Sjokolade

Opprinnelsen Til Theobroma kakao

Sjokolade er avledet fra frøene Til treet Theobroma kakao. Det er vanligvis funnet i fuktige, tropiske regioner i nord-Sør-Og Mellom-Amerika. Store produsenter av sjokolade er Elfenbenskysten, Ghana, Indonesia, Brasil, Nigeria, Kamerun, Malaysia og Ecuador. Flere typer av treet har blitt oppdaget, inkludert Criollo, Forastero og Trinitario. De fleste sjokoladeprodusenter bruker for Tiden Forastero Og Trinitario, fordi Criollo er svært utsatt for sykdom.

Fermentering

Fermentering er den første prosessen kakao bønner blir utsatt for i å lage sjokolade. Prosessen varer vanligvis opptil syv dager. Fermentering foregår i den pektinøse massen som omgir bønner av dette treet. Biokjemiske og enzymatiske reaksjoner som finner sted inne i cotyledon forårsaker en rekke smaksforbindelser . Massen rundt kakaobønnene blir gjæret av forskjellige mikrober, inkludert gjær, melkesyrebakterier og eddiksyrebakterier. Den resulterende høye temperaturen og produktene produsert av disse mikroberene, som etanol fra gjær, dreper bønnene og bidrar til smaken av sjokoladen .

når frøene er høstet, begynner gjæringen vanligvis umiddelbart. Bønner innsiden av kakao pods er i et miljø slik at ingen mikrober kan vokse. Men ved å kutte kakao pods åpne, blir bønnene utsatt for mikrober og gjæringsprosessen får lov til å begynne . Mikrober oppstår fra hender av arbeidere, kniver, uvaskede kurver og tørket mucilage på gjæringsbokser .

Beholdere innpakket i bananblader brukes til å gjære opptil 2000 kg bønner . Bønnene er dekket i en hvitkrem, mucilaginous (protein/sukker frakk) masse som er løseliggjort, og nedbrytingen av limet mellom cellens vegger og kakao honning («svette») frigjøres gjennom hull i esken som inneholder bønnene .

i de tidlige stadiene av fermenteringsprosessen produserer gjær etanol og utskiller enzymer som bryter ned pektin. Bakterier (melkesyre og eddiksyrebakterier) vises deretter, etterfulgt av aerobe sporeformende bakterier og filamentøse sopp .

Fysiske Forhold

Endringer I Fysiske Forhold

på grunn av tilstedeværelsen av sitronsyre er massen et surt miljø med pH 3,0 til 3,5. Når gjær bruker sitronsyre, øker pH til rundt 4,8 til 5,0. Gjæren omdanner også sukker (glukose, sukrose og fruktose) til etanol, og øker konsentrasjonen av etanol i en eller to dager. Konsentrasjonen avtar deretter gradvis ettersom den oksidativt metaboliseres til eddiksyre av eddiksyrebakterier. Temperaturen stiger gjennom hele prosessen på grunn av utslipp av varme som et biprodukt av biokjemiske prosesser utført av mikrober, fra rundt 20 TIL 25º til 48 TIL 50º .

Mikrober

Suksess av mikrober under gjæring

Gjær

Gjær vokser godt i sure miljøer og lave oksygennivåer, som i begynnelsen av gjæringen. I disse tidlige stadiene er gjær svært viktig for å bane vei for videre gjæring av bakterier. De omdanner sukker, som sukrose, glukose og fruktose, til etanol og CO2, reduserer surheten i massen ved å bruke opp sitronsyre, og produserer aromatiske forbindelser som bidrar til sjokoladearomaen og er viktige for utviklingen av smak. For å håndtere svingninger i bønneforhold, produserer noen gjær svake organiske syrer til buffersvingninger som pH. Gjær er også ansvarlig For nedverdigende masse og produserer enzymer som bryter ned pektin . Dette skaper hulrom i kakao hvor luft kan strømme. Denne økte luftstrømmen, sammen med en økning i pH og konsentrasjon av alkohol, dreper til slutt gjæren .

fremtredende gjær i de første 24 til 36 timene med gjæring inkluderer Kloeckera apis (~70-90% av den totale gjæren som dyrkes), Kloeckera javanica og Kloeckera africana, Candida pelliculosa Og Candida humicola (mindre enn 5% av total gjær), Rhodotorula rubra og Rhodotorula glutinis. Saccharomyces cerevisiae og Candida tropicalis var også fremtredende i løpet av første 24-36 timer, men døde av ved slutten av gjæringen. De fleste vokste bare til rundt 37 TIL 40º, og opp til rundt 5-10% etanol .

Melkesyrebakterier

Melkesyrebakterier begynner å vokse når masse og » svette «brytes ned og dreneres, og gjæren dør. Hovedfunksjonen til melkesyrebakterier er å metabolisere massesukker (glukose og fruktose) og citrat for å produsere melkesyre, eddiksyre, etanol og mannitol. Produksjonen av melkesyre og eddiksyre bidrar til reduksjon i pH. Melkesyrebakterier har også blitt antatt å bidra til gjærs evne til å bruke citrat som karbonkilde. Disse produktene er gode for eddiksyrebakterievekst, og tillater dem å konvertere etanol til eddiksyre, og frigjør varme som et biprodukt for eventuell kakaobønnedød .

Dominerende melkesyrebakterier i de første 36 til 48 timene med gjæring inkluderer Lactobacillus cellobiosus (60-85% av de totale melkesyrebakteriene som dyrkes), Lactobacillus plantarum, lactobacillus hilgardii (kun 2% av de totale bakteriene) (1), Lactobacillus fermentum, Leuconostoc mesenteroides og Lactococcus lactis . De fleste vokste godt mellom 40 OG 45º, og på 7 til rundt 10% etanol .

Eddiksyrebakterier

mot slutten av fermenteringen avtar tilstedeværelsen av gjær og melkesyrebakterier, og fermenteringshaugen blir mer luftet. Disse forholdene kan derfor føre til utvikling av eddiksyrebakterier. Denne bakterien oksiderer etanol til eddiksyre, og oksiderer også eddiksyre til karbondioksid og vann. Disse organismene metaboliseres på grunn av surgjøring av kakaobønner ved høye temperaturer, noe som forårsaker diffusjon og hydrolyse av proteiner i cotyledonene. Eddiksyrebakterier danner primært forløperne av sjokoladesmak. Disse inkluderer medlemmer av Slekten Acetobacter Samt Gluconobacter

Aerobe Spore-Forming Bakterier

Høye temperaturer og økning i pH sammen med økt lufting fører til utvikling av aeobic spore-forming bakterier av slekten Bacillus. Dette inkluderer b. pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis og Bacillus cereus. Bacillus spp. funnet under den aerobiske fasen av gjæring har blitt funnet å være ansvarlig for smaken av sjokolade. Aerobe sporeformende bakterier danner kjemiske forbindelser som forårsaker surhet og noen ganger av smak hvis gjæringen fortsetter for lenge .

Filamentøse Sopp

Filamentøse sopp finnes også i de godt luftige delene av den gjærte massen. De kan forårsake hydrolyse av noe av massen og produsere syrer, men anses ikke som viktige i mikrobiell rekkefølge. Av de filamentøse soppene Er Aspergillus fumigatus og Mucor racemous mest tilstede i sopppopulasjonen opp til slutten av gjæringen. Disse soppene kan ikke vokse ved temperaturer høyere enn 45 hryvnias C, men kan isoleres ved en temperatur på rundt 50 hryvnias C .

Tørking & Steking

tørke-og stekeprosessen inneholder en svært liten del av mikrober som melkesyrebakterier, eddiksyre-bakterier, aerobe sporeformende bakterier og andre. De resterende mikrober vil begynne å danne endosporer som forhold som nivåer av varme øker og fuktigheten minker, i tillegg til at mugg kan begynne å danne hvis tørkeforholdene ikke er riktige, men ikke mye annet er kjent.

i det siste bønne tørking involvert bruk av sollys og spre ut bønner over et stort område; disse dager bønne tørking har utviklet seg til å bruke store maskiner som regulerer temperatur og fuktighet selv om det er at noen kan fortsatt tørke sine bønner på tradisjonell måte. Tørking begynner når bønnene er plassert i en eske med et stykke plast som dekker det, bønnene blir deretter vendt mens de blir stekt på rundt 50°C til 60°c grader og tørket i løpet av noen dager til vanninnholdet faller til ca 7 til 10%. Hastigheten som bønnene tørker er også en viktig faktor involvert i studiet av sjokoladefremstilling hvis forholdene ikke stemmer, kan mikrober som sopp begynne å danne seg. På dette stadiet av sjokoladeproduksjon vil produsenten minimere mengden mikrober siden de kan endre smaken av sjokoladen. Forskning har funnet at hurtig tørking ved lav luftfuktighet og langsom tørking ved høy luftfuktighet var mer skadelig for kakaobønner. De bestemte seg for at dette skyldtes en lekkasje av elektrolytter og konkluderte med at hvis man skulle bestemme den optimale hastigheten for tørking, ville man finne det punktet hvor minst mulig skade fra mekaniske og metabolske påkjenninger trolig være det optimale punktet . En annen har funnet at forholdene for å få gode resultater ble brakt opp ved tørking ved lav temperatur eller sporadiske pauser fra tørking hvis tørket ved høy temperatur . Noen år senere har en annen gruppe forskere bestemt seg for at de optimale forholdene for tørking av kakaobønner var ved en temperatur på 40°C Og en dybde på 8, 3 cm dette minimerte mengden frie aminosyrer som ble produsert, men de nevnte ikke hvordan det påvirket smaken .

når bønnene er tørket, rengjøres de for å fjerne eventuelle gjenværende mikrober og kvitte seg med overflødig materiale, de blir deretter stekt på rundt 120°C, dreper alle gjenværende mikrober og bringer frem smaken og duften. Hvis bør være kjent at noen selskaper har vært reklame det faktum at bakterier og sopp som er involvert i å utvikle sjokolade har blitt stemplet som farlig når faktisk de ikke er. Etter steking blir kakaobønnene rengjort til det bare er nib-delen av bønnen igjen, og så blir de jordet opp og oppvarmet til sjokoladen beveger seg til flytende tilstand. Prosessen avsluttes i et trinn kjent som tempering der sjokolade er gitt sin skinnende utseende .

Smak Og Aroma

det er flere faktorer som ser ut til å påvirke smaken av sjokolade, inkludert komponentene som utgjør bønnemassen. Lipider utgjør størstedelen av kakaobønnen (rundt 50%) av den totale vekten. En studie har hevdet at konsentrasjonen av frie fettsyrer øker med soppforringelsen av lipidstoffet i kakaobønnen, og påvirker dermed sjokoladesmaken .

Syrer

under fermenteringen av bønnemassen produserer bakterier forskjellige produkter som alkoholer, eddiksyre og organiske syrer, som alle kan bidra til bønnedød. De kjemiske endringene som oppstår fra bønnedøden, legger til den første aromaen, fargen og smaken av kakao; som alle er ferdigstilt i tørke-og steketrinnene . Eddiksyre, Som a. aceti, a. pasteurianus Og Gluconobacter oxydans, spiller en rolle i aroma og lukt under kakaobønnefermentering. De kan produsere ulike biprodukter fra metaboliserende sukker og organiske syrer, og disse biproduktene kan bidra til aromaen av kakao bønner under gjæring .

Gjær

Gjær spiller en viktig rolle i fermenteringen av kakaobønnen ved å produsere etanol og til slutt eddiksyre, noe som fører til bønnedød; dermed utløser en rekke biokjemiske endringer som bidrar til smaken av sjokoladen .Etter tørkeprosessen reduseres vanninnholdet i bønnepoten kraftig, og bønnene blir stekt for å skape den karakteristiske smaken og lukten av sjokolade. Gjær spiller en viktig rolle i de endelige sjokolade smaker av brente bønner. Det har også blitt funnet at enzymer som gjærutgivelsene er viktige for sjokoladeforløperkomponentene. Det er først når kakaobønnene faktisk har blitt stekt, oppstår den karakteristiske sjokoladearomaen .

Bacillus

Bacillusbakterier er også involvert i gjæringsprosessen av kakaobønner, hovedsakelig i sluttstadiene av gjæring når miljøforholdene i prosessen er mer aerobe (oksygenholdig) og mindre sure. Noen Av Disse Bacillus bakterier som har blitt identifisert inkluderer Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, Og Bacillus pumilus. Produksjonen av organiske syrer og pyraziner av Bacillus-bakterier har vist seg å påvirke smaken av kakao ved å la de produserte enzymer komme inn i kakaobønner og endre de kjemiske mengdene inni.

Klima

klimaforhold, høsting sesonger, modenhet av kakao pod (inkludert kvaliteten på bønne masse) alle påvirke gjæring av kakao bønne. I tillegg har de forskjellige smaker produsert vært knyttet til tilstedeværelsen av estere i den kjemiske sammensetningen av kakaobønnen. Disse estere har vært knyttet til eksistensen av gjær og eddiksyre bakterier som Acetobacter Og Gluconobacter. Men ikke alle sjokolade luktene skyldes tilstedeværelsen av mikrober. Noen av luktene skyldtes de termiske forholdene i gjæringsprosessen. Noen av disse off-aromaene kunne ha vært et resultat av forurensning i tørkeprosessen .

Helsemessige Fordeler Av Sjokolade

det har blitt studert at regelmessig inntak av mat med høyt innhold av flavonoider kan redusere risikoen for hjerte-og karsykdommer . Spesifikk for kardiovaskulær helse, en spesifikk undergruppe av flavonoider kjent som flavan-3-ols (falvanols), finnes i kakaoprodukter som sjokolade . Ulike studier har vist forbedringer i blodtrykk og funksjon av endotelceller og blodplater på grunn av forbruk av kakaoprodukter som inneholder flavanoler . Grunnen til at mørk sjokolade er bedre for ens helse versus melkesjokolade er at per porsjon, mørk sjokolade har nesten 2.5 ganger at mengden av flavonoider enn melkesjokolade; dette kan delvis skyldes at melken i melkesjokolade hemmer absorpsjonen av disse flavonoider i tarmen. Mørk sjokolade har også større konsentrasjoner av fenoler og katekiner enn melkesjokolade .

Sykdommer som påvirker Theobroma Cacao

Patogen sykdom Av Theobroma cacao frø Av Moniliophthora (Crinipellis) perniciosa Og Moniliophthora roreri.

det er flere forskjellige soppsykdommer som har hatt skadelige effekter På Theobroma cacao plant. De to primære sykdommene som er hjemmehørende I Sør-Amerika er forårsaket av soppene Crinipellis perniciosa (Også kjent som Witches’ Broom disease) og Moniliophthora roreri (frosty pod rot eller moniliasis disease). Disse soppene infiserer Theobroma L., Og Herrania Goudot, spesielt T. kakao, som er kilden til sjokolade. Denne infeksjonen forårsaker hypertrofi og hyperplasi i kakao, som til slutt resulterer i vevskader. C. perniciosa basidiosporer infiserer kakao meristemer, noe som fører til en nylig uordnet vekst av skudd, «hekser» kost » i verten. C. perniciosa infiserer også de tidlige fasene av kakaobønnevekst ved å bryte gjennom plantens skall og ødelegge kakaofrøene. M. roreri (frosty pod rot) patogen finnes bare I Theobroma Og Herrania arter. Det resulterer i ytre og indre kakao bønne pod skade, og resulterer i fullstendig død og tap av bønne pods .

Nåværende Forskning

A. Glukosyltransferaser tillater bakterier å holde seg til overflater som et barns tann. EN ny type munnvask som inneholder kakaobønneskallekstrakt (CBHE) er utviklet og funnet å hjelpe til med antiglukosyltransferase og antibakteriell aktivitet. Studier blir utført ved å observere forskjellene i mutans streptokokker teller i placebogrupper versus faktiske CBHE grupper. CBHE munnvask blir testet som et middel til å senke mutans streptokokker og bli kvitt plakkoppbygging på barns tenner, og studier har vist seg å ha lovende resultater .

B. For å observere samspillet mellom mikrobielle aktiviteter på utsiden av bønner og kjemiske prosesser inni, kan ulike verktøy brukes. Denaturering Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) brukes til å overvåke mikrobielle endringer under gjæring av kakao. Nær Infrarød (NIR) spektroskopi brukes til å bestemme ulike komponenter i kakao bønner. En rekke kakaofermentasjoner bønneprøver tas med 24 timers intervaller som skal tørkes og analyseres AV NIR så vel som samtidig AV DGGE. Ved hjelp av kulturavhengige og kulturuavhengige metoder kan mikrobiologien til Ghanesiske kakaofermentasjoner analyseres for å avgjøre om gjæring bestemt VED BRUK AV DGGE er korrelert med NIR.

C. Konjugering av pUR400-genet til Escherichia COLI HD701 fra En Escherichia coli K12-stamme gir dem muligheten til å metabolisere sukrose til hydrogen. Studier ble gjort På Escherichia coli med og uten pUR400 som var konjugert I Escherichia coli, fant at foreldrestammen ikke var i stand til å metabolisere sukrose til hydrogen, selv om rekombinanter var i stand til . Applikasjonene for dette stammer ut i bioremediering av giftig avfall til avfall fra produksjon av mat som sjokolade . Forskere har funnet ut at ved å ta sjokoladeavfall og mate Det Til Escherichia coli, var bakterien i stand til å produsere hydrogen i retur. Videre var forskerne i stand til å bruke dette hydrogenet til å drive en liten vifte gjennom en brenselcelle.

D. Fermentering Av theobroma kakao er nødvendig for å utvikle smakforløperne til sjokolade. Denne nåværende studien ser på en kontrollert studie hvor kakaofrøet, under gjæring, inokuleres med en hybrid gjærstamme kjent som Kluyveromyces marxianus for å se om den økte pektinolytiske aktiviteten ville skape en bedre kvalitet på sjokolade. Resultatene viste at hybridgjæren påvirket den totale nedbrytningen av frøproteinet, samt reduserte titrable surheten; og generelt ble bønnene inokulert Med Kluyveromyces marxianus foretrukket over de naturlig gjærte kakaobønnene. Denne preferansen i å skape en bedre kvalitet på sluttproduktet skylder mye av suksessen til å forbedre de første 24 timene med gjæring ved å øke masseluftingen av fermenteringsfrøet.

Camu, N, De Vinter, T, Verbrugghe, K, et al. (2007). Dynamikk og biologisk mangfold av populasjoner av melkesyrebakterier og eddiksyrebakterier involvert i spontan heap gjæring av kakao bønner I Ghana. Anvendt og miljømikrobiologi, 73 (6), 1809-24.

Nielsen, DS, Snitkjaer, P, & van Den Berg, F. (2008). Undersøke gjæring av kakao ved å korrelere denaturering gradient gel elektroforese profiler og nær infrarøde spektra. Internasjonalt tidsskrift for matmikrobiologi, 125 (2), 133-40.

Taylor, DA. (2005). Søt avtale for kakaoproduksjon?. Miljøhelseperspektiver, 113 (8), A516-.

Camu, N, Gonzá, A, De Vinter, T, et al. (2008). Påvirkning av snu og miljøforurensning på dynamikken i bestander av melkesyre og eddiksyre bakterier involvert i spontan kakao bønne haug gjæring I Ghana. Anvendt og miljømikrobiologi, 74 (1), 86-98.

Faborode, MO. (1995). På effekten av tvungen lufttørking på kakaokvalitet. Tidsskrift for rettsvitenskap, 25 (4), 455-.

Lagunes Gá S., Loiseau G., Paredes J. L., Barel M., Guiraud J. P., ④ude mikroflore og biochimie fermentering av kakao ogé i dominicaine, International Journal Of Food Microbiology (in press).Barel M., les ar ③mes du chocolat, Chocolats og friandises, Acad@mie fran@aise du chocolat og confiserie, 2001

Jay, James Monroe, Martin J. Loessner og David A. Golden. Moderne Mat Mikrobiologi 7.utg. New York: Springer, 2005.

Macaskie, Lynne E. «Produksjon Av H2 fra sukrose Av Escherichia coli stammer som bærer pUR400 plasmid, som koder for invertase aktivitet.»Bioteknologi Bokstaver 26 (2004): 1879-883.

Redigert av Rebecca Law, Brian Lew, Jason Ly, Og Sahar Salek, Studenter Av Rachel Larsen