RH khơng khí (%) ẩm độ hạt (%wb) 65 6,35 71 7,15 75 7,45 81 8,65 84 9,30 90 12,65 98 17,60 Nguồn: Oyeniran (1979)[39]
Bảo quản trong bao tải Bảo quản trong bao PVC
Trang 17
2.2 Tổng quan về chất lượng hạt cacao, các yếu tố tác động đến chất lượng, phương pháp đánh giá phương pháp đánh giá
2.2.1 Chất lượng hạt cacao
Chất lượng hạt cacao là các thuộc tính của hạt cacao biểu hiện các đặc tính vốn có của hạt đối với u cầu của cơng nghệ (chế biến chocolate, chế biến bột cacao, chế biến bơ cacao) hoặc đối với nhu cầu (nhu cầu hiện tại và nhu cầu tiềm ẩn) của người
tiêu dùng.
2.2.1.1 Chất lượng vật lý
Các đặc tính vật lý qui định chất lượng của hạt cacao nhằm phù hợp với các yêu cầu công nghệ và nhu cầu của con người.
- Độ ẩm hạt: Độ ẩm hạtcacao nguyên liệu dưới 7,5% wb.
- Hàm lượng vỏ: Hàm lượng vỏ hạt cacao biến thiên từ 11-15% (Cargill, 2007). - Kích thước hạt: dài: 1,5-2cm, rộng: 0,5-1,5cm, dày: 0,3-0,7cm [9].
- Tạp chất: Tuỳ theo loại cacao mà có tỷ lệ tạp chất khác nhau, thường không vượt
quá 1%.
- Độ cứng: Thường sử dụng để xác định mức độ lên men và độ khơ của hạt bằng
cách bóp vỡ hạt bởi hai ngón tay.
- Hạt bị cơn trùng phá hoại, hạt bị vỡ, hạt bị dính đơi, dính 3, hạt bị lép.
2.2.1.2 Chất lượng hóa học
Chất lượng hóa học là các đặc tính và thành phần hố học của hạt ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của hạt cacao.
- Hàm lượng acid: Chủ yếu là các acid acetic, citric, lactic, oxalic. Còn các acid khác
hiện diện trong nhân với tỷ lệ rất nhỏ, ít ảnh hưởng tới độ chua của hạt. Hàm lượng các acid biến thiên từ 0,2-1% trong hạt (Neil Hollywood., 2007)[15]. Trong đó acid oxalic có tương quan chặt với hương vị cacao sau rang[20].
- Độ pH: Độ pH tỷ lệ nghịch với hàm lượng acid, tuy nhiên sự biến thiên của độ pH
Trang 18
hố trong tế bào, mức độ thích hợp cho các vi sinh vật và các enzym hoạt động. Độ pH của loại cacao tốt nhất là 5,13 – 5,3 cacao ở Ghana, (Smilja., 2007)[33]. Cacao
Việt Nam có độ pH từ 4,7-5,0 (Cargill, 2007).
- Thành phần chất thơm: Trong quá trình chế biến ca cao các nhà khoa học đã tìm ra có trên 2000 chất bay hơi, tuy nhiên mới chỉ nhận biết được khoảng 500 mùi là tổ hợp của các chất trong đó[22]. Trong số các chất bay hơi có chất có hàm lượng cao, có những chất có hàm lượng thấp nhưng sự đóng góp vào hương vị thì khơng có tương quan với hàm lượng của chúng.
- Thành phần chất béo: Đây là một trong những thành phần quan trọng của hạt cacao, bởi nó quyết định tới chất lượng của cacao khi sản xuất chocolate. Chất béo của hạt
cacao Ghana là 56% - 58% (Smilja., 2007)[35], trong khi ở Việt nam 46 - 54% (Cargill., 2007).
- Tỷ lệ amino acid và đường khử: Đây là một tỷ lệ quan trọng để tạo ra hương vị
cacao bởi 2 chất này sẽ tạo ra phản ứng Maillar để tạo ra hương cacao, do đó tỷ lệ này càng cao (tiến tới 1) thì hương vị càng tốt, tỷ lệ này phụ thuộc vào giống. Tỷ lệ ở Ghana (giống Amelonado): 1/1,2; Của Malaysia (giống Amazon) 1/2,6; Tại PNG (giống Trinitario và Amazon) 1/3,6 (Smilja., 2007). Các amino acid được sản sinh
ra trong quá trình lên men là: Leucine, phenylalanine, tyrosine[32, 19].
- Hàm lượng caffein và theobromin: Đây là thành phần quan trọng tạo nên sự kích
thích hưng phấn của người sử dụng sản phẩm chocolate. Hàm lượng từ 1-4% chất
khô, tuỳ thuộc vào giống[25], vùng trồng và mức độ canh tác.
- Hàm lượng các polyphenol: Các polyphenol có hàm lượng thấp trong hạt cacao
nhưng lại đóng góp nhiều vào hương vị của cacao trong quá trình chế biến, các polyphenol tạo vị đắng, vị chát của hạt cacao[10].
Trang 19
Nguồn: Dr Elif Buyukpamukcu (2000)
Hình 2.5: Cấu tạo các thành phần polyphenol chính trong hạt cacao
- Hàm lượng các acid béo tự do: Một lượng acid béo tự do có trong hạt cũng có ảnh
hưởng tương đối lớn đến chất lượng hạt, nhất là sự ơi hóa của chúng[19]. - Hàm lượng các độc tố (Alflatoxin, OTA...).
Trang 20
2.2.1.3 Chất lượng về vi sinh và enzym
- Thành phần các vi sinh vật còn tồn tại trong hạt: Một số vi sinh vật (nấm mốc A. Flavus, A. Niger…) tồn tại trong hạt sẽ tạo ra độc tố như Alflatocxin, OTA,...gây
độc trường diễn cho người sử dụng[36]. Chúng phát triển trong quá trình lên men và
phơi sấy nhưng trong điều kiện bảo quản khơng tốt thì các bào tử của chúng vẫn
tiếp tục phát triển và tạo ra các độc tố. Các chất độc này khơng bị mất đi trong q trình sơ chế và bị giảm đi từ 67% đến 90% trong quá trình rang[13].
- Thành phần và hàm lượng các enzzym: Các enzym chính trong hạt như: polyphenol
oxydase, invertase, protease, glucooxydase, peptidase...tồn tại và tiếp tục xúc tác các phản ứng sinh hoá trong hạt để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao hoặc phân huỷ sản phẩm để tạo ra phế phẩm. Hàm lượng các enzym trong hạt cũng quyết định ưu thế thuộc về loại phản ứng nào và từ đó các hương vị cũng biến thiên theo chiều hướng đó[20, 21].
2.2.1.3 Chất lượng cảm quan
a.Màu sắc hạt: Chất lượng của hạt được đánh giá thông qua màu sắc của hạt sau
khi phơi khô. Các màu sắc biểu hiện một phần chất lượng của hạt cacao. Theo
Muhamed Hidayat (Indonesia)[31] thì các màu sắc và biểu hiện về chất lượng:
- Hạt màu nâu: Là hạt có màu nâu của chocolate trên toàn bộ bề mặt hạt, loại hạt này biểu hiện hạt đã được lên men tốt và có chất lượng tốt.
- Hạt màu nâu đen: Là hạt có màu nâu chuyển nhiều sang màu đen, đây là hạt đã bị
lên men quá và biểu hiện của hạt có chất lượng thấp.
- Hạt màu nâu/tím: Là hạt có phần màu tím ít hơn 50% trên bề mặt hạt được cắt ra,
loại hạt này đã được lên men một phần, có chất lượng trung bình.
- Hạt màu tím: Là hạt có 100% bề mặt có màu tím, loại hạt này mới bắt đầu lên men
Trang 21
- Hạt chai xám (đen đá): Là hạt có trên 50% bề mặt hạt có màu xám của đá, loại hạt này chưa được lên men và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm (có vị đắng và vị chát nhiều).
b.Thử nếm
Theo AusAID (Austraylia)[5] về đánh giá hạt cacao trong phịng thí nghiệm thì thử nếm để đánh giá các mùi vị sau:
- Vị đắng (bitterness): Là vị của caffein và theobromine
- Vị chát (Astringency): Là vị của hợp chất tanine (các polyphenol)
- Vị chua (sour): Vị của các acid acetic, lactic, oxalic, citric.
- Mùi cacao (cocoa): Hương tổng hợp đặc trưng của hạt cacao đã được rang.
- Mùi hoa (Floral): Mùi của các loại hoa tổng hợp (chỉ có cacao đặc biệt giống
criollo).
- Mùi cao su (rubber): Mùi của dây cao su nhiễm vào trong hạt
- Mùi khói (smoke): Mùi của khói nhiễm vào trong hạt
- Mùi mốc (mouldy): Mùi của các hạt đã bị mốc
- Mùi thuốc sâu (pesticidy ): Mùi của các loại thuốc sâu bị nhiễm
- Mùi đất (dusty): Hạt phơi trên nền đất, hạt bị nhiễm đất trong bảo quản.
- Mùi cống rãnh (stinker): Là hạt có mùi vị như mùi bùn của cống rãnh, đây là các
hạt bị ẩm trong điều kiện phơi trên nền đất ẩm.
2.2.1.4 Chất lượng thị hiếu
Chất lượng này dựa trên sở thích của mỗi người tiêu dùng, của mỗi nhà máy để tạo ra một sản phẩm đặc trưng của mình. Một sản phẩm được sản xuất cho một đối tượng nhất định thì các tiêu chí phải tuân theo thị hiếu của nhóm đối tượng mà sản phẩm hướng tới.
Hạt cacao sử dụng trong chế biến chocolate thì nhất thiết phải được lên men tốt. Hạt cacao sử dụng trong chế biến bột cacao hoặc bơ cacao thì khơng nhất thiết phải được lên men hồn tồn.
Trang 22
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hạt cacao
2.2.2.1 ảnh hưởng của giống
Hiện nay trên thế giới có hơn 3500 dịng cacao trong 3 giống cacao đặc trưng là Criollo, Forastero, Trinitario thì cũng có hơn 3500 loại hạt có chất lượng khác nhau tương ứng với từng dòng cacao (Smilja., 2007)[35].
Mỗi dịng cacao có hàm lượng bơ khác nhau, hàm lượng chất thơm khác nhau, kích thước hạt khác nhau, hàm lượng vỏ và các chỉ tiêu chất lượng khác đều khác nhau nên yếu tố giống có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nguyên thủy của hạt.
Giống có ảnh hưởng đến thành phần lý hóa của hạt và từ đó ảnhhưởng gián tiếp tới các quá trình khác trong sơ chế và chế biến cacao.
2.2.2.2 ảnh hưởng của canh tác
Các yếu tố canh tác cũng có ảnh hưởng lớn tới chất lượng của hạt cacao khô. Hàm lượng nước nhiều hay ít có ảnh hưởng đến hàm lượng lớp cơm nhầy và từ đó ảnh hưởng tới q trình lên men và phơi (sấy) hạt cacao.
Lượng các chất hóa học trong q trình canh tác có ảnh hưởng tới hàm lượng các chất hóa học có trong hạt cacao (các chất chứa nitơ, các chất tồn dư…).
Yếu tố che bóng và khơng che bóng trong canh tác cũng có ảnh hưởng tới độ lớn của hạt, tỷ lệ hạt và vỏ, hàm lượng chất béo trong hạt…
2.2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình thu hoạch
Thu hoạch quả chủ yếu ảnh hưởng tới chất lượng hạt bằng các tác nhân vật lý (vỡ quả, vỡ hạt…) và ảnh hưởng gián tiếp thơng qua q trình lên men và phơi sấy khi
thu hoạch quả chưa chín, quả sâu bệnh, bị động vật gặm nhấm ăn, thu hoạch làm vỡ
quả và gây ra hiện tượng lên men trước ….
2.2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tách lấy hạt và lên men
a. Tách lấy hạt: Với các phương pháp khác nhau thì mức độ ảnh hưởng khác nhau. Các ảnh hưởng chủ yếu là bởi các dụng cụ tách quả đã làm vỡ hạt, làm nứt vỏ hạt từ đó
Trang 23
tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật nhiễm vàotrong hạt. Phương pháp dùng dao chặt vỏ quả rồi lấy hạt có thểlàm hỏng khoảng 0,8% hạt trong quá trình lên men[39].
b. Lên men: Đây là q trình có ảnh hưởng lớn tới chất lượng của hạt. Nếu quá trình lên men khơng tốt thì các tiền chất tạo nên hương vị chocolate không được phát triển và hạt không trở thành nguyên liệu đểsản xuất chocolate[3]. Trong lên men các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này là:
+ Thành phần và hàm lượng vi sinh vật: yếu tố này tác động đến quá trình lên men và quá trình tạo các tiền chất và các chất bay hơi trong quá trình rang sau này. Thành phần bao gồm các loại nấm men, các loại vi khuẩn, các loại nấm mốc. Hàm lượng hay mật độ vi sinh vật trong quá trình lên men ảnh hưởng tới tốc độ và chiều hướng phát triển của các phản ứng sinh hóa trong lớp cơm nhầy và trong hạt cacao[24].
+ Nhiệt độ lên men: Nhiệt độ lên men cao thích hợp từ 450C - 500C[18], nhiệt độ này thích hợp cho các loại vi sinh vật ưa ấm và thích hợp cho các phản ứng sinh hố xảy ra trong tế bảo của hạt.
+ Thời gian lên men: Thời gian lên men của giống criollo từ 2 - 3 ngày, của các giống khác từ 5 - 7 ngày tuỳ vào phương pháp lên men và tuỳ vào nhiệt độ môi trường trong
quá trình lên men[7].
+ Mức độ thơng khí: Các vi sinh vật hiếu khí Acetobater, Bacillus. spp, trong giai đoạn hiếu khí sẽ cần khơng khí để sinh trưởng phát triển và giúp các phản ứng sinh hố xảy ra tốt. Như vậy thơng khí đúng thời điểm và đủ dung lượng sẽ tạo nên mơi trường thích hợp cho các vi sinh vật phát triển[11].
+ ảnh hưởng của môi trường lên men (Thành phần và hàm lượng cơm nhầy): Có sự ảnh hưởng của hàm lượng đường sacarose, glucose, fructose, của hàm lượng acid
citric, của hàm lượng nước, của hàm lượng protein, của hàm lượng các amino acid có trong lớp cơm nhầy[13]. Với hàm lượng có trong lớp cơm nhầy sẽ chỉ phù hợp với một số loại vi sinh vật phát triển, một số loại khác bị ức chế hoặc bị tiêu diệt.
Trang 24
2.2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình phơi sấy
Quá trình phơi sấy cũng ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng cuối cùng của hạt cacao. Trong quá trình này các enzym đã được phóng thích từ q trình lên men sẽ tiếp tục xúc tác cho các phản ứng sinh hoá trong hạt để tạo nên các tiền chất tạo nên hương vị chocolate.
+ Nhiệt độ trong quá trình phơi sấy: Nhiệt độ phơi (sấy) không được vượt quá 650C,
phải thích hợp cho q trình sinh hố xảy ra tiếp tục trong hạt.
+ Thời gian: Thời gian phơi (sấy) không được ngắn hơn 48h bởi cần phải có thời gian để q trình sinh hố trong hạt được hồn thiện và có tác dụng tốt đối với hạt. Tuy nhiên, thời gian cũng không được quá dài để gây nên hiện tượng mốc, sinh độc tố trong hạt.
+ ẩm độ của khơng khí (của hạt): các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ khô của hạt, ảnh hưởng đến mơi trường thốt ẩm, ẩm độ khơng khí q cao sẽ khó lấy hơi ẩm từ hạt, ẩm độ hạt quá cao sẽ tăng thời gian thoát ẩm.
+ ảnh hưởng của tốc độ thơng khí: Tốc độ thơng khí ảnh hưởng tới q trình thốt ẩm, q trình trao đổi nhiệt giữa mơi trường và hạt. Tốc độ khơng khí càng lớn thì lượng thốt hơi ẩm trên bề mặt càng nhanh (cần có sự kết hợp với ẩm độ của khơng khí).
+ ảnh hưởng của cấu trúc nội nhũ của hạt: hạt càng có cấu trúc rỗng thì khả năng thốt hơi ẩm càng tốt và hạt càng có cấu trúc chặt thì khả năng thốt hơi ẩm càng kém.
ảnh hưởng của quá trình lên men: nếu hạt lên men chưa đầy đủ thì quá trình phơi sấy sẽ có một giai đoạn để tiếp tục quá trình lên men, trong trường hợp hạt chuẩn bị bước sang giai đoạn lên men q thì thời gian làm khơ phải nhanh và nhiệt độ làm khô phải thấp.
2.2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình bảo quản
Trong quá trình bảo quản hạt cacao biến đổi chất lượng theo thời gian,hạt từ màu tím, tím/nâu (tím một phần) có thể chuyển sang màu nâu hịan tồn sau một thời
Trang 25
gian bảo quản. Theo Smilja., Lambert (2007) thì sau 2 tháng chất lượng hạt cacao mới ổn định[34]biểu đồ 1.1.
nguồn: Smilja., Lambert, 2007[34]
Hình 2.6: Màu sắc 10 mẫu hạt trước và sau bảo quản 3 tháng
Chúng ta thấy biểu đồ 2.3 đã chỉ rõ sự biến thiên của các loại hạt nâu, nâu/tím và hạt tím trong thời gian bảo quản 3 tháng. Các loại hạt tím và nâu tím giảm rõ rệt và
các loại hạt nâu thì tăng lên trong quá trình bảo quản. Riêng với loại hạt chai xám hoặc đen đá thì ít có sự biến đổi trong q trình bảo quản hạt.
2.2.3 Các phương pháp đánh giá chất lượng hạt cacao2.2.3.1 Đánh giá các chỉ tiêu vật lý 2.2.3.1 Đánh giá các chỉ tiêu vật lý
Đánh giá các chỉ tiêu vật lý thường phương pháp cân, đo, đong đếm các chỉ tiêu và đánh giá như:
Hàm lượng vỏ: tính theo % trọng lượng hạt;
Kích thước hạt: đo bằng thước các chiều của chúng; Trọng lượng 100 hạt: Cân 100 hạt bất kỳ; 0.0 0 20.0 0 40.0 0 60.0 0 80.0 0 100.0 0 120.0 0 Màu nâu, trước bảo quản Màu nâu, sau bảo quản % Màu nâu/tím,
Sau bảo quản Màu tím sau bảo quản Màu nâu/tím, trước bảo ả Màu tím trước bảo quản
Trang 26
Tỷ lệ tạp chất: Cân tạp chất và tính theo tỷ lệ %;
Độ cứng: Chủ yếu dùng cảm nhận bằng tay để xác định mức độ lên men.
2.2.3.2 Đánh giá các thành phần hóa học
Các thành phần hóa học được đánh giá theo các phương pháp chuyên dụng như: Chưng cất chất béo bằng bộ socklect xác định hàm lượng chất béo, xác định độ