Việt Nam là một trong những quốc gia trên thế giới có tiềm năng rất lớn về trồng và xuất khẩu ca cao. Theo thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2009, tổng diện tích trồng ca cao tại Việt Nam đạt khoảng 14.000 ha, tập trung chủ yếu tại các tỉnh phía Nam, với năng suất trung bình 1,13 tấn/ha. Trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, ca cao sau thu hoạch được lên men bằng phương pháp tự nhiên truyền thống. Tuy nhiên, việc sử dụng phương pháp nầy cho giá trị kinh tế và chất lượng không ổn định. Phương pháp lên men có định hướng là phương pháp bổ sung nấm men và vi khuẩn nhằm đạt chất lượng ca cao tốt hơn, hỗ trợ quá trình lên men hoàn thiện hơn.

Mục tiêu của nghiên cứu nầy là khảo sát chất lượng của ca cao được xử lý bằng phương pháp lên men với chủng nấm men Sacharosemmyces cerevisiae và chủng vi khuẩn Acetobacter aceti, so sánh với phương pháp lên men tự nhiên tại cùng điều kiện, từ đó tìm ra định hướng phát triển mới cho vấn đề xử lý ca cao sau thu hoạch ở các địa phương.

1.     NGUYÊN LIỆU – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1. Nguyên liệu

Quả ca cao được lấy từ Bến Tre có màu vàng đỏ, chủ yếu là giống Forastero. Vi sinh vật sử dụng là chủng nấm men Sacharosemmyces cerevisiae và chủng vi khuẩn Acetobacter aceti được cung cấp từ phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ sinh học, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM.

            1.2. Phương pháp nghiên cứu

Quá trình lên men có định hướng đã được khảo sát tại các thực nghiệm nhỏ ở 4, 5 và 6 ngày, kết hợp điều chỉnh nhiệt độ lên men 40, 45, 50⁰C. Các thí nghiệm được lập lại 3 lần. Kết quả cho thấy, điều kiện lên men 6 ngày ở nhiệt độ 50⁰C cho kết quả tốt nhất. Từ kết quả thực nghiệm trên, nhóm nghiên cứu thực hiện thực nghiệm khảo sát tác động cụ thể của các chủng vi sinh vật chọn lọc lên hạt lên men, đồng thời so sánh với quá trình lên men ở cùng điều kiện. Thực nghiệm được lập lại 3 lần. Chất lượng hạt lên men được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7519:2005.

Dịch nấm men Sacharosemmyces cerevisiae được bổ sung 5 ml vào mỗi thí nghiệm, số lượng nấm men tương ứng là 3,375×107 CFU/ml. Dịch vi khuẩn Acetobacter aceti  được bổ sung 10 ml vào mỗi thí nghiệm, số lượng vi khuẩn tương ứng là 1,87×108 CFU/ml.

Mẫu được đựng trong thiết bị lên men bằng nhựa có rãnh ở đáy, chứa mỗi lần 0,5 kg dùng để lên men hạt. Số lần đảo trộn trong quá trình lên men là 2 lần (vào ngày thứ hai và ngày thứ tư của quá trình lên men). Sau khi lên men 6 ngày, tiến hành sấy hạt ở 55⁰C trong vòng 48 giờ , sau mỗi 12 giờ tiến hành đảo trộn một lần. Sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men được làm khô đến độ ẩm ≤ 7%, kiểm tra độ ẩm theo TCVN 7520:2005, bảo quản trong các túi polyetylen kín.

1.3.Phân tích yếu tố hóa – lý

Mẫu được lấy mỗi ngày một lần với khối lượng 5 g hạt để phân tích. Sau khi sấy, hạt ca cao được loại bỏ vỏ, nghiền nhỏ, cân 3 g bột kiểm tra hàm lượng lipid theo TCVN 4592: 1988. Mẫu được đo định kỳ mỗi ngày 3 lần về nhiệt độ, pH (TCVN 2655-78), và độ Brix (TCVN 4414: 1987). Ngoài ra, còn phân tích khối lượng cơm nhầy và khuyết tật hạt ca cao để đánh giá chất lượng chính xác theo yêu cầu.

2.     KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.1. Khảo sát sự biến đổi trong quá trình lên men

2.1.1. Sự thay đổi về nhiệt độ khối hạt trong quá trình lên men

Quá trình tăng nhiệt độ của khối hạt diễn ra theo 2 giai đoạn chính: giai đoạn đầu là giai đoạn nhiệt độ tăng từ khi bắt đầu lên men tới sau 48 giờ, giai đoạn hai là giai đoạn ổn định nhiệt độ tại 50⁰C.

Giai đoạn từ khi bắt đầu lên men tới hết 48 giờ, nhiệt độ đạt được giữa 2 phương pháp xấp xỉ ngang nhau. Sự khác biệt rõ nhất là giai đoạn khoảng 48 giờ đến hết 72 giờ, nhiệt độ của quá trình lên men có điều chỉnh thấp hơn, nguyên nhân có thể được giải thích do quá trình hiếu khí ít hơn, vì vậy khả năng hoạt động của vi khuẩn Acetobacter thấp, khiến lượng acid và năng lượng sinh ra không nhiều. Về cuối giai đoạn, nhiệt độ khối hạt giữa 2 phương pháp đạt gần bằng nhau, 48,6⁰C đối với phương pháp lên men có điều chỉnh và 48,1⁰C với lên men tự nhiên.

2.1.2. Sự thay đổi về pH của khối hạt trong quá trình lên men

Trong quá trình lên men, acid lactic và acid acetic sinh ra từ quá trình chuyển hóa đường trong lớp cơm nhầy, các acid nầy di chuyển vào trong hạt làm pH của hạt thay đổi. Đồng thời, sự chuyển hóa trong quá trình lên men cũng làm thay đổi pH của bản thân các hạt ca cao. Từ số liệu của quá trình khảo sát có thể nhận thấy, giai đoạn từ lúc bắt đầu lên men tới 72 giờ, pH của hạt trong phương pháp lên men có điều chỉnh thấp hơn lên men tự nhiên. Sau 96 giờ, pH tăng nhẹ do nội nhũ đã sử dụng phần lớn các acid vào quá trình phân hủy màng tế bào để làm thoát các hợp chất anthocyanins và cyanidin (alkaloid) tạo ra màu nâu trong hạt. Quá trình lên men kết thúc với giá trị pH thu được giữa 2 phương pháp gần bằng nhau: 5,27 và 5,16, tương ứng với lên men có điều chỉnh và lên men tự nhiên.

2.1.3. Sự thay đổi về tổng lượng chất khô hòa tan của cơn nhầy

Phương pháp lên men có định hướng thể hiện sự giảm mạnh độ Brix của cơm nhầy sau 24 giờ lên men (từ 1,7 về 0), nguyên nhân có thể do lượng nấm men bổ sung vào đã chuyển hóa mạnh mẽ đường thành rượu trong điều kiện yếm khí. Theo một nghiên cứu ở nước ngoài trong 24 – 48 giờ đầu lên men, hàm lượng ethanol trong cơm nhầy có thể tăng lên tới 6%. Sự thay đổi nầy có thể có tác động lớn đến sự hình thành hương vị sau nầy của hạt ca cao đã lên men.

Nhìn chung trong giai đoạn đầu (48 giờ đầu), lượng dịch nhầy thoát rất nhanh. Giai đoạn sau, khi cơm nhầy đã bị cô đặc hơn thì mức độ thoát nước khó khăn hơn. Sự mất nước của cơm nhầy thu được từ phương pháp lên men có điều kiện cao hơn, nguyên nhân do vi sinh vật bổ sung vào khiến cho lượng đường nhanh chóng biến thành rượu và acid; việc nầy làm giảm độ nhớt, vì thế tốc độ thoát dịch tốt hơn. Kết thúc sau 6 ngày lên men, hao hụt lượng cơm nhầy giữa 2 phương pháp lên men có điều chỉnh và phương pháp lên men tự nhiên tương ứng là 8,6% và 7,4%.

2.2. So sánh sự biến đổi hạt ca cao sau khi sấy khô

                   Bảng: So sánh sự biến đổi của hạt ca cao sau khi sấy khô

Cả 2 phương pháp lên men đều cho pH tối ưu. Phương pháp lên men có điều chỉnh có pH cao hơn, giảm được vị chua cho sản phẩm sau nầy. Vị chua của hạt trong lên men có định hướng rất nhẹ, hầu như không nhận thấy; trong khi đó với mẫu đối chứng có vị chua nồng hơn. Điều nầy có thể cho thấy, trong lên men tự nhiên, lượng acid acetic không được khống chế như lên men có định hướng, nên tạo vị chua nồng. Quá trình lên men tốt là hạt sau lên men có độ chua nhẹ, hoặc giảm được hết độ chua, mà vẫn đảm bảo mùi thơm của ca cao.

Đối với màu sắc hạt, tỷ lệ hạt nâu càng lớn thì quá trình lên men càng tốt và ngược lại; tỷ lệ hạt chai xám cao là biểu hiện quá trình không lên men; tỷ lệ hạt tím cao  chứng tỏ quá trình lên men không hoàn chỉnh và nếu tỷ lệ hạt mốc cao chứng tỏ hàm lượng acid, rượu trong khối hạt không đủ để ngăn cản quá trình phát triển của nấm mốc hoặc nhiệt độ thấp tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển. Trong các thí nghiệm thì tỷ lệ hạt chai, xám và tỷ lệ hạt mốc không xuất hiện chứng tỏ quá trình lên men đồng đều, lượng acid và rượu tạo ra đủ để ức chế các nấm mốc. Tỷ lệ hạt nâu từ lên men có định hướng (80%) cao hơn lên men tự nhiên (70%).

Hàm lượng lipid thu được từ 2 phương pháp trên tương đương với hàm lượng ca cao chất lượng tốt tại Ghrana và phù hợp với tiêu chuẩn thu mua ca cao tại Việt Nam (> 50%).

3.     KẾT LUẬN

Tóm lại, kết quả nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt về chất lượng hạt ca cao giữa phương pháp lên men có định hướng và lên men tự nhiên, trong cùng một điều kiện ở 50⁰C trong 6 ngày. Quá trình lên men có định hướng cho chất lượng hạt ca cao tốt hơn: hạt trong quá trình lên men không xuất hiện nấm mốc, màu sắc hạt đẹp và ổn định hơn, tỷ lệ hạt nâu sau sấy cao hơn (10%); hạt ca cao sau khi rang mùi thơm hơn và ít chua hơn, có vị đắng chocolate nhiều hơn.

Ở tỉnh Tiền Giang, hiện nay diện tích trồng ca cao đã xấp xỉ 2.200 ha và kế hoạch đến 2015 sẽ nâng lên 4.000 ha. Với mức năng suất như thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thì đến năm 2015 Tiền Giang sẽ đạt sản lượng ca cao hạt từ 4.500 – 5.000 tấn/năm và thu nhập về cho tỉnh với loại cây trồng mới nầy có thể đạt từ 300 tỷ đồng/năm trở lên. Do đó việc chuyển giao công nghệ lên men hạt ca cao đảm bảo chất lượng cao, ổn định, có tỷ lệ hạt đạt tiêu chuẩn cao là việc làm rất cần thiết nhằm phục vụ tốt cho yêu cầu xuất khẩu hạt ca cao trong giai đoạn hiện nay và thời gian sắp tới. Thực hiện được điều đó sẽ góp phần nâng cao thu nhập cho bà con nông dân xứ dừa và một phần nông dân vùng vườn cây ăn trái của tỉnh. Ngoài ra, còn đảm bảo thực thi đúng hướng theo tinh thần Nghị quyết Đại hội đảng bộ lần thứ IX của tỉnh đề ra./.