可可醱酵 (Cacao fermentation)

可可製成
巧克力製程

收穫 (Harvesting)

可可果實必須在樹上完全成熟才能採收,如此才能有果肉糖分較高的良好可可種子,接著才能充分的醱酵而產生良好的風味,採收後的可可果實需放在室內3~4天熟成後,再剖開將種子挖出進行醱酵。每株可可樹能採收可可豆約1~1.5公斤,一般每甲地約可收375公斤的可可豆。

醱酵 (Fermentation)

簡單來說,醱酵能將緊緊包裹著可可豆的果肉 (Pulp)去除,並減少苦澀味。其利用大地存在的天然酵母菌以及其他某些細菌產生的,將可可豆及外包果肉挖下放至於底面有孔洞的的醱酵箱內,任其自然醱酵,其長短與可可品種及季節有關,短者3~4天,長到6~12天,發酵首日果肉變成汁液排掉,溫度上升至45度左右,中途攪拌數次防止溫度過高,最後完成醱酵時溫度約50度,果肉在醱酵過程中會產生酒精及二氧化碳,酒精再變成醋酸,種子內的蛋白質被分解成胺基酸,發芽能力喪失,單寧類物質凝固,苦澀味降低,外觀上種子內部顏色由紫轉為棕色,豆仁會收縮與種皮剝離。

好!接下來我們要更詳細的看可可醱酵的過程,請耐心地細細品嘗!

醱酵過程中其實其中發生的反應錯綜複雜,但主要是以酵母菌 (Yeast)、乳酸菌 (Lactic acid bacteria)與醋酸菌 (Acetic acid bacteria)這三種菌所進行的一連串過程,才使得可可有其特殊風味!

醱酵菌株成長曲線醱酵產物曲線

上圖可知,可可發酵整個過程中,三種菌株的生長情形以及產生的產物,醱酵前兩天主要是酵母菌做厭氣醱酵,將蔗糖 (Sucrose)、葡萄糖  (Glucose)及果糖 (Fructose)轉化成酒精 (Ethanol)以及二氧化碳,此過程會放熱因而使得醱酵槽升溫至35至40度C。

螢幕擷取畫面 (3)

此外也將生成許多有機酸,包括乙酸 (Acetic acid)、草酸 (Oxalic acid)、磷酸 (Phosphoric acid)、琥珀酸 (Succinic acid)及蘋果酸 (Malic acid),以及氣味分子包括醛類、羰基化合物、酯類(揮發性果香)、脂肪酸、高級醇、有機酸、酚類和含硫化合物。而在醱酵的前24小時,酵母菌經由果膠分解酶使得可可豆上的果肉液化,產生汁液進而排除,也讓空氣能進入可可豆之間以便使醋酸菌進行接下來的好氧醱酵。

48小時後醋酸菌開始作用,造成以下反應發生:
螢幕擷取畫面 (4).png

醋酸穿過可可豆殼,在高溫下殺死了可可豆和破壞內部的細胞結構,蛋白質因酵素而降解為多肽和氨基酸形成巧克力香味的前驅物,而糖(葡萄糖/果糖)也被釋放成為香味前驅物,另外,部分的多酚類物質被氧化並聚合成大型的單寧分子,因此使得澀味減少,部分多酚和可可鹼/咖啡因擴散並從豆子中滲出,因此降低澀味和苦味。

整個可可豆醱酵過程果肉與顏色的變化如同下圖所示:

醱酵過程圖1醱酵過程圖2

果肉慢慢被分解而轉為汁液排除,可可豆種皮由乳白色漸漸轉為咖啡色,而種仁則是由紫色轉為紅褐色,這就是可可豆醱酵的整個過程與變化。

最後,來講講可可豆的香氣分子有哪些吧!

● 生物鹼 (Alkaloids)

可可鹼 (Theobromine) (約含2% to 3%):苦味
咖啡因 (Caffeine) (約含0.2%):苦味

● 多酚類 (Polyphenols)

原花青素 (Proanthocyanidins) (約含0.1%):澀味
兒茶素 (Catechins) (約含0.05%):苦味

● 吡 (ㄅㄧˋ)嗪 (ㄑㄧㄣˊ) (Pyrazines) (Strecker降解與梅納反應產生)

四甲基吡嗪 (Tetramethylpyrazine) :巧克力、咖啡
三甲基吡嗪 (Trimethylpyrazine) :可可、堅果、花生

● 酯類 (Esters) (醱酵產生)

乙酸異戊酯 (Isoamyl acetate):水果、香蕉
2-乙酸苯乙酯 (2-Phenylethylacetate):花香、蜂蜜
乙基-2-甲基丁酯 (Ethyl-2-methylbutanoate):果香

● 醇類 (Alcohols) (醱酵產生)

2-庚醇 (2-Heptanol):果香、青草味
2-苯乙醇 (2-phenylethanol):花香、蜂蜜

● 醛酮類 (Aldehydes and ketones) (Strecker降解產生)

2-甲基丁醛 (2-Methylbutanal):巧克力
3-甲基丁醛 (3-methylbutanal):巧克力
可卡醛 (5-Methyl-2-phenyl-2-hexenal):苦味
苯乙酮 (Acetophenone):花香

● 酸 (Acids) (烤焙時會揮發約70%)

乙酸 (Acetic acid):果酸味
丙酸 (propionic acid):果酸味
丁酸 (butyric acid):果酸味

圖片1

因為如此多的氣味分子才能使得可可能有如此豐富有層次的香氣!以上就是整個可可醱酵的過程,如有發現任何有誤的地方歡迎糾正討論,如有侵犯著作權的地方我們會立刻刪除,若有疑問也歡迎留言討論唷!
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資料來源:
台灣大學農業化學系博士生 許宸 整理
Funky Chocolate 翻譯、整理
Zoi Papalexandratou et al.(2016)It's Gettin’ Hot in Here: Breeding Robust Yeast Starter Cultures for Cocoa Fermentation. Trends in Microbiology Vol.24, No.3 等數篇國內外期刊
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「資料來源:Funky Chocolate 文章網址:https://funkychocolatetw.wordpress.com/」

 

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巧克力的好處-part 2:吃巧克力可以減肥?

這次跟大家分享一篇美國的期刊,是Yeyi Gu等人在2011年於Journal of Agricultural and Food chemistry所發表的,主題是:可可萃取物與原花青素抑制關鍵消化酵素 (Inhibition of Key Digestive Enzymes by Cocoa Extracts and Procyanidins)

一般大眾常誤認巧克力為高熱量食品,吃多會造成肥胖,這種認知沒錯,但應該限縮其範圍至巧克力糖果,而非指所有巧克力產品,因為市面上出現的巧克力產品,大多可可含量低、糖分多、用替代可可脂,這些稱為巧克力糖果,而造成肥胖的主因是這些高含量的糖與那些非天然可可脂的替代可可脂。本篇研究即指出,可可中含有高量的多酚類物質,這些多酚類物質可以有效的抑制腸到內消化酵素,先前的研究指出,可可中的多酚類物質可以抗氧化、抗心血管疾病等有益身體健康之好處。近來巧克力逐漸普及,許多較純、可可含量較高的黑巧克力出現,希望能夠了解可可中有益之影響機制並傳達給大眾。

本篇探討體外可可萃取物與原花青素抑制影響對於胰澱粉酶 (pancreatic aamylase, PA)、胰脂肪酶 (pancreatic lipase, PL)與磷脂酶 A2 (phospholipase A2, PLA2)的分泌及抑制動力學的特徵。測試未發酵 (Lavado)、正常處理與鹼化 (Dutchprocess)後的可可萃取物與原花青素。實驗結果顯示出可可萃取物與原花青素可抑制PA、PL與PLA2且與劑量相關。未發酵的可可萃取物最具有抑制能力。動力學分析指出正常的可可萃取物及原花青素之五聚體 (pentamer)與十聚體 (decamer)抑制PL為混合型抑制,五聚體與十聚體抑制PLA2活性為非競爭型,而正常的可可萃取物抑制PLA2為競爭型。研究指出可可多酚在體外實驗中可以抑制消化酵素,且可能可以與低熱量飲食結合進而達到體重的管理。
簡單來說的結論:
(1) 可可可以有效的抑制消化酵素,且可能可以與低熱量的飲食結合進而達到體重的管理。
(2) 可可抑制消化酵素能力:
未發酵 (Lavado)>正常>鹼化 (Dutch-process)
*鹼化:通常市面上的可可粉都有經過鹼化處理,鹼化處理的好處是可以增加可可粉的香味,讓可可粉擁有漂亮的紅棕色,以及水溶性較好等優點,但也因此會失去許多可可中的多酚類物質!

參考資料:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3113527/
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「資料來源:Funky Chocolate 文章網址:https://funkychocolatetw.wordpress.com/」