QUY TRÌNH LÊN MEN CA CAO (Theobroma cacao L.)

Mục tiêu thực hiện đề tài nhằm hoàn thiện quy trình lên men ca cao và xác định được lượng dịch ép ra từ lớp cơm nhầy ca cao để quá trình lên men đạt chất lượng cao.Đề tài gồm 3 thí nghiệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

QUÁ TRÌNH LÊN MEN CA CAO

LỜI CẢM ƠN

Đối với mỗi sinh viên năm cuối, khoảng thời gian làm đề tài tốt nghiệp được coi là một cơ hội để thử sức mình, có thể sử dụng hết tất cả kiến thức trong nhà trường để áp dụng vào công việc thực tế Qua thời gian thực tập tại công ty ca cao Trọng Đức em đã hoàn thành cuốn luận văn này

Trước hết em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, cùng toàn thể các thầy cô khoa Nông Học trong trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức chuyên môn trong suốt 4 năm học tập ở trường

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Phạm Hồng Đức Phước đã trực tiếp hướng dẫn và truyền đạt cho em những kiến thức vô cùng quý giá trong quá trình thực

tập và hoàn thành cuốn luận văn này

Lòng biết ơn sâu sắc xin gởi đến ba mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng Cảm ơn gia đình đã động viên em hoàn thành đề tài

Em xin gửi đến toàn thể các cô chú, anh chị tại công ty ca cao Trọng Đức nói chung và anh Đặng Trường Khanh - Phó tổng giám đốc công ty ca cao Trọng Đức nói riêng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em thực hiện thí nghiệm tốt nhất

Do thời gian cũng như kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu xót, em rất mong được sự góp ý tận tình của thầy cô ở trong khoa để hoàn thiện hơn trong thực tế sau này

Cuối cùng, em xin chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe và nhiều niềm vui trong công tác giảng dạy Kính chúc toàn thể quý cô chú, anh chị tại công ty ca cao Trọng Đức lời chúc sức khỏe và thành công

Em chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, ngày 06 tháng 07 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Hoàng Thị Hoa

TÓM T ẮT

Hoàng Thị Hoa, 2012 Quy trình lên men ca cao (Theobroma cacao L.) Khoá luận tốt nghiệp ngành Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh,Giảng viên hướng dẫn TS Phạm Hồng Đức Phước

Đề tài này được thực hiện tại Công ty ca cao Trọng Đức, huyện Định Quán, tỉnh Đồng Nai từ ngày 16 tháng 3 năm 2012 đến ngày 26 tháng 6 năm 2012 Mục tiêu thực

hiện đề tài nhằm hoàn thiện quy trình lên men ca cao và xác định được lượng dịch ép

ra từ lớp cơm nhầy ca cao để quá trình lên men đạt chất lượng cao.Đề tài gồm 3 thí nghiệm nhỏ, thí nghiệm sau được thiết lập dựa trên kết quả thí nghiệm trước.Thí nghiệm thực hiện quy trình lên men ép dịch cơm nhầy, lên men 6 ngày và phơi hạt sau khi lên men đến 7% ẩm độ.Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối đầy đủ ngẫu nhiên hoàn toàn, một yếu tố, ba lần nhắc lại, 3 thí nghiệm nhỏ tổng số9 nghiệm thức

Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của lượng dịch ép ra từ lớp cơm nhầy ca cao theo quy trình lên men 6 ngày và phơi hạt sau khi lên men đến 7% ẩm độ đến pH hạt khô sau khi lên men Tiến hành ép dịch từ lớp cơm nhầy ca cao ở 3 mức là 0%, 5% và 10% Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của lượng dịch ép ra từ lớp cơm nhầy ca cao theo quy trình lên men 6 ngày và phơi hạt sau khi lên men 7% ẩm độ đến pH hạt khô sau khi lên men Tiến hành ép dịch từ lớp cơm nhầy ca cao ở 3 mức là 7%, 12% và 12% cho thêm 5% nước vào lại khối hạt

Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của lượng dịch ép ra từ lớp cơm nhầy ca cao theo quy trình lên men 6 ngày và phơi hạt sau khi lên men đến 7% ẩm độ đến pH hạt khô sau khi lên men Tiến hành ép dịch từ lớp cơm nhầy ca cao ở 3 mức là 0%, 12% và 12% cho thêm 12% nước vào lại khối hạt

Kết quả đạt được: Hầu hết các nghiệm thức ép dịch từ lớp cơm nhầy ca cao đều làm pH hạt khô sau khi lên men tăng Tuy nhiên quy trình lên men ép dịch từ lớp cơm nhầy ở mức 10%, lên men 6 ngày và phơi hạt sau khi lên men đến7% ẩm độ cho pH

hạt cao và phẩm chất hạt tốt nhất

M ỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh mục các bảng viii

Danh mục các hình ix

Danh mục các từ viết tắt x

Chương 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Yêu cầu 2

1.4 Phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Nguồn gốc 3

2.2 Đặc điểm thực vật học 3

2.2.1 Rễ 3

2.2.2 Thân, cành 3

2.2.3 Lá 4

2.2.4 Hoa 5

2.2.5 Trái và hạt 5

2.3 Đặc điểm sinh thái 6

2.3.1 Khí hậu 6

2.3.2 Đất đai 6

2.3.3 Nước 7

2.3.4 Gió 7

2.3.5 Bóng che 7

2.4 Thành phần hóa học và công dụng 7

2.5 Các giống ca cao 10

2.6 Tình hình tiêu thụ ca cao 12

2.7 Thu hoạch và sơ chế ca cao 14

2.7.1 Thu hoạch trái 14

2.7.2 Tồn trữ trái 14

2.7.3 Đập trái – Tách hạt 14

2.7.4 Ủ hạt/ Lên men 15

2.7.5 Phơi, sấy ca cao 16

2.7.6 Bảo quản hạt 17

2.8 Cơ chế của quá trình lên men ca cao 17

2.8.1 Mục đích của quá trình lên men 17

2.8.2 Yêu cầu của quá trình lên men 18

2.8.3 Các biến đổi xẩy ra trong quá trình lên men 19

2.9 Tiêu chuẩn Việt Nam về hạt ca cao 24

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 Thời gian và địa điểm 28

3.2 Điều kiện tiến hành thí nghiệm 28

3.3 Vật liệu thí nghiệm 29

3.4 Bố trí thí nghiệm 30

3.5 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 32

3.6 Các chỉ tiêu theo dõi 33

3.6.1 pH của hạt trong quá trình lên men 33

3.6.2 pH hạt ca cao khô sau khi lên men 33

3.6.3 Nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men 34

3.6.4 Hàm lượng vỏ 34

3.6.5 Tỉ lệ lên men 34

3.6.6 Đếm hạt 34

3.6.7 Đánh giá cảm quan 35

3.6.8 Tạp chất 35

3.7 Phương pháp xử lý số liệu 35

C HƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

4.1 Thí nghiệm 1 36

4.1.1 pH của hạt ca cao trong quá trình lên men 36

4.1.2 pH hạt ca cao khô sau khi lên men 38

4.1.3 Nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men 38

4.1.4 Hàm lượng vỏ 39

4.1.5 Tỷ lệ lên men 40

4.1.6 Đếm hạt 40

4.1.7 Đánh giá cảm quan 41

4.1.8 Tạp chất 42

4.2 Thí nghiệm 2 42

4.2.1 pH của hạt ca cao trong quá trình lên men 42

4.2.2 pH hạt ca cao khô sau khi lên men 44

4.2.3 Nhiệt độ của khối hạt trong quá trình lên men 44

4.2.4 Hàm lượng vỏ 45

4.2.5 Tỷ lệ lên men 46

4.2.6 Đếm hạt 46

4.2.7 Đánh giá cảm quan 46

4.2.8 Tạp chất 47

4.3 Thí nghiệm 3 47

4.3.1 pH hạt ca cao trong quá trình lên men 47

4.3.2 pH hạt ca cao khô sau khi lên men 49

4.3.3 Nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men 49

4.3.4 Hàm lượng vỏ 50

4.3.5 Tỷ lệ lên men 50

4.3.6 Đếm hạt 51

4.3.7 Đánh giá cảm quan 51

4.3.8 Tạp chất 51

CHƯƠNG 5 KÊT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 53

5.1 Kết luận 53

5.2 Đề nghị 53

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 54

PH Ụ LỤC 56

DANH M ỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các thành phần của hạt ca cao tươi, tính theo % trọng lượng tươi 8

Bảng 2.2: Thành phần của bột ca cao 9

Bảng 2.3: Thành phần hoá học của vỏ trái ca cao 9

Bảng 2.4: Những đặc tính chính khác nhau giữa Criollo, Forastero và Trinitario 11 Bảng 2.5: Sản lượng ca cao trên thế giới (tấn) 12

Bảng 2.6: Tiêu thụ ca cao trên thế giới (1.000 tấn) 13

Bảng 2.7: Giải thích một số thuật ngữ trong TCVN 7518 : 2005 25

Bảng 2.8: Phân loại hạt ca cao theo TCVN 7519 : 2005 27

Bảng 4.1: sự biến đổi pH của hạt ca cao khô sau khi lên men 38

Bảng 4.2: Hàm lượng vỏ hạt ca cao của các nghiệm thức sau khi lên men 39

Bảng 4.3: Tỷ lệ lên men hạt ca cao của các nghiệm thức sau khi phơi 40

Bảng 4.4: Tỷ lệ lên men hạt ca cao của các nghiệm thức sau 2 tháng lên men 40

Bảng 4.5: Số hạt đếm được trong 100g của các nghiệm thức 41

Bảng 4.6: Điểm đánh giá cảm quan của các nghiệm thức 41

Bảng 4.7: Phần trăm tạp chất của các nghiệm thức (%) 42

Bảng 4.8: pH hạt ca cao khô sau khi lên men của các nghiệm thức 44

Bảng 4.9: Hàm lượng vỏ hạt ca cao của các nghiệm thức 45

Bảng 4.10: Tỷ lệ hạt ca cao lên men của các nghiệm thức sau khi phơi 46

Bảng 4.11: Đếm số hạt ca cao trong 100g của các nghiệm thức 46

Bảng 4.12: Phần trăm tạp chất của các nghiệm thức (%) 47

Bảng 4.13: pH hạt ca cao khô sau khi lên men 49

Bảng 4.14: Hàm lượng vỏ của các nghiệm thức 50

Bảng 4.15: Tỷ lệ lên men của các nghiệm thức sau khi phơi 50

Bảng 4.16: Số hạt đếm được trong 100g của các nghiệm thức 51

Bảng 4.17: Phần trăm tạp chất của các nghiệm thức (%) 51

DANH M ỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sự thay đổi hương vị của hạt ca cao trước và sau lên men 22

Hình 2.2: Sự chuyển biến đường của lớp cơm nhầy và quá trình biến đổi các chất của nội nhũ hạt ca cao trong quá trình lên men 23

Hình 2.3: Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình lên men 24

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 30

Hình 3.2: Các bước tiến hành 32

Hình 4.1: sự biến đổi pH của lớp cơm nhầy ca cao trong quá trình lên men 36

Hình 4.2: Sự biến đổi pH của lớp cơm nhầy ca cao trong quá trình lên men 37

Hình 4.3: Sự chuyển biến nhiệt độ trong quá trình lên men hạt ca cao 39

Hình 4.4: Sự chuyển biến pH lớp cơm nhầy ca cao trong quá trình lên men 43

Hình 4.5: Sự chuyển biến pH phôi nhũ ca cao trong quá trình lên men 43

Hình 4.6: Sự chuyển biến nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men 45

Hình 4.7: Sự chuyển pH lớp cơm nhầy ca cao trong quá trình lên men 48

Hình 4.8: Sự chuyển biến pH phôi nhũ ca cao trong quá trình lên men 48

Hình 4.9: Sự chuyển biến nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men 49

FAOSTAT Food and Agriculture Organization of the United Nations Statistical

Data (Dữ liệu thống kê của FAO)

WCF World Cocoa Foundation(Quỹ ca cao thế giới)

Từ ca cao, người ta có thể chế biến ra rất nhiều loại sản phẩm như: bánh, kẹo nhân sô cô la; nước uống hương vịsô cô la…Không những thế, cacao khô và một số thành phẩmsô cô la chứa rất nhiều nhóm chất chống oxy hóa flavanol (epicatechin, catechin, procyanidin) có vai trò quan trọng trong việc duy trì hệ thống tim mạch hoạt động tốt, ngăn ngừa bệnh tim…(Phạm Hồng Đức Phước, 2009)

Ở Việt Nam, tính đến tháng 05 năm 2010 diện tích cây ca cao trên cả nước khoảng 12.300 ha, phần lớn trồng xen trong các vườn dừa, vườn cây ăn trái ở Đồng

bằng sông Cửu Long; trồng trong các vườn cây công nghiệp ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên Theo Hiệp hội cà phê – ca cao Việt Nam, hiện nhu cầu chế biến và tiêu thụ ca cao của thế giới tăng từ 3 – 4% trên mỗi năm (tương đương 1000.000 - 120.000 tấn/năm)

Hiện nay, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho phép các cơ quan chuyên ngành tiến hành xây dựng quy hoạch trồng ca cao trên cả nước, phấn đấu đến năm 2015 đạt 60.000 ha và đến năm 2020 đạt 80.000 ha, trong đó có 60.000 ha kinh doanh, đạt năng suất bình quân 1,8 tấn/ha, sản lượng khô 108.000 tấn, hạt ca cao xuất khẩu đạt 86.000 tấn/năm và kim ngạch xuất khẩu đạt 100–120 triệu USD/năm Với mục tiêu này Việt Nam đang nỗ lực đưa ca cao trở thành một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu hàng đầu thế giới (http://agriviet.com/nd/4019-ky-thuat-trong-va-cham-soc-cay-ca-cao/)

Tuy nhiên, chất lượng hạt ca cao khôsau khi lên men của Việt Nam chưa như mong muốn do hạt bị chua và chất lượng chưa đồng đều Hiện nay giá bán hạt ca cao

của Việt Nam đã cao so với thị trường thế giới nhưng ta mong muốn là cao hơn nữa nếu cải tiến được chất lượng Được sự phân công của khoa Nông học và dưới sự

hướng dẫn của TS Phạm Hồng Đức Phước đề tài “ Quy trình lên men ca cao

(Theobroma cacao L.)” được tiến hành

1.2 M ục tiêu nghiên cứu

Nhằm hoàn thiện quy trình lên men ca cao và xác định được lượng dịch ép ra từ

lớp cơm nhầy ca cao phù hợp để quá trình lên men đạt chất lượng cao

Chương 2

T ỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Ngu ồn gốc

Cây ca cao có tên khoa học là Theobroma cacao L., thuộc họ Sterculiaceae, là

loài duy nhất trong số 22 loài của chi Theobroma được trồng sản xuất Ca cao có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazon nằm ở Nam, Trung Mỹ và cũng đã được trồng rộng rãi ở đây từ hơn 500 năm trước (Phạm Hồng Đức Phước, 2009)

Ở Việt Nam, ca cao được du nhập vào rất sớm, theo chân các nhà truyền giáo phương Tây (http://vi.wikipedia.org/wiki/Cacao) Cây ca cao được trồng thử nghiệm đầu tiên tại các tỉnh phía Nam Năm 1988 cố đạo Garnet đã trồng ở địa phận Cái Mơn hơn 4.000 gốc trên 6 ha trong làng Vĩnh Thành (Neil Hollywood và ctv, 2008) Hiện

nay, ca cao được chia làm 3 nhóm chính bao gồm: Criollo, Foastero và Trinitario

2.2 Đặc điểm thực vật học

2.2.1 Rễ

Bộ rễ ca cao gồm một rễ chính có thể dài tới 2 m, kèm theo một hệ thống rễ phụ

chủ yếu nằm ở tầng đất mặt 20 cm Bộ rễ phụ đan dày đặc giúp ca cao hút chất dinh dưỡng và rễ trụ có nhiệm vụ hút nước và chất dinh dưỡng ở tầng sâu

2.2.2 Thân, cành

Sự phát triển của thân có thể chia làm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: hạt nảy mầm thượng địa (lá mầm nhô lên khỏi mặt đất), rễ mọc ra trước, sau đó 2 lá mầm được đội lên khỏi mặt đất 3–4 cm Đoạn thân dưới lá mầm không có mầm bất định là nơi để ghép khi nhân giống vô tính

- Giai đoạn 2: lá mầm mở, 4 lá đầu tiên phát triển, đốt rất ngắn Lá tăng trưởng

diện tích và đốt kéo dài Khi lá thuần thục, đợt sinh trưởng kế tiếp bắt đầu với sự xuất

hiện lá non trên các đốt rất ngắn Mỗi đợt sinh trưởng kéo dài khoảng 6 tuần, đốt dài

ratrong thời gian này Tùy theo điều kiện môi trường, trong giai đoạn này thân có thể cao lên từ 0,5–2,0m

- Giai đoạn 3: cây tạm ngưng tăng trưởng về chiều cao Cành ngang trên đỉnh ngọn phát triển (5 cành đối với nhóm Forastero và Trinitario; 3 cành đối với Criollo) tạo tầng cành đầu tiên Cành ngang phát triển theo hướng nằm ngang hoặc nghiêng, lá đính trên cành ngang theo vị trí đối cách trong khi thân chính mọc thẳng đứng và lá đính hình xoắn ốc Nếu đỉnh ngọn bị tổn thương trước khi phát triển tầng cành, chồi bên ở nách lá tăng trưởng theo hướng thẳng đứng thành chồi vượt và sau đó cũng phân cành ngang như thân chính

Một thời gian sau khi tầng cành xuất hiện, chồi bên ở các nách lá phát triển và tăng trưởng thẳng đứng (đôi khi hàng năm sau khi tầng cành đầu tiên xuất hiện) sự phát triển của chồi bên diễn tiến như giai đoạn 3 trên thân chính Sự phát triển lặp lại, cây có thể có 4 – 5 tầng cành và cao đến 20 m trong tự nhiên

2.2.3 Lá

Lá non phát triển theo từng đợt, mỗi đợt các chồi đỉnh phát triển nhanh tạo ra từ

3 đến 6 cặp lá mới Sau mỗi đợt ra lá, đỉnh cành vào trạng thái ngủ, thời gian ngủ tùy theo điều kiện môi trường nhưng thường khoảng 4 – 6 tuần Sự phát triển lá liên quan đến tình trạng nước của cây Ca cao trồng không che bóng các đợt ra lá nhanh hơn là

trồng trong điều kiện có che bóng Điều này là do khi không có bóng che, sự biến động hàm lượng nước trong cây xảy ra thường xuyên và nhiệt độ môi trường bên ngoài cao kích thích chồi lá phát triển

Cây cần dinh dưỡng khi đợt lá mới phát triển Nếu cây thiếu dinh dưỡng sẽ có sự chuyển vận dinh dưỡng từ lá già sang lá non mới ra và dẫn đến việc lá già bị rụng sớm

Do đó, số lá già hiện diện trên thân giúp người trồng có thể hiểu được phần nào hiện trạng dinh dưỡng của cây ca cao

Màu sắc lá non thay đổi tùy theo giống từ màu xanh nhạt đến vàng, từ màu hồng đến đỏ đậm Khi trưởng thành lá có màu xanh thẫm, cứng cáp hơn và nằm ngang Khí

khổng chỉ có mặt dưới phiến lá nên khi phun phân bón lá phun từ dưới lên cho hiệu

quả cao hơn Lá dưới bóng che có phiến rộng và xanh hơn ngoài nắng

Lá trên thân chính hoặc cành vượt có cuống dài từ 7 – 9 cm và mọc theo hình

xoắn ốc Lá trên cành ngang có cuống ngắn từ 2 – 3 cm, mọc đối cách trên cành và

chịu được cường độ ánh sáng cao hơn lá trên thân chính

2.2.4 Hoa

Hoa ca cao phát triển trực tiếp trên sẹo lá ở thân và cành Hoa nhỏ, màu hồng có

5 cánh, 5 đài hoa và bầu nhị có 5 ngăn Cánh hoa ở dưới thon lại trên phình rộng ra, làm cho cánh hoa ca cao có hình thù khá đặc biệt Hoa ca cao có 10 nhị đực trong đó

chỉ có 5 nhị đực nằm phía trong là có chức năng sinh sản Mỗi nhị đực này có 2 túi

phấn

Khi một nụ hoa đã thành thục, các đài hoa tách vào buổi chiều, hoa tiếp tục nở qua đêm và sáng hôm sau là lúc các túi phấn tung phấn và thụ phấn xẩy ra trong ngày (hoa bắt đầu nở từ khoảng 3 giờ chiều hôm trước đến 9 giờ sáng ngày hôm sau)

Việc thụ phấn chủ yếu nhờ côn trùng thuộc họ Ceratopogonidae Loài Forcipomyia là loài phổ biến nhất tham gia thụ phấn Thuốc trừ sâu không ảnh hưởng nhiều đến dân số của loài côn trùng này Côn trùng này rất nhỏ thường cư trú trong điều kiện tối, ẩm nơi có các tàn dư thực vật quanh cây ca cao, do đó nếu vườn quá sạch hoặc quá khô sẽ không thuận lợi cho sự thụ phấn Vòng đời của loài côn trùng này khoảng 28 ngày và quần thể chúng tăng rõ rệt vào mùa mưa Cả côn trùng đực và cái đều làm nhiệm vụ thụ phấn nhưng những con cái tích cực hơn

Trên mỗi cây ca cao trưởng thành có thể có rất nhiều hoa được hình thành nhưng thông thường chỉ 1 - 5% được thụ tinh và kết trái Phần lớn hoa nở mà không được thụ

phấn sẽ rụng sau 48 giờ Ca cao có mức độ thụ phấn chéo cao vì phần lớn các giống

trồng hiện nay đều tự bất thụ Mức độ tự bất thụ cũng không giống nhau ở các loài phụ khác nhau (http://longdinh.com/default.asp?act=chitiet&ID=908&catID=3)

2.2.5 Trái và hạt

Sau khi thụ phấn trái tăng trưởng chậm trong khoảng 40 ngày đầu và đạt tốc độ

tối đa sau 75 ngày Sau khi thụ phấn 85 ngày, sự tăng trưởng của trái chậm lại, trong khi hạt bên trong trái bắt đầu tăng trưởng nhanh, đây cũng là thời kỳ hạt tích luỹ chất béo

Lớp cơm nhầy hình thành khoảng 140 ngày sau khi thụ phấn Khi hạt tăng trưởng tối đa, trái vào giai đoạn chín Trái chín không nở bung ra và ít khi rụng khỏi cây Trái có cuống hóa gỗ nên rất dai Trái non có 5 ngăn trong đó hạt được phân chia đều, khi trái chín vách ngăn này biến mất chỉ còn lại một hốc chứa đầy hạt Từ khi thụ phấn đến trái chín kéo dài từ 5 – 6 tháng tùy theo giống

Hình dạng trái thay đổi nhiều từ hình cầu đến hình dài nhọn hay hình trứng, kích thước có thể từ 10 – 30 cm (chiều dài) Số lượng rãnh và độ sâu của khía trên trái cũng thay đổi từ 5 – 10 rãnh, rãnh có thể sâu nhiều, nông hoặc trơn nhẵn Màu sắc của trái khá đa dạng Trái chưa chín có màu xanh, đỏ tím hoặc xanh điểm đỏ tím Khi trái chín màu xanh chuyển sang màu vàng; màu đỏ tím chuyển sang màu da cam Vỏ trái có thể dày từ1 – 3 cm Trọng lượng trái thay đổi 0,2 – 1,0 kg

Mỗi trái chứa từ 30 –40 hạt Mỗi hạt có lớp cơm nhầy bao quanh có vị chua,

ngọt, thơm và xếp thành 5 dãy Hạt có vỏ mỏng màu hồng, nhiều đường gân Hạt rất

dễ mất sức nảy mầm sau khi tách khỏi trái nên thường phải gieo ngay Hạt sau khi tách

lớp cơm nhầy và hong ráo, nếu giữ trong mùn cưa hoặc than có thể giữ được sức nảy

mầm trong 3 –4 tuần Lá mầm có màu tím (màu trắng ngà hoặc vàng nhạt đối với

Criollo và hóa nâu sau khi lên men) Kích thước hạt thay đổi tùy theo giống và mùa

C và tối thiểu khoảng

18 –210C Cây bị thiệt hại nghiêm trọng ở nhiệt độ dưới 100

2.3.3 Nước

Ca cao không thích hợp các chân đất ngập úng, khó thoát nước Trong thời kỳ

kiến thiết cơ bản ca cao cần phải tưới nước đầy đủ trong mùa khô nhất là những nơi bóng che còn thiếu Ca cao chủ yếu ra hoa và phát triển trái trong mùa mưa, nên khi ca cao đã định hình, mùa khô có thể cần ít nước tưới hơn Tuy nhiên, nếu được tưới nước trong mùa khô thì năng suất sẽ cao và ra trái quanh năm Khi trái phát triển nếu thiếu nước hạt sẽ nhỏ, hàm lượng bơ thấp và tỉ lệ vỏ nhiều Những hạt này có giá trị thương

phẩm thấp Do đó, những nơi thiếu nước mùa khô nên cắt bỏ trái để giữ sức cho cây

2.3.4 Gió

Lá ca cao có cuốn dài, phiến lá rộng nên nếu bị gió lay liên tục sẽ bị tổn thương

cơ giới, nhất là lá non Nếu vùng nào gió mạnh và kéo dài, nhất thiết phải trồng cây chắn gió để ca cao phát triển

2.3.5 Bóng che

Cây ca cao sinh trưởng tốt dưới bóng râm nên có thể trồng ca cao trong vườn

dừa, cau, điều, chuối, cây ăn trái có tán thưa, tán rừng thưa Ca cao thích hợp để cải tạo

dần các vườn tạp Đối với các vườn cà phê, điều không hiệu quả có thể trồng xen ca cao trong hai năm đầu Cà phê, điều đóng vai trò như cây che bóng và được tỉa hợp lý khi tán lá ca cao phát triển

2.4 Thành phần hóa học và công dụng

Bộ phận chính được sử dụng là hạt Hạt ca cao bao gồm: chất nhầy (thịt quả), vỏ

hạt và thịt hạt Hạt chứa nước, chất béo, carbohydrates, nitrogen, acid hữu cơ, muối khoáng… Các thành phần này sẽ có hàm lượng khác nhau ở chất nhầy, vỏ hạt và thịt

hạt

Bảng 2.1: Các thành phần của hạt ca cao tươi, tính theo % trọng lượng tươi

Acid hữu cơ

(Nguồn: F Hardy Trích từ Phạm Chí Thông, 1999)

Hạt sau khi rang được xay nhuyễn trong điều kiện gia nhiệt đến 50 - 600

C thành dung dịch sền sệch màu nâu sô cô la gọi là bột nhão ca cao Khi tách bột nhão ta được

bơ và bánh dầu ca cao Xoay nhuyễn bánh dầu ca cao cho ra bột ca cao

Bảng 2.2: Thành phần của bột ca cao

Protein 18,5 Na 950,0 Chất béo 21,7 K 1.500,0 Carbohydrate 11,5 Ca 130,0

Vỏ quả ca cao chứa 3 - 4% kali trên trọng lượng chất khô, là nguồn phân bón giàu kali Tro đốt từ vỏ đã từng được sử dụng để làm xà phòng Vỏ quả ca cao khô, xay nhỏ có thể độn vào thức ăn cho bò, cừu, dê với tỉ lệ lên tới 50%, cho heo 30%, cho

gà 20% Bò có thể ăn trực tiếp vỏ tươi thay thế được cho khẩu phần cỏ voi (theo Wood

và Lass(2001) trích Phạm Hồng Đức Phước, 2009)

Bảng 2.3: Thành phần hoá học của vỏ trái ca cao

Nguồn: Opeke (1982) Trích Phạm Trí Thông (1999)

Ca cao có rất nhiều lá Trong kỹ thuật canh tác lá ca cao thường xuyên được tỉa

bỏ để tạo hình thích hợp và tăng độ thông thoáng cho cây ca cao, lá được tỉa bỏ là nguồn thức ăn ổn định tốt cho dê, bò và thỏ

Các hạt ca cao được gắn vào cơ quan gọi là thai tòa (lõi trái) Khi tách hạt ca cao

để lên men thai tòa được loại bỏ là nguồn thức ăn cho cá và heo

Hạt ca cao bao bọc bởi lớp áo hạt dạng cơm mềm (lớp cơm nhầy), ướt, mùi rất thơm Lớp cơm nhầy chứa nhiều đường (10 – 13%), pentosan (2 – 3%), acid citric (1 – 2%) và muối (7 – 10%) Có thể sử dụng lớp cơm này làm nước sinh tố, kem hoặc cô đặc làm nước cốt trái cây (Trích Phạm Hồng Đức Phước, 2009)

Dịch thu từ quá trình lên men được dùng để chế biến rượu với hương vị rất đặc trưng của ca cao Ngoài ra dịch cũng có thể sử dụng như nguyên liệu để sản xuất nata thay thế nước dừa trong kỹ thuật sản xuất thạch dừa (nata de coco)

2.5 Các giống ca cao

Ca cao được chia làm 3 nhóm chính, bao gồm:

 Criollo:

Các chủng loại bao gồm: CriolloMexico, CriolloNicaragua, Criollo Colombia,

Criollo Venezuela Dòng ca cao này có nguồn gốc từ vùng Trung Mỹ

Criollocho ch ất lượng hương vị của các sản phẩm chế biến tốt nhất Tuy nhiên,

Criollo rất khó trồng do khả năng kháng bệnh kém và năng suất thấp Hiện nay, ca cao thuộc dòng này chỉ chiếm 5% tổng sản lượng ca cao của thế giới (http://www.scribd.com/doc/86197972/Hat-CA-Cao-Thuong-Pham)

 Forastero:

Các chủng loại bao gồm: Amelonado, Angoleta, Cundeamor, Calabacillo Cây ca

cao này trước đây được trồng ở vùng Nam Mỹ và vùng hạ lưu sông Amazon

Ca cao Forasterochiếm 80% tổng sản lượng ca cao thế giới Ca cao thuộc dòng Forastero cho năng suất cao, khả năng kháng bệnh cao nhưng chất lượng trung bình(http://www.scribd.com/doc/86197972/Hat-CA-Cao-Thuong-Pham)

 Trinitario: Có nguồn gốc từ Trinidad là con lai của Criollo và Forastero

Bảng 2.4: Những đặc tính chính khác nhau giữa Criollo, Forastero và Trinitario

Dạng quả Dài, hình thuôn, nhọn đầu Tròn, bầu dục Dài

Sống quả Nhọn, rãnh sâu Trơn, rãnh không sâu Rãnh sâu không rõ nét

Hạt

Màu phôi nhũ Trắng, trắng ngà hoặc

tía rất nhạt Tía nhạt đến đậm, tía đậm như nếp than, đỏ đậm Ít khi trắng, thường là tím rất nhạt

Các chủng loại Criollo Mehico Amelonado

Criollo Nicaragua Angoleta Criollo Colombia Cundeamor

Nguồn: J J Asiedu(1989) trích Phạm Trí Thông (1999) Giống hiện nay có ở Việt Nam là Forastero và con lai giữa Forastero và

Trinitario Giống ca cao trước đây trồng rải rác ở các địa phương là con cháu của sự

phối hợp giữa 3 nhóm trên

2.6 Tình hình tiêu th ụ ca cao

Trong vòng 20 năm gần đây, giá ca cao tương đối ổn định so với các loại nông sản khác và chỉ duy nhất 1 năm giá thế giới giảm xuống dưới 1.000 USD/tấn Cuối năm 2003, giá ca cao khoảng 2.100 –2.300 USD/tấn và hiện nay khoảng 1.800 –1.900 USD/tấn, cao gấp hai lần cà phê Nước xuất ca cao lớn nhất chiếm 40% sản lượng thế giới là Bờ Biển Ngà.Gần đây, xảy ra nội chiến nên giá ca cao luôn đứng ởmức cao(http://vietbao.vn/Kinh-te/Thoi-co-vang-cho-ca-cao-Viet-Nam/45115852 /87/)

B ảng 2.5:Sản lượng ca cao trên thế giới (tấn)

Bảng 2.6: Tiêu thụ ca cao trên thế giới (1.000 tấn)

2.7 Thu ho ạch và sơ chế ca cao

2.7.1 Thu ho ạch trái

Chỉ thu hoạch khi trái đã chín là lúc trái có màu vàng hoặc đỏ cam tùy theo giống Trái chín thuận lợi cho việc lên men, hàm lượng bơ trong hạt cao và có hương thơm tốt nhất Nếu trái chưa chín sẽ khó bóc hạt và khi lên men chất lượng hạt kém (hạt chai, xám) Nếu thu hoạch trễ, trái dễ bị hư do sâu bệnh, chuột, sóc phá hại hoặc

hạt nẩy mầm trong trái (đối với một số giống)

Cắt cuốn trái bằng kéo tỉa cành hoặc dao bén Cần lưu ý rằng kéo và lưỡi cắt càng bén thì càng ít tạo vết thương cho cây Tránh va chạm lưỡi cắt vào thân cây vì sự

va chạm gây trầy xước, làm tổn thương đệm hoa sẽ ảnh hưởng xấu tới sự ra hoa kết trái ở các vụ sau

2.7.2 Tồn trữ trái

Một trong những kỹ thuật nâng cao chất lượng ca cao là tồn trữ trái Trái ca cao được thu hoạch cẩn thận, tránh làm nứt dập và được lưu trữ nơi thoáng mát trong vòng

7 – 9 ngày Với khối lượng nhỏ trái lưu trữ trong 9 ngày khi lên men có chất lượng cao

nhất Trữ trái còn giúp các nông hộ trồng diện tích nhỏ có thời gian thu gom lượng hạt lớn hơn thuận lợi cho một lần ủ Hạt khi đã tách khỏi trái cần phải ủ ngay trong ngày Tồn trữ trái hay gặp khó khăn về diện tích và phương tiện để tồn trữ, hao hụt do bệnh

thối trái va các loài gặm nhấm phá hoại

Sau khi đập vỡ vỏ, hạt được tách khỏi lõi trái (thai tòa) là bộ phận nơi hạt dính vào Tránh để lõi, mảnh vỏ trái lẫn vào khối hạt vì người thu mua xem đây là vật thải (waste) sẽ hạ tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm

2.7.4 Ủ hạt/ Lên men

Trong quá trình lên men màu của tử diệp được chuyển từ màu tím sang nâu sô cô

la Khi lên men nhiều quá trình hóa học xảy ra làm giảm vị đắng, chát và tạo các tiền chất của hương thơm ca cao Khi rang hạt các tiền chất này sẽ chuyển hóa thành các hợp chất tạo hương vị đặc trưng của ca cao Chất lượng ca cao được quyết định phần

lớn do kỹ thuật lên men

Hai quá trình chính xảy ra trong khi lên men:

- Lên men yếm khí: xảy ra trong 2 ngày đầu Đường trong lớp cơm nhầy bao quanh hạt được lên men yếm khí chuyển hóa thành rượu và acid lactic Nhiệt độ khối hạt không cao trong giai đoạn này

- Lên men hiếu khí: khi đường đã chuyển thành rượu (trong hai ngày đầu) khối hạt cần thông thoáng để rượu chuyển hóa thành acid acetic qua lên men hiếu khí Trong giai đoạn này cần đảo trộn hạt để cung cấp oxi Nhiệt độ khối hạt tăng nhanh sau mỗi lần đảo trộn và có thể lên 500

C tùy theo nhiệt độ môi trường và khối lượng

hạt Việc giữ nhiệt độ cao cho khối hạt trong quá trình lên men rất quan trọng Đây là

yếu tố quyết định sự thành công của quá trình lên men.Sau khi lên men 5– 6 ngày nhiệt độ bắt đầu giảm cho biết là quá trình lên men đã kết thúc

Có nhiều phương pháp lên men/ủ hạt ca cao:

- Ủ đống: hạt ca cao được đổ đống thành hình nón trên lớp lá chuối được xếp tròn trên mặt đất Bên dưới lá chuối kê các cành cây để tạo độ thoáng và giúp dịch

nhầy chảy ra dễ dàng Trên bề mặt, khối hạt được tủ kín bằng lá chuối nhằm giữ hơi nóng trong suốt thời gian ủ Nếu trời lạnh có thể phủ thêm lớp bao gai Đống hạt có thể

từ 25– 2500 kg hạt tươi

- Ủ thùng: ca cao được chứa trong thùng gỗ có khe hở hoặc đục lỗ ở đáy Chiều dài và rộng của thùng có thể thay đổi tùy theo lượng hạt nhưng chiều cao khối hạt không nên vượt quá 50 cm Khối lượng ủ từ 50– 1000 kg

- Ủ thúng: lót lá chuối quanh thúng tre, nếu lớp lá chuối dày cần thiết phải xoi lỗ

để nước dễ thoát ra khỏi thúng trong quá trình lên men; đổ đầy hạt; đậy thúng lại bằng

lá chuối hoặc bao gai để giữ nhiệt Hai ngày sau khi ủ, trộn đều bằng cách đổ từ thúng này sang thúng kia Kích thước thúng tùy theo khối lượng hạt để có thể chứa từ 10 -

150 kg hạt ca cao tươi Với khối lượng hạt nhỏ, ban ngày nên đặt thúng dưới ánh nắng

mặt trời để giúp nhiệt độ lên cao

- Ủ trên khay: khay ủ bằng gỗ sâu 10 cm Đáy khay là một cái vạt bằng nan tre đặt song song và cách nhau chừng 0,5 cm Mỗi khay chia thành hai phần bằng nhau,

bằng một cái ngăn di dộng bằng gỗ, ca cao được đổ vào chỉ một nửa khay Mỗi khay

có kích thước 1,2 x 0,9 cm có thể chứa chừng 45 kg hạt ca cao tươi Chồng 12 khay lên nhau, góc đầy hạt quay về cùng một phía Lớp hạt trên của mỗi khay tiếp giáp với vạt tre làm đáy của khay trên và những khoảng trống giữa các nan tre là những ống thông khí mà qua đó không khí có thể thấm vào khối hạt ủ Sau 24 giờ ủ, người ta phủ lên chồng khay một mảnh vải bao bì để vừa chống mất nhiệt cho toàn bộ và vừa đảm

bảo đủ thông thoáng Sau đó không cần làm gì thêm nữa cho đến lúc ngừng ủ Thời gian ủ trên khay 3 – 4 ngày, ngắn hơn so với các phương pháp ủ khác (Theo Phạm Trí Thông, 1999)

2.7.5 Phơi, sấy ca cao

Mục đích của việc phơi sấy: Ngoài việc hạ thấp ẩm độ nhằm ngăn ngừa nấm mốc phát triển còn để hoàn tất các biến đổi hóa học xảy ra tiếp tục bên trong hạt sau thời kỳ lên men để tạo hương vị đặc biệt cho ca cao Các tiến trình hoá học ấy cần phải kết

hợp cả hai giai đoạn ủ và sấy nên đôi khi người ta còn gọi tên chung của hai giai đoạn

ấy là “hong khô” (Theo Phạm Trí Thông, 1999)

Trong giai đoạn phơi (sấy) thì các phản ứng sinh hóa tiếp tục xảy ra (dưới tác động của các enzyme được sinh ra trong quá trình lên men), trong đó đặc biệt là các

phản ứng phân hủy protein thành các amino acid, phân hủy tinh bột thành đường và các phản ứng oxy hóa polyphenol tạo màu nâu và các tiền hương vị chocolate trong nhân hạt ca cao (Theo Phan Thanh Bình, 2009).Thời gian phơi sấy thường kéo dài

từ3– 10 ngày

- Phơi nắng: phơi hạt là phương pháp tốt nhất để đảm bảo chất lượng vì tránh được hạt bị chua và không bị bắt mùi như trong kỹ thuật sấy Trải hạt trên sàn, nong, nia hoặc sân xi măng nơi có ánh sáng tốt Chỉ nên phơi hạt hai lớp dầy để nhanh khô

Đảo trộn hạt thường xuyên để bảo đảm khô đồng đều Nếu ánh sáng đầy đủ, ít mưa

cần 5– 10 ngày để hạt khô

- Sấy: nếu không có nắng, hạt sau khi lên men phải sấy Hạt sấy dễ bị giảm chất lượng nếu để nhiễm khói đốt tạo mùi lạ hoặc hạt khô quá nhanh Hạt khô nhanh cản trở acid hình thành trong quá trình lên men không thấm được ra bên ngoài để bốc hơi nên hạt sẽ chua Các máy sấy sử dụng cho ca cao phải dùng nhiệt gián tiếp thông qua thiết bị trao đổi nhiệt

Hạt được làm khô ngay bằng cách phơi nắng hay sấy để độ ẩm từ 60% xuống khoảng 7,5– 8% Nếu ẩm độ hạt cao hơn 8% nấm mốc dễ phát triển, ngược lại nếu hạt quá khô, ẩm độ nhỏ hơn 7%, hạt sẽ giòn dễ vỡ Nhiệt độ trong quá trình phơi sấy không nên vượt quá 65% ẩm độ(Phạm Hồng Đức Phước, 2009)

2.7.6 Bảo quản hạt

Hạt sau khi loại bỏ tạp chất và phân loại theo kích cỡ được cho vào bao và được

tổn trữ nơi khô ráo, thoáng mát Do hàm lượng chất béo cao trong hạt nên ca cao rất dễ

hấp thu các mùi lạ làm giảm phẩm chất Hạt tồn trữ phải tránh xa nguồn khói, xăng

dầu, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón,…

2.8Cơ chế của quá trình lên men ca cao

2.8.1 Mục đích của quá trình lên men

Ca cao sau khi thu hoạch cần thiết phải lên men Thực hiện quá trình lên men tự nhiên, sử dụng khả năng sinh tổng hợp của hệ vi sinh vật tự nhiên nhằm loại bỏ phần

thịt xung quanh hạt ca cao để thu được ca cao nhân nguyên vẹn về hình thể

- Cho phép một số chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động

- Loại bỏ bớt vị đắng cho ca cao

- Tạo ra mùi vị đặc trưng cho ca cao

Trong quá trình lên men các tiền chất để tạo hương sô cô la được hình thành Do

đó ca cao chất lượng chỉ đạt được sau khi lên men đúng kỹ thuật Lên men cũng làm

giảm vị đắng, chát và hình thành màu nâu đặc trưng của sô cô la (Ngô Thị Minh Châu

và ctv, 2005)

2.8.2Yêu c ầu của quá trình lên men

Mặc dù mỗi vùng, mỗi quốc gia đều có những quy trình lên men cụ thể để phù

hợp với điều kiện của chính tại nơi đó và tạo ra được sản phẩm đặc trưng của vùng, của miền nhưng trên tổng thể vẫn có những yêu cầu chung cho quá trình này để tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao, thích hợp cho quá trình chế biến chocolate Những yêu cầu đó là:

Nhiệt độ trong quá trình lên men cần phải đạt từ 45 – 500C 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 xảy ra nhanh hơn

Theo Bernard W.Minific, C C., F.R.I.C (1980) thời gian lên men từ 5 – 7 ngày

đối với gống Forastero, Trinitario tùy điều kiện thời tiết của từng vùng Nếu lên men

ngắn quá thì quá trình sinh hóa chưa xảy ra hoàn thiện, nếu lên men quá dài thì sự phân hủy đối với một số chất hữu cơ trong hạt xảy ra mãnh liệtvà tạo ra các sản phẩm gây mùi khó chịu như: phân hủy protein thành NH3, ôxy hóa các acid béo không no thành các aldehyt có mùi át mùi đặc trưng của ca cao, các phản ứng tạo ester với các mùi không mong muốn… (Trích từ http://giaoan.violet.vn/present/show/entry_ id/241736)

Theo Smilja, L (2007) 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 9 ngày) thì sau 24 – 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, thời gian đảo cần thiết đối với hạt bình thường (không được lưu quả)

là 2 ngày 1 lần, đối với hạt từ quả được lưu 9 ngày là một ngày sau 48 giờ (Trích từ http://giaoan.violet.vn/present/show/entry_ id/241736)

Loại thùng ủ: Thùng ủ phải đảm bảo không có mùi vị lạ (mùi cao su, mùi xốp, ,…), 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

Theo Sterling S Thompson, K B M., Alex S.lopez (2001) khối lượng và độ cao

khối hạt: Khối lượng hạt để đạt được kết quả lên men tốt là từ 50 kg hạt tươi trở lên,

độ cao khối hạt trong ủ lên men ở khối lượng vừa và nhỏ là không quá 40 cm Với khối lượng và độ cao này thì quá trình sinh hóa trong hạt sẽ xảy ra một cách triệt để và theo xu hướng tốt (Trích từ http://giaoan.violet.vn/present/show/entry_ id/241736)

2.8.3 Các bi ến đổi xẩy ra trong quá trình lên men

Bi ến đổi sinh học:

Lên men ca cao là quá trình lên men tự nhiên, trong quá trình lên men có sự phát triển của rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau, nhưng chủ yếu là các loài sau:

+ Nấm men (yeasts) chủ yếu là nấm men Saccharomyces cerevisiae và

Khuyveromysses.Trong khối hạt ca cao lên men thấy sự có mặt của nhiều loại nấm men (loài tạo cồn và hương thơm) Các loại nấm men có ở hầu hết các lớp hạt ca cao

từ đáy đến bề mặt khối lên men Thường thấy hai giống Khuyveromysses và

Saccharomyces với số lượng rất lớn (Trích từ http://www.scribd.com/doc/86197972/ Hat-CA-Cao-Thuong-Pham)

Ngoài ra còn thấy một số giống nấm men khác như: Hansenula, Kloeckera,

Torulopsis, Candina, Pichia, Shizo saccharomyces, Saccharromycopsis, Rhodotorula, Debaryomyces, Hanseniospora

+ Vi khuẩn (bacteria) chủ yếu là:

• Vi khuẩn lactic

Trong khối hạt lên men người ta thấy rất nhiều loài vi khuẩn lactic khác nhau

như: Lactobacillus lactic, Lactobacillus mali, Lactobacillus plantarum, L.fermentum,

L.collinoides, Betabacterium, Streptobacterium, Streptococcus Các loài vi khuẩn lactic chuyển hoá đường thành acid lactic và một số acid hữu cơ khác

Ngoài hai giống vi sinh vật trên trong đống ca cao lên men còn thấy sự có mặt

của B.Coagulans, B.Pumidus, B.sterothermophilus, Micrococus, Pediococcus,

Streptococus, Propionibacterium, Zymomonas, Flavobacterium, Achromobacter và Proteus(Tríchhttp://www.scribd.com/doc/86197972/Hat-CA-Cao-Thuong-Pham)

Trong đống ca cao lên men người ta còn phát hiện thấy nhiều giống nấm sợi như:

Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rihzopus

Những biến đổi sinh học quan trọng xảy ra là sự trao đổi chất và sự sinh trưởng của hệ vi sinh vật trên

Biến đổi hoá sinh

Các biến đổi hoá sinh đầu tiên là sự lên men rượu, lên men lactic lớp chất nhầy bên ngoài và sự lên men acetic trong giai đoạn tiếp theo sau đó

Lớp chất nhầy bao quanh hạt ca cao mới lấy ra từ quả có một trữ lượng đường khá cao, độ pH thấp do sự có mặt của các acid hữu cơ là mội trường rất thích hợp cho

sự phát triển của nấm men Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, sự hiện diện của lớp chất nhầy làm giảm lượng oxy khuếch tán vào bên trong khối hạt tạo nên điều kiện kị khí Trong giai đoạn này, nấm men và các vi khuẩn lactic chuyển hoá đường và acid hữu cơ trong chất nhầy thành ethanol, acid lactic, CO2 (Trích từ http://www.scribd.com/doc/86197972/Hat-CA-Cao-Thuong-Pham)

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 93,3 kJ

C6H12O6 2CH3-CHOH-COOH + 94 Kcal

Cơ chế của quá trình lên men gồm 2 giai đoạn cơ bản: đầu tiên đường sẽ được chuyển hoá thành pyruvate theo quá trình đường phân EM, sau đó pyruvate chuyển hoá thành ethanol hoặc acid lactic

Sau khoảng 48 giờ lên men, nhờ vào hoạt tính phân giải pectin của hệ vi sinh vật

mà lớp chất nhầy bị phân huỷ làm môi trương thông thoáng hơn, hệ vi khuẩn acetic phát triển mạnh oxi hoá ethanol thành acid acetic

C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 496 kJ Ngoài ra, do sự có mặt của hệ vi sinh vật bao gồm nhiều loài nên quá trình lên men còn sinh ra nhiều sản phẩm phụ khác

Biến đổi hoá sinh quan trọng tiếp theo là các biến đổi xẩy ra trong phôi nhũ Khi nhiệt độ khối hạt tăng lên, acid acetic và ethanol sinh ra khuếch tán vào bên trong phôi nhũ làm cho hạt chết không còn khả năng nảy mầm

Khi hạt chết, phôi nhũ sẽ hút ẩm làm cho vách tế bào của nó trở nên thấm nước

và nội chất của tế bào có thể khuếch tán qua các mô Những enzyme của tế bào dự trữ (protease, polyphenol oxidase) nhờ thế được tiếp xúc với các cơ chất (anthocyanins, flavanols, phenol và các protein dự trữ) mà trước kia hoàn toàn bị ngăn cách, tương tác

và phản ứng với nhau

Trong các polyphenol, những sắc tố anthocyamin bị thuỷ phân cho ra cyaniding

và hai đường khử là những chất không màu mà sau này khi bị oxy hoá sẽ cho ra màu nâu đặc biệt (màu nâu ca cao) Những polyphenol khác sẽ tản đi một phần qua vỏ của

hạt hoặc chịu những biến đổi hoá học khác, cả hai quá trình đều góp phần giảm vị đắng và chát Các quá trình biến đổi này sẽ xẩy ra cho tới cuối đợt lên men và sẽ tiếp tục trong quá trình làm khô

Các protein trong phôi nhũ bị phân giải thành các amino acid và chuyển thành các dạng không hoà tan do các phản ứng với các polyphenol, các biến đổi này sẽ tạo ra các hương vị, màu sắc cho hạt

Những tiền chất của hương chocolate được hình thành khi hạt mới bị chết, cùng lúc ấy anthocyan cũng nhanh chóng bị mất Những tiền chất này tạo cho hạt ca cao khi rang có hương vị đặc biệt cần thiết cho sản phẩm Những tế bào chứa sắc tố cũng như những tế bào dự trữ của phôi nhũ hạt tươi không chứa chất có hương chocolate Nếu

hạt không lên men thì sẽ không có mùi hương này, ngay cả khi rang Vì vậy, người ta

khẳng định những chất hương của ca cao chỉ sinh ra trong quá trình lên men Những đường khử tìm thấy trong hạt đã lên men là một thành phần của những tiền chất Trong quá trình rang, chúng tham gia vào những phản ứng phức tạp với những acid amin từ protein bị phân giải thoát ra để tạo những chất aldehyde bốc hơi sinh ra những mùi hương đặc biệt của mỗi loại ca cao Thông thường các purin có thể không tham gia vào sự tạo thành những mùi hương này (Trích từ http://www.scribd.com/doc/ 86197972/Hat-CA-Cao-Thuong-Pham)

Nguồn: Smilja Lambert, 2012

Hình 2.1: Sự thay đổi hương vị của hạt ca cao trước và sau lên men

Có thể tóm tắt quá các biến đổi hoá sinh trong quá trình lên men như sau:

Nguồn: Smilja Lambert, 2012

Nguồn: Research and development cocoa sustainability DEPT, Indonesia trích từ

http://giaoan.violet.vn/present/show/entry_id/241736

Hình 2.2: Sự chuyển biến đường của lớp cơm nhầy và quá trình biến đổi các chất của

nội nhũ hạt ca cao trong quá trình lên men

Biến đổi hoá học

+ Hàm lượng đường, acid hữu cơ ban đầu giảm do nấm men và các vi khuẩn lactic sử dụng chúng như nguồn cung cấp carbon

+ Hàm lượng protein giảm do bị phân giải thành acid amin tham gia phản ứng

tạo các hợp chất màu và do theobromine bị mất đi

+ Hàm lượng ethanol, acid acetic, acid lactic và CO2tăng lên Trong 24h - 48h đầu hàm lượng ethanol trong phần cơm nhầy có thể tăng lên tới 6% Kết thúc quá trình lên men, lượng acid acetic có thể đạt được 2% và lượng acid lactic tăng từ 0,01 – 0,22%

+Hàm lượng polyphenol giảm

Bi ến đổi vật lý

+ Nhiệt độ khối hạt tăng do quá trình lên men sinh nhiệt Nhiệt độ tăng mạnh từ ngày thứ hai trở đi Nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men có thể tăng lên đến 500

C, nhưng phải khống chế nhiệt độ lun thấp hơn 600C để tránh sự lên men quá mức

+ Khối lượng giảm do quá trình lên men phân giải lớp cơm nhầy bên ngoài thành

dịch lỏng thoát ra ngoài

Nguồn: Smilja Lambert, 2012

Hình 2.3: Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình lên men

Biến đổi hoá lý

+ pH lớp cơm nhầy tăng do các do các acid hữu cơ trong chất nhầy bị sử dụng như nguồn cung cấp carbon cho các vi sinh vật trong quá trình lên men Độ pH của lớp cơm nhầy trước khi lên men là khoảng 3,5 và tăng lên 4,6 – 4,9 sau khi kết thúc lên men

+ pH phôi nhũ giảm từ 6,3 – 6,5 xuống 4,5 – 5,1 do một phần acid acetic và acid lactic tạo ra sự lên men lớp cơm nhầy bên ngoài di chuyển vào trong phôi nhũ

2.9 Tiêu chuẩn Việt Nam về hạt ca cao

Năm 2005, Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) để xác định các tiêu chuẩn và phương pháp kiểm tra chất lượng hạt ca cao

Bảng 2.7:Giải thích một số thuật ngữ trong TCVN 7518 : 2005

Hạt của cây ca cao Hạt cây ca cao (Theobromacacao Linnaeus), còn nguyên vẹn, đã được

lên men và làm khô

Hạt ca cao khô Hạt ca cao đã được làm khô đến độ ẩm quy định (không vượt quá

7,5%)

Hạt khuyết tật Hạt ca cao bị mốc bên trong, bị xám màu, bị hư hại do côn trùng, bị

nhiễm côn trùng hoặc bị nảy mầm

Hạt mốc Hạt ca cao bên trong bị mốc và có thể nhìn bằng mắt thường

Hạt xám màu Hạt ca cao bị xám màu trên một nửa bề mặt hoặc lớn hơn khi kiểm tra

Hạt nảy mầm Hạt ca cao có vỏ bị đâm thủng, nứt hoặc vỡ do mầm hạt phát triển

Hạt lép Hạt ca cao có hai lá mầm quá mỏng để có thể cắt được nguyên chiều

dài lá mầm

Hạt ám khói Hạt ca cao có mùi hoặc vị hoặc có biểu hiện bên ngoài bị ám khói

Hạt ca cao đã lên men Hạt ca cao có màu sắc của lá mầm được chuyển từ màu đỏ tía và màu

nâu từng phần sang màu nâu hoàn toàn

Hạt vỡ Hạt ca cao bị mất một mảnh nhỏ hơn hoặc bằng một nửa hạt

Số hạt trong 100g Tổng số hạt ca cao đếm được (không kể hạt lép và hạt vỡ) có trong

100g

Tạp chất lạ Bất kỳ chất nào không có nguồn gốc từ ca cao

Rác thải Hạt lép, mảnh vỡ, mảnh vỏ và mảnh hạt, bụi, màng quả khô, thịt quả

khô và cuống chùm

Từ các thuật ngữ được giải thích ở bảng 2.7, Tiêu chuẩn Việt Nam về “Hạt ca cao – Yêu cầu kỹ thuật” (TCVN 7519 : 2005) xác định các yêu cầu đối với hạt ca cao như sau:

- Được lên men hoàn toàn

Theo đó, khi một hạt có một vài khuyết tật, thì chỉ được phân loại theo một hạng, nghĩa là theo khuyết tật nặng nhất Theo thứ tự giảm dần như sau:

- Hạt mốc

- Hạt xám màu

- Hạt bị hư hại/bị nhiễm côn trùng và hạt nảy mầm

Theo TCVN 7519 : 2005, đối với hạt ca cao hiện nay phân thành 3 loại được trình bày ở bảng 2.8

Bảng 2.8:Phân loại hạt ca cao theo TCVN 7519 : 2005

Hạt bị hư hại do côn trùng,

Tạp chất (rác thải) Tối đa 2,0% Tối đa 2,0% Tối đa 2,0%

Chương 3

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Th ời gian và địa điểm

Thí nghiệm được tiến hành từ ngày 16/03/2012 đến ngày 26/06/2012 tại Công ty

ca cao Trọng Đức - Đồng Nai Các phân tích mẫu hạt ca cao sau khi lên men được

thực hiện ở phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

3.2 Điều kiện tiến hành thí nghiêm

Do nguyên vật liệu không đủ và thí nghiệm sau được thực hiện nối tiếp từ kết

quả thí nghiệm trước nên không thể thực hiện 1 thí nghiệm đầy đủ mà phải chia ra làm

+ Giống TD2: vỏ trái xanh, khi chín màu vàng, bề mặt vỏ sần sùi, chiều sâu rãnh hơi cạn, dạng trái nhọn, năng suất 2,2 tấn hạt/ha Nhiễm bệnh nấm Phytopthora, nấm

hồng

+ Giống TD3: vỏ trái tím đỏ xen ít vàng, khi chín màu tím đậm và đỏ cam, bề mặt vỏ hơi sần sùi, hình dạng chóp trái nhọn, năng suất 2,6 tấn hạt/ha Kháng bệnh thối trái, hơi kháng bệnh vết sọc đen

+ Giống TD5: vỏ trái xanh, tím lợt, khi chín màu vàng, bề mặt vỏ nhẵn bóng, chiều sâu rãnh cạn, dạng trái tù, năng suất 2,8 tấn hạt/ha Kháng bệnh vết sọc đen, nhiễm nấm Phytopthora, nấm hồng

+ Giống TD6: vỏ trái hơi tím dợt, khi chín màu xanh vàng, ít tím, bề mặt vỏ nhẵn bóng, hình dạng chóp trái hơi tù, năng suất 2,4 tấn hạt/ha Kháng bệnh vết sọc đen, hơi kháng bệnh thối trái do nấm Phytopthora, hay nẩy mầm trong trái khi thu hoạch chín lúc mùa mưa

+ Giống TD8: vỏ trái xanh, khi chín màu xanh vàng, bề mặt vỏ sần sùi, chiều sâu rãnh hơi sâu, hình dạng trái nhọn, năng suất 2,4 tấn hạt/ha, hơi kháng bệnh thối trái do

nấm Phytopthora

+ Giống TD9: vỏ trái xanh nhạt, khi chín màu vàng, bề mặt vỏ nhẵn, rãnh màu xanh nhạt phớt bạc, độ sâu của rãnh cạn, đuôi trái tù, năng suất tiềm năng 1,2 tấn hạt khô/ha Một số đặc điểm khác: trái và hạt to, chín muộn, cây sinh trưởng mạnh, tán