Chocolate

origem do cacau Teobroma

Chocolate é derivado das sementes do cacau Teobroma da árvore. Pode ser encontrada nos seguintes países: América do Sul e América Central. Os principais produtores de chocolate são Costa do Marfim, Gana, Indonésia, Brasil, Nigéria, Camarões, Malásia e Equador. Vários tipos da árvore foram descobertos, incluindo Criollo, Forastero e Trinitario. A maioria dos produtores de chocolate atualmente usam Forastero e Trinitario, no entanto, porque Criollo é altamente suscetível à doença.

a fermentação

a fermentação é o primeiro processo a que os grãos de cacau são submetidos na produção de chocolate. O processo geralmente dura até sete dias. A fermentação ocorre na polpa pectinácea em torno dos feijões desta árvore. Reações bioquímicas e enzimáticas que ocorrem dentro do cotyledon causam uma variedade de compostos de sabor . A polpa em torno dos grãos de cacau é fermentada por vários micróbios, incluindo leveduras, bactérias de ácido láctico e bactérias de ácido acético. A alta temperatura resultante e produtos produzidos por estes micróbios, como o etanol de levedura, matar os grãos e contribuir para o sabor do chocolate .Uma vez colhidas as sementes, a fermentação é geralmente iniciada imediatamente. Os grãos dentro das vagens de cacau estão em um ambiente tal que nenhum micróbio pode crescer. No entanto, ao cortar as vagens de cacau abertas, os grãos são expostos a micróbios e o processo de fermentação é permitido começar . Micróbios surgem de mãos de trabalhadores, facas, cestos não lavados, e mucilagem seca em caixas de fermentação . Os recipientes acondicionados em folhas de bananeira são utilizados para fermentar até 2000 kg de feijão . Os grãos são cobertos com creme branco, polpa mucilaginosa (proteína/casaco de açúcar) solubilizada, e a quebra da cola entre as paredes das células de polpa e o mel de cacau (“suor”) são liberados através de buracos na caixa contendo os grãos .

nas fases iniciais do processo de fermentação, leveduras produzem etanol e enzimas secretas que decompõem a pectina. Em seguida aparecem bactérias (ácido láctico e ácido acético), seguidas de bactérias aeróbicas formadoras de esporos e fungos filamentosos .

Condições Físicas

Alterações Condições Físicas

Devido à presença de ácido cítrico, a celulose é um ambiente ácido, com pH de 3,0 a 3,5. À medida que as leveduras consomem ácido cítrico, o pH aumenta para cerca de 4,8 a 5,0. A levedura também converte açúcares (glicose, sacarose e frutose) em etanol, aumentando a concentração de etanol por um ou dois dias. A concentração diminui gradualmente à medida que é metabolizada oxidativamente em ácido acético pelas bactérias do ácido acético. A temperatura aumenta ao longo do processo devido à libertação de calor como subproduto de processos bioquímicos realizados pelos micróbios, de cerca de 20 a 25ºC a 48 a 50ºC .

Micróbios

Sucessão de micróbios durante a fermentação

Levedura

Leveduras crescem bem em ambientes ácidos e com baixos níveis de oxigênio, como nas etapas iniciais da fermentação. Nestes estágios iniciais, a levedura é muito importante para pavimentar o caminho para uma maior fermentação por bactérias. Eles convertem açúcares, como sacarose, glicose e frutose, em etanol e CO2, diminuem a acidez da polpa usando ácido cítrico, e produzem compostos aromáticos, que contribuem para o aroma de chocolate e são importantes para o desenvolvimento do sabor. A fim de lidar com as flutuações nas condições de feijão, algumas leveduras produzem ácidos orgânicos fracos para tamponar flutuações, como o pH. leveduras também são responsáveis por degradar a polpa e produzir enzimas que quebram a pectina . Isso cria cavidades no cacau onde o ar pode fluir. No entanto, este aumento do fluxo de ar, juntamente com um aumento no pH e concentração de álcool, eventualmente mata a levedura .

Proeminente fermento nas primeiras 24 a 36 horas de fermentação incluem Kloeckera apis (~70 a 90% do total de fermento crescido), Kloeckera javanica e Kloeckera africana, Candida pelliculosa e Candida humicola (menos de 5% do total de levedura), Rhodotorula rubra e Rhodotorula glutinis. Saccharomyces cerevisiae e Candida tropicalis também foram proeminentes durante as primeiras 24-36 horas, mas morreram no final da fermentação. A maioria cresceu apenas até cerca de 37 a 40ºC, e até cerca de 5-10% de etanol .

bactérias do ácido láctico

bactérias do ácido láctico começam a crescer quando a polpa e os “suores” são degradados e drenados, e a levedura está a morrer . A principal função das bactérias do ácido láctico é metabolizar açúcares de pasta (glicose e frutose) e citrato para produzir ácido láctico, ácido acético, etanol e manitol. A produção de ácido láctico e acético contribui para a diminuição do pH. acredita-se que as bactérias do ácido láctico também contribuem para a capacidade da levedura de usar o citrato como fonte de carbono. Estes produtos são bons para o crescimento de bactérias do ácido acético, e permitem que eles convertam etanol em ácido acético, liberando o calor como um subproduto para a eventual morte de grãos de cacau .

Predominante de bactérias de ácido lático nos primeiros 36 a 48 horas de fermentação incluem Lactobacillus cellobiosus (60-85% do total de bactérias de ácido lático crescido), Lactobacillus plantarum, Lactobacillus hilgardii (apenas 2% do total de bactérias) (1), Lactobacillus fermentum, Leuconostoc mesenteroides, e Lactococcus lactis . A maioria cresceu bem entre 40 a 45ºC, e entre 7 a cerca de 10% de etanol .

bactérias do ácido acético

no final da fermentação, a presença de bactérias de levedura e ácido láctico diminui e o amontoado de fermento torna-se mais arejado. Estas condições podem, portanto, levar ao desenvolvimento de bactérias ácido acético. Esta bactéria oxida o etanol ao ácido acético, e também oxida ainda mais o ácido acético para dióxido de carbono e água. Estes organismos são metabolizados devido à acidulação dos grãos de cacau a altas temperaturas, o que provoca a difusão e hidrólise de proteínas nos cotilédones. As bactérias do ácido acético formam principalmente os precursores do sabor de chocolate. Estes incluem os membros do gênero Acetobacter, bem como Gluconobacter

Aeróbica de Esporos, Bactérias Formadoras de

Altas temperaturas e aumento do pH, juntamente com o aumento da aeração leva ao desenvolvimento de aeobic de esporos de formação de bactérias do gênero Bacillus. Isto inclui B. pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis e Bacillus cereus. Bacillus spp. encontrados durante a fase aeróbica da fermentação foram encontrados para ser responsável pelo sabor do chocolate. Bactérias aeróbias formadoras de esporos formam compostos químicos que causam acidez e, às vezes, fora de sabor, se a fermentação continua por muito tempo .

Fungos Filamentosos

Fungos Filamentosos são também encontrados nas partes bem aeradas da massa fermentada. Podem causar hidrólise de parte da polpa e produzir ácidos, mas não são considerados importantes na sucessão microbiana. Dos Fungos Filamentosos, Aspergillus fumigatus e Mucor racemous são os mais presentes na população de fungos até o final da fermentação. Estes fungos não podem crescer a temperaturas superiores a 45°C, mas podem ser isolados a uma temperatura de cerca de 50°C.

secagem & torrefação

o processo de secagem e torrefação contém uma pequena porção de micróbios, tais como, bactérias de ácido láctico, bactérias de ácido acético, bactérias formadoras de esporos aeróbicos, e outros. Os micróbios residuais vão começar a formar endósporos como condições tais como níveis de aumento de calor e a umidade diminui, além de que o molde pode começar a se formar se as condições de secagem não são corretas, mas não muito mais é conhecido.

No passado feijão secagem envolveu o uso da luz solar e espalhar os grãos sobre uma área ampla; estes dias de secagem de feijão e passou a utilizar máquinas de grande porte que regulam a temperatura e a umidade, apesar de que alguns ainda podem secar a sua feijão da maneira tradicional. A secagem começa quando os grãos são colocados em uma caixa com um pedaço de plástico cobrindo-o, os grãos são então virados enquanto são torrados a cerca de 50°C a 60°C graus e secos ao longo de alguns dias até que o teor de água cai para cerca de 7 a 10%. A taxa a que o feijão seco é também um fator importante envolvido no estudo da fabricação de chocolate se as condições não são certas, então micróbios, como fungos podem começar a se formar. Nesta fase da produção de chocolate o fabricante gostaria de minimizar a quantidade de micróbios, uma vez que eles podem alterar o sabor do chocolate. Pesquisas descobriram que a secagem rápida com baixa umidade e a secagem lenta com alta umidade eram mais prejudiciais para os grãos de cacau. Eles determinaram que isso era devido a uma fuga de eletrólitos e concluiu que se fosse para determinar a taxa ideal para secagem, encontrando o ponto em que a menor quantidade de dano feito a partir de tensões mecânicas e metabólicas seria provavelmente o ponto ideal . Outro descobriu que as condições para obter bons resultados foram trazidos para cima por secagem a baixa temperatura ou quebras ocasionais de secagem se seco a alta temperatura . Alguns anos mais tarde, outro grupo de pesquisadores determinaram especificamente que as condições ideais para a secagem de grãos de cacau estava a uma temperatura de 40°C e uma profundidade de 8,3 cm, o que minimizou a quantidade de aminoácidos livres sendo produzidos no entanto, eles não mencionaram como afetou o sabor .Uma vez secos, os grãos são limpos para remover quaisquer micróbios remanescentes e se livrar de qualquer material em excesso, eles são então torrados a cerca de 120°C, matando todos os micróbios restantes, e trazendo para fora o sabor e o perfume. Se deve ser conhecido que algumas empresas têm estado a anunciar o fato de que bactérias e fungos que estão envolvidos no desenvolvimento de chocolate foram marcados como perigosos quando, na verdade, eles não são. Depois de assar os grãos de cacau são limpos até que haja apenas a porção nib do feijão deixado, e então eles são aterrados e aquecidos até que o chocolate se move para um estado líquido. O processo termina em um passo conhecido como temperamento onde o chocolate é dado a sua aparência brilhante .

sabor e Aroma

há vários fatores que parecem afetar o sabor do chocolate, incluindo os componentes que compõem a polpa de feijão. Os lípidos compõem a maior parte do cacau (cerca de 50%) do seu peso total. Um estudo alegou que a concentração de ácidos gordos livres aumenta com a degradação fúngica da matéria lipídica no grão de cacau, afetando assim o sabor do chocolate .

ácidos

durante a fermentação da polpa de feijão, as bactérias produzem vários produtos, tais como álcoois, ácido acético e ácidos orgânicos, todos os quais podem contribuir para a morte do feijão. As mudanças químicas que surgem a partir da morte do feijão adicionam ao aroma inicial, coloração e sabor do cacau, todos os quais são finalizados nas fases de secagem e torrefação . Ácidos acético, tais como A. aceti, A. pasteurano e Gluconobacter oxidans, desempenham um papel no aroma e odor durante a fermentação de sementes de cacau. Eles podem produzir vários subprodutos a partir do metabolismo de açúcares e ácidos orgânicos, e esses subprodutos podem contribuir para o aroma de grãos de cacau durante a fermentação .

Levedura

Levedura desempenha um papel importante na fermentação do cacau através da produção de etanol e, em última análise, ácido acético, o que leva feijão morte; assim, a definição de uma série de alterações bioquímicas que contribuem para o sabor do chocolate .Após o processo de secagem, o teor de água da vagem de feijão é muito reduzido, em que ponto os grãos são torrados, a fim de criar o sabor característico e cheiro de chocolate. A levedura desempenha um papel vital nos sabores finais de chocolate dos grãos torrados. Também foi encontrado que as enzimas que a levedura libera são importantes para os componentes precursores do chocolate. Só quando os grãos de cacau foram realmente torrados é que ocorre o aroma de chocolate característico .

Bacillus

Bacillus bactérias também estão envolvidos no processo de fermentação dos grãos de cacau, predominantemente nos estágios finais da fermentação, quando as condições ambientais são mais aeróbico (contendo oxigênio) e menos ácido. Algumas dessas bactérias Bacillus que foram identificados incluem Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, e Bacillus pumilus. A produção de ácidos orgânicos e pirazinas pela bactéria Bacillus demonstrou afetar o sabor do cacau, permitindo que as enzimas produzidas entrem nos grãos de cacau e alterem as quantidades químicas no interior .

clima

condições climáticas, estações de colheita, a maturação da vagem de cacau (incluindo a qualidade da polpa de feijão) afectam a fermentação da semente de cacau. Além disso, os diferentes sabores produzidos estão ligados à presença de ésteres na composição química do grão de cacau. Estes ésteres estão ligados à existência de leveduras e bactérias do ácido acético, tais como Acetobacter e Gluconobacter. No entanto, nem todos os odores de chocolate são devido à presença de micróbios. Alguns dos odores foram devido às condições térmicas do processo de fermentação. Alguns destes sabores não saborosos poderiam ter sido o resultado da contaminação no processo de secagem .

benefícios para a saúde do Chocolate

foi estudado que o consumo regular de alimentos com elevado teor de flavonóides pode diminuir o risco de doença cardiovascular . Especificamente para a saúde cardiovascular, um subgrupo específico de flavonóides conhecidos como flavan-3-ols (falvanóis), são encontrados em produtos de cacau como o chocolate . Vários estudos têm mostrado melhorias na pressão arterial e o funcionamento das células endoteliais e plaquetas, devido ao consumo de produtos de cacau que contêm flavanols . A razão pela qual o chocolate escuro é melhor para a saúde versus o chocolate de leite é que por porção, chocolate escuro tem quase 2,5 vezes a quantidade de flavonóides do que chocolate de leite; isto pode ser parcialmente devido ao leite no chocolate de leite inibindo a absorção desses flavonóides pelo intestino. O chocolate negro também tem maiores concentrações de fenóis e catequinas do que o chocolate de leite . Doenças que afectam o cacau

patogenic disease of Theobroma cacao seeds by Moniliophthora (Crinipellis) perniciosa and Moniliophthora roreri.

existem várias doenças fúngicas que têm tido efeitos prejudiciais sobre a planta de cacau Theobroma. As duas principais doenças nativas da América do Sul são causadas pelos fungos Crinipellis perniciosa (também conhecida como doença das vassouras das Bruxas) e Moniliophthora roreri (doença da podridão gelada ou doença monilíase). Estes fungos infectam Theobroma L., e Herrania Goudot, em particular, T. cacao, que é a fonte de chocolate. Esta infecção causa hipertrofia e hiperplasia no cacau, resultando em danos nos tecidos. C. perniciosa basidiospores infectam cacao meristems, o que leva a um crescimento desordenado de rebentos, “vassoura de bruxas”, no hospedeiro. C. perniciosa também infecta as fases iniciais do crescimento dos pods de cacau, quebrando as cascas da planta e destruindo as sementes de cacau. Apenas pode ser encontrada nos seguintes países: Teobroma e Herrania. Resulta em danos externos e internos no vagem de cacau, e resulta na morte completa e perda das vagens de feijão .As Glucosiltransferases permitem que as bactérias se colem a superfícies tais como dentes de criança. Foi desenvolvido um novo tipo de lavagem da boca contendo extracto de casca de cacau (CBHE) que ajuda a actividade anti-glucosiltransferase e antibacteriana. Os estudos estão a ser realizados observando as diferenças nas contagens de mutantes estreptococos em grupos de placebo versus grupos CBHE actuais. A lavagem da boca do CBHE está a ser testada como um meio para reduzir a contagem de estreptococos de mutantes e para se livrar da acumulação de placas nos dentes das crianças e estudos mostraram ter resultados promissores .

B. Para observar as interações entre atividades microbianas no exterior do feijão e processos químicos no interior, várias ferramentas podem ser utilizadas. A eletroforese em Gel Com Gradiente de desnaturação (DGGE) é utilizada para monitorizar as alterações microbianas durante a fermentação do cacau. Espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) é usada para determinar vários componentes em grãos de cacau. Uma série de amostras de grãos de fermentados de cacau são colhidas com intervalos de 24 horas para serem secas e analisadas pelo NIR, bem como simultaneamente pela DGGE. Usando métodos dependentes da cultura e independentes da cultura, a microbiologia das fermentações de cacau Ganês pode ser analisada para determinar se a fermentação determinada usando DGGE está correlacionada com a do NIR.

C. A conjugação do gene pUR400 em Escherichia coli HD701 a partir de uma estirpe de Escherichia coli K12 dá-lhes a capacidade de metabolizar sacarose em Hidrogénio. Foram realizados estudos em Escherichia coli com e sem o pUR400 conjugado em Escherichia coli, que descobriram que a estirpe parental não era capaz de metabolizar a sacarose em Hidrogénio, embora os recombinantes fossem capazes de o fazer . As aplicações para este efeito decorrem da biorremediação de resíduos tóxicos para resíduos da produção de alimentos como o chocolate . Os pesquisadores descobriram que ao tomar resíduos de chocolate e alimentá-lo a Escherichia coli, a bactéria foi capaz de produzir hidrogênio em troca. Além disso, os pesquisadores foram capazes de usar este hidrogênio para alimentar um pequeno ventilador através de uma célula de combustível. D. A fermentação do cacau Teobroma é necessária para desenvolver os precursores do sabor do chocolate. Este estudo atual analisa um estudo controlado onde a semente de cacau, durante a fermentação, é inoculada com uma estirpe híbrida de levedura conhecida como Kluyveromyces marxianus para ver se o aumento da atividade pectinolítica criaria uma melhor qualidade do chocolate. Os resultados mostraram que a levedura híbrida afetou a degradação global da proteína de semente, bem como reduziu a acidez titulada; e no geral, os grãos inoculados com Kluyveromyces marxianus eram preferidos aos grãos de cacau naturalmente fermentados. Esta preferência na criação de uma melhor qualidade do produto final deve muito do seu sucesso a melhorar as primeiras 24 horas de fermentação, aumentando a aeração em massa da semente fermentante.

Camu, N, de Winter, T, Verbrugghe, K, et al. (2007). Dinâmica e biodiversidade das populações de bactérias do ácido láctico e bactérias do ácido acético envolvidas na fermentação espontânea de grãos de cacau no Gana. Applied and environmental microbiology, 73 (6), 1809-24.

Nielsen, DS, Snitkjaer, P, & van den Berg, F. (2008). Investigar a fermentação do cacau correlacionando perfis de electroforese em gel com gradiente de desnaturação e espectros infravermelhos próximos. International journal of food microbiology, 125 (2), 133-40.Taylor, DA. (2005). Um bom negócio para a produção de cacau?. Environmental health perspectives, 113 (8), A516-.

Camu, N, González, a, de Winter, T, et al. (2008). Influência da transformação e contaminação ambiental na dinâmica das populações de bactérias do ácido láctico e do ácido acético envolvidas na fermentação espontânea do amontoado de grãos de cacau no Gana. Applied and environmental microbiology, 74(1), 86-98.

Faborode, MO. (1995). Sobre os efeitos da secagem forçada do ar na qualidade do cacau. 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 armes du chocolat, Chocolats et friandises, Académie française du chocolat et de la confiserie, 2001

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

Macaskie, Lynne E. “produção de H2 a partir de sacarose por estirpes de Escherichia coli portadoras do plasmídeo pUR400, que codifica a actividade da invertase.”Biotechnology Letters 26 (2004): 1879-883.Editada por Rebecca Law, Brian Lew, Jason Ly e Sahar Salek, estudantes de Rachel Larsen