Phương pháp phân tích hóa lý

Bảng 3.2 Phương pháp phân tích hóa lý được mô tảở bảng sau

Chỉ tiêu Phương pháp phân tích

1. Hàm lượng ẩm Nghiền nhỏ mẫu và sấy mẫu ở 100 ÷ 105oC

đến khối lượng không đổi.

2. Hàm lượng Lipid Nghiền nhỏ mẫu, sử dụng ether dầu hỏa trích ly béo bằng hệ thống Soxhlet.

3. Axit tổng Nghiền nhỏ mẫu, sử dụng nước cất để hòa tan axit trong mẫu. Chuẩn độ axit bằng dung dịch NaOH 0,1N chuẩn đến pH = 8,2 (điểm chuyển màu của Phenolphtalein).

4. pH Sử dụng pH kế

5. Hàm lượng tanin Nghiền nhỏ mẫu, sử dụng nước cất để hòa tan axit trong mẫu. Kết tủa tananh dưới dạng kẽm tanat, tiếp đó đẩy axit tanic ra thể tự do bởi axit sulfuric, rồi định lượng axit bằng kali pecmanganat với indigo cacmin làm chỉ

16

3.2.2 Phương pháp đánh giá cảm quan

− Cắt hạt (cut test).

− Hàm lượng vỏ (%, shell content).

− Đếm số hạt trên 100g hạt khô (bean count).

3.2.3 Xử lý số liệu

- Kết quả nhận được là giá trị trung bình của các lần lặp lại và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Excel.

- Các thí nghiệm được tiến hành với 3 lần lặp lại và xử lý thống kê bằng phần mền Statgraphics Plus Version 4.0.

17

3.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm ủ hạt ca cao trong điều kiện qui mô nông hộ được bố trí như sau:

Hình 3.1 Sơđồ khảo sát ảnh hưởng quá trình lên men, sấy hạt ca cao đến chất lượng hạt ca cao Cảm quan − Hàm lượng vỏ − Cắt hạt − Đếm hạt Ca cao chín Thu hoạch, tồn trữ trái Tách hạt Ủ

Phơi hoặc sấy

Hạt sau khi phơi

Bảo quản Hóa lý − Hàm lượng ẩm − pH − Axit tổng (TA) Chất lượng Nhiệt độ Độ ẩm pH, TA

18 Giải thích qui trình thí nghiệm:

Thu hoạch trái

Sau khi hạt được gieo trồng, cây ca cao thường mất khoảng 2 năm để bắt đầu cho trái chính vụ. Trong quá trình thu hoạch, chỉ nên hái các trái ca cao chín bởi vì hạt từ trái ca cao chưa chín sẽ không được lên men hoàn toàn. Trái bị hư tổn hoặc bị nhiễm nấm mốc nên được loại. Tốt nhất nên thu hoạch ca cao thường xuyên để tránh trái ca cao bị quá chín.

Tồn trữ trái

Sau khi thu hoạch, trái ca cao nên được tồn trữ. Trái ca cao tốt nhất nên được tồn trữ ở nơi thoáng mát, khô ráo và tránh được mưa bởi vì như vậy có thể làm giảm khả năng xâm nhiễm của nấm mốc. Các trái ca cao đã bị nhiễm mốc nên được tách ra và kiểm tra cẩn thận khi tách hạt, nên loại bỏ các hạt đã bị nhiễm bệnh. Trái ca cao thông thường được tồn trữ trong khoảng từ 7 đến 9 ngày hoặc lâu hơn. Khi trái ca cao sẵn sàng để lên men, có thể nghe và cảm thấy được sự di chuyển của hạt bên trong khi lắc trái. Điều đó cho thấy sự mất ẩm của trái đủ để cho phép quá trình lên men diễn ra tốt.

Tách hạt

Trái nên được đập bằng vật dụng đã cùn giống như một thanh gỗ để tránh làm tổn thương hạt. Tốt nhất nên tránh dùng dao để cắt trái, bởi vì hạt có thể bị cắt đứt và sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của chúng sau khi lên men và sấy. Trái không nên được đập dưới trời mưa bởi vì nước mưa sẽ làm trôi lớp cơm nhầy bao quanh hạt và như vậy sẽ ảnh hưởng đến quá trình lên men. Hạt có màu đen hoặc đã có rễ hoặc hạt lép sẽ không được lên men hoàn toàn nên được loại bỏ.

Lên men (ủ) ca cao

Quá trình lên men (ủ) ca cao có thể được tiến hành bằng nhiều phương pháp. Các phương pháp được dùng để ủ hạt bao gồm: ủ thúng/ cần xé, ủ đống và đậy bằng lá chuối và ủ thùng.

Trong tất cả các trường hợp, phía dưới đáy và xung quanh thúng/ cần xé và thùng nên được bao phủ bằng lá chuối. Tuy nhiên, lá chuối phía dưới đáy không nên quá dầy và nên được cắt thành hình răng lược để đảm bảo dịch từ cơm nhầy được thoát tốt. Sự thoát dịch từ phần cơm nhầy không tốt sẽ làm cho quá trình lên men không được tốt. Phần phía trên của khối ca cao lên men cũng nên được đậy bằng lớp lá chuối hoặc bao đay. Hạn chế sự xâm nhập quá nhiều của không khí vào

19

khối ca cao lên men cũng tránh sự mất ẩm quá nhanh. Nếu độ ẩm bị mất đi quá nhiều thì ca cao cũng sẽ không lên men hoàn toàn. Một lý do khác của việc lót xung quanh thúng/ cần xé và thùng và đậy phía trên khối ca cao lên men đó là vấn đề mất nhiệt trong quá trình lên men. Điều đó chính là nguyên nhân dẫn đến việc không đạt được nhiệt độ yêu cầu của một quá trình lên men tốt. Bao đay giữ nhiệt tốt hơn so với lá chuối, do đó bao đay hoặc kết hợp bao đay và lá chuối được đề nghị sử dụng đậy khối ca cao trong quá trình lên men.

Đối với tất cả các phương pháp lên men, hạt ca cao nên được đảo trộn ở các ngày khác nhau. Đảo trộn hạt có nghĩa là hạt ca cao được trộn bằng xẻng hoặc bằng tay nhằm giúp cho không khí đi vào bên trong khối ca cao và giúp cho sự lên men diễn ra đồng đều. Khi không khí đi vào bên trong khối hạt ca cao, là kết quả của quá trình đảo trộn hạt, mức độ lên men sẽ gia tăng và nhiệt độ sẽ tăng nhanh chỉ trong vài giờ sau đó. Thông thường, hạt chỉ cần được đảo trộn ở ngày thứ hai của quá trình lên men. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng quá chậm, có thể gia tăng số lần đảo trộn, chẳng hạn ở ngày thứ ba hoặc thứ tư, như vậy sẽ giúp cho nhiệt độ tăng lên.

Sấy hạt ca cao

Sấy là một khâu quan trọng trong quá trình sơ chế ca cao bởi vì có nhiều phản ứng hoá học được cho là sản sinh ra hương vị tốt cho ca cao vẫn còn tiếp diễn trong suốt quá trình sấy. Tốt nhất ca cao nên được làm khô trong khoảng từ 5 đến 7 ngày. Khoảng thời gian này đủ cho phép axit được bay hơi ra khỏi hạt và sản xuất được hạt ca cao có độ axit thấp và có hương vị tốt. Nếu quá trình làm khô kéo dài hơn 7 ngày, sự nhiễm nấm mốc có thể xảy ra, điều này dẫn đến giảm chất lượng hạt và các nhà thu mua sẽ mua với giá thấp.

Trong quy trình này ta sử dụng thiết bị sấy ca cao bằng năng lượng mặt trời do dự án CARD đang được áp dụng cho một số nông hộ tại Bến Tre.

3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát sự thay đổi về mặt hóa lý của khối hạt trong quá trình ủ trình ủ

• Mục đích

Nhằm khảo sát sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, pH, axit tổng, tanin của quá trình lên men theo phương pháp lên men ca cao ở qui mô nông hộ, làm cơ sở để đánh giá chất lượng hạt khô theo phương pháp lên men ca cao ở qui mô gia đình.

• Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại. Nhân tố A: thời gian ủ.

20

Ca cao sau khi thu hoạch, tách hạt và tiến hành ủ trong điều kiện tự nhiên. Trong quá trình ủ tại các thời điểm 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ngày tiến hành đặt nhiệt kế. Ghi lại các giá trị nhiệt độ bằng cách đọc các giá trị trên nhiệt kế. Mỗi ngày ghi lại các giá trị nhiệt độ 2 lần, mỗi lần ở 3 vị trí khác nhau vào 2 thời điểm khác nhau trong ngày (8h, 16h) và tính giá trị trung bình cho mỗi ngày. Đồng thời tiến hành lấy mẫu để phân tích ẩm, pH, axit tổng (tính theo axit acetic), tanin.

• Chỉ tiêu theo dõi

− Nhiệt độ

− Độ ẩm

− pH, axit tổng

3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự thay đổi về mặt hóa lý của khối hạt trong quá trình sấy trình sấy

• Mục đích

Nhằm khảo sát sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, pH, axit tổng của quá trình sấy theo phương pháp sấy bằng thiết bị sấy ca cao năng lượng mặt trời.

• Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại. Nhân tố B: thời gian sấy.

• Tiến hành thí nghiệm

Ca cao sau khi thu hoạch, tách hạt và tiến hành ủ, hạt sau ủ ta tiến hành sấy. Trong quá trình sấy ta tiến hành lấy mẫu và đo nhiệt độ môi trường, nhiệt độ máy sấy, nhiệt độ khối hạt theo từng ngày sấy. Mỗi ngày ghi lại các giá trị nhiệt độ 2 lần, mỗi lần ở 3 vị trí khác nhau vào 2 thời điểm khác nhau trong ngày (8h, 16h) và tính giá trị trung bình cho mỗi ngày. Đồng thời tiến hành lấy mẫu để phân tích ẩm, pH, axit tổng (tính theo axit acetic).

• Chỉ tiêu theo dõi:

− Nhiệt độ

− Độ ẩm

− pH, axit tổng

3.3.3 Thí nghiệm 3: Đánh giá chất lượng hạt ca cao khô

• Mục đích

Đánh giá chất lượng hạt ca cao sau sơ chế theo qui mô khép kín tại nông hộ.

21 Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.

• Tiến hành thí nghiệm

Với phương pháp ủ và sấy bằng máy sấy năng lượng mặt trời ta thu được hạt ca cao khô theo quy trình sơ chế trên, và tiến hành đánh giá về một số chỉ tiêu cảm quan và các chỉ tiêu hóa lý dựa trên TCVN 7519 : 2005.

• Chỉ tiêu theo dõi

Cảm quan

− Cắt hạt (cut test)

− Hàm lượng vỏ (%, shell content)

− Đếm số hạt trên 100g hạt khô (bean count) Hóa lý

− Hàm lượng ẩm

− pH

− Axit tổng

3.3.4 Thí nghiệm 4: Tính hiệu quả kinh tế và hiệu suất thu hồi sản phẩm

Dựa trên qui trình ủ hạt của người dân địa phương dưới đây để tính được lợi nhuận thu được sau khi lên men 1 mẻ 400kg trái tươi.

22

Hình 3.3 Sơđồ tiến hành đánh giá sự thay đổi khối lượng theo qui trình lên men và sấy hạt ca cao sau thu hoạch theo qui mô nông hộ

• Mục đích

Tính hiệu suất thu hồi sản phẩm đối với phương pháp lên men ca cao qui mô nông hộ.

Tính lợi nhuận thu được sau khi hoàn tất 1 mẻ ca cao (lên men và sấy).

• Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ trên.

Trái ca cao chín

Tồn trữ

Tách hạt

Ủ

Sấy (phơi)

Hạt ca cao bán cho thương lái (tính hiệu suất và lợi nhuận)

Cân 1

Cân 2

Cân 3

Cân 4

23

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN

4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CA CAO TƯƠI

Bảng 4.1 Kết quả phân tích thành phần hạt ca cao tươi (tính theo phần trăm trọng lượng tươi)

Ca cao Bến Tre Ca cao Tây Phi* Thành phần Cơm nhầy Tử diệp Cơm nhầy Tử diệp Nước (%) Chất béo (%) Tanin (%) Axit tổng (%) 76,37 _ _ 0,47 31,89 49,52 4,21 0,35 84,5 0,6 _ 0,7 35 31,3 5,2 0,6

*: thành phần của ca cao Tây Phi theo F.Hardy, trích dẫn bởi Nguyễn Minh Thủy, 2000.

Dựa vào bảng 4.1 ta thấy hàm lượng chất béo của ca cao Bến Tre 49,5% cao hơn hàm lượng béo của ca cao Tây Phi 31,3%, gần bằng với ca cao Côte d’Ivoire 50% (Anvoh et al., 2009). Axit tổng của cơm nhầy trong ca cao Bến Tre 0,47%, ca cao Tây Phi 0,7% thấp hơn nhiều so với kết quả phân tích cơm nhầy của ca cao Brazil 1 – 3% (chủ yếu là axit citric) (Schwan et al., 2004). Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt trên nhưng chủ yếu là do sự khác nhau về khí hậu, kỹ thuật canh tác, giống và thời điểm thu hoạch của từng nơi. Tỷ lệ giữa lớp cơm nhầy (chứa nhiều đường) và hạt ảnh hưởng đến lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men. Do đó sự khác nhau trên dẫn đến sự khác nhau về chất lượng hạt sau lên men và sấy giữa các vùng, khu vực trên thế giới như pH, hàm lượng vỏ, tổng số hạt trên 100g hạt khô,...

4.2 SỰ THAY ĐỔI VỀ MẶT HÓA LÝ CỦA KHỐI HẠT TRONG QUÁ

TRÌNH Ủ

Nhiệt độ và ẩm độ có vai trò quan trọng đến sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật. Đặc biệt trong quá trình lên men ca cao, một quá trình lên men với sự phát triển của một chuỗi các vi sinh vật nối tiếp nhau thì nhiệt độ ở thời điểm ban đầu cũng như trong suốt quá trình lên men đều có ảnh hưởng rất rõ ràng đến quá trình ủ lên men và chất lượng hạt sau khi ủ.

24 27 32 37 42 47 0 1 2 3 4 5 6 Thời gian ủ (ngày) Nhiệt độ (oC) Lớp bề mặt Lớp giữa Lớp đáy Khối ủ Môi trường

Hình 4.1 Sự thay đổi nhiệt độ khối ủ trong quá trình lên men

Kết quả thể hiện ở hình 4.1 cho thấy nhiệt độ tăng nhanh ở lớp trên của khối ca cao hơn ở lớp giữa, nhiệt độ lớp đáy tăng hơn 15oC trong 3 ngày đầu tiên (từ 29,43 đến 45,08oC). Nhiệt độ lớp đáy luôn luôn thấp hơn, và nhiệt độ môi trường không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê trong suốt quá trình lên men từ 29,67oC đến 32,67oC. Nhiệt độ khối ủ đạt cao nhất 48oC vào ngày thứ tư (sau lần đảo trộn đầu tiên) thấp hơn so với nhiệt độ khối ủ ca cao tại Cộng hòa Dominican 51oC sau 2 ngày (lần đảo trộn thứ 2 tại 48 giờ) (Sandra Lagunes Gálvez et al., 2007), nhiệt độ khối ủ ca cao tại Brazil đạt cao nhất 50oC sau 4 ngày (Schwan et al., 2004), và cao hơn so với nhiệt độ khối ủ ca cao tại Cần Thơ 44,7oC (Vương Thanh Tùng, 2005). Theo qui luật chung, khi quá trình lên men càng đạt đến gần 50oC thì chất lượng hạt ca cao khô càng tốt.Nhiệt độ lên men vào các ngày 5 và 6 cũng vẫn còn tăng (47,17 – 47,87oC) chứng tỏ lượng cơm nhầy trong hạt vẫn còn và quá trình lên men vẫn chưa kết thúc.

Bảng 4.2 Hàm lượng ẩm của nguyên hạt, tử diệp, cơm hạt và hàm lượng tanin thay đổi trong quá trình ủ

Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5%

Độẩm (%) HL tanin (%) Thời gian ủ (ngày) Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp Tử diệp 0 51,81 ab 76,78 ab 31,36 a 4,57 a 1 53,44 c 77,95 bc 33,94 b 3,98 b 2 52,92 bc 78,40 c 37,42 c 2,07 c 3 53,38 c 77,15 abc 40,72 d 2,32 d 4 54,90 d 75,69 ad 41,79 d 1,27 e 5 51,30 a 74,55 de 39,44 e 1,43 f 6 52,29 abc 73,76 e 40,68 d 1,17 g

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 0 1 2 3 4 5 6 Thời gian ủ (ngày) ẩ m độ (% ) 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 H L ta ni n (% ) Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp HL tanin (%)

Hình 4.2 Sự thay đổi độẩm tương đối của khối ủ và hàm lượng tanin trong quá trình lên men.

Vị của hạt ca cao được đánh giá qua sự kết hợp giữa vị chua và vị chát. Vị chua của hạt liên quan mật thiết với thông số pH và độ axit của hạt, còn vị chát cao hay thấp là do hàm lượng tanin trong hạt quyết định. Tanin là một chất thuộc nhóm polyphenol. 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. Từ kết quả hình 4.2 ta thấy hàm lượng tanin giảm dần trong quá trình lên men. Trong 2 ngày đầu lên men hàm lượng tanin giảm nhanh từ 4,57% đến 2,07%, tiếp tục giảm vào các ngày còn lại và đạt 1,17% vào ngày lên men cuối cùng. Sự giảm hàm lượng tanin là điều mong muốn trong quá trình lên men.

Dựa vào hình 4.2 và bảng 4.2 ta thấy độ ẩm của tử diệp tăng đáng kể trong 3 ngày lên men đầu tiên từ 31,36 đến 41,79% và ổn định vào những ngày tiếp theo đạt 40,68% vào ngày cuối cùng. Độ ẩm của hạt tăng cao nhất vào ngày lên men thứ tư (54,90%) do vi khuẩn acetic tiếp tục oxy hóa axit acetic để tạo thành CO2, H2O và năng lượng và đạt 52,29% khi kết thúc quá trình lên men thấp hơn so với với ca cao Cộng hòa Dominican 76,6%(Sandra Lagunes Gálvez et al., 2007.

26

Bảng 4.3 pH, độ axit của tử diệp, cơm hạt và nguyên hạt ca cao thay đổi trong quá trình ủ

pH Độ axit (%) (TA)

Thời gian

ủ (ngày) Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp 4,47 a 3,00 ab 5,53 a 0,30 a 0,37 a 0,24 a