Suklaa

Theobroma cacaon alkuperä

suklaa on peräisin Theobroma cacao-puun siemenistä. Sitä tavataan tavallisesti pohjois-etelä-ja Keski-Amerikan kosteilla, trooppisilla alueilla. Suurimmat suklaan tuottajat ovat Norsunluurannikko, Ghana, Indonesia, Brasilia, Nigeria, Kamerun, Malesia ja Ecuador. Puusta on löydetty useita eri lajeja, kuten Criollo, Forastero ja Trinitario. Useimmat suklaatuottajat käyttävät nykyisin kuitenkin Forasteroa ja Trinitariota, koska Criollo on erittäin altis sairauksille.

käyminen

käyminen on ensimmäinen prosessi, johon kaakaopavut joutuvat suklaan valmistuksessa. Prosessi kestää yleensä jopa seitsemän päivää. Käyminen tapahtuu tämän puun papuja ympäröivässä pektinaceous-hedelmälihassa. Cotyledonin sisällä tapahtuvat biokemialliset ja entsymaattiset reaktiot aiheuttavat erilaisia makuyhdisteitä . Kaakaopapuja ympäröivässä hedelmälihassa käy erilaisia mikrobeja, kuten hiivoja, maitohappobakteereja ja etikkahappobakteereja. Näin syntyvä korkea lämpötila ja näiden mikrobien tuottamat tuotteet, kuten hiivan etanoli, tappavat pavut ja edistävät suklaan makua .

kun siemenet on korjattu, käyminen aloitetaan yleensä heti. Kaakaopalkojen sisällä olevat pavut ovat sellaisessa ympäristössä, että mikrobit eivät pääse kasvamaan. Kun kaakaopalot kuitenkin leikataan auki, pavut altistuvat mikrobeille ja käymisprosessi saa alkaa . Mikrobeja syntyy työläisten käsistä, veitsistä, pesemättömistä koreista ja kuivatuista kasvilimoista käymislaatikoissa .

banaaninlehtiin käärittyjä astioita käytetään enintään 2000 kilogramman papujen käymiseen . Pavut peitetään valkokermaisella, limaisella (proteiini/sokerikerros) massalla, joka liuotetaan, ja massan solujen seinämien välinen liiman hajoaminen ja kaakaohunaja (”hiki”) purkautuvat papuja sisältävässä rasiassa olevien reikien kautta .

käymisprosessin alkuvaiheessa hiivat tuottavat etanolia ja erittävät pektiiniä hajottavia entsyymejä. Sitten ilmaantuvat bakteerit (maitohappo-ja etikkahappobakteerit), joita seuraa aerobisia itiöitä muodostavia bakteereja ja rihmamaisia sieniä .

Fysikaaliset Olot

fysikaalisten olojen muutokset

sitruunahapon vaikutuksesta hedelmäliha on happamassa ympäristössä, jonka pH on 3,0-3,5. Hiivojen kuluttaessa sitruunahappoa pH nousee noin 4,8-5,0: aan. Hiiva muuttaa myös sokereita (glukoosia, sakkaroosia ja fruktoosia) etanoliksi, jolloin etanolin pitoisuus kasvaa yhden tai kahden päivän ajan. Tämän jälkeen pitoisuus pienenee vähitellen, kun etikkahappobakteerit metaboloivat sen hapettavasti etikkahapoksi. Lämpötila nousee koko prosessin ajan, koska mikrobien kuljettamien biokemiallisten prosessien sivutuotteena vapautuu lämpöä noin 20-25ºC-48-50ºc.

mikrobit

mikrobien perimä käymisen aikana

hiiva

hiiva kasvaa hyvin happamissa ympäristöissä ja matalissa happipitoisuuksissa, kuten käymisen alkuvaiheissa. Näissä alkuvaiheissa hiiva on erittäin tärkeä tapa tasoittaa tietä bakteerien käymiselle. Ne muuttavat sokereita, kuten sakkaroosia, glukoosia ja fruktoosia, etanoliksi ja CO2: ksi, vähentävät massan happamuutta käyttämällä sitruunahappoa ja tuottavat aromaattisia yhdisteitä, jotka edistävät suklaan aromia ja ovat tärkeitä maun kehittymiselle. Jotkin hiivat tuottavat heikkoja orgaanisia happoja puskurivaihteluille, kuten pH: lle. hiiva on myös vastuussa massan hajottamisesta ja pektiiniä hajottavien entsyymien tuottamisesta . Näin kaakaoon syntyy onkaloita, joihin ilma pääsee virtaamaan. Tämä lisääntynyt ilmavirtaus yhdessä pH: n ja alkoholin pitoisuuden nousun kanssa kuitenkin lopulta tappaa hiivan .

huomattaviin hiivoihin ensimmäisten 24-36 käymistunnin aikana kuuluvat Kloeckera apis (~70-90% viljellystä hiivasta), Kloeckera javanica ja Kloeckera africana, Candida pelliculosa ja Candida humicola (alle 5% hiivasta), Rhodotorula rubra ja Rhodotorula glutinis. Saccharomyces cerevisiae ja Candida tropicalis olivat myös näkyvästi esillä ensimmäisen 24-36 tunnin aikana, mutta kuolivat pois käymisen loppuun mennessä. Useimmat kasvoivat vain noin 37-40ºc ja jopa noin 5-10% etanolia .

maitohappobakteerit

maitohappobakteerit alkavat kasvaa, kun malto ja ”hikeä” hajoavat ja valuvat, ja hiiva kuolee . Maitohappobakteerien tärkein tehtävä on metaboloida hedelmäsokerit (glukoosi ja fruktoosi) ja sitraatti, jolloin saadaan maitohappoa, etikkahappoa, etanolia ja mannitolia. Maitohappobakteerien on myös ajateltu edistävän hiivan kykyä käyttää sitraattia hiilen lähteenä. Nämä tuotteet ovat hyviä etikkahappobakteerien kasvulle ja mahdollistavat etanolin muuntamisen etikkahapoksi vapauttaen lämpöä sivutuotteena mahdollisen kaakaopapukuoleman varalta .

vallitsevia maitohappobakteereja ensimmäisten 36-48 käymistunnin aikana ovat Lactobacillus cellobiosus (60-85% kasvatetuista maitohappobakteereista), Lactobacillus plantarum, Lactobacillus hilgardii (vain 2% kaikista bakteereista) (1), Lactobacillus fermentum, Leuconostoc mesenteroides ja Lactococcus lactis . Useimmat kasvoivat hyvin välillä 40-45ºc, ja 7-10% etanolia .

Etikkahappobakteerit

käymisen loppupuolella hiiva-ja maitohappobakteerien esiintyminen vähenee ja käymiskasa ilmastuu. Nämä olosuhteet voivat siis johtaa etikkahappobakteerien kehittymiseen. Tämä bakteeri hapettaa etanolin etikkahapoksi ja myös edelleen hapettaa etikkahapon hiilidioksidiksi ja vedeksi. Nämä eliöt metaboloituvat kaakaopapujen happamoitumisen vuoksi korkeissa lämpötiloissa, mikä aiheuttaa proteiinien diffuusiota ja hydrolyysiä kotyledoneissa. Etikkahappobakteerit muodostavat pääasiassa suklaan maun esiasteita. Näitä ovat muun muassa Acetobacter-suvun jäsenet sekä Glukonobacter

aerobiset itiöitä muodostavat bakteerit

korkeat lämpötilat ja pH: n nousu yhdessä lisääntyneen ilmastuksen kanssa johtaa Bacillus-suvun aeobisten itiöitä muodostavien bakteerien kehittymiseen. Näitä ovat B. pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis ja Bacillus cereus. Bacillus spp. fermentoinnin aerobisen vaiheen aikana löydettyjen on todettu olevan vastuussa suklaan maustamisesta. Aerobiset itiöemäbakteerit muodostavat kemiallisia yhdisteitä, jotka aiheuttavat happamuutta ja joskus off-aromia, jos käyminen jatkuu liian pitkään .

Rihmasieniä

Rihmasieniä esiintyy myös käyneen massan hyvin ilmastetuissa osissa. Ne voivat aiheuttaa osan massasta hydrolyysiä ja tuottaa happoja, mutta niiden ei katsota olevan tärkeitä mikrobisukupolven kannalta. Rihmamaisista sienistä Aspergillus fumigatus ja Mucor racemous ovat sienipopulaatiossa eniten läsnä käymisen loppuun asti. Nämä sienet eivät voi kasvaa yli 45°C: n lämpötilassa, mutta ne voidaan eristää noin 50°C: n lämpötilassa .

kuivaus & paahtaminen

kuivaus-ja paahtamisprosessi sisältää hyvin pienen osan mikrobeja, kuten maitohappobakteereita, etikkahappobakteereja, aerobisia itiöitä muodostavia bakteereja ja muita. Jäännösmikrobit alkavat muodostaa endosporeja, kun olosuhteet kuten lämpötasot nousevat ja kosteus laskee, lisäksi hometta voi alkaa muodostua, jos kuivausolosuhteet eivät ole oikeat, mutta paljon muuta ei tiedetä.

aiemmin papujen kuivaamiseen liittyi auringonvalon käyttö ja papujen levittäminen laajalle alueelle; nykyään papujen kuivaaminen on kehittynyt siten, että käytetään suuria koneita, jotka säätelevät lämpötilaa ja kosteutta, vaikka jotkut saattavat vielä kuivata papunsa perinteisellä tavalla. Kuivaus alkaa, kun pavut asetetaan laatikkoon, jossa on muovinpala, minkä jälkeen pavut käännellään samalla, kun niitä paahdetaan noin 50-60°C asteessa ja kuivataan muutaman päivän ajan, kunnes vesipitoisuus laskee noin 7-10 prosenttiin. Papujen kuivumisvauhti on myös tärkeä tekijä suklaanvalmistuksen tutkimuksessa, jos olosuhteet eivät ole kunnossa, voi alkaa muodostua mikrobeja, kuten sieniä. Tässä vaiheessa suklaan valmistusta valmistaja haluaisi minimoida mikrobien määrän, koska ne voivat muuttaa suklaan makua. Tutkimuksissa on havaittu, että nopea kuivuminen alhaisessa kosteudessa ja hidas kuivuminen korkeassa kosteudessa olivat haitallisempia kaakaopavuille. He päättelivät, että tämä johtui elektrolyyttivuodosta, ja päättelivät, että jos määritettäisiin optimaalinen kuivausnopeus, olisi todennäköisesti optimaalinen piste, jossa vähiten mekaanisista ja aineenvaihdunnallisista rasituksista aiheutuvia vaurioita olisi . Eräs toinen on havainnut, että hyvien tulosten saamisen edellytyksiä nostettiin kuivaamalla alhaisessa lämpötilassa tai ajoittaisilla kuivaamistauoilla, jos ne kuivattiin korkeassa lämpötilassa . Muutama vuosi myöhemmin toinen tutkijaryhmä on nimenomaan määrittänyt, että kaakaopapujen optimaaliset kuivausolosuhteet olivat 40°C: n lämpötilassa ja 8,3 cm: n syvyydessä, mikä vähensi vapaiden aminohappojen määrää, mutta he eivät maininneet, miten se vaikutti makuun .

kun pavut on kuivattu, ne puhdistetaan jäljellä olevien mikrobien poistamiseksi ja ylimääräisen aineksen poistamiseksi, minkä jälkeen ne paahdetaan noin 120°C: ssa, jolloin kaikki jäljellä olevat mikrobit kuolevat ja maku ja tuoksu tulevat esiin. Ifin pitäisi tietää, että jotkut yritykset ovat mainostaneet sitä, että suklaan kehittämisessä mukana olevat bakteerit ja sienet on leimattu vaarallisiksi, kun todellisuudessa niitä ei ole. Paahtamisen jälkeen kaakaopavut puhdistetaan, kunnes jäljellä on vain nib-osa pavusta, ja sitten ne maadoitetaan ja kuumennetaan, kunnes suklaa siirtyy nestemäiseen tilaan. Prosessi päättyy karkaisuksi kutsuttuun vaiheeseen, jossa suklaa saa kiiltävän ulkomuotonsa .

maku ja aromi

suklaan makuun näyttää vaikuttavan useita tekijöitä, kuten papumassan muodostavat ainesosat. Rasva-aineet muodostavat suurimman osan kaakaopavusta (noin 50%) sen kokonaispainosta. Eräässä tutkimuksessa on väitetty, että vapaiden rasvahappojen pitoisuus kasvaa kaakaopavun rasva-aineen hajotessa sienimäisesti, mikä vaikuttaa suklaan makuun .

hapot

papumassan käymisen aikana bakteerit tuottavat erilaisia tuotteita, kuten alkoholeja, etikkahappoa ja orgaanisia happoja, jotka kaikki voivat edistää pavun kuolemaa. Papukuolemasta johtuvat kemialliset muutokset lisäävät kaakaon alkuaromia, väritystä ja makua, jotka kaikki viimeistellään kuivaus-ja paahtovaiheessa . Etikkahapoilla, kuten A. aceti, A. pasteurianus ja Gluconobacter oxydans, on rooli aromissa ja Hajussa kaakaopapujen käymisen aikana. Ne voivat tuottaa erilaisia sivutuotteita metaboloivista sokereista ja orgaanisista hapoista, ja nämä sivutuotteet voivat edistää kaakaopapujen aromia käymisen aikana .

hiiva

hiivalla on tärkeä rooli kaakaopavun käymisessä tuottamalla etanolia ja lopulta etikkahappoa, mikä johtaa pavun kuolemaan; näin saadaan aikaan sarja biokemiallisia muutoksia, jotka vaikuttavat suklaan makuun .Kuivauksen jälkeen papupapujen vesipitoisuus vähenee huomattavasti, jolloin pavut paahdetaan suklaalle ominaisen maun ja tuoksun aikaansaamiseksi. Hiivalla on tärkeä rooli paahdettujen papujen lopullisissa suklaamauissa. On myös todettu, että hiivan vapauttamat entsyymit ovat tärkeitä suklaan esiasteosille. Ominainen suklaa-aromi syntyy vasta, kun kaakaopavut on todella paahdettu .

Bacillus

Bacillus-bakteerit osallistuvat myös kaakaopapujen käymisprosessiin pääasiassa käymisen loppuvaiheessa, kun prosessin ympäristöolosuhteet ovat aerobisemmat (happea sisältävät) ja vähemmän happamat. Joitakin näistä Bacillus bakteerit, jotka on tunnistettu ovat Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, ja Bacillus pumilus. Bacillus-bakteerien orgaanisten happojen ja pyratsiinien tuotannon on osoitettu vaikuttavan kaakaon makuun siten, että tuotetut entsyymit pääsevät kaakaopapuihin ja muuttavat niiden sisällä olevia kemiallisia määriä .

ilmasto

ilmasto-olosuhteet, sadonkorjuuajat, kaakaopavun kypsyys (mukaan lukien papumassan laatu) vaikuttavat kaikki kaakaopavun käymiseen. Lisäksi tuotetut eri maut on yhdistetty estereiden esiintymiseen kaakaopavun kemiallisessa koostumuksessa. Nämä esterit on yhdistetty hiivojen ja etikkahappobakteerien kuten Asetobakteerin ja Glukonobakteerin olemassaoloon. Kaikki suklaan hajut eivät kuitenkaan johdu mikrobien läsnäolosta. Osa hajuista johtui käymisprosessin lämpöolosuhteista. Osa näistä ei-aromeista on voinut olla seurausta kuivausprosessin saastumisesta .

suklaan terveyshyödyt

on tutkittu, että runsaasti flavonoideja sisältävien ruokien säännöllinen nauttiminen voi pienentää sydän-ja verisuonitautien riskiä . Erityisesti sydän-ja verisuoniterveydelle on erityinen flavonoidien alaryhmä nimeltä flavan-3-ols (falvanolit), jota esiintyy kaakaotuotteissa, kuten suklaassa . Eri tutkimukset ovat osoittaneet verenpaineen sekä endoteelisolujen ja verihiutaleiden toiminnan paranevan flavanoleja sisältävien kaakaotuotteiden kulutuksen vuoksi . Tumma suklaa on terveyden kannalta parempi kuin maitosuklaa, koska annosta kohden tummassa suklaassa on lähes 2,5 kertaa enemmän flavonoideja kuin maitosuklaassa.; tämä voi osittain johtua siitä, että maitosuklaan sisältämä maito estää kyseisten flavonoidien imeytymistä suolistossa. Tummassa suklaassa on myös suurempia fenoli-ja katekiinipitoisuuksia kuin maitosuklaassa .

Teobromakaakaon taudit

Moniliophthora (Crinipellis) perniciosa-ja Moniliophthora roreri-kasvien Theobroma cacao-siementen patogeeninen tauti.

on olemassa useita erilaisia sienitauteja, joilla on ollut haitallisia vaikutuksia Theobroma cacao kasvi. Ensisijainen kaksi tautia kotoisin Etelä-Amerikassa ovat aiheuttaneet sienet Crinipellis perniciosa (tunnetaan myös nimellä noitien luuta tauti) ja Moniliophthora roreri (frosty pod rot tai moniliasis tauti). Nämä sienet tartuttavat muun muassa Theobroma L.: n ja Herrania Goudot ’ n, erityisesti T. cacaon, joka on suklaan lähde. Tämä infektio aiheuttaa kaakaossa hypertrofiaa ja hyperplasiaa, mikä johtaa lopulta kudosvaurioon. C. perniciosa basidiospores tartuttaa kaakaomeristeemejä, mikä johtaa vastikään sekavaan versojen, ”noitien luudan”, kasvuun isännässä. C. perniciosa tartuttaa myös kaakaopavun palkojen kasvun alkuvaiheet murtautumalla kasvin kuoren läpi ja tuhoamalla kaakaonsiemenet. M. roreri (frosty pod rot) – taudinaiheuttajaa tavataan vain Theobroma-ja Herrania-lajeilla. Se aiheuttaa kaakaopapupalojen ulko-ja sisävaurioita ja johtaa pavunpalkojen täydelliseen kuolemaan ja häviämiseen .

nykyinen tutkimus

A. Glukosyylitransferaasit mahdollistavat bakteerien tarttumisen pinnoille, kuten lapsen hampaaseen. On kehitetty uudenlainen kaakaopavun kuoriuutetta (CBHE) sisältävä suupesu, jonka on todettu auttavan glukosyylitransferaasi-ja antibakteerisessa vaikutuksessa. Tutkimuksia tehdään tarkkailemalla eroja mutans-streptokokkien määrissä lumelääkeryhmissä verrattuna varsinaisiin CBHE-ryhmiin. CBHE-suupesua testataan keinona alentaa mutans-streptokokkien määrää ja päästä eroon lasten hampaisiin kertyneestä plakista, ja tutkimukset ovat osoittaneet lupaavia tuloksia .

B. Papujen ulkopinnan mikrobitoimintojen ja sisällä tapahtuvien kemiallisten prosessien vuorovaikutusten havainnointiin voidaan käyttää erilaisia työkaluja. Denaturointi Gradienttigeelielektroforeesilla (DGGE) seurataan mikrobimuutoksia kaakaon käymisen aikana. Lähi-infrapuna (Nir) – spektroskopiaa käytetään kaakaopapujen eri komponenttien määrittämiseen. Useat kaakaon fermentaatiot papunäytteet otetaan 24 tunnin välein kuivattaviksi ja analysoitaviksi NIR: llä sekä samanaikaisesti DGGE: llä. Viljelmästä riippuvaisten ja viljelmästä riippumattomien menetelmien avulla voidaan analysoida Ghanalaisten kaakaofermentaatioiden mikrobiologiaa sen määrittämiseksi, korreloivatko DGGE: llä määritetyt käymiset NIR: n kanssa.

C. pUR400-geenin konjugoituminen Escherichia coli HD701: ksi Escherichia coli K12-kannasta antaa niille kyvyn metaboloida sakkaroosia vedyksi. Tutkimukset tehtiin Escherichia coli kanssa ja ilman pUR400, joka oli konjugaatti Escherichia coli, havaittiin, että vanhempien kanta ei pysty metaboloimaan sakkaroosia vedyksi, vaikka rekombinantit pystyivät . Tätä käytetään myrkyllisten jätteiden bioremediointiin elintarvikkeiden, kuten suklaan, tuotannossa syntyviksi jätteiksi . Tutkijat ovat havainneet, että ottamalla suklaajätettä ja syöttämällä sitä Escherichia coli-bakteerille bakteeri pystyi tuottamaan vastineeksi vetyä. Lisäksi tutkijat pystyivät käyttämään tätä vetyä pienen tuulettimen voimanlähteenä polttokennon kautta.

D. Theobroma cacaon käyminen on tarpeen suklaan makuaineiden esiasteiden kehittämiseksi. Tässä nykyisessä tutkimuksessa tarkastellaan kontrolloitua tutkimusta, jossa kaakaonsiemeniin inokuloidaan käymisen aikana hybridihiivakantaa, joka tunnetaan nimellä Kluyveromyces marxianus, jotta nähdään, parantaisiko lisääntynyt pektinolyyttinen aktiivisuus suklaan laatua. Tulokset osoittivat, että hybridihiiva vaikutti siemenvalkuaisen yleiseen hajoamiseen sekä vähensi titrattavaa happamuutta; ja kaiken kaikkiaan kluyveromyces marxianuksella rokotettuja papuja pidettiin parempina kuin luonnollisesti käyneitä kaakaopapuja. Tämä parempi tapa luoda lopputuotteen parempi laatu johtuu suurelta osin siitä, että ensimmäiset 24 tuntia käymistä on parannettu lisäämällä käyvän siemenen massailmastusta.

Camu, N, De Winter, T, Verbrugghe, K, et al. (2007). Kaakaopapujen spontaaniin keräkäymiseen osallistuvien maitohappobakteerien ja etikkahappobakteerien populaatioiden dynamiikka ja biologinen monimuotoisuus Ghanassa. Applied and environmental microbiology, 73(6), 1809-24.

Nielsen, DS, Snitkjaer, P, & van den Berg, F. (2008). Tutkitaan kaakaon käymistä korreloimalla denaturoimalla gradienttigeelielektroforeesiprofiileja ja Lähi-infrapunaspektrejä. International journal of food microbiology, 125 (2), 133-40.

Taylor, DA. (2005). Makea diili kaakaontuotannosta?. Environmental health perspectives, 113 (8), A516-.

Camu, N, González, A, De Winter, T, et al. (2008). Kääntymisen ja ympäristön saastumisen vaikutus maitohappo-ja etikkahappobakteerien populaatioiden dynamiikkaan, jotka osallistuvat spontaaniin kaakaopapukasojen käymiseen Ghanassa. Applied and environmental microbiology, 74(1), 86-98.

Faborode, MO. (1995). Pakotetun ilmakuivauksen vaikutuksista kaakaon laatuun. Journal of food engineering, 25(4), 455-.

Lagunes Gálvez S., Loiseau G., Paredes J. L., Barel M., Guiraud J. P., Étude de la microflore et de la biochimie de la fermentation du cacao en République dominicaine, International Journal of Food Microbiology (in press).Barel M., Les arômes du chocolat, Chocolats et friandises, Académie française du chocolat et de la confiserie, 2001

Jay, James Monroe, Martin J. Loessner ja David A. Golden. Modern Food Microbiology 7. New York: Springer, 2005.

Macaskie, Lynne E. ”H2: n tuottaminen sakkaroosista Escherichia coli-kannoilla, jotka kuljettavat pur400-plasmidia, joka koodaa invertaasiaktiivisuutta.”Biotechnology Letters 26 (2004: 1879-883.

toimittajina Rebecca Law, Brian Lew, Jason Ly ja Sahar Salek, Rachel Larsenin oppilaina