Ciocolata

originea Theobroma cacao

ciocolata este derivată din semințele arborelui Theobroma cacao. Se găsește în mod normal în regiunile tropicale umede din nordul Americii de Sud și centrale. Principalii producători de ciocolată sunt Coasta de Fildeș, Ghana, Indonezia, Brazilia, Nigeria, Camerun, Malaezia și Ecuador. Au fost descoperite mai multe tipuri de copac, inclusiv Criollo, Forastero și Trinitario. Majoritatea producătorilor de ciocolată folosesc în prezent Forastero și Trinitario, totuși, deoarece Criollo este foarte susceptibil la boli.

fermentarea

fermentarea este primul proces la care sunt supuse boabele de cacao în fabricarea ciocolatei. Procesul durează de obicei până la șapte zile. Fermentarea are loc în pulpa pectinacee care înconjoară fasolea acestui copac. Reacțiile biochimice și enzimatice care au loc în interiorul cotiledonului provoacă o varietate de compuși aromatici . Pulpa din jurul boabelor de cacao este fermentată de diferiți microbi, inclusiv drojdii, bacterii cu acid lactic și bacterii cu acid acetic. Temperatura ridicată rezultată și produsele produse de acești microbi, cum ar fi etanolul din drojdie, ucid fasolea și contribuie la aromatizarea ciocolatei .

odată ce semințele sunt recoltate, fermentația începe de obicei imediat. Boabele din interiorul păstăilor de cacao se află într-un mediu astfel încât microbii să nu poată crește. Cu toate acestea, la tăierea păstăilor de cacao deschise, fasolea este expusă microbilor și procesul de fermentare este permis să înceapă . Microbii apar din mâinile muncitorilor, cuțitelor, coșurilor nespălate și mucilagiului uscat pe cutiile de fermentație .

recipientele învelite în frunze de banană sunt folosite pentru a fermenta până la 2000 kg de fasole . Boabele sunt acoperite într-o pastă albă-cremă, mucilaginoasă (proteină/zahăr) care este solubilizată, iar descompunerea lipiciului dintre pereții celulelor pulpei și mierea de cacao („transpirații”) sunt eliberate prin găuri în cutia care conține fasolea .

în primele etape ale procesului de fermentare, drojdiile produc etanol și secretă enzime care descompun pectina. Apoi apar bacterii (bacterii de acid lactic și acid acetic), urmate de bacterii aerobe care formează spori și ciuperci filamentoase .

condiții fizice

modificări ale condițiilor fizice

datorită prezenței acidului citric, pulpa este un mediu acid, cu pH 3,0 până la 3,5. Pe măsură ce drojdiile consumă acid citric, pH-ul crește la aproximativ 4,8 până la 5,0. Drojdia transformă, de asemenea, zaharurile (glucoză, zaharoză și fructoză) în etanol, crescând concentrația de etanol timp de una sau două zile. Concentrația scade apoi treptat, deoarece este metabolizată oxidativ în acid acetic de către bacteriile acidului acetic. Temperatura crește pe tot parcursul procesului datorită eliberării căldurii ca produs secundar al proceselor biochimice purtate de microbi, de la aproximativ 20 până la 25 de CENTICC la 48 până la 50 de CENTICC .

microbi

succesiunea microbilor în timpul fermentației

drojdie

drojdia crește bine în medii acide și niveluri scăzute de oxigen, cum ar fi în etapele inițiale ale fermentației. În aceste stadii incipiente, drojdia este foarte importantă pentru a deschide calea pentru fermentarea ulterioară de către bacterii. Acestea transformă zaharurile, cum ar fi zaharoza, glucoza și fructoza, în etanol și CO2, scad aciditatea pulpei prin utilizarea acidului citric și produc compuși aromatici, care contribuie la aroma de ciocolată și sunt importanți pentru dezvoltarea aromei. Pentru a face față fluctuațiilor condițiilor de fasole, unele drojdii produc acizi organici slabi pentru a tampona fluctuațiile, cum ar fi pH-ul. drojdia este, de asemenea, responsabilă pentru degradarea pulpei și producerea de enzime care descompun pectina . Acest lucru creează cavități în cacao unde poate curge aerul. Cu toate acestea, acest flux crescut de aer, împreună cu o creștere a pH-ului și a concentrației de alcool, în cele din urmă ucide drojdia .

drojdia proeminentă în primele 24 până la 36 de ore de fermentare include Kloeckera apis (~70-90% din drojdia totală cultivată), Kloeckera javanica și Kloeckera africana, Candida pelliculosa și Candida humicola (mai puțin de 5% din drojdia totală), Rhodotorula rubra și Rhodotorula glutinis. Saccharomyces cerevisiae și Candida tropicalis au fost, de asemenea, proeminente în primele 24-36 de ore, dar au murit până la sfârșitul fermentației. Majoritatea au crescut doar până la aproximativ 37 până la 40 de CENTICCI și până la aproximativ 5-10% etanol .

bacterii lactice

bacteriile lactice încep să crească atunci când pulpa și „transpirațiile” sunt degradate și drenate, iar drojdia moare . Funcția principală a bacteriilor cu acid lactic este de a metaboliza zaharurile din pulpă (glucoză și fructoză) și citrat pentru a produce acid lactic, acid acetic, etanol și manitol. Producția de acid lactic și acetic contribuie la scăderea pH-ului. bacteriile cu acid Lactic au fost, de asemenea, considerate a contribui la capacitatea drojdiei de a utiliza citratul ca sursă de carbon. Aceste produse sunt bune pentru creșterea bacteriilor cu acid acetic și le permit să transforme etanolul în acid acetic, eliberând căldură ca produs secundar pentru eventuala moarte a boabelor de cacao .

bacteriile lactice predominante în primele 36 până la 48 de ore de fermentație includ Lactobacillus cellobiosus (60-85% din totalul bacteriilor lactice cultivate), Lactobacillus plantarum, Lactobacillus hilgardii (doar 2% din totalul bacteriilor) (1), Lactobacillus fermentum, Leuconostoc mesenteroides și Lactococcus lactis . Cele mai multe au crescut bine între 40 și 45 de CENTICC și la 7 până la aproximativ 10% etanol .

bacterii cu acid Acetic

spre sfârșitul fermentației, prezența drojdiei și a bacteriilor cu acid lactic scade și grămada de fermentare devine mai aerată. Prin urmare, aceste condiții pot duce la dezvoltarea bacteriilor cu acid acetic. Această bacterie oxidează etanolul în acid acetic și, de asemenea, oxidează în continuare acidul acetic în dioxid de carbon și apă. Aceste organisme sunt metabolizate datorită acidulării boabelor de cacao la temperaturi ridicate, ceea ce determină difuzia și hidroliza proteinelor în cotiledoane. Bacteriile acidului Acetic formează în primul rând precursorii aromei de ciocolată. Acestea includ membrii genului Acetobacter, precum și Gluconobacter

bacterii aerobe care formează spori

temperaturile ridicate și creșterea pH-ului împreună cu aerarea crescută conduc la dezvoltarea bacteriilor Formatoare de spori aeobici din genul Bacillus. Aceasta include B. pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis și Bacillus cereus. Bacilul spp. găsite în timpul fazei aerobe de fermentație s-au dovedit a fi responsabile pentru aromatizarea ciocolatei. Bacteriile aerobe care formează spori formează compuși chimici care provoacă aciditate și, uneori, aromă dacă fermentația continuă prea mult timp .

ciuperci filamentoase

ciupercile filamentoase se găsesc și în părțile bine aerate ale masei fermentate. Acestea pot provoca hidroliza unora dintre celuloză și pot produce acizi, dar nu sunt considerați importanți în succesiunea microbiană. Dintre ciupercile filamentoase, Aspergillus fumigatus și Mucor racemous sunt cele mai prezente în populația fungică până la sfârșitul fermentației. Aceste ciuperci nu se pot dezvolta la temperaturi mai mari de 45% C, dar pot fi izolate la o temperatură de aproximativ 50% C .

uscare & prăjire

procesul de uscare și prăjire conține o porțiune foarte mică de microbi, cum ar fi bacterii lactice, bacterii acetice, bacterii aerobe care formează spori și altele. Microbii reziduali vor începe să formeze endospori pe măsură ce condiții precum nivelurile de căldură cresc și umiditatea scade, pe lângă faptul că mucegaiul poate începe să se formeze dacă condițiile de uscare nu sunt corecte, dar nu se știe prea multe.

în trecut, uscarea boabelor a implicat utilizarea luminii solare și răspândirea boabelor pe o arie largă; în aceste zile, uscarea fasolei a evoluat către utilizarea mașinilor mari care reglează temperatura și umiditatea, deși există că unii își pot usca încă fasolea în mod tradițional. Uscarea începe atunci când boabele sunt plasate într-o cutie cu o bucată de plastic care o acoperă, boabele sunt apoi întoarse în timp ce sunt prăjite la aproximativ 50 de grade C până la 60 de grade C și uscate pe parcursul a câteva zile până când conținutul de apă scade la aproximativ 7 până la 10%. Rata la care fasolea se usucă este, de asemenea, un factor important implicat în studiul fabricării ciocolatei, dacă condițiile nu sunt corecte, atunci microbii, cum ar fi ciupercile, pot începe să se formeze. În acest stadiu al producției de ciocolată, producătorul ar dori să reducă la minimum cantitatea de microbi, deoarece acestea pot modifica aroma ciocolatei. Cercetările au descoperit că uscarea rapidă la umiditate scăzută și uscarea lentă la umiditate ridicată au fost mai dăunătoare boabelor de cacao. Ei au stabilit că acest lucru se datorează unei scurgeri de electroliți și au ajuns la concluzia că, dacă s-ar determina rata optimă de uscare, găsirea punctului în care cea mai mică cantitate de daune cauzate de stresul mecanic și metabolic ar fi probabil punctul optim . Un altul a constatat că condițiile pentru obținerea unor rezultate bune au fost aduse prin uscare la temperatură scăzută sau pauze ocazionale de la uscare dacă sunt uscate la temperatură ridicată . Câțiva ani mai târziu, un alt grup de cercetători au stabilit în mod specific că condițiile optime pentru uscarea boabelor de cacao au fost la o temperatură de 40 de centi C și o adâncime de 8,3 cm Acest lucru a minimizat cantitatea de aminoacizi liberi produși, dar nu au menționat cum a afectat gustul .

odată uscate, boabele sunt curățate pentru a îndepărta microbii rămași și pentru a scăpa de orice material în exces, apoi sunt prăjite la aproximativ 120 de centimetrii, ucigând toți microbii rămași și scoțând în evidență aroma și parfumul. Dacă ar trebui să se știe că unele companii au făcut publicitate faptului că bacteriile și ciupercile care sunt implicate în dezvoltarea ciocolatei au fost marcate ca periculoase atunci când, de fapt, nu sunt. După prăjire, boabele de cacao sunt curățate până când rămâne doar porțiunea de bob de fasole, apoi sunt împământate și încălzite până când ciocolata se deplasează într-o stare lichidă. Procesul se încheie într-o etapă cunoscută sub numele de temperare în care ciocolata are aspectul său strălucitor .

aromă și aromă

există mai mulți factori care par să afecteze aroma ciocolatei, inclusiv componentele care alcătuiesc pulpa de fasole. Lipidele cuprind majoritatea boabelor de cacao (aproximativ 50%) din greutatea sa totală. Un studiu a susținut că concentrația de acizi grași liberi crește odată cu degradarea fungică a materiei lipidice din boabele de cacao, afectând astfel aroma de ciocolată .

acizi

în timpul fermentării pulpei de fasole, bacteriile produc diverse produse, cum ar fi alcooli, acid acetic și acizi organici, toate acestea putând contribui la moartea fasolei. Modificările chimice care apar din moartea fasolei se adaugă la aroma inițială, colorarea și aroma cacao; toate acestea sunt finalizate în etapele de uscare și prăjire . Acizii acetici, cum ar fi A. aceti, A. pasteurianus și Gluconobacter oxydans, joacă un rol în aromă și miros în timpul fermentării boabelor de cacao. Ele pot produce diverse produse secundare din metabolizarea zaharurilor și a acizilor organici, iar aceste produse secundare pot contribui la aroma boabelor de cacao în timpul fermentației .

drojdie

drojdia joacă un rol important în fermentarea boabelor de cacao prin producerea de etanol și, în cele din urmă, acid acetic, ceea ce duce la moartea boabelor; declanșând astfel o serie de modificări biochimice care contribuie la aroma ciocolatei .În urma procesului de uscare, conținutul de apă al păstăii de fasole este mult redus, moment în care fasolea este prăjită pentru a crea aroma și mirosul caracteristic al ciocolatei. Drojdia joacă un rol vital în aromele finale de ciocolată ale boabelor prăjite. De asemenea, s-a constatat că enzimele pe care le eliberează drojdia sunt importante pentru componentele precursoare ale ciocolatei. Este doar atunci când boabele de cacao au fost de fapt prăjite are aroma caracteristică de ciocolată apar .

Bacillus

bacteriile Bacillus sunt, de asemenea, implicate în procesul de fermentare a boabelor de cacao, predominant în etapele finale ale fermentației atunci când condițiile de mediu ale procesului sunt mai aerobe (conținând oxigen) și mai puțin acide. Unele dintre aceste bacterii Bacillus care au fost identificate includ Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans și Bacillus pumilus. S-a demonstrat că producția de acizi organici și pirazine de către bacteriile Bacillus afectează aroma cacao, permițând enzimelor produse să intre în boabele de cacao și să modifice cantitățile chimice din interior .

clima

condițiile climatice, anotimpurile de recoltare, maturitatea păstăii de cacao (inclusiv calitatea pulpei de fasole) afectează fermentarea boabelor de cacao. În plus, diferitele arome produse au fost legate de prezența esterilor în compoziția chimică a boabelor de cacao. Acești esteri au fost legați de existența drojdiilor și a bacteriilor acidului acetic, cum ar fi Acetobacter și Gluconobacter. Cu toate acestea, nu toate mirosurile de ciocolată se datorează prezenței microbilor. Unele dintre mirosuri s-au datorat condițiilor termice ale procesului de fermentare. Unele dintre aceste arome ar fi putut fi rezultatul contaminării în procesul de uscare .

beneficiile pentru sănătate ale ciocolatei

s-a studiat că consumul regulat de alimente bogate în flavonoide poate scădea riscul bolilor cardiovasculare . Specific sănătății cardiovasculare, un subgrup specific de flavonoide cunoscute sub numele de flavan-3-ols (falvanoli), se găsesc în produsele din cacao, cum ar fi ciocolata . Diverse studii au arătat îmbunătățiri ale tensiunii arteriale și funcționarea celulelor endoteliale și a trombocitelor datorită consumului de produse din cacao care conțin flavanoli . Motivul pentru care ciocolata neagră este mai bună pentru sănătatea cuiva față de ciocolata cu lapte este că pe porție, ciocolata neagră are de aproape 2,5 ori mai multă cantitate de flavonoide decât ciocolata cu lapte; acest lucru se poate datora parțial laptelui din ciocolata cu lapte care inhibă absorbția acestor flavonoide de către intestin. Ciocolata neagră are, de asemenea, concentrații mai mari de fenoli și catechine decât ciocolata cu lapte .

boli care afectează Teobroma Cacao

boala patogenă a semințelor de cacao Theobroma de către Moniliophthora (Crinipellis) perniciosa și Moniliophthora roreri.

există mai multe boli fungice diferite care au avut efecte dăunătoare asupra plantei de cacao Theobroma. Principalele două boli native din America de Sud sunt cauzate de ciuperci Crinipellis perniciosa (cunoscută și sub numele de boala măturii vrăjitoarelor) și Moniliophthora roreri (geroasă putregai de pod sau boala moniliasis). Aceste ciuperci infectează Theobroma L. și Herrania Goudot, în special, T. cacao, care este sursa de ciocolată. Această infecție provoacă hipertrofie și hiperplazie în cacao, ducând în cele din urmă la deteriorarea țesuturilor. C. perniciosa basidiospores infectează meristemele de cacao, ceea ce duce la o creștere nou dezordonată a lăstarilor, „mătură de vrăjitoare”, în gazdă. C. perniciosa infectează, de asemenea, fazele timpurii ale creșterii boabelor de cacao prin ruperea cojilor plantei și distrugerea semințelor de cacao. Agentul patogen M. roreri (frosty pod rot) se găsește numai în speciile Theobroma și Herrania. Are ca rezultat deteriorarea exterioară și interioară a păstăilor de fasole de cacao și are ca rezultat moartea și pierderea completă a păstăilor de fasole .

cercetare curentă

A. Glucoziltransferazele permit bacteriilor să se lipească de suprafețe precum dintele unui copil. Un nou tip de spălare a gurii care conține extract de coji de boabe de cacao (CBHE) a fost dezvoltat și s-a constatat că ajută la anti-glucoziltransferază și la activitatea antibacteriană. Studiile sunt efectuate prin observarea diferențelor în numărul de streptococi mutani în grupurile placebo față de grupurile CBHE reale. Spălarea gurii CBHE este testată ca un mijloc de a reduce numărul de streptococi mutani și de a scăpa de acumularea plăcii pe dinții copiilor, iar studiile au arătat că au rezultate promițătoare .

B. Pentru a observa interacțiunile dintre activitățile microbiene din exteriorul fasolei și procesele chimice din interior, pot fi utilizate diverse instrumente. Electroforeza în gel cu gradient de denaturare (DGGE) este utilizată pentru a monitoriza modificările microbiene în timpul fermentării cacao. Spectroscopia în infraroșu apropiat (NIR) este utilizată pentru a determina diferite componente din boabele de cacao. O serie de fermentații de cacao sunt prelevate probe de fasole cu intervale de 24 de ore pentru a fi uscate și analizate de NIR, precum și simultan de DGGE. Folosind metode dependente de cultură și independente de cultură, microbiologia fermentațiilor de cacao din Ghana poate fi analizată pentru a determina dacă fermentația determinată folosind DGGE este corelată cu cea a NIR.

C. conjugarea genei pUR400 în Escherichia coli HD701 dintr-o tulpină Escherichia coli K12 le oferă capacitatea de a metaboliza zaharoza în hidrogen. Studiile au fost efectuate pe Escherichia coli cu și fără pUR400 care a fost conjugat în Escherichia coli, a constatat că tulpina parentală nu a fost capabilă să metabolizeze zaharoza în hidrogen, deși recombinanții au fost capabili . Aplicațiile pentru aceasta rezultă în bioremedierea deșeurilor toxice la deșeurile din producția de alimente, cum ar fi ciocolata . Cercetătorii au descoperit că, luând deșeuri de ciocolată și hrănindu-le cu Escherichia coli, bacteria a reușit să producă hidrogen în schimb. Mai mult, cercetătorii au putut folosi acest hidrogen pentru a alimenta un mic ventilator printr-o celulă de combustibil.

D. fermentarea teobroma cacao este necesară pentru a dezvolta precursorii aromei ciocolatei. Acest studiu actual analizează un studiu controlat în care semințele de cacao, în timpul fermentației, sunt inoculate cu o tulpină de drojdie hibridă cunoscută sub numele de Kluyveromyces marxianus pentru a vedea dacă activitatea pectinolitică crescută ar crea o calitate mai bună a ciocolatei. Rezultatele au arătat că drojdia hibridă a afectat degradarea generală a proteinei din semințe, precum și a redus aciditatea titrabilă; și în general, boabele inoculate cu Kluyveromyces marxianus au fost preferate față de boabele de cacao fermentate natural. Această preferință în crearea unei calități mai bune a produsului final datorează o mare parte din succesul său îmbunătățirii primelor 24 de ore de fermentare prin creșterea aerării în masă a semințelor de fermentare.

Camu, N, De Winter, t, Verbrugghe, K, și colab. (2007). Dinamica și biodiversitatea populațiilor de bacterii lactice și bacterii de acid acetic implicate în fermentarea spontană a boabelor de cacao în Ghana. Microbiologie aplicată și de mediu, 73(6), 1809-24.

Nielsen, DS, Snitkjaer, P, & van den Berg, F. (2008). Investigarea fermentației cacao prin corelarea profilelor de electroforeză în gel cu gradient de denaturare și a spectrelor în infraroșu apropiat. Jurnalul Internațional de Microbiologie alimentară, 125 (2), 133-40.

Taylor, DA. (2005). Afacere dulce pentru producția de cacao?. Perspective de sănătate a mediului, 113 (8), A516-.

Camu, n, Gonz Uniclez, A, De Winter, T, și colab. (2008). Influența transformării și a contaminării mediului asupra dinamicii populațiilor de bacterii de acid lactic și acid acetic implicate în fermentarea spontană a boabelor de cacao în Ghana. Microbiologie aplicată și de mediu, 74 (1), 86-98.

Faborode, MO. (1995). Cu privire la efectele uscării forțate a aerului asupra calității cacao. Jurnalul de inginerie alimentară, 25 (4), 455-.

Lagunes G Unkticlvez S., Loiseau G., Paredes J. L., Barel M., Guiraud J. P., Articol de la microflore et de la biochimie de la fermentation du cacao en R Xvpublique dominicaine, Jurnalul Internațional de Microbiologie alimentară (în presă).Barel M., Les ar oktifmes du chocolat, Chocolats et friandises, Acad. Oktifie Fran oktifaise du chocolat et de la confiserie, 2001

Jay, James Monroe, Martin J. Loessner și David A. Golden. Microbiologie alimentară modernă a 7-a ed. New York: Springer, 2005.

Macaskie, Lynne E. „producția de H2 din zaharoză de către tulpinile de Escherichia coli care transportă plasmida pUR400, care codifică activitatea invertazei.”Biotehnologie Scrisori 26 (2004): 1879-883.

editat de Rebecca Law, Brian Lew, Jason Ly și Sahar Salek, studenți ai lui Rachel Larsen