vi sinh vật trong lên men cacao

Vi sinh vật và enzzym trong quá trình lên men hạt cacao
Những biến đổi hoá học trong phần cơm nhầy và trong hạt cacao là kết quả từ các
phản ứng sinh hoá có sự xúc tác của các enzym đặc dụng đợc tạo ra từ các vi sinh vật. Mật
độ, hàm lợng, thành phần vi sinh vật quyết định tới chiều hớng lên men và chiều hớng xảy
ra các phản ứng sinh hoá trong hạt, từ đó quyết định tới chất lợng của hạt cacao thành phẩm
(nhất là về mặt mùi, vị thử nếm)
[1]
.
Thành phần các vi sinh vật trong lên men
Theo M.Ardhana, Graham H.Flect (2003) có khoảng 124 loài vi sinh vật hiện
diện trong quá trình lên men hạt cacao bao gồm các loài: nấm men (yeasts), vi khuẩn
(bacteria), nấm mốc (mould). Tuy nhiên mật độ và số lợng vi sinh vật ban đầu của mỗi
vùng, mỗi quốc gia là khác nhau, do đó quá trình lên men của các vùng cũng khác nhau.
Phải chăng đây là một trong những nguyên nhân và biện pháp điều khiển để tạo ra các loại
hạt cacao có chất lợng đặc biệt và từ đó tạo ra các sản phẩm chocolate có nguồn gốc và
xuất xứ (chocolate đặc sản).
Trong quá trình lên men mật độ vi sinh vật cũng biến thiên theo thời gian lên men:
số tế bào vi sinh vật hiếu khí tăng lên từ 6.1 x 10
6
cfu đến cực đại 4.2 x 10
7
cfu/g chất khô
sau 48h lên men. Nấm men phát triển tới cực đại trong 24h đầu của lên men ở mật độ 6.1 x
10
7
cfu/g. Vi khuẩn sản sinh acid lactic và acid acetic phát triển sau 48h là 7.3 x 10
7
và 1.5
x 10
8
cfu/g chất khô

[2]
.
Nhiều nghiên cứu gần đây cho rằng trong rất nhiều loài vi sinh vật đó thì chỉ có một
số loài chính hoạt động mạnh và ảnh hởng nhiều tới quá trình lên men và chất lợng hạt sau
lên men (xem bảng 1). Phần lớn các loài khác có mặt trong quá trình lên men ít có tác dụng
tới quá trình hình thành chất lợng hoặc thậm chí không có hoặc có tác dụng không tốt tới
quá trình hình thành chất lợng của hạt cacao thành phẩm
[3]
. Các loài phụ này thờng bị ức
chế trong quá trình lên men cacao nhng trong điều kiện thuận lợi (nhiệt độ thấp, hàm lợng
etanol không cao, hàm lợng acid ít...) thì chúng sẽ phát triển và làm hỏng quá trình lên men
hạt.
Bảng 1: Một số vi sinh vật chính đợc phân lập từ quá trình lên men hạt cacao
Vi sinh
vật
Quốc gia
Ghana
a
Malaysia
a
Belize
b
Vi khuẩn
lactic
Lactobacillus
plantarum
Lactobacillus mali
Lactobacillus
collinoides
Lactobacillus

fermentum
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus
collinoides
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus fermentum
Lactobacillus brevis
Lactobacillus buchneri
Lactobacillus cellobiosus
Lactobacillus casei subsp.
pseudoplantarum
Lactobacillus delbrueckii
Lactobacillus fructivorans
Lactobacillus kandleri
Lactobacillus gasseri
Leuconostoc messenteroides
Leuconostoc paramesenteroides
Leuconostoc oenos
Vi khuẩn
axetic
Acetobacter rancens
Acetobacter ascendens
Acetobacter xylinum
Gluconobater oxydans
Acetobacter rancens
Acetobacter lovaniensis
Acetobacter xylinum
Gluconobater oxydans
Acetobacter spp.
Gluconobater oxydans

Nấm
men
Candida spp.
Hansenula spp.
Kloeckera spp.
Pichia spp.
Candida spp.
Debaryomyces spp.
hanseniaspora spp.
Hansenula spp.
Brettanomyces claussenii
Candida spp.
Candida boidinii
Candida cocoai
1
Sacharomyces spp.
Sacharomycopsis spp.
Schizosacharomyces
spp.
Torulopsis spp.
Kloeckera spp.
Rhodotorula spp.
Sacharomyces spp.
Torulopsis spp.
Candida intermedia
Candida guilliermondii
Candida krusei
Candida reukaufii
Kloeckera javanica
Pichia membranaefaciens

Sacharomyces cerevisiea
Sacharomyces chevalieri
Sacharomyces spp
schizosascharomyces
malidevorans
a
: Nguồn carr và cộng sự
[4]
b
: Nguồn S.S Thompson và Pfeifer
Các vi sinh vật này sẽ tham gia vào các quá trình biến đổi lý hóa trong quá trình lên
men và trong quá trình phơi sấy bằng cách sản sinh ra các enzym để xúc tác các phản ứng
hoá học nh: phản ứng tạo rợu từ đờng, phản ứng tạo acid từ rợu hoặc từ đờng, phản ứng
phân huỷ protit thành các acid amine... Đây là các quá trình phức tạp mà cha có nhiều
nghiên cứu đánh giá đợc.
Một số biến đổi ở dịch nhầy trong quá trình lên men
Các vi sinh vật và các phản ứng trong hạt đã làm chuyển hoá các thành phần hoá
học trong hạt cacao, làm thay đổi môi trờng trong dịch cơm nhầy cũng nh trong hạt tuỳ
thuộc vào các giống khác nhau. Đối với forastero lợng phần cơm nhầy chiếm khoảng 1/2
trọng lợng khô của hạt và đối với trinitario là 1/3, nhiệt độ lên men biến động từ 20-23
0
C
đến 48-50
0
C khi đạt cực đại giúp cho quá trình lên men và các phản ứng tốt hơn, độ pH của
phần cơm nhầy trớc khi lên men là 3,6 3,9 và tăng lên 4,6 4,9 sau khi kết thúc lên
men, trong khi pH trong hạt giảm từ 6,3 6,5 xuống 5,0 - 5,1 nguyên nhân ở đây là do
một phần acid acetic và lactic di chuyển vào trong hạt, hàm lợng đờng giảm để tạo thành
etanol và acid (chủ yếu là acetic và lactic) do đó hàm lợng các chất này tăng lên, trong 24
48h đầu hàm lợng etanol trong phần cơm nhầy có thể tăng lên tới 6% (Bảng 1.2.2)

(M.Ardhana, Graham H.Flect 2003
[5]
).
Bảng 1.2: Sự thay đổi thành phần hoá học của phần cơm nhầy và hạt trong quá trình
lên men
Thành phần Hàm lợng
Trớc khi lên men Sau khi lên men
Aa Bb Aa Bb
Cơm
nhầy
Hạt Cơm
nhầy
Hạt Cơm
nhầy
Hạt Cơm
nhầy
Hạt
Fructose (mg/g) 62 1,0 42 0,8 11 0,4 9 0,3
Glucose (mg/g) 41 0,7 24 0,6 7 0,1 5 0,1
Sucrose (mg/g) 32 19 21 18 0 0 0 0
Ethanol (% w/w) 0,5 0,2 0,3 0,2 0,1 0,4 1,6 1,6
Citric acid (mg/g) 24 9,0 21 7,4 11 4,0 9 3,5
Lactic acid (mg/g) 0,3 0,1 0,3 0,1 62 0,5 1,8
Acetic acid (mg/g) 0,4 1,0 0,4 0,7 12 25 10 15
pH 3,7 6,3 4,8 6,5 3,9 5,1 4,9 5,0
a: A (Hạt Forastero); Trớc, 0 h; Sau, 120 h.
b: B (Hạt Trinitario); Trớc, 0 h; Sau, 72 h.
c: Nồng độ ethanol sau 24 h đối với A là 6.5% (phần cơm nhầy) và 2.8% (hạt); đối với B
là 5.2% (phần cơm nhầy) và 0.6% (hạt).
Nguồn: M.Ardhana, Graham H.Flect., 2003

[5]
Enzym trong quá trình lên men hạt cacao
Các vi sinh vật trong quá trình lên men đã sản sinh ra nhiều enzym trong đó có các
enzym chủ yếu nh: polyphenol oxidase (Wong, Dimick và Hammerstedt, 1990; Hammer,
1993), peroxidase (Ndomou, Djocgoue, Nana, và Debost, 1995)
[6]
đã xúc tác cho các phản
2
ứng ô xy hoá khử để tạo nên các tiền hơng vị chocolate và tiền chất tạo màu, enzym
carboxypeptidase phân huỷ các peptit thành các oligopeptit và các amino acid tự do (Voigt,
Biehl, Heinrichs, Kamaruddin, Marsoner và Hugi 1994), Enzym invertase, aminopeptidase
trong phần cơm nhầy hoạt động mạnh phân hủy các protit để tạo thành các sản phẩm cho
phản ứng tạo màu Maillar giữa acid amin và đờng khử, các enzym (Hansen, del Olmo, và
Burri, 1998)
[7]
.
ThS. Phan Thanh Bình
Phòng Sinh hóa và Công nghệ sinh học,
Viện KHKT NLN Tây nguyên
Tài liệu tham khảo
[1] Smilja, L., Cause effect relation between fermentation, cut test and sensory
notes, Vietnam April 07, In Training couse in Thu duc University, (2007).
[2] Guiraud, S. L. G. G. L. J. L. P. M. B. J.-P., Study on the microflora and
biochemistry of cocoa fermentation in the Dominican Republic, In International
journal of food microbiology, (2007); pp 124.
[3] Michael P.Doyle, L. R. B., Thomas J.Montville, Cocoa and coffee, In Food
Microbiology, ASM press: (2001); pp 721.
[4] Carr, J. G., P.A. Davis, and J.Dougan,, Cocoa fermentation in Ghana and
Malaysia, In Food Chemistry, (1979).
[5] M.Ardhana, G. H. F., The microbial ecology of cocoa bean fermentations in

Indonesia, In International journal of food microbiology, (2003); pp 87.
[6] Ardila, I. Y. S. a. G. B., Variations of peroxidase activity in cocoa
(Theobroma cacao L.) beans during their ripening, fermentation and drying, In Food
Chemistry, (1999); Vol. 65, pp 51.
[7] Misnawi, S. J., B.Jamilah, S.Nazamid, Activation of remaining key enzyms in
dried under-fermented cocoa beans and its effect on aroma precursor formation, In
Food Chemistry, (2002); pp 407.
3