Chokolade

Oprindelse af Theobroma cacao

chokolade er afledt af frøene fra træet Theobroma cacao. Det findes normalt i fugtige, tropiske regioner i det nordlige Syd-og Mellemamerika. Store producenter af chokolade er Elfenbenskysten, Ghana, Indonesien, Brasilien, Nigeria, Cameroun, Malaysia og Ecuador. Flere typer af træet er blevet opdaget, herunder Criollo, Forasteroog Trinitario. De fleste chokoladeproducenter bruger i øjeblikket Forastero og Trinitario, imidlertid, fordi Criollo er meget modtagelig for sygdom.

fermentering

fermentering er den første proces, kakaobønner udsættes for ved fremstilling af chokolade. Processen varer normalt op til syv dage. Fermentering finder sted i den pektinøse pulp, der omgiver bønner af dette træ. Biokemiske og fermatiske reaktioner, der finder sted inde i cotyledonen, forårsager en række smagsforbindelser . Pulpen omkring kakaobønnerne fermenteres af forskellige mikrober, herunder gær, mælkesyrebakterier og eddikesyrebakterier. Den resulterende høje temperatur og produkter produceret af disse mikrober, såsom ethanol fra gær, dræber bønnerne og bidrager til aromaen af chokoladen .

når frøene er høstet, begynder gæringen normalt med det samme. Bønnerne inde i kakaobælgene er i et miljø, så ingen mikrober kan vokse. Når kakaobælgene åbnes, udsættes bønnerne imidlertid for mikrober, og fermenteringsprocessen får lov til at begynde . Mikrober stammer fra hænderne på arbejdere, knive, uvaskede kurve og tørret slim på gæringskasser .

beholdere indpakket i bananblade bruges til at fermentere op til 2000 kg bønner . Bønnerne er dækket af en hvidcreme, slimagtig (protein/sukkercoat) papirmasse, der er opløst, og nedbrydningen af limen mellem massecellernes vægge og kakaohonningen (“sved”) frigives gennem huller i kassen, der indeholder bønnerne .

i de tidlige stadier af fermenteringsprocessen producerer gær ethanol og udskiller gær, der nedbryder pektin. Bakterier (mælkesyre og eddikesyrebakterier) vises derefter efterfulgt af aerobe sporedannende bakterier og filamentøse svampe .

fysiske forhold

ændringer i fysiske forhold

på grund af tilstedeværelsen af citronsyre er pulpen et surt miljø med pH 3,0 til 3,5. Da gær bruger citronsyre, øges pH til omkring 4,8 til 5,0. Gæren omdanner også sukker (glucose, saccharose og fructose) til ethanol, hvilket øger koncentrationen af ethanol i en eller to dage. Koncentrationen falder derefter gradvist, da den metaboliseres til eddikesyre af eddikesyrebakterier. Temperaturen stiger gennem hele processen på grund af frigivelse af varme som et biprodukt af biokemiske processer, der bæres af mikroberne, fra omkring 20 til 25 liter til 48 Til 50 liter .

mikrober

Succession af mikrober under fermentering

gær

gær vokser godt i sure miljøer og lave iltniveauer, såsom i begyndelsen af gæringen. I disse tidlige stadier er gær meget vigtig for at bane vejen for yderligere gæring af bakterier. De omdanner sukkerarter, såsom saccharose, glucose og fructose, til ethanol og CO2, nedsætter surhedsgraden af papirmassen ved at bruge citronsyre og producerer aromatiske forbindelser, som bidrager til chokoladearomaen og er vigtige for udviklingen af smag. For at håndtere udsving i bønneforhold producerer nogle gær svage organiske syrer til buffersvingninger, såsom pH. gær er også ansvarlig for nedbrydning af papirmasse og produktion af gær, der nedbryder pektin . Dette skaber hulrum i kakao, hvor luft kan strømme. Imidlertid dræber denne øgede luftstrøm sammen med en stigning i pH og koncentration af alkohol til sidst gæren .

fremtrædende gær i de første 24 Til 36 timers gæring inkluderer Kloeckera apis (~70-90% af den samlede gær, der dyrkes), Kloeckera javanica og Kloeckera africana, Candida pelliculosa og Candida humicola (mindre end 5% af den samlede gær), Rhodotorula rubra og Rhodotorula glutinis. Saccharomyces cerevisiae og Candida tropicalis var også fremtrædende i løbet af de første 24-36 timer, men døde af ved afslutningen af gæringen. De fleste voksede kun indtil omkring 37 Til 40 liter og op til omkring 5-10% ethanol .

mælkesyrebakterier

mælkesyrebakterier begynder at vokse, når papirmasse og “sved” nedbrydes og drænes, og gæren dør . Den vigtigste funktion af mælkesyrebakterier er at metabolisere pulpsukker (glucose og fructose) og citrat for at producere mælkesyre, eddikesyre, ethanol og mannitol. Produktionen af mælkesyre og eddikesyre bidrager til faldet i pH. mælkesyrebakterier er også blevet antaget at bidrage til gærens evne til at bruge citrat som kulstofkilde. Disse produkter er gode til vækst af eddikesyrebakterier og giver dem mulighed for at omdanne ethanol til eddikesyre og frigive varme som et biprodukt til den eventuelle kakaobønnedød .

overvejende mælkesyrebakterier i de første 36 Til 48 timers fermentering inkluderer Lactobacillus cellobiosus (60-85% af de samlede mælkesyrebakterier dyrket), Lactobacillus plantarum, Lactobacillus hilgardii (kun 2% af de samlede bakterier) (1), Lactobacillus fermentum, Leuconostoc mesenteroides og Lactococcus lactis . De fleste voksede godt mellem 40 Til 45 liter og ved 7 til omkring 10% ethanol .

eddikesyrebakterier

mod slutningen af fermenteringen falder tilstedeværelsen af gær-og mælkesyrebakterier, og fermenteringsbunken bliver mere luftet. Disse tilstande kan derfor føre til udvikling af eddikesyrebakterier. Denne bakterie ilter ethanol til eddikesyre og ilter også eddikesyren yderligere til kulsyre og vand. Disse organismer metaboliseres på grund af forsuring af kakaobønner ved høje temperaturer, hvilket forårsager diffusion og hydrolyse af proteiner i cotyledonerne. Eddikesyrebakterier danner primært forløberne for chokoladesmag. Disse inkluderer medlemmer af slægten Acetobacter såvel som Gluconobacter

aerobe sporedannende bakterier

høje temperaturer og stigning i pH sammen med øget beluftning fører til udvikling af aeobe sporedannende bakterier af slægten Bacillus. Dette inkluderer B. pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis og Bacillus cereus. Bacillus spp. fundet under den aerobe fase af fermentering har vist sig at være ansvarlig for aromaen af chokolade. Aerobe sporedannende bakterier danner kemiske forbindelser, der forårsager surhed og undertiden ikke-aromastoffer, hvis gæringen fortsætter for længe .

filamentøse svampe

filamentøse svampe findes også i de godt luftede dele af den fermenterede masse. De kan forårsage hydrolyse af noget af papirmassen og producere syrer, men betragtes ikke som vigtige i mikrobiel rækkefølge. Af de filamentøse svampe er Aspergillus fumigatus og Mucor racemous de mest til stede i svampepopulationen indtil slutningen af gæringen. Disse svampe kan ikke vokse ved temperaturer højere end 45 kg C, men kan isoleres ved en temperatur på omkring 50 kg C .

tørring & ristning

tørrings-og ristningsprocessen indeholder en meget lille del af mikrober, såsom mælkesyrebakterier, eddikesyrebakterier, aerobe sporeformende bakterier og andre. De resterende mikrober begynder at danne Endosporer, når forhold som niveauer af varmeforøgelse og fugtigheden falder, ud over at formen kan begynde at dannes, hvis tørringsbetingelserne ikke er korrekte, men ikke meget andet er kendt.

tidligere involverede bønnetørring brugen af sollys og spredning af bønnerne over et bredt område; i disse dage har bønnetørring udviklet sig til at bruge store maskiner, der regulerer temperatur og fugtighed, selvom der er, at nogle stadig kan tørre deres bønner på den traditionelle måde. Tørring begynder, når bønnerne placeres i en kasse med et stykke plast, der dækker det, bønnerne vendes derefter, mens de ristes ved omkring 50 liter C til 60 liter C grader og tørres i løbet af et par dage, indtil vandindholdet falder til omkring 7 til 10%. Den hastighed, hvormed bønnerne tørre er også en vigtig faktor involveret i undersøgelsen af chokolade gør, hvis betingelserne ikke er rigtige derefter mikrober såsom svampe kan begynde at danne. På dette stadium af chokolade produktion maker ønsker at minimere mængden af mikrober, da de kan ændre smagen af chokolade. Forskning har vist, at hurtig tørring ved lav luftfugtighed og langsom tørring ved høj luftfugtighed var mere skadelig for kakaobønner. De fastslog, at dette skyldtes en lækage af elektrolytter og konkluderede, at hvis man skulle bestemme den optimale tørringshastighed, ville det være det optimale punkt at finde det punkt, hvor den mindste mængde skade, der blev gjort fra mekaniske og metaboliske belastninger . En anden har fundet ud af, at betingelserne for at få gode resultater blev opdraget ved tørring ved lav temperatur eller lejlighedsvise pauser fra tørring, hvis de blev tørret ved høj temperatur . Et par år senere har en anden gruppe forskere specifikt bestemt, at de optimale betingelser for tørring af kakaobønner var ved en temperatur på 40 liter C og en dybde på 8,3 cm dette minimerede mængden af frie aminosyrer, der blev produceret, men de nævnte ikke, hvordan det påvirkede smagen .

når de er tørret, renses bønnerne for at fjerne eventuelle resterende mikrober og slippe af med overskydende materiale, de ristes derefter ved omkring 120 liter C, dræber alle resterende mikrober og bringer smagen og duften ud. Hvis skulle være kendt, at nogle virksomheder har reklameret for, at bakterier og svampe, der er involveret i udviklingen af chokolade, er blevet mærket som farlige, når de faktisk ikke er det. Efter ristning renses kakaobønnerne, indtil der kun er nib-delen af bønnen tilbage, og derefter jordes de op og opvarmes, indtil chokoladen bevæger sig til en flydende tilstand. Processen slutter i et trin kendt som temperering, hvor chokolade får sit skinnende udseende .

smag og Aroma

der er flere faktorer, der ser ud til at påvirke smagen af chokolade, herunder de komponenter, der udgør bønnemassen. Lipider udgør størstedelen af kakaobønnen (ca.50%) af dens samlede vægt. En undersøgelse har hævdet, at koncentrationen af frie fedtsyrer stiger med svampedbrydning af lipidstoffet i kakaobønnen, hvilket påvirker chokoladesmagen .

syrer

under gæringen af bønnemassen producerer bakterier forskellige produkter såsom alkoholer, eddikesyre og organiske syrer, som alle kan bidrage til bønnedød. De kemiske ændringer, der opstår fra bønne død føje til den oprindelige aroma, farve og smag af kakao; som alle er færdiggjort i tørring og ristning trin . Eddikesyrer, såsom A. aceti, A. pasteurianus og Gluconobacter, spiller en rolle i aromaen og lugten under kakaobønnefermentering. De kan producere forskellige biprodukter fra metaboliserende sukkerarter og organiske syrer, og disse biprodukter kan bidrage til aromaen af kakaobønner under gæring .

gær

gær spiller en vigtig rolle i gæringen af kakaobønnen ved at producere ethanol og i sidste ende eddikesyre, hvilket fører til bønnedød; således modregne en række biokemiske ændringer, der bidrager til chokoladens smag .Efter tørringsprocessen reduceres vandindholdet i bønnepuden kraftigt, hvorefter bønnerne ristes for at skabe den karakteristiske aroma og lugt af chokolade. Gær spiller en afgørende rolle i de endelige chokoladesmag af de ristede bønner. Det har også vist sig, at gærudgivelserne er vigtige for chokoladeforløbskomponenterne. Det er først, når kakaobønnerne faktisk er blevet ristet, forekommer den karakteristiske chokoladearoma .

Bacillus

Bacillus-bakterier er også involveret i fermenteringsprocessen for kakaobønnerne, overvejende i slutstadierne af fermenteringen, når miljøforholdene i processen er mere aerobe (iltholdige) og mindre sure. Nogle af disse bacillus-bakterier, der er blevet identificeret, inkluderer Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans og Bacillus pumilus. Det har vist sig, at bacillus-bakteriernes produktion af organiske syrer og pyrasiner påvirker kakaoens smag ved at lade de producerede syrer komme ind i kakaobønnerne og ændre de kemiske mængder indeni .

klima

klimaforhold, høstsæsoner, modenheden af kakaopuden (inklusive kvaliteten af bønnemassen) påvirker alle gæringen af kakaobønnen. Derudover er de forskellige producerede smagsstoffer blevet knyttet til tilstedeværelsen af estere i den kemiske sammensætning af kakaobønnen. Disse estere har været forbundet med eksistensen af gær og eddikesyrebakterier såsom Acetobacter og Gluconobacter. Men ikke alle chokolade lugt skyldes tilstedeværelsen af mikrober. Nogle af lugtene skyldtes de termiske forhold i fermenteringsprocessen. Nogle af disse smagsstoffer kunne have været resultatet af forurening i tørringsprocessen .

sundhedsmæssige fordele ved chokolade

det er blevet undersøgt, at det regelmæssige forbrug af fødevarer med højt flavonoider kan mindske risikoen for hjerte-kar-sygdomme . Specifik for kardiovaskulær sundhed, en specifik undergruppe af flavonoider kendt som flavan-3-ols (falvanoler), findes i kakaoprodukter såsom chokolade . Forskellige undersøgelser har vist forbedringer i blodtrykket og funktionen af endotelceller og blodplader på grund af forbruget af kakaoprodukter, der indeholder flavanoler . Årsagen til, at mørk chokolade er bedre for ens sundhed versus mælkchokolade, er, at mørk chokolade pr. portion har næsten 2,5 gange den mængde flavonoider end mælkchokolade; dette kan delvis skyldes, at mælken i mælkechokolade hæmmer absorptionen af disse flavonoider i tarmen. Mørk chokolade har også større koncentrationer af phenoler og catechiner end mælkechokolade .

sygdomme, der påvirker Theobroma Cacao

patogen sygdom af Theobroma cacao frø af Moniliophthora (Crinipellis) perniciosa og Moniliophthora roreri.

der er flere forskellige svampesygdomme, der har haft skadelige virkninger på Theobroma cacao plante. De primære to sygdomme, der er hjemmehørende i Sydamerika, er forårsaget af svampene Crinipellis perniciosa (også kendt som hekses kost sygdom) og Moniliophthora roreri (frosty pod rot eller moniliasis sygdom). Disse svampe inficerer Theobroma L., Og Herrania Goudot, især T. cacao, som er kilden til chokolade. Denne infektion forårsager hypertrofi og hyperplasi i kakao, hvilket i sidste ende resulterer i vævsskade. C. perniciosa basidiospores inficerer cacao meristems, hvilket fører til en nyligt forstyrret vækst af skud, “hekses kost” i værten. C. perniciosa inficerer også de tidlige faser af cacao bean pod vækst ved at bryde gennem plantens skaller og ødelægge cacao frø. M. roreri (frosty pod rot) patogen findes kun i Theobroma og Herrania arter. Det resulterer i ydre og indre skade på kakaobønner og resulterer i fuldstændig død og tab af bønnebælgene .

aktuel forskning

A. Glucosyltransferaser tillader bakterier at holde sig til overflader som et barns tand. En ny type mundvask indeholdende kakaobønneskal ekstrakt (CBHE) er blevet udviklet og fundet at hjælpe med anti-glucosyltransferase og antibakteriel aktivitet. Undersøgelser udføres ved at observere forskellene i mutans streptokokker tæller i placebogrupper versus faktiske CBHE grupper. CBHE mundvask testes som et middel til at sænke mutans streptokokker tæller og slippe af med plak opbygge på børns tænder og undersøgelser har vist sig at have lovende resultater .

B. For at observere interaktionerne mellem mikrobielle aktiviteter på ydersiden af bønner og kemiske processer indeni kan forskellige værktøjer bruges. Denaturering Gradient Gel elektroforese (DGGE) bruges til at overvåge mikrobielle ændringer under gæring af kakao. Nær infrarød (NIR) spektroskopi bruges til at bestemme forskellige komponenter i kakaobønner. Et antal kakaogæringer bønneprøver udtages med 24 timers intervaller, der skal tørres og analyseres af NIR såvel som samtidigt af DGGE. Ved hjælp af kulturafhængige og kulturuafhængige metoder kan mikrobiologien af ghanesiske kakaogæringer analyseres for at bestemme, om fermentering bestemt ved hjælp af DGGE er korreleret med NIR.

C. konjugation af pUR400-genet i Escherichia coli HD701 fra en Escherichia coli K12-stamme giver dem evnen til at metabolisere saccharose til hydrogen. Undersøgelser blev udført på Escherichia coli med og uden pUR400, der var konjugeret til Escherichia coli, fandt, at forældrestammen ikke var i stand til at metabolisere saccharose til brint, selvom rekombinanterne var i stand til det . Ansøgningerne til dette stammer ud i bioremediering af giftigt affald til affald fra produktion af fødevarer såsom chokolade . Forskere har fundet ud af, at bakterien ved at tage chokoladeaffald og fodre det til Escherichia coli var i stand til at producere brint til gengæld. Desuden var forskerne i stand til at bruge dette brint til at drive en lille ventilator gennem en brændselscelle.

D. fermentering af Theobroma cacao er nødvendig for at udvikle smagsforløbere af chokolade. Denne aktuelle undersøgelse ser på en kontrolleret undersøgelse, hvor kakaofrøet under fermentering inokuleres med en hybrid gærstamme kendt som Kluyveromyces marksianus for at se, om den øgede pektinolytiske aktivitet ville skabe en bedre kvalitet af chokolade. Resultaterne viste, at hybridgæren påvirkede den samlede nedbrydning af frøproteinet samt reducerede den titrerbare surhed; og generelt blev bønnerne podet med Kluyveromyces marksianus foretrukket frem for de naturligt gærede kakaobønner. Denne præference for at skabe en bedre kvalitet af slutproduktet skylder meget af sin succes at forbedre de første 24 timers fermentering ved at øge masseluftningen af fermenteringsfrøet.

Camu, N, de vinter, T, Verbrugghe, K, et al. (2007). Dynamik og biodiversitet af populationer af mælkesyrebakterier og eddikesyrebakterier involveret i spontan bunkefermentering af kakaobønner i Ghana. Anvendt og miljømæssig mikrobiologi, 73(6), 1809-24.

Nielsen, DS, Snitkjær, P, & van den Berg, F. (2008). Undersøgelse af gæring af kakao ved at korrelere denaturering gradient gel elektroforese profiler og nær infrarøde spektre. International journal of food microbiology, 125 (2), 133-40.

Taylor, DA. (2005). Sød aftale for kakaoproduktion?. Miljømæssige sundhedsperspektiver, 113 (8), A516-.

Camu, N, Camu, a, de vinter, T, et al. (2008). Indflydelse af drejning og miljøforurening på dynamikken i populationer af mælkesyre og eddikesyrebakterier involveret i spontan gæring af kakaobønner i Ghana. Anvendt og miljømæssig mikrobiologi, 74 (1), 86-98.

Faborode, MO. (1995). Om virkningerne af tvungen lufttørring på kakaokvalitet. Tidsskrift for fødevareteknik, 25 (4), 455-.

Lagunes G, Loiseau G., Paredes J. L., Barel M., Guiraud J. P. Det er en af de mest populære måder at gøre det på, og det er en af de mest populære måder at gøre det på.Barel M., Chocolat og Chocolat, Chocolats og friandises, den akademiske verden af Chocolat og confiserie, 2001

Jay, James Monroe, Martin J. Loessner og David A. Golden. Moderne fødevaremikrobiologi 7. udgave. København: Springer, 2005.

Macaskie, Lynne E. “produktion af H2 fra saccharose af Escherichia coli-stammer, der bærer pUR400-plasmidet, som koder for invertaseaktivitet.”Bioteknologi Breve 26 (2004): 1879-883.

redigeret af Rebecca lov, Brian Lund, Jason Ly, og Sahar Salek, studerende af Rachel Larsen