Đề tài Nghiên cứu quá trình lên men hạt ca cao và các điều kiện ảnh hưởng đến chất lượng hạt ca cao

iới năm 2004/05 tăng lên 3,23 triệu tấn, và sẽ tăng thêm 3 triệu tấn vào năm 2008 [11]. Trong thế kỷ 20, tiêu thụ ca cao tăng nhanh do kết quả trực tiếp của việc gia tăng nhu cầu sô cô la. Nhu cầu sô cô la tăng do nhiều yếu tố như tăng thu nhập, tăng dân số, giá bán lẻ giảm, sản phẩm làm từ ca cao phong phú, kỹ thuật tiếp thị hiện đại… Các nước Tây Âu và Bắc Mỹ là thị trường tiêu thụ lớn nhất thế giới, chiếm 70% sản lượng ca cao thế giới, riêng các nước liên minh Châu Âu (EU) tiêu dùng khoảng một nửa sản lượng ca cao hàng năm trên thế giới (Bỉ là nước tiêu thụ ca cao nhiều nhất, bình quân 5kg/người). Cuộc khủng hoảng tài chính năm 1997 đã làm giảm mức tiêu thụ ở Châu Á và đặc biệt là Liên Xô trước đây, tuy nhiên kinh tế các nước này đang hồi phục nhanh và có tiềm năng phát triển tốt. Nhiều nhà phân tích cho rằng với giá ca cao hiện nay (1.200 USD/tấn) nhu cầu tiêu thụ sẽ tiếp tục tăng dần như lâu nay là 3% năm và giá ca cao sẽ tăng trong những năm tới. 2.2.2. Ở Việt Nam 2.2.2.1. Tình hình sản xuất Theo ông Nguyễn Văn Hoà, phó cục trưởng cục trồng trọt (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) cho biết, cây ca cao ở Việt Nam được khôi phục và phát triển từ khi có sự hỗ trợ của dự án quốc tế Success alliance, từ vài chục ha năm 2000, tăng lên 7.320 ha năm 2006 và dự kiến đạt hơn 11.400 ha vào cuối năm 2007. Trong đó, có gần 1.000 ha đang cho thu hoạch, năng suất ban đầu đạt bình quân 0,8 tấn/ha, ước tính sản lượng đạt 773 tấn. Nhiều mô hình trồng ca cao đạt năng suất từ 1,5 tấn đến hơn 2 tấn hạt khô/ha như: hộ ông Trần Hùng Sơn, xã Phú Đức, huyện Châu Thành (Bến Tre), hộ ông Đào Văn Tuấn, xã Dăk Rla, huyện Đăkmil (Đăk Nông), hộ ông Hoàng Văn Phi, xã Ea Sô, huyện Eakar (Đăk Lăk) [12]. Các nông dân Việt Nam, những người từng khiến cho giá cà phê trên thị trường thế giới biến động mạnh sau khi sản lượng cà phê của họ đã tăng gấp đôi trong vòng 5 năm, giờ đây đang gia tăng diện tích trồng cây ca cao với sự hỗ trợ của các công ty sản xuất sô cô la nổi tiếng thế giới, đại công ty sô cô la Mars cùng với hai chính phủ Hoa Kỳ và Việt Nam đang hỗ trợ cho một chương trình trị giá 4 triệu 500 ngàn đô la, thực hiện trong vòng 4 năm, với mục đích tăng gấp bốn lần diện tích ca cao ở Việt Nam. Ông Ross Jaax cho biết một phần của chương trình phát triển ca cao ở Việt Nam là giúp cho nông dân sản xuất hạt ca cao lên men, là loại hạt được mua với giá cao hơn nhờ có mùi vị ngon hơn vì nồng độ acid thấp hơn [20]. 2.2.2.2. Tình hình tiêu thụ Các công ty nước ngoài đang có xu hướng đến Việt Nam thu mua ca cao. Doanh nghiệp trong nước cũng mạnh dạn đầu tư hàng triệu USD, xây dựng nhà máy chế biến ca cao. Chưa bao giờ hạt ca cao được kỳ vọng như vậy. Năm 2005, công ty TNHH Cargill Việt Nam, doanh nghiệp 100% vốn của Mỹ ở Đồng Nai, đã chi ra cả tỷ đồng để lập trạm thu mua ca cao ở Bến Tre, sau đó mở tiếp trạm thu mua ở Daklak, những địa phương có diện tích trồng ca cao lớn hiện nay. Năm 2006, Công ty TNHH Thuận Kiều ở Bình Dương đã đầu tư xây dựng một nhà máy chế biến ca cao đầu tiên của Việt Nam tại Bến Tre. Ông Lý Văn Phước, Giám đốc công ty, cho biết nhà máy có vốn đầu tư dự kiến 5 triệu USD trong giai đoạn 1 và sẽ tăng lên 10 triệu USD sau khi nguồn nguyên liệu trong nước dồi dào. Theo dự kiến, khi đi vào hoạt động vào năm tới, công suất chế biến của nhà máy Thuận Kiều sẽ đạt 10.000 tấn ca cao hạt mỗi năm với thành phẩm là bơ ca cao, bột ca cao và gần như toàn bộ được xuất khẩu [20]. Đối với thị trường tiêu thụ trong nước, công nghiệp chế biến ca cao ở nước ta đang phát triển, như các nhà máy chế biến bánh kẹo ở Quảng Ngãi và TP.HCM cũng phải nhập nguyên liệu bột và bơ ca cao, trong nước sản xuất còn quá ít không đủ cung cấp cho thị trường nội địa. Hàng năm, các nhà máy chế biến bánh kẹo, thức uống của Việt Nam phải nhập khoảng 1.000 tấn ca cao bột và một số ít bơ ca cao tương đương khoảng 2.700 tấn hạt ca cao khô [21].. 2.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ca cao ở Daklak Ca cao được trồng ở Daklak từ những năm cuối thế kỷ 20 ở một số đồn điền Cà phê, Cao su trên đất Bazan, cây sinh trưởng nhanh, năm thứ 3 - 4 cho thu bói. Năm 1956, chương trình khảo nghiệm cây ca cao được đưa vào Miền Nam Việt Nam và cao nguyên trung phần, hiện nay còn một số cây ca cao tại huyện Lak, Krông Bông vẫn còn cho quả. Năm 1977 Viện KHKT NLN Tây Nguyên trồng 2 ha, năm 1978 có vườn tập đoàn giống khoảng 500 cây, gồm 40 loại giống. Năm 1981, Công Ty Nông nghiệp Daklak đã ươm hơn 6000 bầu, trồng ở Buôn Ma thuột, Cưjut, krôngPach. Ca cao sinh trưởng tốt, cho nhiều quả (trên 200 quả/cây). Năm 1989, huyện Lak ươm 20.000 cây và trồng dưới tán rừng, trong vườn nhà. Cây sinh trưởng tốt, cho nhiều quả, tuy nhiên do không có thị trường, phần lớn cây ca cao bị chặt bỏ. Tháng 10/1997 đến nay, việc giới thiệu đưa vào những giống thương mại từ Malaysia, gồm 14 dòng ca cao thương mại nhập nội và một lượng nhỏ hạt giống lai F1 (từ 14 tổ hợp lai), Viện KHKT NLN Tây nguyên đã ươm được trên 13.000 cây giống cung cấp vật liệu giống trồng vào năm 1998, số cây này phân phối cho tỉnh và một số tỉnh bạn. Đến năm 2000 trên toàn tỉnh đã có trên 155 ha ca cao, riêng địa bàn huyện Dak Nông có trên 85 ha, Krông Nô 37 ha, Cư Mgar 10 ha… Đến năm 2007, diện tích trồng ca cao trong toàn tỉnh tăng đáng kể với tổng diện tích ca cao toàn tỉnh là 1.025 ha. Krông Ana là huyện có diện tích ca cao nhiều nhất trong tỉnh[1]. 2.3. Quy Trình Sản Xuất Ca cao Thô Thu hoạch Lưu trữ Lên men Bảo quản Phơi, sấy Tách hạt 2.3.1. Thu hoạch ca cao Cây ca cao thường bắt đầu cho trái sau 3 - 4 năm trồng và sản lượng bắt đầu tăng dần lên sau 8 - 10 năm. Nếu được chăm sóc tốt, cây còn có thể tiếp tục cho trái từ 30 - 50 năm. Thời gian thu hoạch thay đổi theo từng vùng canh tác. Đối với các nước nằm ở phía Bắc xích đạo, thời gian thu hoạch vụ chính thường từ tháng 9 đến tháng 12 và vụ hai từ tháng 4 đến tháng 6 [1]. Người ta thu hái trái ca cao thường căn cứ vào màu sắc của vỏ trái, khi các trái màu đỏ chuyển sang màu đỏ cam hoặc trái màu xanh vàng chuyển sang màu vàng cam là trái đã chín. Tuy nhiên, đối với một số trái có màu đỏ tím rất đậm thì sự chuyển màu này có thể không thật rõ nên dễ thu hoạch trễ vụ. Vì thế ở Surinam khi thu hái trái ca cao người ta không dựa vào màu sắc của trái mà chỉ dựa vào âm thanh khi gõ ngón tay vào trái, nếu âm thanh gõ nghe “bụp bụp” là biểu hiện trái đã chín. Không nên chờ đợi lâu quá mới hái quả đã chín vì quả sẽ thối và hạt sẽ nảy mầm. Nhưng ngược lại nếu hái quả chưa chín thì còn thiệt hại hơn vì lẽ rất khó ủ, tỷ lệ hạt tím và xám sẽ cao làm cho năng suất ca cao khô giảm nhiều [8]. Sản lượng có thể bị ảnh hưởng bởi tần suất thu hoạch. Một cuộc nghiên cứu được tiến hành tại Talo trong hơn 2 mùa đã cho thấy rằng tần suất thu hoạch hàng tuần có lợi hơn là thu hoạch hàng tháng, nhưng những thí nghiệm sau đó đã không được thiết lập. Một cuộc thử nghiệm được tiến hành tại Sabah đã thấy rằng tần suất thu hoạch quả ca cao được tiến hành 1 tuần/lần cho sản lượng cao hơn 2 tuần/lần, và 2 tuần/lần cao hơn 3 – 4 tuần/lần. Tỷ lệ tăng sản lượng đối với lối thu hoạch 1 tuần/lần so với 1 tháng/lần là khoảng 12% [11]. Hình 3.1: Thu hái ca cao Cắt cuống trái ca cao bằng kéo tỉa cành hoặc dao bén. Cần lưu ý rằng kéo và lưỡi cắt càng bén thì càng ít tạo vết thương cho cây. Tránh va chạm lưỡi cắt vào thân cây vì sự va chạm gây trầy xước, làm tổn thương đệm hoa sẽ ảnh hưởng xấu tới sự ra hoa kết trái ở các vụ sau [4]. 2.3.2. Lưu trữ quả ca cao Hình 3.2: Lưu quả Một trong những kỹ thuật nâng cao chất lượng ca cao là tồn trữ trái. Trái ca cao được thu hoạch cẩn thận, tránh làm nứt dập và được lưu trữ nơi thoáng mát trong vòng 7 - 9 ngày. Với khối lượng nhỏ trái lưu trữ trong 9 ngày khi lên men có chất lượng cao nhất. Trữ trái còn giúp các nông hộ có diện tích nhỏ có thời gian thu gom lượng hạt lớn hơn thuận lợi cho một lần ủ. Hạt khi đã tách khỏi trái cần phải ủ ngay và không được lưu quá 24 giờ. Khi trái được tồn trữ thể tích lớp cơm nhầy sẽ giảm nên giai đoạn lên men yếm khí ngắn, không có axit lactic nên hạt ít chua, hạt lên men từ trái tồn trữ có hương tốt hơn. Tuy nhiên, tồn trữ trái hay gặp khó khăn về diện tích và dụng cụ để tồn trữ, hao hụt do bệnh thối trái và các loài gặm nhấm phá hoại [4]. 2.3.3. Tách hạt Sau khi hái, trái ca cao được tiến hành bóc vỏ để lấy hạt ra khỏi xơ cùi trụ của trái. Thành phần của trái bao gồm 42% hạt, 2% chất nhầy và 56% vỏ và cùi trụ. Ở một số nước nơi có lượng ca cao lớn, người ta tách hạt ngay tại chỗ lúc hái và chỉ đưa hạt đóng bao về xưởng để lên men. Còn ở những trại ca cao nhỏ có tính chất gia đình, người ta thu hoạch trái sau một hoặc hai ngày mới tách hạt và ủ. Thời gian giữa bóc trái để lấy hạt và đưa vào ủ không được kéo dài quá 24 h. Để lấy hạt, thông thường người ta cắt chéo vỏ quả, kế đến là cầm 2 đầu quả vặn xoắn làm bể vỏ quả, sau đó dùng các ngón tay để moi hạt ra. Công việc moi hạt thường do người thứ 2 làm. Cắt chéo vỏ quả để lấy hạt là phương pháp phổ biến nhất, tuy nhiên nó không được khuyến cáo bởi lẽ việc dùng dao cắt vỏ quả có thể cắt phạm đến hạt, tỷ lệ bị cắt phạm có thể lên đến 5%. Những chỗ bị cắt phạm là điều kiện thuận lợi để nấm mốc và sâu mọt xâm hại trong quá trình tồn trữ. Để tránh trường hợp này, đơn giản nhất là dùng một cán gỗ đập vào trái làm cho vỡ vỏ theo chiều thẳng đứng. Người ta cũng có thể đập mạnh trái vào một hòn đá hoặc một khúc gỗ, trái sau khi bị đập thì vỡ ra, dùng hai ngón tay lách theo chiều dài và cả hai bên xơ cùi trụ, hạt sẽ tách ra dễ dàng[4]. 2.3.4. Tách hạt Hình 3.3: Tách hạt Sau khi hái, trái ca cao được tiến hành bóc vỏ để lấy hạt ra khỏi xơ cùi trụ của trái. Thành phần của trái bao gồm 42% hạt, 2% chất nhầy và 56% vỏ và cùi trụ. Ở một số nước nơi có lượng ca cao lớn, người ta tách hạt ngay tại chỗ lúc hái và chỉ đưa hạt đóng bao về xưởng để lên men. Còn ở những trại ca cao nhỏ có tính chất gia đình, người ta thu hoạch trái sau một hoặc hai ngày mới tách hạt và ủ. Thời gian giữa bóc trái để lấy hạt và đưa vào ủ không được kéo dài quá 24 h. Để lấy hạt, thông thường người ta cắt chéo vỏ quả, kế đến là cầm 2 đầu quả vặn xoắn làm bể vỏ quả, sau đó dùng các ngón tay để moi hạt ra. Công việc moi hạt thường do người thứ 2 làm. Cắt chéo vỏ quả để lấy hạt là phương pháp phổ biến nhất, tuy nhiên nó không được khuyến cáo bởi lẽ việc dùng dao cắt vỏ quả có thể cắt phạm đến hạt, tỷ lệ bị cắt phạm có thể lên đến 5%. Những chỗ bị cắt phạm là điều kiện thuận lợi để nấm mốc và sâu mọt xâm hại trong quá trình tồn trữ. Để tránh trường hợp này, đơn giản nhất là dùng một cán gỗ đập vào trái làm cho vỡ vỏ theo chiều thẳng đứng. Người ta cũng có thể đập mạnh trái vào một hòn đá hoặc một khúc gỗ, trái sau khi bị đập thì vỡ ra, dùng hai ngón tay lách theo chiều dài và cả hai bên xơ cùi trụ, hạt sẽ tách ra dễ dàng[1]. 2.3.5. Lên men Lên men hạt là khâu quan trọng nhất trong ngành chế biến ca cao, nó bao gồm các công việc là giữ cho khối hạt ca cao tươi vừa tách trong vỏ trái ra được cách nhiệt tốt để duy trì nhiệt độ cần thiết bên trong khối hạt ủ, đồng thời để cho không khí có thể thấm vào khối hạt. Hạt Forastero cần thời gian lên men 5 - 7 ngày, dài hơn so với Criollo. Các mục đích của việc lên men là: Ÿ Gây ra những thay đổi sinh hóa học trong phôi nhũ (Cotyledon), để làm giảm vị đắng và chát (Astringency) trong hạt ca cao, đồng thời làm khơi mào cho sự phát triển các hương, vị và màu sắc trong quá trình rang hạt về sau. Ÿ Làm cho phôi nhũ nở rộng hơn và giòn, dẫn đến lớp vỏ hạt (Testa) hở ra và diệt được rễ mầm trong hạt ca cao. Ÿ Hoá lỏng và loại bỏ cho hết lớp nhầy bao quanh hạt ca cao tươi giúp thuận lợi cho quá trình sấy hạt tiếp theo. Những biến đổi nhận thấy trong quá trình chế biến ca cao đều bắt nguồn từ sự lên men của lớp nhầy có vị ngọt bao quanh các hạt. Vì thế, cái tên thông thường “lên men” là toàn bộ các công việc trong đó quá trình phức tạp này sẽ diễn biến. Nó là một quá trình thực tế gồm có: Ÿ Những quá trình lên men chính do những sinh vật trực tiếp gây nên trên lớp nhầy. Ÿ Các nội phản ứng do hoạt tính của những enzime trong các mô của phôi nhũ làm động lực [1]. 2.3.5.1. Sự lên men của lớp nhầy Lớp nhầy chiếm khoảng 15 - 20% trọng lượng của hạt ca cao tươi và chứa một trữ lượng đường cao. Đồng thời do sự có mặt của acid citric tạo nên độ pH của lớp nhầy tươi ban đầu là 3,5. Là một môi trường rất thích hợp cho sự phát triển của các nấm men. Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, các loài nấm men như: Candida, Debaryomyces, Hansenula, Kloeckera, Pichia, Rhodorula, Saccharomyces và Torulopsis đã phát triển và chuyển hoá đường trong chất nhầy thành cồn ethylic và khí carbonic bay ra, theo phản ứng hoá học sau: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 Sự chuyển hoá trên xảy ra dưới những điều kiện hơi yếm khí (anaeorobic). Những điều kiện này cho phép sự phát triển của các vi khuẩn acid Lactic_lactobacillus, chủ yếu là L.Plantarum, L.Collinoides và L.Fermentum, cùng với sự sản sinh ra acid lactic. Các vi khuẩn này cũng tham gia vào quá trình phân huỷ các chất đường. Khi chất nhầy bị tan vỡ và thành dịch ca cao chảy ra làm cho môi trường ủ trở nên thông thoáng (aerobic) hơn. Độ acid cũng giảm, pH đạt giá trị 5,0 vào cuối giai đoạn lên men, do sự mất đi của acid citric. Ngay khi các tế bào của chất nhầy bị huỷ hoại, không khí thâm nhập vào khối ủ và có sự gia tăng về acetic hoá do hiện tượng oxid hoá cồn thành acid acetic bởi các vi khuẩn Acetobacter spp., và Gluconobacter. Chúng hoạt động rất mạnh ngay khi hàm lượng cồn đạt đến mức đầy đủ. Phản ứng này yêu cầu môi trường phải thật thông thoáng, cho nên đấy là một phản ứng phát nhiệt làm cho nhiệt độ của khối lên men tăng lên [1]. SƠ ĐỒ CHUYỂN HOÁ Men sinh vật Acid acetic Đường trong lớp cơm nhầy Alcohol Carbon dioxide Acid lactic Điều kiện yếm khí Vi khuẩn Oxy hoá Điều kiện hiếu khí Sự gia nhiệt phát sinh từ các phản ứng này lệ thuộc chủ yếu vào độ lớn của khối hạt tham gia vào quy trình lên men và vật liệu cách ly (lá chuối tươi, bao bố). Thoạt tiên nhiệt độ tăng chậm, sau đó tăng nhanh hơn và đạt đến từ 40 - 450C sau 48 giờ đầu tiên. Nếu khối hạt được đảo trộn vào lúc này, nhiệt độ sẽ gia tăng nhanh chóng đến 480C thậm chí đến 500C, nhiệt độ ở một số khối ủ có thể còn vượt quá mức này một vài độ. Sau khi gia tăng cực điểm, nhiệt độ giảm chậm và có thể tăng trở lại trong lần đảo kế tiếp. Sau 6 ngày - khoảng thời gian đặc trưng - nhiệt độ sẽ ở trong khoảng từ 45 - 480C (Anon, 1981). Ngoài ra, các phản ứng do sự hoạt động của các vi sinh vật luôn phát nhiệt nhiều, làm tăng nhiệt độ của khối ủ có khi lên đến hơn 500C. Trong trường hợp ủ quá mức thì nhiệt độ sau khi kết thúc ủ có thể tăng đến 50 – 520C. Khi ấy khối hạt ủ sẽ toả ra các mùi khó chịu và hôi thối như mùi cá ươn. Đó là do sự phân huỷ của các protein và sản sinh ra amoniac. Ngược lại, nếu nhiệt độ sau giai đoạn lên men mà không cao hơn 450C thì khối hạt ca cao xem như là ủ chưa đầy đủ. Lâu nay, người ta vẫn thừa nhận rằng quá trình lên men hạt ca cao cần có sự thoáng khí. Những phản ứng được mô tả trên đây là những phản ứng oxy hoá, vì vậy việc cung cấp oxy là điều quan trọng. Người ta đã ước tính rằng cứ 100 kg hạt ca cao tươi thì cần có 700 lít không khí trong suốt 7 ngày lên men, hầu hết lượng oxy này là cần thiết cho khối ủ trong 4 ngày cuối của quá trình lên men. Trong suốt quá trình lên men, lượng oxy giảm đi nhanh chóng trong ngày đầu tiên và sau đó hồi phục trở lại sau khi khối hạt được đảo trộn, hay nói cách khác là cứ sau một đợt suy giảm mạnh lượng oxy thì lại có 1 đợt tăng lên đều đặn. Hình thái này được lặp đi lặp lại cho đến khi kết thúc quá trình lên men. Nghiên cứu của Hansen và Welty cho thấy rằng các men sinh vật sinh sôi nhanh chóng trong suốt quá trình lên men và có khả năng tồn tại trong quá trình phơi sấy và tồn trữ. Người ta có thể tìm thấy 107 men vi sinh/gam hạt ca cao tồn trữ [17]. 2.3.5.2. Những nội phản ứng trong các mô của lá mầm Trong quá trình lên men, có những biến đổi lớn xảy ra bên trong lá mầm, đó là sự chết của hạt theo sau hàng loạt các phản ứng hoá học, chính sự thay đổi này đã phát triển và hình thành hương vị sô cô la sinh động. Hạt ca cao mất khả năng nảy mầm trong ngày thứ 2 của quá trình lên men. Trong thời gian này, nhiệt độ khối hạt gia tăng trên 400C và độ pH của lá mầm giảm từ 6,6 xuống còn khoảng 5,5. Sự gia tăng tính acid bên trong lá mầm là do ảnh hưởng của acid acetic vốn hình thành từ cơm nhầy đã thẩm thấu vào bên trong lá mầm xuyên qua lớp vỏ hạt. Nhiệt độ cao, ethanol và acid acetic được cho là nguyên nhân gây nên cái chết của hạt. Tuy nhiên, những nghiên cứu chi tiết cho thấy rằng chính acid acetic là nguyên nhân hàng đầu gây nên cái chết của hạt, và nhiệt độ có thể chỉ là yếu tố phụ trợ. Điều này được thấy rõ ở những khối ủ nhỏ hoặc ủ khay (Quesnel, 1965). Các mô của những lá mầm do hai tế bào tạo thành: tế bào có sắc tố chứa các Polyphenols (tanin, catechin, anthocyanin, leucoanthocyanin), các Purin (theobromine và caffeine), và các tế bào dự trữ không có màu sắc chứa những tinh thể bơ ca cao, những hạt tinh bột, những Protein (hạt aleuron) và các enzime. Khi hạt ca cao đã chết, lá mầm sẽ hút ẩm làm cho vách tế bào của nó trở nên thấm nước và nội chất của tế bào có thể khuyếch tán qua các mô. Những enzime của tế bào dự trữ nhờ thế được tiếp xúc với những polyphenols của tế bào sắc tố mà trước kia hoàn toàn bị ngăn cách. Hoạt tính enzime về thuỷ phân hoá protein (proteolytic enzime activity) sẽ xảy ra. Trong các polyphenols, những sắc tố anthocyanin bị thuỷ phân hoá cho ra cyanidin và hai đường khử, là những chất không màu mà sau khi bị oxy hoá sẽ có màu nâu đặc biệt (màu nâu ca cao). Những polyphenols khác sẽ tản đi một phần qua lớp vỏ của hạt hoặc chịu những biến đổi hoá học, cả hai tiến trình đều góp phần làm giảm vị đắng và chát. Các biến đổi này xảy ra cho tới cuối đợt lên men và còn tiếp tục trong quá trình phơi khô. Cần lưu ý rằng bớt chát là một đặc điểm của ca cao đã lên men tốt. Đối với những phức chất đạm, trong quá trình lên men trữ lượng đạm tổng số giảm đều vì chất theobromine hao mất. Chừng 40% theobromine của phôi nhũ tươi khuyếch tán vào các mô và di chuyển vào vỏ của hạt làm cho trữ lượng theobromine ở vỏ hạt tăng lên rất nhiều. Vì thế mà vị đắng của hạt ủ tốt càng giảm đi thêm. Còn các protein trong lá mầm bị thuỷ phân hoá thành các amino acid và chuyển sang các dạng không hoà tan do các phản ứng với các polyphenols. Các biến đổi này sẽ phản ánh qua các hương, vị và màu sắc của các hạt [1]. Hiệu quả quan trọng nhất của quá trình ủ hạt ca cao là sự xuất hiện của những tiền chất của hương vị sô cô la. Theo Rohan (1958) những chất đường khử được tìm thấy trong hạt ca cao đã lên men là một thành phần của các tiền chất. Chỉ có những tiền chất này mới truyền cho hạt ca cao khi rang có hương vị sô cô la. Cần lưu ý rằng các tiền chất ấy không hề có sẵn trong các loại tế bào của phôi nhũ khi hạt ca cao còn tươi, mà chỉ được sinh ra trong quá trình lên men mà thôi. 2.3.5.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men Những phương pháp lên men khác nhau thì bản thân mỗi phương pháp có thể tạo ra những khác biệt lớn về chi tiết và điều này phản ánh một số lượng lớn những yếu tố gây ảnh hưởng đến quá trình lên men. a. Độ chín của quả Một vài thí nghiệm được tiến hành tại Trinidad, cho thấy những quả xanh hoàn toàn đã không lên men bình thường, nhiệt độ vẫn đạt 350C, sau đó tăng lên 400C. Trọng lượng hạt thất thoát trong suốt quá trình lên men và phơi sấy là cao hơn nhiều so với bình thường. Kích cỡ hạt cũng bé hơn, điều này chứng tỏ rằng những quả xanh được sử dụng trong thí nghiệm là chưa phát triển toàn diện và có lẽ lớp cơm nhầy bị thiếu hụt một lượng đường cần thiết để có thể lên men bình thường. Trong một thí nghiệm khác, hạt được lấy từ quả ca cao Amelonado có màu vàng xanh được lên men và không có gì khác biệt so với bình thường về mức độ lên men cũng như trọng lượng hạt khô. Kết luận được rút ra từ những thí nghiệm này cho thấy hạt được lấy từ quả chín và quả hườm sẽ lên men hoàn hảo, nhưng hạt lấy từ quả xanh thì không. b. Quả bị sâu bệnh Hầu hết những quả bị sâu bệnh thì hạt của chúng đều bị hư hỏng hoàn toàn, ngay cả khi hạt không bị phân huỷ. Loại hạt này không được sử dụng để lên men. Trong trường hợp quả bị bệnh phytophthora, hạt không phải luôn luôn bị phân huỷ khi nấm bệnh bắt đầu tấn công vỏ quả và nếu quả chín hoặc hườm bị loại nấm bệnh này tấn công, hạt bên trong vẫn được an toàn nếu được thu hoạch đều đặn. Tuy nhiên, nếu hạt bên trong quả bị loại nấm bệnh này tấn công thì sẽ dẫn đến việc làm gia tăng lượng acid béo tự do bên trong hạt, khiến cho chất lượng sô cô la được làm từ loại hạt này có hương vị không bình thường . c. Loại ca cao Có sự khác nhau cơ bản về phương pháp lên men giữa loại ca cao thuộc nhóm Criollo và ca cao thuộc nhóm Forastero. Criollo được lên men trong khoảng thời gian từ 2 – 3 ngày, trong khi Forastero được lên men từ 3 – 7 ngày, đôi khi lâu hơn. Do đặc tính dị biệt này, không nên trộn chung 2 nhóm này với nhau trong quá trình lên men. Điều này có thể được thu xếp đối với những nơi mà 2 nhóm này được trồng riêng rẽ, nhưng khi những cây ca cao lai cho cùng lúc cả 2 loại hạt trắng và tía thì việc phân loại để lên men là không thể được. Nếu điều này xảy ra thì tốt hơn hết là lên men theo thời gian giống như Forastero. d. Tỷ lệ cơm nhầy và hạt Gần đây, người ta nhận thấy rằng hạt ca cao tươi có sự thay đổi đáng kể về tỷ lệ giữa cơm nhầy và hạt (cơm nhầy/hạt), đường và hạt (đường/hạt). Những yếu tố này thay đổi tuỳ theo loại cây, điều kiện canh tác. Dữ liệu thu thập được tại Ghana với số liệu so sánh giữa hạt Amazon và hạt Amelonado (Dougan, 1980), cho thấy: • Tỷ lệ cơm nhầy/hạt của Amazon là 1,53 g và của Amelonado là 0,93 g. • Tỷ lệ đường/hạt của Amazon là 243 mg và của Amelonado là 137 mg. Những khác biệt này có ảnh hưởng đến quá trình lên men bởi độ thoáng khí và lượng acid acetic và acid lactic được hình thành. Hạt có nhiều cơm nhầy bao quanh sẽ cản trở quá trình trao đổi khí và làm cho khối hạt kém thoáng khí, trong khi hạt có lượng đường lớn hơn bình thường có thể sẽ làm tăng lượng acid bên trong lá mầm vào cuối quá trình lên men [2]. e. Sự khác biệt về khí hậu và mùa Vào mùa mưa trong điều kiện thời tiết mát mẻ, người ta nhận thấy rằng việc trữ hạt tươi trong thùng khoảng 6 tiếng đồng hồ để hạt tươi thoát bớt nước trước khi đưa hạt dàn vào các khay là điều cần thiết. Ngoài những thay đổi mang tính mùa màng, có những nước như Uganda, nơi mà nhiệt độ môi trường giảm có thể khiến cho nhiệt độ khối ủ lên men giảm theo, vì thế khối ủ cần phải được che gió (tủ ấm) và cách nhiệt. Tại Colombia, người ta nhận thấy rằng ở độ cao trên 800 m thì cần một khoảng thời gian dài hơn bình thường để hạt ca cao lên men đầy đủ. f. Lưu trữ quả ca cao Quả ca cao sau khi thu hoạch nên cần có một thời gian trữ quả trước khi bổ lấy hạt, để nhiệt độ khối hạt gia tăng nhanh hơn trong quá trình lên men. Nhiều tác giả đã tường trình vấn đề này từ Trinidad và Tây Phi (Hancock 1949, Maclean & Wickens 1951). Tại Ghana, các nông dân thu hoạch và trữ quả trong 7 ngày, sau đó mới tiến hành bổ quả nhằm gom đủ lượng hạt tươi cho 1 mẻ ủ, nhưng điều này đã khiến cho tốc độ lên men nhanh hơn. Tại Papua New Guinea, các nông dân được khuyên là nên lưu trữ quả trong khoảng từ 3 – 4 ngày sau khi thu hoạch với lý do tương tự như trên. g. Lượng hạt ủ Nhiệt sinh ra trong suốt quá trình lên men được giữ lại bởi lớp cách ly khối ủ với môi trường bên ngoài (lá chuối, bao tải), nhưng điều này sẽ khó đạt được nếu như lượng hạt ủ quá ít do diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường bên ngoài quá lớn so với khối lượng của nó. Bởi vậy, lượng hạt ủ cần phải đủ lớn để đảm bảo cho chất lượng lên men của khối ủ [3]. Khối lượng hạt ủ tối đa còn tùy thuộc vào phương pháp lên men được sử dụng. Đối với phương pháp ủ thùng, độ thoáng khí sẽ giảm nếu như chiều sâu của thùng tăng lên. Tại Trinidad, bề dày của khối hạt ủ thường là 75 cm và đây cũng là bề dày tối đa được đề nghị áp dụng. Tuy nhiên, để khối hạt có độ thoáng khí tốt hơn, ở một số quốc gia người ta chỉ để bề dày khối hạt từ 30 – 50 cm. Những phương pháp ủ thùng với bề dày 42 cm, 68 cm và 83 cm đã được nghiên cứu chi tiết, kết quả cho thấy chúng có sự khác nhau đáng kể về mối tương quan giữa bề dày khối ủ và lượng oxy chứa trong khối ủ trong 2 ngày đầu tiên của quá trình lên men, nhưng sau đó thì lại khá giống nhau và mùi vị của hạt sau quá trình lên men cũng không biểu lộ rõ sự khác biệt. Tuy nhiên, lượng acid acetic chứa trong hạt thì có sự khác biệt, nhất là đối với những khối hạt lên men có độ dày lớn hơn. h. Thời gian lên men Theo một cuộc điều tra về các phương pháp lên men được tiến hành xuyên suốt ở những nước trồng ca cao, quá trình lên men hạt ca cao có phạm vi thời gian khá rộng, từ 1,5 ngày cho đến 10 ngày. Kết quả điều tra cho thấy rằng để hạt ca cao lên men đầy đủ, chủng loại Criollo cần từ 2 – 3 ngày, và chủng loại Forastero cần từ 6 – 8 ngày, mặc dù một số nước trước đây đã trồng và lên men chủng loại Criollo, nhưng vẫn tiếp tục áp dụng phư