Bước đầu bổ sung vi sinh vật (nấm men saccharomyces cerevisiae và vi khuẩn acetobacter aceti) trong lên men ca cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU

BÁO CÁO
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

BƯỚC ĐẦU BỔ SUNG VI SINH VẬT (NẤM MEN
SACCHAROMYCES CEREVISIAE VÀ VI KHUẨN
ACETOBACTER ACETI) TRONG LÊN MEN CA
CAO
Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: SV: Nguyễn Tiến Thành
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Phan Văn Mẫn

BÀ RỊA - VŨNG TÀU, 7/2014


Tên đề tài: “Bước đầu Bổ sung vi sinh vật (nấm men Saccharomyces cerevisiae và
vi khuẩn Acetobacter aceti) trong lên men ca cao”.
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Phan Văn Mẫn
Danh sách cán bộ tham gia chính:
Stt

Tên

Học vị

Chức danh

Đơn vị công tác

1

Phan Văn Mẫn

Thạc sỹ

Giảng viên
hướng dẫn

Trường Đại học Bà Rịa
– Vũng Tàu

2

Nguyễn Tiến Thành

Sinh viên

Trường Đại học Bà Rịa
– Vũng Tàu

Nội dung chính:
- Khảo sát sự ảnh hưởng của việc bổ sung nấm men S.cerevisiae vào trong
khối ủ lên men hạt ca cao tươi đến chất lượng hạt ca cao bán thành phẩm.
- Khảo sát sự ảnh hưởng của việc bổ sung nấm men S.cerevisiae và vi khuẩn
A.aceti trong khối ủ lên men hạt ca cao tươi đến chất lượng hạt ca cao bán
thành phẩm.
- Đánh giá chất lượng hạt ca cao bán thành phẩm.
Kết quả đạt được

-

-

-

Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung nấm men S.cerevisiae và
vi khuẩn A.aceti vào khối ủ lên men hạt ca cao nhằm nâng cao chất lượng hạt
ca cao.
Kinh tế - xã hội: sử dụng vi sinh vật bổ sung vào quá trình lên men ca cao
nhằm nâng cao chất lượng hạt ca cao sau lên men, từ đó nâng cao giá thành
cho hộ nông dân.
Ứng dụng: có tính ứng dụng cao, dễ thực hiện với người nông dân.

Thời gian nghiên cứu: từ 10/2013 – 07/2014.
CNĐT
(Kí và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG KHOA
(Kí và ghi rõ họ tên)

PHÒNG KH&CGCN
(Kí và ghi rõ họ tên)



MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Những năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm làm từ hạt ca cao của thế
giới ngày càng tăng mạnh như bánh kẹo, chocolate…, trong khi nguồn cung từ các

nước vốn có truyền thống về ca cao như các nước Tây Phi, Indonesia lại giảm do tác
động của biến đổi khí hậu và không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Bộ Nông
Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn Việt Nam đánh giá đây là thời điểm thuận lợi để
Việt Nam phát triển ngành ca cao và trở thành một trong những quốc gia tiềm năng
cung cấp nguồn ca cao chất lượng cao trên thế giới. Cây ca cao được khuyến khích
trồng ở nhiều địa phương nhằm đạt mục tiêu diện tích trồng ca cao là 100.000 ha trên
cả nước và dự kiến vào năm 2020, Việt Nam sẽ trở thành quốc gia xuất khẩu ca cao
quan trọng trên thế giới với sản lượng 100.000 tấn hạt khô mỗi năm. Nhưng hiện nay,
ở nước ta việc chế biến ca cao vẫn còn bằng phương pháp thủ công, hiệu quả không
cao đưa đến tình trạng cung không đủ cầu. Trong công nghiệp chế biến ca cao, giai
đoạn lên men là giai đoạn quan trọng nhất. Đã có nhiều nghiên cứu trong nước và
nước ngoài về lên men ca cao, nhưng có rất ít đề tài nghiên cứu chuyên sâu về sự kết
hợp vi sinh vật bổ sung vào quá trình lên men ca cao, đặc biệt là kết hợp giữa nấm
men và vi khuẩn acetic. Do đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Bước đầu bổ sung vi sinh
vật (nấm men Saccharomyces cerevisiae và vi khuẩn Acetobacter aceti) trong quá
trình lên men ca cao”. Trong phạm vi của đề tài này, chúng tôi bước đầu khảo sát sự
ảnh hưởng của việc bổ sung vi sinh vật trong quá trình lên men đến chất lượng hạt ca
cao bán thành phẩm.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là khảo sát quá trình lên men ca cao khi bổ sung vi sinh vật.
Từ đó, ghi nhận sự thay đổi các chỉ tiêu hóa lý (nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng, pH, axit
tổng, tanin, lipid của hạt ca cao) và mật độ vi sinh vật trong quá trình ủ ca cao. Đồng
thời, đánh giá chất lượng hạt ca cao bán thành phẩm (tỉ lệ lên men của hạt ca cao,
hàm lượng vỏ) sau quá trình phơi sấy.

1


3. Phương pháp nghiên cứu
-

Xác định hàm lượng ẩm bằng máy sấy hồng ngoại.

-

Xác định hàm lượng lipid bằng phương pháp Soxhlet.

-

Xác định pH bằng máy đo pH.

-

Xác định hàm lượng axit tổng bằng phương pháp chuẩn độ NaOH 0,1N.

-

Xác định hàm lượng tanin bằng phương pháp chuẩn độ KMnO4.

-

Phương pháp đánh giá cảm quan (TCVN 7519:2005).

4. Nội dung nghiên cứu
-

Khảo sát sự ảnh hưởng của việc bổ sung nấm men S.cerevisiae vào trong khối

ủ lên men hạt ca cao tươi đến chất lượng hạt ca cao bán thành phẩm.
-

Khảo sát sự ảnh hưởng của việc bổ sung nấm men S.cerevisiae và A.aceti

trong khối ủ lên men hạt ca cao tươi đến chất lượng hạt ca cao bán thành phẩm.
-

Đánh giá chất lượng hạt ca cao bán thành phẩm.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Lịch sử cây ca cao [8]
Cây ca cao (Theobroma ca cao Linn)
thuộc họ Sterculiaceae là cây công nghiệp lâu
năm sống ở vùng nhiệt đới, thuộc loài cây thân
gỗ, sống đa niên. Cây ca cao có nguồn gốc từ
vùng Amazone, cây có khả năng phát triển
trong điều kiện râm mát và độ ẩm cao.

Hình 1.1. Cây ca cao.
Người Mayan và Aztec của Mexico đã trồng ca cao từ thế kỉ 14. Đến giữa thế kỉ
17 ca cao được chế biến thành chocolate qua các phương pháp chế biến thô sơ, được
ưa chuộng ở nhiều nơi trên thế giới.
Cây ca cao du nhập vào nước ta từ rất sớm, nhưng trải qua thời gian dài, cây ca
cao vẫn chiếm một vị trí rất khiêm tốn trong nền sản xuất nông nghiệp Việt Nam.
Những năm gần đây, công tác nghiên cứu đối với cây ca cao vẫn chưa được phát
triển một cách tương xứng với giá trị thực sự của loại cây quý giá này.
Ngày nay, cây ca cao đã trở nên phổ biến và được trồng ở nhiều tỉnh của Việt
Nam, do có ưu thế nổi trội là có thể trồng xen với nhiều loại cây như dừa, hồ tiêu, cà

phê, điều, ngoài ra khả năng chịu hạn cao nên thích hợp với điều kiện tự nhiên và thổ
nhưỡng ở các tỉnh phía Nam. Ở nước ta, diện tích trồng ca cao vẫn còn nhiều hạn chế
(khoảng 20%) và tập trung chủ yếu ở ba vùng: các tỉnh Tây Nguyên, miền Đông
Nam Bộ và vùng đồng bằng Sông Cửu Long.

3


1.1.1. Các giống ca cao [9]
Ca cao trên thế giới được chia làm 3 nhóm chính: Criollo, Forastero, Trinitario.
Bảng 1.1. Đặc điểm giữa giống Criollo - Forastero - Trinitario.
Các đặc điểm
chính

Criollo

Dạng quả

Quả dài

Vỏ, cấu trúc,

Mềm đỏ

Forastero
Quả hình bầu
dục
Cứng, xanh

Trinitario

Quả dài
Hầu hết cứng,
thay đổi

màu sắc

Hình ảnh

Hoa

Nhụy hồng nhạt

Nhụy màu tím

Thay đổi

Hạt

20-30

>30

>30

Gần tròn

Dẹp

Dẹp

Tím, tím đậm

Thay đổi

Tử diệp
Màu tử diệp

Trắng, ngà hoặc
tím rất nhạt

Kháng bệnh

Kém

Tốt

Trung bình

Chất béo

Thấp

Cao

Trung bình

(Nguồn: Nguyễn Văn Uyên và cộng sự, 1996, Hà Thanh Toàn, 2008)

Cây ca cao có đặc điểm phát triển tốt ở những nước có khí hậu nhiệt đới, ra trái

quanh năm. Ngoài ra cây ca cao có nhiều bộ phận quan trọng như lá, quả ca cao, vỏ
ca cao, nhưng quan trọng nhất là hạt ca cao.

4


a) Hạt ca cao
Bộ phận chính được sử dụng là hạt. Hạt sau khi xay nhuyễn trong điều kiện gia
nhiệt đến 500C-600C thành dung dịch sền sệt màu chocolate gọi là bột nhão ca cao.
Khi ép bột nhão ta tách đươc bơ và bánh dầu ca cao. Xay nhuyễn bánh dầu ca cao
cho ra bột ca cao. Hạt ca cao có hàm lượng chất béo từ 50-60% trọng lượng hạt.

Hình 1.2. Bột nhão ca cao (A), bơ ca cao (B).
Bột nhão, bơ và bột ca cao là những nguyên liệu chính cho công nghiệp bánh
kẹo, thực phẩm. Chocolate là sự pha trộn giữa bột nhão, bơ, đường và các nguyên
liệu khác tùy theo công thức riêng của mỗi nhà sản xuất. Bột ca cao và chocolate có
các thành phần hydratcarbon, protein, chất béo cùng với một số vitamin.
Bảng 1.2. Thành phần của bột nhão ca cao [7].
Khoáng chất (mg/100g)

Thành phần dinh dưỡng
(mg/100g)
Protein

18,5 Na

Chất béo

21,7 K

1,500.0

Carbohydrate

11,5 Ca

130,0

Mg

520,0

Năng lượng
Kcal
KJ

312,0 Fe
1,301.0Co

950,0

10,5
3,9

P

660,0

Cl

460,0

(Nguồn: Trích theo Wood và Lass 2001).

5


b) Thành phần của cơm nhầy ca cao
Quả ca cao sau khi thu hoạch được bóc lấy hạt. Hạt ca cao được bao bọc
xung quanh bởi lớp cơm nhầy (Hình 1.3), lượng cơm nhầy bao bọc xung quanh hạt
tùy thuộc vào mùa nắng hay mưa trong năm. Dựa vào (Bảng 1.3) có thể thấy trong
cơm nhầy chứa hàm lượng đường glucose khá cao tạo điều kiện cho nấm men
Saccharomyces cerevisiae phát triển, sau đó chuyển hóa thành các hợp chất có lợi
cho quá trình lên men ca cao.
Báng 1.3. Thành phần cơm nhầy ca cao [13].
Thành phần

Tỷ lệ (%)

Nước

82-87

Pentosans

2-3

Axit citric

1-3

Pectin

1-1,5

Glucose

5,4-6,6

Fructose

6,3-7,4

Sucrose

<0,3

Hình 1.3. Thành phần cấu tạo quả Ca cao

6


c) Các bộ phận khác của quả ca cao
Vỏ 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 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%.
Lá ca cao là nguồn thức ăn cho dê, bò, thỏ.
Dịch thu từ quá trình lên men được dùng để chế biến rượu ca cao. Ngoài ra, dịch
cũng có thể sử dụng như nguyên liệu để sản xuất nata thay thế nước dừa trong kĩ
thuật sản xuất thạch dừa.

1.2. Tổng quan về vi sinh vật chính sử dụng trong lên men ca cao.
1.2.1. Nấm men Saccharomyces cerevisiae [2]
a) Đặc điểm nấm men Saccharomyces cerevisiae
 Hình dạng: Nấm men Saccharomyces cerevisiae thường có hình cầu hay hình
trứng. Tuy nhiên hình dạng của chúng không ổn định, phụ thuộc vào tuổi của nấm
men và điều kiện nuôi cấy.
 Kích thước tế bào nấm men: Tế bào nấm men thường có kích thước rất lớn
gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn. Kích thước trung bình từ 5 – 6 µm đến 10 - 14 µm.
Kích thước cũng thay đổi, không đồng đều ở các loài khác nhau, ở các độ tuổi khác
nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau.
 Sự sinh sản của nấm men: Đối với nấm men thuộc giống Saccharomyces có 2
phương thức sinh sản. Đó là sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi và sinh sản hữu tính
bằng bào tử túi [2]

Hình 1.4. Quá trình sinh sản vô tính của nấm men

7


(a): tế bào nấm men nảy chồi; (b): tiến trình sinh sản bằng nảy chồi ở nấm men;
(c): vết sẹo sau khi nảy chồi
b) Cơ chế quá trình lên men
Quá trình lên men gồm 2 quá trình chính là hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí.
Hô hấp hiếu khí:
C6H120 6 + 6O2

 6CO2 + 6H2O + 674 cal

Hô hấp kị khí:
C6H120 6  2CH3CH2OH + 2CO2 + 33 cal

Trong quá trình lên men tạo thành rượu, nấm men sử dụng đường glucose trải
qua nhiều giai đoạn chuyển hóa và cuối cùng tạo ra rượu. Ngoài glucose, nấm men
còn tiết thêm enzim nhằm phân hủy đường saccharose thành glucose để sử dụng.
1.2.2. Vi khuẩn Acetobacter aceti [5]
a) Đặc điểm Vi khuẩn Acetobacter aceti
 Hình dạng: Vi khuẩn Acetobacter aceti là trực khuẩn hình que (hình 1.5), hoặc
hình dạng elip, một số loại đặc biệt có hình cầu.
 Kích thước: Vi khuẩn Acetobacter aceti có kích thước rất nhỏ 0,6 – 0,8 µm.
 Sinh sản: Vi khuẩn Acetobacter aceti là vi khuẩn gram âm, không sinh bào tử,
sinh sản bằng hình thức phân đôi.

Hình 1.5. Hình dạng Acetobacter aceti

8


b) Cơ chế của quá trình lên men acetic
Lên men acetic thực chất là quá trình oxy hóa không hoàn toàn ethanol thành axit
acetic dưới tác dụng của vi khuẩn.
Louis Pasteur là người khám phá ra cơ chế của quá trình lên men acetic vào năm 1802.
Phương trình tổng quát:
CH3CH2OH + O2  CH3COOH + H2O + 117 Kcal
Thực chất trải qua các giai đoạn sau:
2CH3CH2OH + O2  CH3CHO + 2H2O
CH3CHO + H2O  CH3CH(OH)2
CH3CH(OH)2 + ½ O2  CH3COOH + H2O

Ngoài ra vi khuẩn acetic còn có khả năng oxy hóa nhiều chất khác nhau như :
Propanol  acid propionic.
Lactic acid  acetoin.

Glycerine  dyhiroxyacetol.
D – sorbitol  L- sorbose.
Lactic acid  pyruvic acid.
1.3. Tình hình phát triển ca cao hiện nay [19]
Bảng 1.4. Sản lượng ca cao trên thế giới (ngàn tấn).
QUỐC GIA

2010/11

2011/12

2012/13

Châu Phi

3224

2919

2813

Cameroon

229

207

225

Bờ Biển Ngà

1511

1486

1445

Ghana

1025

879

835

Nigeria

240

235

225

Các nước Châu phi khác

220

113

83

Châu Mỹ

561

650

618

9


Brazil

200

220

185

Ecuador

161

193

192

Các nước Châu Mỹ khác

201

237

240

Châu Á và Thái Bình Dương

526

510

500

Indonesia

440

440

420

Malaysia

48

39

41

Các nước Châu Á khác

39

32

39

4312

4080

3931

Tổng sản lượng trên thế giới
(Nguồn: ICCO Annual Report 2012/2013)

Từ bảng 1.4 cho chúng ta thấy rằng: sản lượng ca cao cao nhất thuộc về các
nước thuộc Châu Phi, đứng đầu là Bờ Biển Ngà đạt 1445 ngàn tấn (2012-2013),
trong khi đó các nước thuộc Châu Mỹ đứng đầu là Bzaril với sản lượng 185 ngàn tấn
năm (2012-2013). Đứng đầu sản lượng ca cao Châu Á là Indonesia với 420 ngàn tấn
năm (2012-2013). Sản lượng được ICCO Annual Report dự báo sẽ còn biến đổi trong
các năm tới do tình hình thiên tai, khí hậu. Việt Nam được dự báo là quốc gia sản
xuất ra ca cao đạt chất lượng cao trên thế giới sau cà phê và điều. Nhưng thực tế còn
nhiều vấn đề về canh tác, giá cả nên người dân không còn mặn mà với cây ca cao,
vậy nên việc khuyến khích áp dụng công nghệ kĩ thuật cao trong canh tác, cũng như
nâng cao giá thành được ưu tiên hàng đầu do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông
Thôn đưa ra năm 2013. Nhằm đạt mục tiêu diện tích trồng ca cao là 100.000 ha trên
cả nước vào năm 2020 và Việt Nam sẽ trở thành quốc gia xuất khẩu ca cao quan
trọng trên thế giới với sản lượng 100.000 tấn hạt khô mỗi năm.

10


1.4. Những biến đổi sinh hóa trong lên men hạt ca cao [14]

Hình 1.6. Biến đổi sinh hóa bên trong hạt ca cao lên men.
Khi bắt đầu quá trình lên men là quá trình phân giải yếm khí lớp cơm nhầy có
chứa (10-15%) đường, 1,5% peptin và pH thấp, tạo điều kiện cho nấm men phát triển
mạnh, nấm men chuyển hóa đường trong cơm nhầy thành C2H5OH, CO2, năng lượng
và một số sản phẩm khác, trong điều kiện nồng độ oxy thấp.
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6 + 18,8KJ
C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + 93,3KJ
Nấm men phân giải cơm nhầy làm thoát ẩm một phần tạo điều kiện thoáng khí
(hô hấp hiếu khí) cho vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic phát triển. Vi khuẩn lactic
phát triển sử dụng đường trong cơm nhầy để chuyển hóa tạo axit lactic (theo con
đường lên men đồng hình), tạo axit lactic, axit acetic và một số axit hữu cơ khác
(theo con đường lên men dị hình), còn vi khuẩn acetic oxy hóa C2H5OH tạo axit
acetic .
C6H12O6 → CH3- CHOH – COOH + 22,5Kcal (vi khuẩn lactic)
C2H5OH → CH3- COOH + H2O + 117Kcal (vi khuẩn acetic)

11


Các axit sinh ra nhiều, nồng độ C2H5OH cao và nhiệt độ cao sẽ ức chế sự phát
triển của nấm men (phát triển từ 24-36 giờ) và phá vỡ thành tế bào, diệt chết phôi
mầm. Sau khi phôi mầm chết một số enzyme như lipase, protease…, có trong phôi
mầm sẽ di chuyển vào bên trong nội nhũ, trong nội nhũ có 2 loại tế bào quan trọng là
tế bào dự trữ chất béo, protein và tế bào chứa các hợp chất polyphenolic và

methylxanthine (là sự kết hợp của theobromine và caffeine). Khi thành tế bào bị phá
vỡ, thì các hợp chất bên trong có điều kiện tiếp xúc với nhau, dưới tác dụng của
enzyme thì các phản ứng sinh hóa đã xảy ra, sản phẩm của quá trình sinh hóa này là
amino axit, đường khử, polyphenol, sau đó các hợp chất này kết hợp với nhau thông
qua phản ứng Maillard, phản ứng caramen hóa hình thành hương vị đặc trưng
chocolate. Trong lên men, polyphenol bị oxy hóa tạo ra sắc tố nâu trong ca cao, các
anthoxyanin (một loại flavonoid) nhanh chóng thủy phân tạo cyanidin và đường dưới
tác dụng của enzyme glucosidase để tạo nên màu nâu của quinnon, theo Schwan và
cộng sự năm 1995, thì các hợp chất trên còn lại 20% sau lên men có lợi cho sức khỏe
con người.
1.5. Một số phương pháp lên men hạt ca cao [7]
Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp ủ ca cao khác nhau như ủ đống, ủ
thúng, ủ thùng…, nhưng mỗi phương pháp lại có đặc điểm riêng. Tùy vào khối lượng
hạt, mùa vụ mà chúng ta chọn phương pháp thích hợp cho lên men hạt ca cao như
sau:
1.5.1. Ủ đống
Hạt ca cao được đổ thành nón trên lớp lá chuối được xếp trên mặt đất. Bên dưới
lá chuối, kê các cành cây để tạo độ thoáng và giúp dịch nhầy chảy ra dễ dàng. Ủ kín
bằng lá chuối trên bề mặt khối hạt nhằm giữ hơi nóng trong suốt thời gian ủ. Nếu trời
lạnh có thể phủ thêm lớp bao gai. Đống hạt có thể 25-2500kg hạt tươi.
Ủ đống là phương pháp phổ biến được các nông hộ tại Ghana, nhiều nước sản
xuất hạt cacao tại Châu Phi và khu vực Amazon của Brazil thực hiện. Thời gian ủ
đống khoảng 4-7 ngày.

12


Ủ đống có ưu điểm là không dùng dụng cụ đặc biệt, phù hợp với nhiều khối
lượng khác nhau.

Hình 1.7. Phương pháp ủ đống.
1.5.2. Ủ thùng
Ca cao được chứa trong thùng gỗ có đục lỗ đáy. Chiều dài và rộng của thùng có
thể thay đổi tùy theo lượng hạt nhưng chiều cao khối không nên vượt quá 50cm.
Khối lượng ủ 10-1000kg.
Thùng được kê cao 20-30cm cho thoáng nước và nước trong thùng ủ thoát ra
được. Phải giữ nhiệt độ trong thùng khoảng 50 0C và cứ 2 ngày một lần trộn hạt cho
đều. Nếu có nhiều thùng thì việc trộn đống ủ thường dễ dàng hơn: sau khi ủ hai ngày
trong thùng thứ nhất, sang hạt qua thùng thứ hai (vừa sang vừa chú ý trộn đều hạt).
Hai ngày sau sang qua thùng thứ ba ủ tiếp trong hai ngày nữa. Trong hai ngày này
cần bắt đầu chú ý xem hạt đã ủ đúng mức chưa tức là hạt đạt đã màu nâu sẫm ở ngoài
và màu tím đậm bên trong.
Trong khi ủ lưu ý, đối với giống Forastero và Trinitario thường ủ khoảng 3-7 ngày.

13


Hình 1.8. Phương pháp ủ thùng.
1.5.3. Ủ thúng
Lót lá chuối quanh thúng tre, nếu lớp lá chuối dày cần thiết phải xoi lỗ để nước
dễ dàng thoát ra khỏi thúng trong quá trình lên men, đổ đầy hạt, đậy thúng lại bằng
bao gai hoặc lá chuối để giữ nhiệt. Ủ thúng chỉ sử dụng khi có khối lượng hạt nhỏ.
Trong cách ủ thúng và ủ đống, ở lớp trên khối hạt luôn duy trì nhiệt độ khoảng 4550 0C, nếu lượng hạt dưới 10kg thì phải ủ kỹ đống ủ sau khi nén thật chặt. Cần thiết
phải duy trì nhiệt độ đống ủ nếu thời tiết lạnh.
Sau khi ủ độ 5-7 ngày, nếu ủ đúng mức thì các hạt ca cao đều có màu nâu sậm.
Ngược lại, nếu ủ không đúng cách thì các hạt ở phía bên ngoài có màu nâu, phía
trong hơi trắng và giữa đống ủ các hạt càng trắng hơn. Có thể hạt còn có màu đen,
nấm mốc phát triển và hạt xuất hiện mùi amoniac khi thời gian ủ quá mức.

Hình 1.9. Phương pháp ủ thúng.

14


CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phương tiện nghiên cứu
2.1.1. Địa điểm và thời gian thực hiện
Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm của bộ môn Công
nghệ thực phẩm, khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bà Rịa –
Vũng Tàu.
Thời gian thực hiện: từ tháng 10/2013 – 6/20014.
2.1.2. Nguyên liệu và hóa chất thí nghiệm
a) Nguyên liệu
Hạt ca cao: Nghiên cứu này sử dụng giống ca cao từ công ty Thành Đạt
(Nguyên liệu được cung cấp từ công ty Thành Đạt, Huyện châu Đức, Tỉnh Bà-Rịa
Vũng Tàu, Việt Nam).
Vi sinh vật: S.cerevisiae và A.aceti được sử dụng thuộc thế hệ G5 có nguồn
gốc từ Đại Học Bách Khoa Tp. HCM.
b) Hóa chất
Hóa chất sử dụng trong phòng thí nghiệm được cung cấp bởi Bộ môn Công
nghệ Thực phẩm, khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bà Rịa –
Vũng Tàu.
- Các chất chuẩn độ axit tổng: Phenolphlatein 0,1%, dung dịch NaOH chuẩn
0,1N.
- Các chất chuẩn độ hàm lượng tannin: dung dịch KMnO4, indigocarmin.
- Các hóa chất cần thiết khác phục vụ cho quá trình phân tích các chỉ tiêu.
2.1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
- Cân phân tích, máy đo ẩm hồng ngoại, máy đo pH, nồi hấp tiệt trùng.
- Tủ sấy, máy lắc ngang, máy khuấy từ, máy xay sinh tố.
- Đĩa petri, bình cầu 250ml, nhiệt kế, bình tam giác…

- Một số dụng cụ định lượng như (pipet, ống đong, cốc thủy tinh…)

15


2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
Khảo sát thành phần hạt ca cao
tươi.

-

Khảo sát sự ảnh hưởng của việc

Khảo sát sự ảnh hưởng của việc

bổ sung nấm men S.cerevisiae

bổ sung nấm men S.cerevisiae và

vào trong khối ủ lên men hạt ca

vi khuẩn A.aceti vào trong khối ủ

cao tươi đến chất lượng hạt ca

lên men hạt ca cao tươi đến chất

cao bán thành phẩm.

lượng hạt ca cao bán thành phẩm

Các chỉ tiêu cần xác định
- Nhiệt độ
- Độ ẩm
- Khối lượng
- pH
- Axit tổng
- Tanin
- Chất béo
- Mật độ S.cerevisiae và A.aceti trong quá trình lên men
- Đánh giá cảm quan hạt ca cao khô : cắt hạt, đếm hạt

Đánh giá chất lượng hạt ca cao khô

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm lên men hạt ca cao.

16


2.2.2. Bố trí thí nghiệm
a) Thí nghiệm 1: Khảo sát thành phần hạt ca cao tươi
Yếu tố khảo sát:
Độ ẩm, axit tổng, tanin, lipit.

-

Các chỉ tiêu cần xác định
Độ ẩm, axit tổng, tanin, lipit.

-

b) Thí nghiệm 2: Khảo sát sự ảnh hưởng của việc bổ sung nấm men S.cerevisiae
vào trong khối ủ lên men hạt ca cao tươi đến chất lượng hạt ca cao bán thành phẩm
Mục đích:
Nhằm khảo sát sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng, pH, axit tổng, tanin,
lipid trong quá trình lên men theo phương pháp bổ sung S.cerevisiae, từ đó đánh giá
được chất lượng hạt ca cao khô.
Bố trí thí nghiệm:
Tiến hành bố trí thí nghiệm 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại.
Yếu tố cố định:
-

Thời gian lên men: 6 ngày

-

Lượng S.cerevisiae bổ sung vào khối ủ: 1ml/3kg (mật độ 106 CFU/ml),

3ml/3kg (mật độ 106CFU/ml), 5ml/3kg (mật độ 106CFU/ml).
Yếu tố khảo sát:
Nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng, pH, axit tổng, tanin, lipid, mật độ S. cerevisiae.

-

Các chỉ tiêu cần xác định
Nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng, pH, axit tổng, tanin, lipid, mật độ S. cerevisiae

-

c) Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của việc bổ sung nấm men S.cerevisiae và
A.aceti vào trong khối ủ lên men hạt ca cao tươi đến chất lượng hạt ca cao bán thành
phẩm.
Mục đích:
Nhằm khảo sát sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng, pH, axit tổng, tanin,
lipid trong quá trình lên men theo phương pháp bổ sung S.cerevisiae và A.aceti từ đó
đánh giá được chất lượng hạt ca cao khô.

17


Bố trí thí nghiệm:
Tiến hành bố trí thí nghiệm 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại.
Yếu tố cố định:
-

Thời gian lên men: 6 ngày

-

Tỉ lệ A.aceti và S.cerevisiae bổ sung vào khối ủ lần lượt là:

+ Tỉ lệ 1:1: 1,5ml A.aceti: 1,5ml S.cerevisiae/3kg hạt tươi (mật độ 106CFU/ml).
+ Tỉ lệ 1:2: 1ml A.aceti: 2ml S.cerevisiae/3kg hạt tươi (mật độ 106CFU/ml).
+ Tỉ lệ 1:3: 0,75ml A.aceti: 2,25ml S.cerevisiae ml/3kg hạt tươi (mật độ
106CFU/ml).
Yếu tố khảo sát:
-

Nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng, pH, axit tổng, tanin, lipid, mật độ A.aceti và S.

cerevisiae.
Các chỉ tiêu cần xác định
-

Nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng, pH, axit tổng, tanin, lipid, mật độ A.aceti và

S.cerevisiae.
c) Thí nghiệm 4: Đánh giá chất lượng hạt ca cao khô.
Mục đích
Đánh giá chất lượng hạt ca cao sau khi sấy khô.
Các chỉ tiêu cần xác định
Cảm quan
-

Cắt hạt

-

Đếm số lượng hạt trên 100 hạt khô

18


2.3. Nội dung thí nghiệm [7]
Quy trình ủ hạt ca cao trong phòng thí nghiệm
Ca cao chín
Thu hoạch

Tách hạt
Ủ
Làm khô hạt
Bảo quản
Hình 2.2. Quy trình lên men ca cao.
Giải thích quy trình thí nghiệm:
a) Thu hoạch trái
Sau khi 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.
b) Tách hạt
Trái được đập vào lưỡi dao gắn ngược có bề dày cố định để tránh bị hư hạt bên
trong. Có thể dùng thanh gỗ để đập trái hoặc đập trái vào vật cứng để làm vỡ vỏ trái.
Phương pháp này nhanh nhưng cần sự khéo léo, chính xác để tránh nguy hiểm cho
người lao động và hạt bên trong không tổn thương.
Sau khi đập vỡ vỏ, hạt được tách khỏi lõi trái 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 sẽ hạ tiêu
chuẩn chất lượng sản phẩm.

19


c) Ủ hạt
Lên men là khâu quan trọng nhất trong ngành trồng và chế biến ca cao, nhằm
thủy phân cơm bao bọc xung quanh hạt ca cao và làm chết mầm hạt hoặc diệt chết
phôi nha để hạt không còn nảy mầm được nữa. Do đó lên men giúp khởi đầu những
phản ứng sinh hóa xảy ra bên trong tử diệp hay nội nhũ, góp phần làm giảm vị đắng,
chát và tạo các tiền chất của hương thơm ca cao.

Hạt sau khi tách ra khỏi vỏ sẽ được tiến hành ủ trong thùng ủ 300 kg (Hình 1.8),
tại phòng thí nghiệm ca cao thuộc Trường đại học Bà Rịa – Vũng Tàu.
d) Làm khô hạt
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 quá khô, ẩm độ nhỏ hơn 7%, hạt sẽ giòn dễ vỡ. Khi
phơi nếu hạt khô quá nhanh lớp ngoài của hạt khô cứng làm hàm lượng axit bên
trong (hình thành trong quá trình lên men) không thể thấm ra ngoài và bốc thoát được
nên hạt sẽ bị chua, ngoài ra một số quá trình chuyển hóa hóa học sẽ không được hoàn
toàn. Tuy nhiên, nếu thời gian phơi sấy kéo dài nấm mốc và các mùi lạ sẽ phát triển.
Nhiệt độ trong quá trình phơi sấy không nên vượt quá 650C.
2.4. Các phương pháp phân tích
2.4.1. Phương pháp xác định hàm ẩm
Nguyên tắc
Dùng sức nóng làm bay hơi nước trong hạt ca cao. Từ đó tính được phần trăm
ẩm trong hạt ca cao.
Tiến hành
Nghiền nhỏ và cân khoảng 10g mẫu cho vào đĩa nhôm, dàn mỏng đĩa nhôm.
Sau đó khởi động máy sấy ẩm hồng ngoại. Nhiệt độ sấy là 1200C đến khối lượng
không đổi. Mất khoảng 45 phút cho 1 mẫu sấy, khi quá trình sấy ẩm kết thúc ta tiến
hành ghi kết quả.

20


2.4.2. Đo pH – Xác định axit tổng [3]
Nguyên tắc
Dùng dung dịch kiềm chuẩn (NaOH hoặc KOH) để trung hòa hết các axit trong
thực phẩm với phenolphthalein làm chất chỉ thị màu.
Tiến hành
Nghiền nhỏ và cân thật chính xác 1g mẫu, thêm nước cất vừa đủ 100ml, khuấy

mẫu bằng máy khuấy từ, để mẫu lắng 1 giờ. Lấy 10ml nước trong đem đo pH và
chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N chuẩn đến điểm chuyển màu của
phenolphtalein (pH = 8,20). Song song với mẫu thử, tiến hành mẫu trắng để loại trừ
sai số.
Tính kết quả
Phần trăm axit: X (%) 

(V1  V0 )  n  0,006 100
m

Trong đó:
-

X: Hàm lượng axit (%).

-

V1: Thể tích NaOH 0,1 N chuẩn độ mẫu ca cao (ml).

-

V0: Thể tích NaOH 0,1 N chuẩn độ mẫu trắng (ml).

-

n: Hệ số pha loãng.

-

0,006: Hệ số quy đổi ra axit tổng về axit acetic tương ứng với 1ml NaOH

0,1N.

-

m: Khối lượng mẫu đem phân tích (g).

2.4.3. Phương pháp định lượng tanin [3]
Nguyên tắc
Tanin là một hỗn hợp phức tạp gồm các hợp chất phenol đơn giản phân tử thấp
và hợp chất polyphenol phân tử lớn. Tanin rất dễ bị oxi hóa bởi KMnO4 trong môi
trường H2SO4 có chỉ thị indigocamin. Sau khi oxi hóa hoàn toàn, các hợp chất phenol
tiếp tục oxy hóa chất chỉ thị làm mất màu xanh của dung dịch.

21


Tiến hành
Cho 2g mẫu đã nghiền nhỏ vào bình cầu dung tích 500ml, thêm 250ml nước cất
đun sôi, lọc và định mức lên 500ml. Chuẩn độ tanin: cho vào erlen 100ml 1ml dung
dịch trên + 2,5ml dung dịch indigocamin + 20ml nước cất, dùng dung dịch KMnO4
chuẩn độ đến khi chuyển từ màu xanh đậm sang màu vàng nhạt. Làm song song mẫu
trắng để kiểm chứng.

Hình 2.3. Sự chuyển màu của mẫu phân tích tanin.
Tính kết quả
Tanin (%) 

b  a .k.V .100
v.m

Trong đó:
-

V: hệ số pha loãng (100 lần).

-

v: tổng thể tích dung dịch mẫu đem phân tích (ml).

-

(b-a): hiệu số lượng KMnO4 dùng để chuẩn độ dung dịch pha chế và mẫu

trắng (ml).
-

k: hệ số tính tanin tương ứng với 1ml KMnO4 (k=0,00583g/l).

-

m: trọng lượng mẫu pha chế (g).

22