tiền hương vị và các hợp chất hóa học phức tạp hình thành trong quá trình canh tác của mỗi kiểu gen (giống) khác nhau. Các chất đặc biệt là các protein dạng dự dữ, các polysaccharide và các polyphenol. Dưới tác động của quá trình lên men và phơi (sấy) thì các tiền chất, hương vị của hạt ca cao hình thành và trở thành các hợp chất bay hơi sau khi rang. Các protein dự trữ có trong hạt bị biến đổi bởi tác động của enzyme protease để tạo thành các amino acid và các chuỗi oligopeptide. Các polysaccharide cũng chịu tác động của enzyme invertase để tạo thành glucose và fructose. Acid amin, oligopeptide, glucose và fructose này tác dụng với nhau thông qua phản ứng mailer trong quá trình rang để tạo ra hương vị đặc trưng cho hạt ca cao.

Bên cạnh đó các hợp chất polyphenol bị tác động của các enzyme polyphenol oxydase trong suốt quá trình lên men và phơi (sấy) đã tạo ra vị chát, vị đắng và màu sắc của của hạt.

  1. Một số chất chính trong chất lượng hạt ca cao

Trong hạt cacao có hơn 600 loại hợp chất tạo hương vị khi tạo thành sản phẩm của nó (Crafack và cs., 2014). Trong đó có các hợp chất của nitrogen, aldehyde, xetone, ester, rượu, các hydrocarbon, sulfua,… và rất nhiều hợp chất, nhóm chức khác (Ziegleder, 2009).

Quả cacao có chiều dài 15-35cm. Mỗi trái chứa 25-75 hạt, mỗi hạt dài 1-3cm trong đó chứa nhiều dinh dưỡng và chất hóa học. Thông thường khoảng 30-35 quả cacao thì sơ chế được 01 kg hạt khô.

Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt cacao tươi

Stt

Thành phần

Tỷ lệ (%)

1

Nước (wb)

32-39

2

Chất béo (db)

30-32

3

Protein (db)

10-15

4

Polyphenol (db)

5-6

5

tinh bột (db)

4-6

6

Pentosan (db)

4-6

7

Cellulose (db)

2-3

8

Theobromine (db)

1-21

9

Acid (db)

1

10

Caffein (db)

1

Nguồn: Bertazzo và cs., 2011

Ngoài ra trong thành phần hạt cacao còn có đường sucrose, fructose và glucose (Afoakwa, 2010), đường sucrose chiếm hơn 90%. Thành phần chất béo trong hạt ca cao có 95% là triacylglycerol, 2% diacylglycerol, <1% monoacylglycerol, 1% lipid và 1% acid béo tự do (Biehl & Ziegleder, 2003).

Hầu hết các thành phần chất bay hơi tạo nên hương vị chính trong hạt cacao của các giống khác nhau là khác nhau, vì vậy sự tạo thành hương vị của các giống là khác nhau.

Bảng 2: Một số hợp chất bay hơi chính trong 3 giống Criollo, Trinitario và Forastero

Nhóm hợp chất

Chất chính

Criollo (μg/kg hạt tươi)

Forastero (μg/kg hạt tươi)

Trinitario (μg/kg hạt tươi)

Acids

 

acetic acid

365.80 ± 33.54

180.72 ± 29.38

402.23 ± 24.55

 

3-methylbutanoic acid

9.00 ± 3.99

40.67 ± 1.31

8.54 ± 5.01

 

α-ethylbutyric acid

11.11 ± 7.07

1.22 ± 1.22

–

 

hexanoic acid

3.24 ± 1.11

1.56 ± 0.97

3.92 ± 1.25

Rượu

 

2-pentanol

49.61 ± 13.92

12.06 ± 2.47

57.92 ± 17.67

 

3-methyl-1-butanol

1.55 ± 0.72

0.42 ± 0.42

1.91 ± 0.64

 

2-heptanol

13.43 ± 3.01

11.00 ± 1.19

22.17 ± 4.83

 

2-ethyl-1-hexanol

40.73 ± 3.52

3.13 ± 3.13

29.20 ± 4.68

Aldehyds

 

hexanal

2.29 ± 0.51

1.05 ± 0.49

2.69 ± 0.60

 

nonanal

5.26 ± 1.75

2.83 ± 0.94

7.94 ± 0.54

 

benzaldehyde

–

–

2.83 ± 2.83

 

2-phenyl ethanal

1.94 ± 0.64

1.10 ± 0.08

2.90 ± 0.72

Ester

 

2-pentyl acetate

2.29 ± 0.64

1.05 ± 0.36

1.63 ± 0.74

 

2-butyl acetate

–

–

4.23 ± 4.23

 

ethyl benzoate

–

–

2.48 ± 2.48

 

benzyl acetate

2.99 ± 1.34

0.84 ± 0.84

123.30 ± 27.94

Ether

 

carbitol

0.25 ± 0.25

–

0.28 ± 0.28

 

2-(2-butoxyethoxy) ethanol

–

1.18 ± 0.83

0.57 ± 0.57

Hydrocacbon bay hơi

 

β-pinene

23.80 ± 6.27

8.46 ± 0.76

16.78 ± 2.58

 

3-carene

86.34 ± 8.94

40.20 ± 4.16

94.61 ± 6.66

 

α-phellandrene

13.84 ± 1.05

7.57 ± 0.56

14.27 ± 0.93

 

β-myrcene

19.45 ± 1.48

9.69 ± 1.09

20.35 ± 1.76

Phenols

 

estragole

40.19 ± 5.77

7.66 ± 4.56

54.00 ± 5.57

 

anethole

4.19 ± 1.33

24.25 ± 22.56

7.68 ± 1.25

 

2-methoxyphenol

12.97 ± 3.06

3.76 ± 1.60

5.45 ± 2.25

Nguồn: Xiao-Wei Qin và cộng sự 2017

Bảng 2 cho thấy sự khác nhau khá lớn giữa các giống đối với các hợp chất bay hơi như: Acid, rượu, ester, phenols… là các hợp chất chính để tạo nên hương vị đặc trưng của hạt cacao, điều này chứng tỏ mỗi giống có một dạng hương vị khác nhau được tạo thành. Bên cạnh đó các hợp chất này còn bị biến đổi một phần bởi quá trình canh tác, thu hoạch, sơ chế và chế biến, tuy nhiên đây là các hợp chất cơ bản để tạo nên hương vị đặc biệt của cacao khi chế biến chocolate.

  1. Yếu tố giống và hương vị đặc trưng của hạt ca cao.

Trên thế giới có khoảng hơn 3.500 dòng ca cao được trồng, như vậy sẽ có 3.500 loại hạt có chất lượng khác nhau. Cacao có 3 nhóm giống chính là Criollo, Forastero và Trinitario. Nhóm giống Criollo và Trinitario có hương vị tốt hơn so với Forastero. Hầu hết các dòng của giống Forastero cho hạt ca cao có màu sắc và hương vị ở mức trung bình, trừ giống Nacional (ở Ecuador). Các giống thuộc nhóm Criollo và Trinitario, thường có năng suất thấp và dễ bị nhiễm bệnh, ngày càng ít được sử dụng và được thay thế bằng Forastero hay những con lai có năng suất cao.

Bảng 3: Hương vị đặc trưng hạt ca cao từ các giống và vùng trồng khác nhau

Vùng trồng

Giống

Hương vị

Côte d’Ivoire

(Bờ Biển Ngà)

Forastero

Hương ca cao tốt, ít đắng, acid thấp, hương trái cây, mùi thơm.

Ghana

Hạt lai Forastero

Hương chocolate mạnh

Nigeria

Hạt lai Forastero

Hương ca cao trung bình,

São Tomé & Principe

Forastero

Hương ca cao tốt, đắng, hơi cay, hương trái cây và màu ánh đỏ.

Madagascar

Criollo

Mùi rượu, thối và vị chanh

Venezuela

Criollo “Porcelana”

Hương ca cao dịu, hơi đắng, hương trái cây

Brazil

Forastero

Hương ca cao, đắng, acid cao, chát và đôi khi có hương trái cây

Colombia

Trinitario và Criollo

Hương trái cây, đắng và vị ca cao

Peru

Farastero

Hơi đắng và có hương trái cây

Ecuador (home of Arriba)

Farastero (Nacional)

Chocolate thấp, hương hoa, hương trái cây, mùi cỏ khô và mùi đất.

Mexico (Tabasco)

Hạt lai Criollo/Forastero

Chocolate thấp, acid cao, hương trái cấy nhẹ.

Panama

Forastero

Chocolate trung bình, vị chua, hương trái cây và tinh dầu.

Jamaica

Forastero

Hương trái cây

Cộng hòa Dominica (Sanchez)

Hạt lai Criollo/Forastero

Ca cao thấp, không thơm, đắng

Cộng hòa Dominica (Hispaniola)

Hạt lai Criollo/Forastero

Mùi rượu, mùi đất và có thể có mùi thuốc lá

Costa Rica

Forastero

Hương trái cây, hương ca cao

Trinidad & Tobago

Trinitario

Ca cao cao, mùi đậu, mùi rượu và thơm

Grenada

Trinitario

Chocolate, hương trái cây, hương hoa, mùi cỏ khô và mùi gỗ

Indonesia

Hạt lai Criollo/Forastero

Chocolate thấp, chua và có vị trái cây

Sulawesi

Hạt lai Criollo/Forastero

Ca cao thấp, đắng, hơi chua và có vị chát

Java

Hạt lai Criollo/Forastero

Ca cao thấp, hương dịu, acid và có màu nhạt

Papua New Guinea

Hạt lai Criollo thuần/Forastero

Acid biến đổi mạnh, hương hoa, dịu và có mùi đậu

Malaysian

Hạt lai Foratero

Ca cao từ thấp đến trung bình, độ chua từ trung bình đến cao, chát (phụ thuộc vào mức độ lên men).

Nguồn: J.E. Kongor et all, Food Research International. 82 (2016) 44–52.

Bảng 3 cho thấy sự khác nhau khá lớn từ các dòng (giống) khác nhau của cacao được trồng tại các quốc gia khác nhau về hươn vị cuối cùng. Điều này cho thấy yếu tố giống và yếu tố vùng trồng có tương tác với nhau và tạo nên các kiểu hương vị đặc trưng cho từng sản phẩm.

Ngoài 3 giống ca cao được trồng phổ biến Forastero, Criollo, Trinitario thì nhiều giống con lai đã được phát triển dựa trên sự chọn lọc và nghiên cứu qua thời gian dài trên khắp thế giới.

Qủa cacao của 3 giống khác nhau

Giống Forastero, có nguồn gốc ở lưu vực sông Amazon (Lima và cs., 2011), chiếm gần 95% sản lượng ca cao thế giới (Saltini và cs, 2013). Giống này được trồng chủ yếu ở Tây Phi, đặc biệt ở Bờ Biển Ngà, Ghana, Nigeria và Cameroon. Hạt có màu tím (đỏ) đặc trưng, do sự biểu hiện của anthocyanin. Cây ca cao, giống Forastero có khả năng kháng sâu bệnh hại ở mức khá (Bartley, 2005; Lima và cs., 2011). Forastero có nhiều phân loài: Amelonado, Cundeamor và Calabacillo, trong đó, Amelonado được trồng phổ biến nhất. Những kết quả nghiên cứu của J.E Kongor và cộng sự (2016) cho thấy rằng, hạt ca cao giống Forastero có pH cao hơn sau khi lên men và phơi (sấy) so với giống Criollo. Do đó, chocolate được sản xuất từ hạt Forastero sẽ ít đắng hơn, ít chát hơn và ít acid hơn so với chocolate được sản xuất từ giống Criollo hoặc Trinitario (Sukha, Butler, Umaharan, & Boult, 2008).

Giống Criollo có nguồn gốc từ Châu Mỹ. Hạt có màu trắng, trắng ngà hoặc có màu vàng tím nhạt là do có gen gây ức chế anthocyanin (Fowler, 1999). Giống này cho năng suất thấp, dễ bị sâu bệnh hại. Hiện nay, giống này chỉ được trồng chủ yếu ở Trung Mỹ và một số vùng ở Châu Á (Fowler, 1999; Thompson, Miller, & Lopez, 2007). Hạt ca cao giống này có chứa hàm lượng lớn Pyrazine và pH thấp, tuy nhiên có hàm lượng các tiền hương vị rất cao nên tạo ra những hương vị đặc trưng rất tốt cho các loại chocolate đặc biệt (J.E. Kongor và cs, 2016).

Giống Trinitario có nguồn gốc từ Trinidad, đây là sản phẩm con lai tạo tự nhiên và tái tổ hợp giữa Criollo và Forastero (Fowler, 1999). Hạt có màu trắng và mức chống chịu sâu bệnh hại là trung gian giữa Criollo và Farastero (Bartley, 2005).

Clapperton và cộng sự (1994) đã chỉ ra rằng, có sự khác biệt về cường độ hương vị, vị chát, đắng và độ chua giữa các giống Amelonado (được trồng ở Tây Phi), các dòng IMC67, NA33, PA7 và SCA12 trồng ở vùng Amazon và giống UIT1 (thuộc giống Trinitario) trồng ở Sabah, Malaysia.

Các giống thường có tỷ lệ amino acid và đường khử khác nhau, tỷ lệ này càng cao (càng tiến tới 1) thì hương vị chocolate càng tốt. Giống Amelonado (ở Ghana) có tỷ lệ 1/1,2, giống Amazon (ở Malaysia) có tỷ lệ 1/2,6, giống Trinitario và Amazon (ở PNG) có tỷ lệ là 1/3,6.

  1. Kết luận

Chất lượng hạt ca cao quyết định tới chất lượng của sản phẩm chocolate của từng nhà máy sản xuất. Chất lượng của hạt cacao phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó giống là yếu tố cơ bản và quan trọng đi kèm với các phương pháp sơ chế, chế biến phù hợp thì mới tạo ra được sản phẩm có chất lượng cao. Các nhà máy, đơn vị chế biến đều hướng tới sản phẩm chocolate có chất lượng cao nhất, đặc biệt nhất. Vì vậy khi lựa chọn nguyên liệu cần nắm vững các thành phần hóa học, yếu tố giống của hạt cacao nguyên liệu để có các phương pháp sơ chế, chế biến thích hợp làm tăng chất lượng và đảm bảo sản phẩm cuối cùng có chất lượng hoàn hảo nhất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  1. Adeyeye, I. E., Akinyeye, O. R., Ogunlade, I., Olaofe, O., & Boluwade, O. J. (2010). Effect of farm and industrial processing on the amino acid profile of cocoa beans. Food Chemistry, 118, 357–363.
  2. Afoakwa, E. O., Paterson, A., Fowler, M., & Ryan, A. (2008). Flavor formation and character in cocoa and chocolate: A critical review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 48,840–857.
  3. Afoakwa, E. O., & Paterson, A. (2010). Cocoa fermentation: Chocolate flavour quality.
  4. Encyclopedia of biotechnology in agriculture and food. U.K: Taylor & Francis Publishing Inc, 457–468.
  5. Bartley, B. G. D. (2005). The genetic diversity of cacao and its utilization. UK: CABI Publ, Wallingford.
  6. Bertazzo, A., Comai, S., Brunato, I., Zancato, M., & Costa, C. V. L. (2011). The content of protein and non-protein (free and protein-bound) tryptophan in Theobroma cacao beans. Food Chemistry, 124,93–96.
  7. Biehl, B., & Ziegleder, G. (2003). Cocoa: Chemistry of processing. Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (2nd ed.), 1436–1448.
  8. Saltini, R., Akkerman, R., & Frosch, S. (2013). Optimizing chocolate production through traceability: A review of the influence of farming practices on cocoa bean quality. Food Control, 29,167–187.Sukha, D., Butler, D., Umaharan, P., & Boult, E. (2008). The use of an optimized organoleptic assessment protocol to describe and
  9. quantify different flavour attributes of cocoa liquors made from Ghana and Trinitario beans. European Food Research and Technology, 226(3), 405–413.
  10. Thompson, S. S., Miller, K. B., & Lopez, A. S. (2007). Cocoa and coffee. InM. P. Doyle, & L. R. Beuchat (Eds.), Foodmicrobiology: fundamentals and frontiers (pp. 837–850) (3rd ed.). Washington DC: ASM Press.