Csokoládé

a Theobroma kakaó eredete

a csokoládé a Theobroma kakaó fa magjából származik. Általában észak-dél és Közép-Amerika nedves, trópusi régióiban található meg. A legnagyobb csokoládégyártók Elefántcsontpart, Ghána, Indonézia, Brazília, Nigéria, Kamerun, Malajzia és Ecuador. A fa több típusát fedezték fel, köztük a Criollo, a Forastero és a Trinitario. A legtöbb csokoládégyártó jelenleg Forastero-t és Trinitario-t használ, mivel a Criollo nagyon fogékony a betegségekre.

fermentáció

fermentáció az első folyamat kakaóbab vannak kitéve, hogy a csokoládé. A folyamat általában hét napig tart. Az erjedés a fa babját körülvevő pektinszerű pépben történik. A sziklevélen belül zajló biokémiai és enzimatikus reakciók különféle ízvegyületeket okoznak . A kakaóbabot körülvevő pépet különböző mikrobák fermentálják, beleértve az élesztőket, a tejsavbaktériumokat és az ecetsavbaktériumokat. Az ebből eredő magas hőmérséklet és az ilyen mikrobák által előállított termékek, mint például az élesztőből származó etanol, elpusztítják a babot, és hozzájárulnak a csokoládé ízesítéséhez .

a magok betakarítása után az erjedés általában azonnal megkezdődik. A kakaóhüvelyek belsejében lévő bab olyan környezetben van, hogy mikrobák nem tudnak növekedni. A kakaóhüvelyek felnyitásakor azonban a bab mikrobáknak van kitéve, és az erjedési folyamat megkezdődhet . A mikrobák a munkavállalók kezéből, késekből, mosatlan kosarakból, valamint a fermentációs dobozokon szárított nyálkából származnak .

a banánlevelekbe csomagolt tartályokat legfeljebb 2000 kg bab erjedésére használják . A babot fehér krémszínű, nyálkás (fehérje/cukor bevonat) pép borítja, amelyet feloldanak, és a ragasztó lebontása a cellulózsejtek falai és a kakaóméz között (“verejtékezés”) a babot tartalmazó dobozban lévő lyukakon keresztül szabadul fel .

az erjesztési folyamat korai szakaszában az élesztők etanolt termelnek és enzimeket választanak ki, amelyek lebontják a pektint. Ezután baktériumok (tejsav-és ecetsavbaktériumok) jelennek meg, majd aerob spóraképző baktériumok és fonalas gombák következnek .

fizikai feltételek

a fizikai feltételek változása

citromsav jelenléte miatt a cellulóz savas környezet, pH-ja 3,0-3,5. Amint az élesztők felhasználják a citromsavat, a pH 4,8-5,0 körülre növekszik. Az élesztő a cukrokat (glükózt, szacharózt és fruktózt) etanollá alakítja, növelve az etanol koncentrációját egy vagy két napig. A koncentráció ezután fokozatosan csökken, mivel az ecetsav baktériumok oxidatív módon metabolizálják ecetsavvá. A hőmérséklet az egész folyamat során emelkedik, mivel a mikrobák által hordozott biokémiai folyamatok melléktermékeként hő szabadul fel, körülbelül 20-25-48-50 KB.

mikrobák

a mikrobák utódlása az erjedés során

élesztő

az élesztő jól növekszik savas környezetben és alacsony oxigénszintben, például az erjedés kezdeti szakaszában. Ezekben a korai szakaszokban az élesztő nagyon fontos a baktériumok további erjedésének előkészítésében. Átalakítják a cukrokat, például a szacharózt, a glükózt és a fruktózt etanolba és CO2-ba, csökkentik a cellulóz savasságát a citromsav felhasználásával, és aromás vegyületeket állítanak elő, amelyek hozzájárulnak a csokoládé aromájához és fontosak az aroma kialakulásához. Annak érdekében, hogy kezelni ingadozások bab körülmények között, néhány élesztő termel gyenge szerves savak puffer ingadozások, mint a pH. élesztő is felelős lebontó cellulóz és termelő enzimek, amelyek lebontják a pektin . Ez üregeket hoz létre a kakaóban, ahol a levegő áramolhat. Azonban ez a megnövekedett légáramlás, valamint a pH és az alkohol koncentrációjának növekedése végül megöli az élesztőt .

az erjedés első 24-36 órájában kiemelkedő élesztő a Kloeckera apis (az összes termesztett élesztő~70-90% – a), A Kloeckera javanica és a Kloeckera africana, a Candida pelliculosa és a Candida humicola (az összes élesztő kevesebb mint 5% – a), A Rhodotorula rubra és a Rhodotorula glutinis. A Saccharomyces cerevisiae és a Candida tropicalis szintén kiemelkedőek voltak az első 24-36 órában, de az erjedés végére elhaltak. A legtöbb növekedés csak körülbelül 37-40 oC-ig, és körülbelül 5-10% etanolig terjedt .

tejsavbaktériumok

a tejsavbaktériumok növekedni kezdenek, amikor a cellulóz és a “verejték” lebomlik és lecsapolják, és az élesztő haldoklik . A tejsavbaktériumok fő funkciója a cellulózcukor (glükóz és fruktóz) és a citrát metabolizálása tejsav, ecetsav, etanol és mannit előállításához. Úgy gondolják, hogy a tejsavbaktériumok hozzájárulnak az élesztő azon képességéhez is, hogy a citrátot szénforrásként használják. Ezek a termékek jót tesznek az ecetsav baktériumok szaporodásának, és lehetővé teszik számukra, hogy az etanolt ecetsavvá alakítsák, hőt szabadítva fel a kakaóbab esetleges halálának melléktermékeként .

a fermentáció első 36-48 órájában a domináns tejsavbaktériumok közé tartozik a Lactobacillus cellobiosus (az összes termesztett Tejsavbaktérium 60-85% – a), a Lactobacillus plantarum, a Lactobacillus hilgardii (az összes baktériumnak csak 2% – a) (1), a Lactobacillus fermentum, a Leuconostoc mesenteroides és a Lactococcus lactis . A legtöbb jól nőtt 40-45 oc között, és 7-10% etanolban .

Ecetsavbaktériumok

az erjedés vége felé az élesztő és a tejsavbaktériumok jelenléte csökken, és az erjedő halom levegőztetettebbé válik. Ezek a körülmények tehát ecetsavbaktériumok kialakulásához vezethetnek. Ez a baktérium oxidálja az etanolt ecetsavvá, és tovább oxidálja az ecetsavat szén-dioxiddá és vízzé. Ezek az organizmusok metabolizálódnak a kakaóbab magas hőmérsékleten történő savanyítása miatt, ami a fehérjék diffúzióját és hidrolízisét okozza a sziklevelekben. Az ecetsav baktériumok elsősorban a csokoládé ízének prekurzorait képezik. Ide tartoznak az Acetobacter nemzetség tagjai, valamint a Gluconobacter

aerob spóraképző baktériumok

a magas hőmérséklet és a pH növekedése a fokozott levegőztetéssel együtt a Bacillus nemzetség aeob spóraképző baktériumainak kialakulásához vezet. Ez magában foglalja a B. pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis és Bacillus cereus. A Bacillus spp. az erjedés aerob fázisában találták, hogy felelősek a csokoládé ízesítéséért. Az aerob spóraképző baktériumok kémiai vegyületeket képeznek, amelyek savasságot és néha ízesítést okoznak, ha az erjedés túl sokáig folytatódik .

fonalas gombák

fonalas gombák is megtalálhatók az erjesztett tömeg jól levegőztetett részeiben. Ezek a cellulóz egy részének hidrolízisét okozhatják, és savakat termelhetnek, de nem tekinthetők fontosnak a mikrobiális egymásutánban. A fonalas gombák közül az Aspergillus fumigatus és a Mucor racemous a leginkább jelen van a gombás populációban az erjedés végéig. Ezek a gombák nem nőhetnek magasabb hőmérsékleten, mint 45cc, de körülbelül 50ccc hőmérsékleten izolálhatók .

szárítás & pörkölés

a szárítási és pörkölési folyamat nagyon kis mennyiségű mikrobát tartalmaz, például tejsavbaktériumokat, ecetsavbaktériumokat, aerob spóraképző baktériumokat és másokat. A maradék mikrobák endospórákat kezdenek képezni, amikor olyan körülmények alakulnak ki, mint a hőszint növekedése és a páratartalom csökkenése, ráadásul a penész is kialakulhat, ha a szárítási feltételek nem megfelelőek, de nem sok más ismert.

a múltban a babszárítás magában foglalta a napfény használatát és a bab széles területre történő elterjesztését; manapság a babszárítás olyan nagy gépek használatára fejlődött ki, amelyek szabályozzák a hőmérsékletet és a páratartalmat, bár vannak olyanok, amelyek még mindig száríthatják a babot a hagyományos módon. A szárítás akkor kezdődik, amikor a babot egy dobozba helyezzük, amelyet egy műanyag darab borít, majd a babot körülbelül 50-60-60 C fokon pörkölik, és néhány nap alatt szárítják, amíg a víztartalom körülbelül 7-10% – ra csökken. A bab kiszáradásának sebessége szintén fontos tényező a csokoládékészítés tanulmányozásában, ha a körülmények nem megfelelőek, akkor mikrobák, például gombák képződhetnek. A csokoládégyártás ezen szakaszában a gyártó minimalizálni szeretné a mikrobák mennyiségét, mivel ezek megváltoztathatják a csokoládé ízét. A kutatások azt találták, hogy a Gyors szárítás alacsony páratartalom mellett és a lassú szárítás magas páratartalom mellett károsabb a kakaóbabra. Megállapították, hogy ennek oka az elektrolitok szivárgása volt, és arra a következtetésre jutottak, hogy ha meg akarjuk határozni a szárítás optimális sebességét, akkor valószínűleg az a pont lesz az optimális pont, ahol a mechanikai és anyagcsere-feszültségek által okozott legkisebb károsodás következik be . Egy másik azt találta, hogy a jó eredmények elérésének feltételeit alacsony hőmérsékleten történő szárítás vagy a szárítás alkalmi szünetei hozták létre, ha magas hőmérsékleten szárították . Néhány évvel később egy másik kutatócsoport kifejezetten megállapította, hogy a kakaóbab szárításának optimális feltételei 40cc hőmérsékleten és 8,3 cm mélységben voltak, ez minimalizálta a szabad aminosavak mennyiségét, de nem említették, hogy ez hogyan befolyásolta az ízét .

miután megszárították, a babot megtisztítják, hogy eltávolítsák a megmaradt mikrobákat és megszabaduljanak a felesleges anyagtól, majd 120 C körül pörkölnek, megölve az összes megmaradt mikrobát, és kihozzák az ízt és az illatot. Ha tudni kell, hogy egyes vállalatok már reklám a tény, hogy a baktériumok és gombák, amelyek részt vesznek a fejlődő csokoládé már márkás veszélyes, ha valójában nem. Pörkölés után a kakaóbabot addig tisztítják, amíg csak a babhegy része marad, majd földelik és melegítik, amíg a csokoládé folyékony állapotba nem kerül. A folyamat egy edzésnek nevezett lépéssel ér véget, ahol a csokoládé fényes megjelenést kap .

íz és Aroma

számos tényező befolyásolja a csokoládé ízét, beleértve a babpépet alkotó összetevőket is. A lipidek alkotják a kakaóbab teljes tömegének nagy részét (körülbelül 50% – át). Egy tanulmány azt állította, hogy a szabad zsírsavak koncentrációja növekszik a kakaóbab lipidanyagának gombás lebomlásával, ezáltal befolyásolja a csokoládé ízét .

savak

a babpép erjedése során a baktériumok különféle termékeket állítanak elő, például alkoholokat, ecetsavat és szerves savakat, amelyek mindegyike hozzájárulhat a bab halálához. A babhalálból eredő kémiai változások hozzáadják a kakaó kezdeti aromáját, színezését és ízét; amelyek mindegyike a szárítási és pörkölési szakaszban fejeződik be . Az ecetsavak, mint például az A. aceti, az A. pasteurianus és a Gluconobacter oxydans, szerepet játszanak az aromában és a szagban a kakaóbab erjedése során. Különböző melléktermékeket állíthatnak elő a cukrok és a szerves savak metabolizálásából, és ezek a melléktermékek hozzájárulhatnak a kakaóbab aromájához az erjedés során .

élesztő

az élesztő fontos szerepet játszik a kakaóbab erjedésében etanol és végül ecetsav előállításával, ami babhalálhoz vezet; ezáltal biokémiai változások sorozatát indítja el, amelyek hozzájárulnak a csokoládé ízéhez .A szárítási folyamatot követően a babhüvely víztartalma jelentősen csökken, ekkor a babot pörkölik annak érdekében, hogy a csokoládé jellegzetes aromáját és illatát hozzák létre. Az élesztő létfontosságú szerepet játszik a pörkölt bab végső csokoládé ízében. Azt is megállapították, hogy az élesztő által felszabaduló enzimek fontosak a csokoládé prekurzor komponensei szempontjából. Csak akkor fordul elő a jellegzetes csokoládé aroma, amikor a kakaóbabot valóban pörkölték .

Bacillus

Bacillus baktériumok is részt vesznek a kakaóbab fermentációs folyamatában, elsősorban az erjedés végső szakaszában, amikor a folyamat környezeti feltételei aerob (oxigéntartalmú) és kevésbé savasak. Ezen azonosított Bacillus baktériumok közül néhány a Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans és Bacillus pumilus. Kimutatták, hogy a Bacillus baktériumok által termelt szerves savak és pirazinok befolyásolják a kakaó ízét azáltal, hogy lehetővé teszik az előállított enzimek bejutását a kakaóbabba, és megváltoztatják a benne lévő kémiai mennyiségeket .

éghajlat

az éghajlati viszonyok, a betakarítási évszakok, a kakaóbab érettsége (beleértve a babpép minőségét is) mind befolyásolják a kakaóbab erjedését. Ezenkívül az előállított különféle ízek összekapcsolódtak az észterek jelenlétével a kakaóbab kémiai összetételében. Ezek az észterek az élesztők és az ecetsav baktériumok, például az Acetobacter és a Gluconobacter létezéséhez kapcsolódnak. Azonban nem minden csokoládé szag a mikrobák jelenlétének köszönhető. A szagok egy részét a fermentációs folyamat termikus körülményei okozták. Ezen aromaanyagok egy része a szárítási folyamat szennyeződésének eredménye lehetett .

a csokoládé egészségügyi előnyei

tanulmányozták, hogy a magas flavonoidtartalmú ételek rendszeres fogyasztása csökkentheti a szív-és érrendszeri betegségek kockázatát . A kardiovaszkuláris egészségre jellemző, a flavonoidok flavan-3-ols (falvanolok) néven ismert specifikus alcsoportja megtalálható a kakaótermékekben, például a csokoládéban . Különböző tanulmányok kimutatták a vérnyomás javulását, valamint az endothelsejtek és a vérlemezkék működését a flavanolokat tartalmazó kakaótermékek fogyasztása miatt . Az az oka, hogy az étcsokoládé jobb az egészségre, mint a tejcsokoládé, az, hogy adagonként az étcsokoládé majdnem 2,5-szer annyi flavonoidot tartalmaz, mint a tejcsokoládé; ez részben annak tudható be, hogy a tejcsokoládéban lévő tej gátolja a flavonoidok felszívódását a bélben. Az étcsokoládé nagyobb koncentrációban tartalmaz fenolokat és katechineket, mint a tejcsokoládé .

a Theobroma kakaót érintő betegségek

a moniliophthora (Crinipellis) perniciosa és a Moniliophthora roreri által okozott Teobroma kakaómag patogén betegsége.

számos különféle gombás betegség van, amelyek káros hatással voltak a Theobroma kakaó növényre. A Dél-Amerikában őshonos elsődleges két betegséget a crinipellis perniciosa (más néven boszorkány Seprűbetegség) és a Moniliophthora roreri (fagyos pod rothadás vagy moniliasis betegség) okozza. Ezek a gombák megfertőzik a Theobroma L.-t, a Herrania Goudot-ot, különösen a T. cacao-t, amely a csokoládé forrása. Ez a fertőzés hipertrófiát és hiperpláziát okoz a kakaóban, ami végül szövetkárosodást eredményez. A C. perniciosa basidiospores megfertőzi a kakaó merisztémákat, ami a hajtások, a “boszorkányok seprűjének” újonnan rendezetlen növekedéséhez vezet a gazdaszervezetben. C. a perniciosa a kakaóbab növekedésének korai fázisait is megfertőzi azáltal, hogy áttöri a növény héját és elpusztítja a kakaómagokat. Az M. roreri (frosty pod rot) kórokozó csak a Theobroma és Herrania fajokban található meg. Ez külső és belső kakaóbab károsodást okoz, és a bab hüvelyek teljes halálát és elvesztését eredményezi .

jelenlegi kutatás

A. A Glükozil-transzferázok lehetővé teszik a baktériumok tapadását olyan felületekhez, mint a gyermek foga. Egy új típusú szájöblítő tartalmazó kakaóbab héja kivonat (CBHE) fejlesztettek ki, és megállapította, hogy segítse az anti-glükozil-transzferáz és antibakteriális aktivitást. A vizsgálatokat a mutans streptococcusok számának különbségeinek megfigyelésével végzik placebo csoportok a tényleges CBHE csoportokhoz képest. A CBHE szájöblítőt azért tesztelik, hogy csökkentse a mutáns streptococcusok számát és megszabaduljon a gyermekek fogain felhalmozódó plakkoktól, és a vizsgálatok ígéretes eredményeket mutattak .

B. A bab külső mikrobiális aktivitása és a belső kémiai folyamatok közötti kölcsönhatások megfigyelésére különféle eszközöket lehet használni. A denaturáló gradiens gélelektroforézist (DGGE) a kakaó erjedése során bekövetkező mikrobiális változások monitorozására használják. A közeli infravörös (NIR) spektroszkópiát használják a kakaóbab különböző komponenseinek meghatározására. Számos kakaó fermentációs babmintát veszünk 24 órás időközönként, amelyeket a NIR, valamint a dgge egyidejűleg szárít és elemez. Tenyészetfüggő és kultúrafüggetlen módszerek alkalmazásával a Ghánai kakaó fermentációk mikrobiológiája elemezhető annak meghatározására, hogy a DGGE alkalmazásával meghatározott fermentáció korrelál-e a NIR-rel.

C. A pUR400 gén Escherichia coli HD701-be történő konjugációja egy Escherichia coli K12 törzsből lehetővé teszi számukra a szacharóz hidrogénné történő metabolizálását. Vizsgálatokat végeztek az Escherichia coli-n az Escherichia coliba konjugált pUR400-mal vagy anélkül, azt találták, hogy a szülői törzs nem képes a szacharózt hidrogénné metabolizálni, bár a rekombinánsok képesek voltak . Ennek alkalmazásai a mérgező hulladékok bioremediációjából származnak az élelmiszerek, például a csokoládé előállításából származó hulladékokká . A kutatók azt találták, hogy azáltal, hogy a csokoládé hulladékot az Escherichia coli-ba juttatták, a baktérium képes volt hidrogént termelni. Ezenkívül a kutatók képesek voltak ezt a hidrogént felhasználni egy kis ventilátor táplálására egy üzemanyagcellán keresztül.

D. A teobroma kakaó erjesztése szükséges a csokoládé íz-prekurzorainak kifejlesztéséhez. Ez a jelenlegi tanulmány egy ellenőrzött vizsgálatot vizsgál, ahol a kakaómagot az erjedés során egy Kluyveromyces marxianus néven ismert hibrid élesztőtörzs oltja be, hogy megnézze, vajon a megnövekedett pektinolitikus aktivitás jobb minőségű csokoládét eredményez-e. Az eredmények azt mutatták, hogy a hibrid élesztő befolyásolta a magfehérje teljes lebomlását, valamint csökkentette a titrálható savasságot; összességében a Kluyveromyces marxianus-val beoltott babot részesítették előnyben a természetesen erjesztett kakaóbabbal szemben. Ez a preferencia a végtermék jobb minőségének megteremtésében sikerének nagy részét az erjedés első 24 órájának javításának köszönheti az erjedő mag tömeges levegőztetésének növelésével.

Camu, N, de Winter, T, Verbrugghe, K és mtsai. (2007). Ghánában a kakaóbab spontán fermentációjában részt vevő tejsavbaktériumok és ecetsavbaktériumok populációinak dinamikája és biodiverzitása. Alkalmazott és környezeti mikrobiológia, 73(6), 1809-24.

Nielsen, DS, Snitkjaer, P, & van den Berg, F. (2008). A kakaó fermentációjának vizsgálata denaturáló gradiens gélelektroforézis profilok és közeli infravörös spektrumok korrelálásával. Nemzetközi élelmiszer-mikrobiológiai folyóirat, 125(2), 133-40.

Taylor, DA. (2005). Édes üzlet a kakaótermeléshez?. Környezeti egészségügyi perspektívák, 113(8), A516-.

Camu, N, Gonz Elz, a, De Winter, T és mtsai. (2008). Az esztergálás és a környezetszennyezés hatása a spontán kakaóbab-fermentációban részt vevő tejsav-és ecetsavbaktériumok populációinak dinamikájára Ghánában. Alkalmazott és környezeti mikrobiológia, 74(1), 86-98.

Faborode, MO. (1995). A kényszerített levegőszárítás hatása a kakaó minőségére. Élelmiszermérnöki folyóirat, 25(4), 455-.

Lagunes G., Loiseau G., Paredes J. L., Barel M., Guiraud J. P., A kakaó fermentációjának és Bioélelmiszereinek (bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, bioélelmiszerek, stb.).Barel M., a csokoládékészítés, a csokoládékészítés és a barátságok története, Academy a csokoládékészítés és a konfekcióművészet története, 2001

Jay, James Monroe, Martin J. Loessner és David A. Golden. Modern élelmiszer-mikrobiológia 7. kiadás. New York: Springer, 2005.

Macaskie, Lynne E. “H2 előállítása szacharózból az invertáz aktivitást kódoló pUR400 plazmidot hordozó Escherichia coli törzsek által.”Biotechnológiai Levelek 26 (2004): 1879-883.

szerkesztette Rebecca Law, Brian Lew, Jason Ly és Sahar Salek, Rachel Larsen tanítványai