Đề tài lên men ca cao

Từ đây cacao phát triển sang các nước khác ở Trung và Nam Mỹ với hai giống chính là Criollo vàForastero - Cuối thế kỷ 16 ca cao được trồng khắp vùng nhiệt đới Trung và Nam Mỹ - Thực tế t

MỤC LỤ CHƯƠNG 1 5

TỔNG QUAN VỀ CÂY CA CAO 5

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CA CAO 5

1.1.1 Lịch sử 5

1.1.2 Nguồn gốc – Đặc điểm 5

1.1.3 Các giống cây trồng ở Việt Nam 6

1.2 CẤU TẠO HẠT CA CAO 8

1.2.1 Hình thái quả ca cao 8

1.2.2 Thành phần hóa học của hạt ca cao 8

CHƯƠNG 2 11

SẢN PHẨM TỪ CACAO VÀ CÁC CHỈ TIÊU 11

2.1 THỊ TRƯỜNG SẢN XUẤT CACAO 11

2.2 TIÊU CHUẨN VỀ SƠ CHẾ HẠT CACAO 12

2.2.1 Các điểm tới hạn 12

2.2.2 Yêu cầu cảm quan 13

2.3 TIÊU CHUẨN VỀ BỘT CACAO 15

CHƯƠNG 3 17

QUÁ TRÌNH THU HOẠCH VÀ CHẾ BIẾN CACAO 17

3.1.QUI TRÌNH SƠ CHẾ CACAO 17

3.1.1 Thu hái quả cacao 18

3.1.2 Bóc vỏ 18

3.1.3 Lên men Cacao 19

3.1.4 Phơi sấy 22

3.2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN CACAO 24

3.2.1 Các phản ứng xảy ra trong quá trình lên men cacao 24

 Phản ứng thủy phân lớp thịt bao quanh hạt 24

 Phản ứng hóa sinh xảy ra trong hạt 24

 Những nội phản ứng trong các mô của cotyledon 25

3.2.2 Vi sinh vật tham gia quá trình lên men Cacao 27

3.2.2.1 Nấm men Saccharomyces Cerevisiae 27

3.2.2.2Vi khuẩn Lactobacillus Lactic 29

3.2.2.3 Lactobacillus Plantarum 31

3.2.2.4 Vi khuẩn Acetobacter Aceti 31

3.2.3 Cơ chế của quá trình lên men cacao 32

3.2.3.1 Bản chất sinh hóa và những biến đổi diễn ra trong quá trình lên men, ủ hạt cacao 32

3.2.3.2.Những biến đổi của VSV trong quá trình lên men 32

3.3.ỨNG DỤNG CỦA CACAO 33

3.3.1 Qui trình công nghệ sản xuất chocolate 33

3.3.2 Qui trình công nghệ sản xuất bơ cacao, bột cacao 34

CHƯƠNG 4 37

CACAO VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI 37

4.1 Cacao đối với tim mạch 37

4.2 Tác dụng chống ung thư 37

4.3 Tác dụng với não 37

4.4 Tác dụng khác 38

4.5 Tác dụng trong ngành dược 38

PHỤ LỤC HÌNH & BẢNG  PHỤ LỤC HÌNH Hình 1.Ca cao nhóm Criollo 5

Hình 2.Ca cao nhóm Forestero 6

Hình 3 Ca cao nhóm Trinotario 6

Hình 4 Thành phần 7

Hình 5 Cấu tạo hạt ca cao 7

Hình 6 Qui trình sơ chế trái cacao 16

Hình 7 Thu hoạch trái cacao 17

Hình 8 Tách vỏ cacao 18

Hình 9 Phương pháp ủ thành đống 19

Hình 10 Phương pháp ủ bằng thúng 20

Hình 11 Phương pháp ủ bằng thùng 20

Hình 12 Phương pháp ủ trên khay 21

Hình 13 Cotyledon trong hạt 25

Hình 14 Saccharomyces Cerevisiae 26

Hình 15.Cấu tạo tế bào nấm men Saccharomyces Cerevisiae 27

Hình 16 Lactobacillus có dạng hình que 29

Hình 17 Pediococcis là những tứ cầu khuẩn hoặc song cầu khuẩn 29

Hình 18 Streptococcus có dạng hình cầu hoặc ovan ( đường kính 0.5 – 1 µm ) 29

Hình 19 Leuconostoc có dạng hơi dài hoặc ova ( đường kính 0.5 – 0.8µm, chiều dài khoảng 1.6 µm ) 29

Hình 20 Bifidobacterium 29

Hình 21.Vi Khuẩn Lactobacillus plantarum 30

Hình 22.Vi khuẩn Acetobacter Aceti 31

Hình 23 Qui trình sản xuất chocolate 32

Hình 24 Qui trình sản xuất bột cacao, bơ cacao 33

 PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1.Thành phần trong hạt ca cao 10

Bảng 2.Thành phần hóa học cùa lớp nhày ( vỏ thịt ) 10

Bảng 3.Các điểm tới hạn 12

Bảng 4.Yêu cầu đối với hạt cacao 14

Bảng 5 Tiêu chuẩn hạt cacao của một số tổ chức trên thế giới 14

Bảng 6 So sánh thành phần hóa học của bột cacao 16

Bảng 7.Thành phần % của glyceride trong bơ cacao 35

Bảng 8 Thành phần bột cacao 36

 TÀI LIỆU THAM KHẢO

- J Braudeau Cây Cacao, NXB Nông Nghiệp, 1984

- Công nghệ vi sinh (tập 1,3), Nguyễn Đức Lượng, NXB DDHQG, 2008

- Cây cacao và kỹ thuật chế biến, PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ, 12/2009

- Tài liệu môn CN Trà, café, cacao, GVC.ThS Trương Thế Quang, 9/2009

- Tài liệu môn CN Trà, café, cacao, ThS Trần Thị Mười trường ĐHCNTP HCM

- http://vi.wikipedia.org/wiki/Cacao

- cacao/Vi-sinh-trong-tra-ca-phe/vn

http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/ung-dung-len-men-vi-sinh-vat-trong-che-bien-ca https://docs.google.com/viewer?

a=v&q=cache:QAB9Baszp5gJ:www2.hcmuaf.edu.vn/data/lhquang/file/

2011.pdf+&hl=vi&gl=vn&pid=bl&srcid=ADGEESjeY7GP7UCYEX1UdW1BDrUYR_-

LuongH_Quang/Cocoa%2520lecture%2520-%2520in%2520Vietnamese-7i1KmKX9Glar1Cpps5AnZPDEXxsc67zL1q_bY9ohixUBnADFoXS9JCN6tiGtznOEV7OoCDGezPj6tIzMu2_9MyZvajNZ4DldYabs1ne21_1sb&sig=AHIEtbTPpEXyO1GzyT6YuillL79hHgaRYg

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÂY CA CAO

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CA CAO

1.1.1 Lịch sử

- Cây cacao có nguồn gốc ở lưu vực sông Amazone - Nam Mỹ Từ đây cacao

phát triển sang các nước khác ở Trung và Nam Mỹ với hai giống chính là Criollo vàForastero

- Cuối thế kỷ 16 ca cao được trồng khắp vùng nhiệt đới Trung và Nam Mỹ

- Thực tế thì chỉ trong những năm của thế kỷ 19 nghề trồng ca cao mới đạt được

những tiến bộ đáng kể, giúp cho kỹ nghệ chocolate có cơ sở để phát triển ở Châu Âu

- Ở Châu Mỹ, hai nước sản xuất ca cao mới xuất hiện là Ecuador và Brazin

- Ở Châu Phi, cây ca cao chỉ mới trồng ở các hòn đảo của vịnh Guinea

- Trong thế kỷ 20, sản xuất ca cao phát triển với quy mô rất lớn vì có sự mở rộng

cực kì nhanh chóng các diện tích trồng cây ca cao ở Châu Phi Trong giai đoạn 1945

-1985, năm “ cường quốc ” ca cao là Brazin (19%), Cameroon (6%), Ghana (11%),Ivory Coast (30%) và Nigeria (6%) Từ năm 1985 trở lại đây, các nước Châu Á bắtđầu phát triển mạnh ca cao, trước hết là ở các nước Malaysia, Indonesia, ấn Độ, SriLanka,

1.1.2 Nguồn gốc – Đặc điểm

Nguồn gốc

- Tên khoa học: Theobroma Cacao L

- Họ thực vật Sterculiacaea hay Byttneriaceae

- Có 22 loài và có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ ( chủ yếu là ở Mexico )

- “ Ca cao “ từ tiếng Mayas ( Mexico ) xuất hiện vào năm 1605

- Năng suất : 1 – 1.5 tấn hạt ca cao khô trên 1ha/năm

- Là loài thân gỗ, mọc ở vùng nhiệt đới, thân thẳng

- Lá có phiến tròn, dài 20 – 30 cm

- Hoa nhỏ, mọc trực tiếp từ thân, màu trắng, có sọc đỏ, có 10 nhụy màu đỏ đậm,

ra hoa cả năm, nhưng nở rộ vào khoảng từ tháng 4 – 7 và từ tháng 11 – 1

- Quả dạng thuôn như hình quả dưa chuột, khi chín trái chuyển màu:

+ Từ xanh lục, oliu sang màu vàng tươi

+ Trái có màu vàng thì chuyển sang màu đỏ

+ Trái màu tím nhạt thì chuyển sang màu tím đậm

- Vỏ dày, thịt quả màu trắng đục chứa từ 30 – 40 hạt

- Điều kiện thời tiết và sâu bệnh là các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất

1.1.3 Các giống cây trồng ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cây ca cao theo chân người Pháp đến Nam Bộ vào đầu thế kỷ 19 Ca cao

có 3 nhóm chính:

- Nhóm Criollo

+ Có nguồn gốc từ Nam Mỹ

+ Quả dài, nhọn, rãnh sâu mang 10 khía

+ Màu đỏ vàng hoặc cam khi chín

1.2 CẤU TẠO HẠT CA CAO

1.2.1 Hình thái quả ca cao

Hình 5 Cấu tạo hạt ca cao

Dầu ca cao( bơ ca cao )

- Chiếm 50% so với trọng lượng hạt đã lên men và sấy khô

- Bơ ca cao có dạng tinh thể, màu trắng vàng và mùi thơm đặc trưng

- Hòa tan trong Clorofoc, acid acetic, bắt đầu thăng hoa ở T0 = 308 0C

- Có khả năng làm tăng sức chịu đựng của tim, do đó, trong hợp chất chữa bệnh

tim người ta có sử dụng Theobromine

- Có khả năng oxi hóa mạnh tạo màu nâu đặc trưng cho sản phẩm Chocolate

( trong sản phẩm Chocolate, Theobromine không gây hại, chỉ tạo cảm giác hưngphấn )

Cafein

- Tinh thể hình kim, màu trắng vị đắng, tính tan cao hơn Theobromine

- Tan trong ester nóng

- Nhiệt độ thăng hoa: T0 = 235 0C

- Trong bột ca cao, thành phần hàm lượng Cafein chiếm 0.1 g / 100 g sản phẩm,

không gây nguy hiểm cho người dùng

- Cafein như 1 chất kích thích vì nó có khả năng tác dụng đến hệ thần kinh tạo

cảm giác hưng phấn, nhưng với hàm lượng cao nó trở thành chất độc cho hệ thần kinh

và hệ tuần hoàn

Các acid hữu cơ

- Acid hữu cơ không bay hơi: acid malic, acid tactric, acid oxalic

- Các acid dễ bay hơi được loại bỏ dần trong quá trình chế biến

Glucid

- Tinh bột chiếm 7% trong quả ca cao

- Đường chiếm 1% so với trọng lượng quả

- Trong hạt có khoảng 2.5% cellulose, 1.5% pentose

Protein và các chất thơm

- Loại protein nhiều nhất trong ca cao: Albumin và Glubolin

- Chất thơm là thành phần có giá trị nhất trong quả ca cao

Các chất khoáng

Trung bình khoảng 2.5 – 3% trong hạt là những chất như Fe, K, P, Mg

CHƯƠNG 2 SẢN PHẨM TỪ CACAO VÀ CÁC CHỈ TIÊU

2.1 THỊ TRƯỜNG SẢN XUẤT CACAO

Các sản phẩm cacao đã có mặt trên thị trường như

 Sản phẩm cacao bán hoàn chỉnh ứng dụng trong nhiều ngành:

 Bột cacao bổ sung vào bánh kẹo, nước giải khát

 Bơ cacao sản xuất mứt, mỹ phẩm dược phẩm

 Sản phẩm cacao hoàn chỉnh tiêu thụ hàng ngày như:

Thu hái

Màu sắc

Màu vàng tươi,màu sậm da cam,màu tím đậm

Màu sắc cho biết độ chín để thuhoạch, nếu quá chín hoặc chưachín sẽ ảnh hưởng đến chấtlượng hạt thương phẩm

Thời giangiữa 2 lầnhái

Làm giảm màu tím của hạt Ảnhhưởng đến hệ vi sinh vật tronghạt Diễn ra sự khuếch tán vậtchất giữa nội nhũ và bên ngoài

Thời gian Tuỳ phương pháp

ủ: 2 – 7 ngày

Ủ quá thời gian khối hạt sẽ cómùi khai, ủ không đủ thời gianchất lượng hạt không tốt

pH

Phôi nhũ: từ 6.84.8 (ngày thứ 2,hạt chết), cuốigiai đoạn còn 4.5

Ảnh hưởng đến hệ vi sinh vậttrong khối hạt

Phơi sấy

Nhiệt độ

Tuỳ phương pháp: phơi tuỳ thời tiết, sấy: 50 – 60oC

Tiêu diệt vi sinh vật trong khốihạt, ảnh hưởng đến hàm ẩm

Độ ẩm 6 – 7% Giảm hàm ẩm của hạt, quá trình

sấy tách nước của hạt nên hạtcứng và giòn, giảm khối lượngriêng, xảy ra sự khuếch tán nước

từ bên trong hạt ra và khuếch tán

nội hạt

Thời gian

Tuỳ phương pháp: phơi: 5 –

14 ngày, sấy: 8 – 20h

Ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật,đến chất lượng cacao Sấy nhanhhạt có vị chua

2.2.2 Yêu cầu cảm quan

- Hạt khô và có độ cứng cần thiết, vỏ hạt ít bị nhăn nheo

- Có sự phân tách giữa vỏ và phôi nhũ

- Phôi nhũ có màu nâu hoặc nâu hơi tía, mùi thơm đặc trưng, ít chat

- Khối hạt chỉ có ít hạt xám (do lên men quá lâu) và hạt mốc

- Khối hạt sau khi sơ chế bằng 10 – 15% trọng lượng hạt mới tách vỏ

- Hạt phải loại bỏ hết tạp chất

- Hạt cacao được phân thành 3 loại 1A, 1B, 1C, được qui định trong bảng sau:

Bảng 4.Yêu cầu đối với hạt cacao

Loại

Chỉ tiêu

Số hạt có trong 100g (số đếm hạt) 100 110 120

Lỗi (%)

Khiếmkhuyết * Ẩm (%)

Lẫntạpchất

Hạtmốc Hạt đenFAO

(New

York)

Ghi chú:

* = Các khiếm khuyết là do sự lỗi gây bởi sâu bọ, hạt nảy mầm hay hạt nhạt màu

** = Các lỗi do sâu bọ được tính gộp vào lỗi bị mất

*** = Lượng tối đa nhiễm mốc và sâu bọ là 6%

2.3 TIÊU CHUẨN VỀ BỘT CACAO

 Bột Cacao là một chế phẩm dạnh bột nhận được từ phần còn lại của nhân hạtCacao đã rang sau khi đã tách một phần chất béo

 Phân loại theo hàm lượng chất béo (FC)

- Cacao nhiều chất béo ≥ 20% bơ

- Cacao béo trung bình: 14-18% bơ

- Cacao ít chất béo: <10%

 Phân thành 2 dạng: cacao dạng tự nhiên và dạng kiềm hóa

Bảng 6 So sánh thành phần hóa học của bột cacao

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA BỘT CACAO TỰ NHIÊN VÀ KIỀM

HÓA ( % CHẤT KHÔ KHÔNG BÉO)

Tự nhiên (%) Kiềm hóa (%)

2,314,021,23,4

 Các phụ gia không qui định

 Bột hương liệu, gia vị

CHƯƠNG 3

QUÁ TRÌNH THU HOẠCH VÀ CHẾ BIẾN

CACAO

3.1.QUI TRÌNH SƠ CHẾ CACAO

Hình 6 Qui trình sơ chế trái cacao

3.1.1 Thu hái quả cacao

Thu hoạch trái 2 tuần/lần hoặc ít hơn Chọn trái chín (trái vừa chuyển sang màu vànghoặc màu đỏ cam) và thuần thục (75%) để thu hoạch Tránh để trái quá chín vì hạt cóthể nảy mầm Không hái những trái còn xanh

Lên men

Hạt cacao

Hình 7 Thu hoạch trái cacao

3.1.2 Bóc vỏ

Bóc vỏ để lấy hạt ra rồi đem đi ủ

Yêu cầu: không làm tổn thương hạt

Phương pháp lấy hạt ra: dùng dao hoặc khúc gỗ, ở nhiều nước thu hoạch với

sản lượng lớn người ta dùng máy Người ta đập quả ra bằng một khúc gỗ, đập theochiều thẳng đứng (để trái cũng theo chiều đứng thẳng), cũng có thể đập quả vào đá,lách hai ngón tay theo chiều dài và cả hai bên xơ cùi trụ hạt sẽ tách ra dễ dàng hoặcdùng dao chặt vài nhát thật mạnh là có thể bổ đôi quả cacao ra và lấy hạt ra bằng mũidao Dùng dao thì dễ đập hạt nhưng hạt không loại hết xơ cùi trụ dính hạt, hạt còn xơcùi trụ thì rất khó phơi khô đều và làm giảm giá trị sản phẩm cacao Sau khi bóc vỏhạt đưa vào ủ (lên men) ngay, không được kéo dài quá 24 giờ

Các biến đổi

- Biến đổi vật lý : sau quá trình bóc vỏ, khối lượng của khối nguyên liệu giảm đi

- Biến đổi hóa lý : xảy ra quá trình bốc hơi nước từ lớp chất nhầy ra môi trườngbên ngoài

- Biến đổi hóa học : do vỏ cứng được tách ra nên một số chất cũng mất theo(nước, chất béo, cellulose, tinh bột, protein…)

- Biến đổi sinh học : do bốc vỏ nên phần dịch nhầy (chứa đường và pH thấp) bêntrong quả lộ ra ngoài tiếp xúc với không khí rất dễ nhiễm vi sinh vật gây nhưng biếnđổi không thể kiểm soát được

Hình 8 Tách vỏ cacao

3.1.3 Lên men Cacao

Đây là khâu quan trọng nhất trong ngành trồng trọt và chế biến cacao, ủ tốt giá cao vàsản phẩm chế biến sau này mới có giá trị

Mục đích

Loại bỏ hết lớp vỏ nhầy bao quanh hạt.Dừng quá trình hô hấp và nảy mầm của hạtcacao nhờ đó cất giữ được lâu Tạo những biến đổi sinh hoá trong phôi nhũ: làm phôinhũ căng lên tạo màu sắc, màu nâu đặc trưng, làm giảm vị đắng, chát, giúp cho cáchợp chất tiền hương phát triển Làm mềm lớp vỏ cứng

Thời gian lên men

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

- Loại bỏ bớt vị đắng cho cacao

- Tạo ra mùi vị đặc trưng cho cacao

Biến đổi sinh học: đây là quá trình lên men tự nhiên xảy ra sự trao đổi chất và sự sinhtrưởng của hệ vi sinh vật có trong khối hạt như: Nấm men Saccharomyces Cerevisiae,

Vi khuẩn Lactobacillus Lactic, Lactobacillus Plantarum, Vi khuẩn AcetobacterAceti…

Biến đổi hóa sinh: xảy ra các quá trình biến đổi tạo màu, mùi vị đặc trưng cho sảnphẩm cacao

Biến đổi hóa lý:

o pH chất nhầy tăng do các acide hữu cơ trong chất nhầy được sử dụng nhưnguồn cung cấp C cho các vi sinh vật trong quá trình lên men

o pH phôi nhũ giảm do một phần a.lactic và a.acetic tạo ra do sự lên men lớpnhầy bên ngoài di chuyển vào trong phôi nội nhũ

 Các phương pháp lên men cacao trên thế giới

o Phương pháp ủ thành đống

- Phương pháp này phổ biến ở Tây Phi và Vanuatu

- Hạt cacao được đổ thành đống trên mặt đất có phủ lá chuối Bên trên và xungquanh cũng được phủ bằng lá chuối cứ 2 ngày một lần giở lá chuối ra trộn đống hạtmột lần Khối lượng đống hạt 100-250kg Thời gian lên men 5-6 ngày

- Các thùng gỗ có đường kính 1-1,5m sâu 1m có thể chứa từ 1-2 tấn cacao Được

bố trí theo hình bậc thang, dưới đáy có lỗ 15mm để thoát dịch nhầy Bên trong có phủ

lá chuối, cứ 2 ngày tiến hành đảo trộn một lần bằng cách chuyển cacao từ thùng nàysang thùng khác Thời gian lên men 6-7 ngày

Hình 11 Phương pháp ủ bằng thùng

o Phương pháp ủ trên khay

- Khay ủ bằng gỗ sâu 10cm, đáy khay là một cái vạt bằng nan tre đặt song song

và cách nhau 0,5cm mỗi khay chia thành 2 phần bằng nhau Chỉ đổ đầy cacao nữakhay, xếp chồng 12 khay, gốc đầy hạt quay về cùng một phía Sau 24h ủ sẽ phủ mộtmảnh vải nhằm chống mất nhiệt và thông thoáng khí

- Thời gian ủ 3-4 ngày

Hình 12 Phương pháp ủ trên khay

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

- Nguyên liệu: hạt cacao phải từ quả chín vừa, không non quá cũng không chínquá Hạt không bị tổn thương trong quá trình tách vỏ

- Hệ vi sinh vật ban đầu: hàm lượng vi sinh vật ban đầu có trong cacao quá caoquá trình lên men theo chiều hướng xấu Thành phần vi sinh vật ban đầu: tỉ lệ nấmmen, vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic,…

- Nhiệt độ: ảnh hưởng đến quá trình phát triển của hệ vi sinh vật

- Điều kiện oxi (kị khí - hiếu khí)

- Khuấy trộn: làm vi sinh vật phân bố đều trong cacao, đồng đều về nhiệt củakhối cacao, đảm bảo sự cung cấp oxi cho quá trình lên men hiếu khí

- Thời gian (kị khí - hiếu khí): pha kị khí diễn ra trước 24 – 48giờ

- Sau khi lên men còn có giai đoạn rửa hạt, nhưng có thể bỏ qua vì trong quátrình lên men hoàn chỉnh toàn bộ cùi hạt cacao đã bị phân giải thành rượu, este làmcho hạt coi như đã được rửa bằng rượu và este sạch sẽ và thơm ngọt, do đó không nênrửa để bảo vệ hương

3.1.4 Phơi sấy

o Mục đích

- Tránh hiện tượng mốc hạt cacao

- Giảm độ ẩm của hạt cacao sau khi ủ (55% xuống 6-7%) để bảo quản