2.3.1 Cỏc nghiờn cứu trong nước
Trong nước chủ yếu đang nghiờn cứu về cỏc lĩnh vực giống, canh tỏc, bảo vệ thực vật, cũn trong lĩnh vực cụng nghệ sau thu hoạch thỡ mới cú những nghiờn cứu sơ khai và chưa đuợc thành lập một cỏch bài bản.
+ Năm 2001-2003 thớ nghiệm lờn men mẫu nhỏ (15-25kg) đó được Phan Thanh Bỡnh
Viện KHKTNLN Tõy Nguyờn nghiờn cứu và đó đưa ra kết quả: lờn men trong thựng xốp cú quỏ trỡnh tăng nhiệt độ tốt, kết quả cuttest cú tớnh khả quan, tuy nhiờn kết quả lờn men chưa được kiểm chứng bằng thử nếm nờn mựi vị của thựng xốp đó khụng được đỏnh giỏ.
+ Năm 2006-2007: Thớ nghiệm lờn men với khối lượng vừa 50-100kg đó được nhúm
nghiờn cứu Bộ mụn Giống và cụng nghệ sau thu hoạch Viện KHKT NLN Tõy Nguyờn
(Đào Thị Lam Hương và cộng sự) Nghiờn cứu và đó cho kết quả: Thựng gỗ bọc xốp cho quỏ trỡnh lờn men tốt (nhiệt đồng đều và tăng nhanh) và màu sắc hạt tốt, Lưu quả 7 ngày cũng cho chất lượng hạt về màu sắc và pH là tốt.
+ Năm 2003: Một thớ nghiệm lờn men mẫu nhỏ của Phạm Hồng Đức Phước và Phạm
Trớ Thụng (Trường đại học nụng lõm Thủ đức) đó được thực hiện tại Quảng Ngói với kết quả lờn men mẫu nhỏ 25-45kg khỏ tốt trong một số loại dụng cụ ủ (thựng gỗ, giỏ
tre, thỳng tre).
2.3.2 Cỏc nghiờn cứu ngoài nước
G.Bytof, B. Biehl, H. Heinrichs và Voigt năm 1994 đó tiến hành thớ nghiệm xỏc định tớnh chất đặc trưng và khả năng của enzym cacboxypeptidase trong hạt từ quả cacao chớn chưa nảy mầm và đó cho kết quả: trong hạt từ quả chớn và chưa nảy mầm
Trang 28
thỡ cú sự hoạt động của enzym cacboxypeptidase để tạo ra cỏc chất là tiền chất của hương vị chocolate. Đặc trưng của enzym là ảnh hưởng bởi độ pH[12].
Sự thay đổi hoạt động của enzym peroxiddase trong hạt cacao trong thời gian chớn, lờn men và phơi (sấy) đó được Ivan Yu. Sakharov và Gerardo Bautista Arrdila
xỏc định năm 1998 với kết quả: hoạt động của enzym peroxidase tăng trong quỏ trỡnh
chớn, lờn men và phơi (sấy), với mức độ tăng khoảng 10 lần trong quỏ trỡnh lờn men và phơi (sấy). Hoạt động của enzym này sau khi phơi khụ của hạt được lờn men lớn hơn
hạt khụng được lờn men. Enzym isoperoxidase được chỉ ra là enzym hoạt động ở mụi
trường acid (pI 4,7) và 2 enzym cơ bản isoenzym peroxidase cú pI 8,6 và 9,0 trong quỏ
trỡnh lờn men[4].
Misnawi, S. J., Saari Nazamid and Bakar Jamilah năm 2002 đó nghiờn cứu về hoạt động của cỏc enzym chớnh tồn tại trong hạt cacao chưa lờn men được làm khụ và ảnh hưởng của chỳng tới quỏ trỡnh tạo tiền hương vị với kết quả: cú 3 enzym chớnh xuất hiện trong quỏ trỡnh lờn men và sấy là: endoprotease, carboxipeptidase và invertase. Cỏc enzym này đó làm chuyển hoỏ cỏc tiền chất hương vị chocolate trong hạt lờn men một phần và khụng lờn men tới mức độ cỏc hạt đó được lờn men. Cỏc aminoacid gia tăng tốc độ nhanh trong 4h đầu khi sấy, cỏc hạt chưa lờn men thỡ đạt cực đại sau 24h. Đường khử của cỏc hạt lờn men một phần và hạt khụng lờn men cú thể đạt mức của hạt lờn men bởi sấy[30].
Độ dày hạt cacao khi phơi đó được Hii, Chinh L.năm 2006 nghiờn cứu ở 3 mức
20, 30, 60 kg/m2 đó cho kết quả ở lớp phơi 20kg/m2cuttest tốt nhất và kết quả đỏnh giỏ cảm quan tốt nhất, lớp phơi 60kg/m2 cho thấy xuất hiện cỏc hạt màu đen, mựi mốc, pH và acid chuẩn độ cú sự khỏc nhau giữa cỏc lớp phơi[14]
Misnawi, S. J., B. Jamilah and S. Nazamid năm 2003 đó nghiờn cứu ảnh hưởng của sấy và polyphenol oxidase đến màu sắc của hạt, chỉ số lờn men, procyanidins và cảm giỏc chỏt (se lưỡi) của cỏc hạt lờn men một phần và khụng lờn men cho kết quả: màu vàng của hạt gia tăng ở pH 5.5 và nhiệt độ 450C, chỉ số lờn men (fermentation
Trang 29
index) cũng gia tăng, procyanidin giảm và giảm cảm giỏc chỏt. Chỉ số lờn men và hàm lượng epicatechin bằng với hạt đóđược lờn men hoàn toàn và đạt mức cao nhất sau 48h sấy. Sấy sau 16h gia tăng tỷ lệ cuttest của cỏc hạt lờn men một phần và khụng lờn men từ 30 - 50%[28].
Michael O. Faborode et all năm 1995 đó nghiờn cứu về ảnh hưởng của khụng khớ (nhiệt độ 400C và 600C, ẩm độ 70% và 30%) trong quỏ trỡnh làm khụ tới chất lượng cacao và cho kết quả: Nhiệt độ, ẩm độ thấp (400C, 30%) cho chất lượng hạt tốt hơn, tuy
nhiờn nhiệt độ cao khụng ảnh hưởng nhiều tới chất lượng của hạt[26].
Azizah Othman, A. I., Nawalyah Abdul Ghani and Ilham Adenan 2005 đó
nghiờn cứu về chất chống ụxy hoỏ và hàm lượng phenolic trong hạt cacao đó đưa ra kết quả: Chất chống ụxy hoỏ của Ghana là cao nhất rồi đến Ivory Coast, Malaysia, Sulawesian, tuy nhiờn hạt của Malaysia và Sulawesian lại cú lượng sắt cú tớnh khử lớn nhất. Lượng phenolic cú trong hạt cacao của Malaysia là lớn nhất rồi đến Sulawesian,
Ghana, Ivory Coast[6].
Cỏc tỏc giả R. Nazaruddin, L.K. Seng, O. Hassan and M. Said(2006) đó nghiờn cứu về ảnh hưởng của hàm lượng cơm nhầy tới cỏc polyhhenol trong quỏ trỡnh lờn men và đó cho kết quả: trongquỏ trỡnh lờn men hàm lượng catechine và epicatechine giảm
6-17% và 0,95-1,29% tương ứng. Lưu quả 15 ngày thỡ cho hàm lượng cỏc polyphenol
((-)-epicatechin and (+)-catechin, theobromine và caffeine) là thớch hợp nhất cho quỏ trỡnh lờn men nhưng cỏc thành phần khỏc khụng được đề cập ở đõy.
Trang 30
CHƯƠNG 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU 3.1. Nội dungvà mục tiờu củađề tài
Đề tài bao gồm cỏc nội dungvà mục tiờu:
3.1.1 Quỏ trỡnh lờn men hạt cacao
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lờn men tới chất lượng của hạt
cacao khụ, tỡm ra nhiệt độ và thời gian thớch hợp cho quỏ trỡnh lờn men hạt cacao.
- Nghiờn cứuảnh hưởng của tỷ lệ cơm nhầy(thời gian lưu quả) và mức độ thụng khớ
(số lần đảo) tới chất lượng hạt cacao khụ, tỡm ra tỷlệ cơm nhầy (thời gian lưu quả) và số lần đảo thớch hợp cho quỏ trỡnh lờn men.
3.1.2 Quỏ trỡnh sấy
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của mức độ thụng khớ và độ đày lớp hạt tới chất lượng hạt
cacao khụ, tỡm ra số lần đảo (mức độ thụng khớ) và độ dày lớp hạt phự hợp với quỏ trỡnh sấy.
- Nghiờn cứu tỏc động của nhiệt độ sấy với thời gian lờn men tới chất lượng của hạt
cacao khụ, tỡm ra nhiệt độ sấy và thời gian lờn men của hạt thớch hợp cho quỏ trỡnh
sấy.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của một số chế độ sấy khỏc nhau tới chất lượng hạt cacao
khụ, tỡm ra chế độ sấy tối ưu cho chất lượng hạt tốt nhất.
3.2. Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài
Địa điểm: Thực hiện tại Viện Khoa học kỹ thuật nụng lõm nghiệp Tõy Nguyờn.
Thời gian: Từ thỏng 1 năm 2007 đến thỏng 10 năm 2007
Do điều kiện về thời gian (sản phẩm cú mựa vụ), thiết bị, dụng cụ trong phõn tớch thớ nghiệm và khối lượng sản phẩm nờn đề tài chỉ thực hiện cỏc nội dung đó được nờu trong một vụ từ thỏng 3 đến thỏng 5năm 2007.
Trang 31
3.3 Vật liệu và phương phỏp nghiờn cứu
3.3.1 Vật liệu, dụng cụ và thiết bị thớ nghiệm
3.3.1.1 Vật liệu hạt tươi và hạt đó lờn men
- Quả cacao được lấy từ cỏc vườn kinh doanh của Viện, chủ yếu là giống Forastero
và trinitario. Quả tươi trong từng thớ nghiệm được đập bằng thanh gỗ và tỏch hạt tươi bằng tay, sau đú thu hạt tươi và tiến hành quỏ trỡnh lờn men.
- Hạt đó lờn men cho thớ nghiệm sấy: Hạt cacao sau khi đó ủ lờn men bằng phương
phỏp lờn men trong thựng gỗ, số lần đảo là 2 ngày 1 lần, khối lượng ủ 50kg, hạt được lờn men trong 6 ngày.
- Độ chớn của quả ban đầu dựng cho cỏc thớ nghiệm là quả cú màu sắc vàng hoặc đỏ
trờn toàn bộ đường rónh quả hoặc trờn cả bề mặt quả từ 1/2 trở xuống.
3.3.1.2 Cỏc dụng cụ và thiết bị sử dụng trong quỏ trỡnh thớ nghiệm
- Hộp nhựa cú lỗ thoỏt nhớt, đựng đủ 2kg (dựng để lờn men hạt).
- Mỏy sấy thớ nghiệm (dạng sấy tĩnh).
- Tủ ấm cú thể điều chỉnh được nhiệt độ trong khoảng lờn men (200C - 990C) - Nhiệt kế đo nhiệt độ hiển thị số điện tử (Hanna) cú khoảng nhiệt độ 00C - 990C.
- Thước đo độ dày lớp hạt 20cm.
- Khay sấy bằng thộp cú khung gỗ kớch thước 20 x 40cm.
- Mỏy Kett PM 600 đo ẩm độ của sản phẩm.
- Mỏy tớnh cỏ nhõn, mỏy vi tớnh.
- Mỏy xỏc định độ pH bằng điện cực thuỷ tinh.
- Thiết bị chuẩn độ NaOH 0.1N.
- Mỏy xay mẫu cacao.
- Thiết bị rang mẫu cú điều chỉnh nhiệt độ và thời gian rang.
- Dao cắt hạt cacao bằng inoc.
- Bàn cuttest bằng gỗ sơn trắng trờn đú cú cỏc lỗ đặt nửa hạt để xỏc định màu sắc
Trang 32
- Hoỏ chất: NaOH 0.1N.
- Cõn phõn tớch điện tử cú khoảng cõn 0,01g - 450g
- Cỏc mẹt phơi cacao bằng tre
- Bao đựng mẫu
- Mỏy nghiền mẫu thử nếm (cocoa liquor).
3.3.2 Bố trớ cỏc mụ hỡnh thớ nghiệm: Cỏc thớ nghiệm (1, 2, 3, 4) được bố trớ theo khối ngẫu nhiờn đầy đủ 2 yếu tố, 3 mức/yếu tố, 3 lần nhắc. Cỏc thớ nghiệm 5 được bố trớ ngẫu nhiờn đầy đủ 2 yếu tố, 3 mức/yếu tố, 3 lần nhắc. Cỏc thớ nghiệm 5 được bố trớ theo dạng thớ nghiệm một yếu tố 3 lần nhắc.
(a) Bố trớ cỏc mụ hỡnh thớ nghiệm nghiờn cứu quỏ trỡnh lờn men hạt cacao
Cỏc cụng thức cú khối lượng hạt tươi là 2kg/cụng thức
- Thớ nghiệm nghiờn cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lờn men.
Thực hiện lờn men trong tủ ấm với nhiệt độ được điều chỉnh: ngày đầu tiờn ở nhiệt độ
300C và 5 ngày tiếp theo ở mức nhiệt độ (400C hoặc 450C hoặc 500C), thời gian kết thỳc quỏ trỡnh lờn men của cỏc thớ nghiệm là (sau 4 ngày, 5 ngày, 6 ngày). Thớ nghiệm tổng cộng cú 9 ụ cơ sở.
Trang 33
Cụng thức Nhiệt độ Thời gian lờn men (ngày)
LM1, CT1 400C 4 LM1, CT2 5 LM1, CT3 6 LM1, CT4 450C 4 LM1, CT5 5 LM1, CT6 6 LM1, CT7 500C 4 LM1, CT8 5 LM1, CT9 6
- Thớ nghiệm nghiờn cứu ảnh hưởng của tỷ lệ cơm nhầy và mức độ thụng khớ.
Thực hiện lờn men hạt cú tỷ lệ cơm nhầy ở 3 mức khỏc nhau (tương ứng với 3 mốc thời gian lưu quả khỏc nhau là 0 ngày, 5 ngày, 9 ngày) với 3 mức độ thụng khớ khỏc nhau (tương ứng với số lần đảo 1 lần (đảo vào hết ngày thứ 2), 2 lần (đảo vào ngày thứ 2 và thứ 4), 3 lần (đảo sau 1 ngày, sau 3 ngày và sau 5 ngày). Thớ nghiệm cú 9 ụ cơ sở. Lờn men ở nhiệt độ 300C trong 1 ngày đầu và 500C trong 5 ngày sau.
Trang 34
Cụng thức Thời gian lưu quả (ngày) Số lần đảo (lần)
LM2, CT1 0 1 LM2, CT2 2 LM2, CT3 3 LM2, CT4 5 1 LM2, CT5 2 LM2, CT6 3 LM2, CT7 9 1 LM2, CT8 2 LM2, CT9 3
(b) Bố trớ cỏc mụ hỡnh thớ nghiệm nghiờn cứu quỏ trỡnh sấy
Mẫu sấy cú khối lượng theo từng thớ nghiệm, sấy trong tủ sấy cú điều chỉnh nhiệt độ từ
10-1000C (mức độ sai số trong tủ sấy là ± 10C). Tốc độ giú trong tủ sấy là 10m/s.
- Thớ nghiệm nghiờn cứu ảnh hưởng của mức độ thụng khớ và độ dày lớp hạt.
Thực hiện ở 3 mức độ thụng khớ khỏc nhau (tương ứng với số lần đảo 2 giờ/1 lần, 4
giờ/1lần, 6 giờ/1lần) và với cỏc độ dày lớp sấy khỏc nhau: 2cm, 3,5cm và 5cm (tương ứng với khối lượng 20kg, 30kg, 40kg hạt đó lờn men/m2). Thớ nghiệm tổng cộng cú 9 cụng thức.
Trang 35
Cụng thức Độ dày lớp sấy (cm) Mật độ đảo
S1, CT1 2 2 giờ/1 lần S1, CT2 4 giờ/1 lần S1, CT3 6 giờ/1 lần S1, CT4 3,5 2 giờ/1 lần S1, CT5 4 giờ/1 lần S1, CT6 6 giờ/1 lần S1, CT7 5 2 giờ/1 lần S1, CT8 4 giờ/1 lần S1, CT9 6 giờ/1 lần
- Thớ nghiệm nghiờn cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy và thời gian lờn men.
Thực hiện sấy trong tủ sấy ở cỏc nhiệt độ 450C, 550C và 650C, với cỏc dạng nguyờn liệu đó được lờn men với thời gian là 4 ngày, 5 ngày, 6 ngày, số lần đảo là 6 giờ/lần. Tổng cộng cú 9 ụ cơ sở.
Trang 36
Cụng thức Nhiệt độ sấy Thời gian hạt đó lờn men
S2, CT1 450C 4 S2, CT2 5 S2, CT3 6 S2, CT4 550C 4 S2, CT5 5 S2, CT6 6 S2, CT7 650C 4 S2, CT8 5 S2, CT9 6
Mụ hỡnh thớ nghiệm sấy 3: ảnh hưởng của cỏc chế độ sấy khỏc nhau. Thớ nghiệm một yếu tố ở cỏc chế độ sấy khỏc nhau:
Bảng 3.5: Cỏc cụng thức trong thớ nghiệm sấy (S3)
Cụng thức Thời gian sấy ( giờ) Thời gian nghỉ (giờ)
S3, CT1 12 12
S3, CT2 12 6
S3, CT3 24 12
S3, CT4 6 6
S3, CT5 Liờn tục
Số lần đảo là 6giờ/lần trong thời gian sấy Khối lượng sấy là 2kg hạt đó lờn men/cụng thức
Trang 37
3.3.3 Cỏc chỉ tiờu và phương phỏp theo dừi
3.3.3.1 Cỏch lấy mẫu
+ Trong cỏc mụ hỡnh thớ nghiệm lờn men:
- Mẫu xỏc định hàm lượng nhớt ban đầu: Lấy 20 hạt/1 cụng thức để tớnh hàm lượng
cơm nhầy.
- Mẫu trong quỏ trỡnh lờn men được lấy 12giờmột lần, mỗi lần 20 hạt để xỏc định hàm lượng cơm nhầy và sự biến đổi màu sắc hạt.
- Sản phẩm cuối cựng của quỏ trỡnh lờn men được phơi trờn cỏc mẹt tre dưới ỏnh sỏng mặt trời đến độ ẩm ≤7% và bảo quản trong cỏc tỳi polietylen kớn và đều được lưu để tiến hành cỏc phõn tớch tiếp theo.
+ Trong cỏc mụ hỡnh thớ nghiệm sấy
- Mẫu xỏc định ẩm độban đầu: Lấy 20 hạt/1 cụng thức
- Mẫu xỏc định ẩm độ được lấy 6h một lần trong suốt quỏ trỡnh. Lấy mỗi mẫu 10 hạt trờn 5 điểm khỏc nhau để thành một mẫu.
- Mẫu cuối cựng là toàn bộ sản phẩm đó được sấy xong, phõn chia thành cỏc mẫu
khỏc nhau để xỏc định cỏc chỉ tiờu tương ứng:
Mẫu cuttest: 300 hạt (khoảng 300g)
Mẫu xỏc định pH và TA: 20g
Mẫu xỏc định ẩm độ bằng mỏy kett PM 600: 200g
3.3.3.2 Cỏc phương phỏp đo lường và phõn tớch
a) Nhiệt độ khối ủ lờn men: Đo bằng nhiệt kế cầm tay hiển thị số (HANNA) tại 2 điểm cỏch 2 đầu 5cm, thời gian đo 12giờ/lần.
b) Tỷ lệ % hàm lượng cơm nhầy: Cõn khối lượng mẫu trước khi loại cơm nhầy (M1), sau khi chà xỏt và loại bỏ hết lượng cơm nhầy bao quanh hạt (hạt đó cú độ nhỏm tay) và làm khụ sơ bộ mặt ngoài hạt bằng giấy thấm rồi cõn ta được khối lượng lần 2 (M2). Tỷ lệ % cơm nhầyđược tớnh theo cụng thức:
(M1 – M2)*100
% nhớt =
Trang 38
c) Acid chuẩn độ (TA: Titratable acidity): Xỏc định bằng chuẩn độ NaOH 0,1N với chỉ thị bằng thiết bị đo pH cho đến pH=7. Đơn vị tớnh là ml NaOH/g, hoặc mol NaOH/g chất khụ sản phẩm (bột cacao). Đo độ pH bằng thiết bị đo pH với điện cực thuỷ tinh.
* Cỏch thực hiện: Lấy khoảng 20g hạt cacao trong mẫu thành phẩm cuối cựng, loại vỏ. Sau khi loại vỏ, hạt cacao được nghiền nhỏ (chỳ ý quỏ trỡnh nghiền cần trỏnh quỏ trỡnh làm bơ trong hạt núng chảy và bột kết dớnh do quỏmịn). Khối lượng dựng để xỏc định
pH và chuẩn độ TA là 10g. 10g bột này đó được nghiền mịn, cho vào bỡnh định mức
100ml, đổ khoảng 60ml - 80ml nước cất cú nhiệt độ 700C - 800C vào bỡnh và khuấy trong 20s để chiết xuất cỏc chất hoà tan, định mức dung dịch tới 100ml. Để lắng cặn rồi dựng pipet lấy 25ml dung dịch trong để xỏc định độ pH với khoảng pH từ 3,5 - 7,5.
* Dựng pipet lấy 25ml để xỏc định TA bằng cỏch chuẩn độ NaOH 0.1N cho tới khi chỉ thị pH đạt 7 là kết thỳc quỏ trỡnh chuẩn độ và kết quả hàm lượng TA được tớnh theo
cụng thức:
* Tớnh theo số ml NaOH/g
* Hoặc tớnh theo số mol NaOH/g
Số ml NaOH chuẩn độ *100 TA(mlNaOH/g) = Số ml NaOH chuẩn độ * 0,1 TA(molNaOH/g) =
Trang 39
Trong đú: wb: ẩm độ cơ sở ướt của hạt cacao trước khi đem xỏc định