MỞ ĐẦU Ca cao là cây công nghiệp nhiệt đới, có thể trồng đƣợc trên nhiều loại đất khác nhau nhƣ đất đỏ, đất xám, đất phù sa cổ, đất có thành phần cơ giới trung bình đến nhẹ. Ở Việt Nam, ca cao chủ yếu đƣợc trồng ở Tây Nguyên, Miền Đông Nam bộ, Đồng bằng Sông Cửu Long và cả vùng Duyên hải Miền Trung. Chủ trƣơng chung của nhà nƣớc trong vấn đề đa loại hóa cây trồng, vật nuôi và chuyển đổi cơ cấu cây trồng nhằm tăng tính bền vững trong canh tác nông nghiệp, phá vỡ thế độc canh nhiều rủi ro đã trở thành một thuận lợi to lớn cho sự phát triển diện tích trồng ca cao. Trên thế giới hiện nay, nguồn nguyên liệu ca cao đang trở nên khan hiếm do một số nƣớc sản xuất ca cao lớn vì nhiều lý do bất ổn trong kinh tế chính trị nhƣ Bờ Biển Ngà (nƣớc sản xuất ca cao lớn nhất thế giới) bị giảm sản lƣợng khoảng 38%, Ghana giảm 19% trong khi nhu cầu sử dụng ca cao tiếp tục tăng dẫn đến tình trạng cung không đủ cầu.
Nhiều nhà chế biến ca cao đã hƣớng sang tìm nguồn cung thay thế từ các nƣớc Đông Nam Á, nơi cây ca cao vẫn đƣợc coi là cây trồng mới và đang trên đà phát triển mạnh mẽ. Đây là cơ hội cho Việt Nam phát triển diện tích và sản lƣợng ca cao. Trong mục tiêu xây dựng và phát triển một cách bền vững ngành ca cao, ngoài vấn đề cải thiện năng suất và khả năng chống chịu đối với các yếu tố môi trƣờng thì vấn đề chất lƣợng cũng luôn đƣợc đặt lên hàng đầu vì ca cao là nguyên liệu làm chocolate, một trong những sản phẩm bánh kẹo đòi hỏi sự tinh tế của chất lƣợng nguyên liệu cũng nhƣ kỹ thuật chế biến. Tuy nhiên chỉ tiêu về độ pH của hạt ca cao Việt Nam lại tƣơng đối thấp (pH ≤ 5,0) làm cho hạt ca cao thành phẩm có vị chua nên giá bán trên thị trƣờng quốc tế thấp hơn các nƣớc khác.
Việc cải thiện nhằm nâng độ pH đòi hỏi phải có những tìm hiểu cặn kẽ nguyên nhân gốc của hiện tƣợng này. Xuất phát từ các lý do trên, đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng của loại, liều lƣợng phân kali và một số kỹ thuật sơ chế đến chất lƣợng hạt ca cao thành phẩm” đƣợc thực hiện nhằm mục đích giảm độ chua cho hạt sau lên men, góp phần vào việc nâng cao chất lƣợng hạt ca cao Việt Nam, từ đó xây dựng sản phẩm nông nghiệp mới theo hƣớng bền vững với sức mạnh cạnh tranh 2 cao. Tính cấp thiết của đề tài Chất lƣợng hạt ca cao thành phẩm liên quan đến các yếu tố quan trọng đó là phải có các loại giống ca cao tốt; phải thực hiện đúng kỹ thuật canh tác và đặc biệt là kỹ thuật sơ chế hạt ca cao (ủ lên men và làm khô) đảm bảo. Làm đúng kỹ thuật ủ lên men là cực kỳ quan trọng để có đƣợc hạt ca cao chất lƣợng.
Hƣơng vị chocolate chỉ có đƣợc khi hạt ca cao đã trải qua quá trình lên men do đó hạt ca cao chất lƣợng đồng nghĩa với hạt ca cao lên men đúng kỹ thuật. Lên men ca cao là quá trình chuyển hóa đƣờng trong lớp cơm nhầy bao quanh hạt thành rƣợu và sau đó là thành acid. Acid sau khi hình thành sẽ thấm vào nhân hạt thủy phân protein thành các acid amin. Nhƣ vậy nguyên nhân chính của độ chua hạt là từ việc lên men đƣờng để chuyển hóa thành acid thông qua hai quá trình: lên men yếm khí (đƣờng chuyển hóa thành ethanol) và lên men háo khí (rƣợu chuyển hóa thành acid).
Khi hàm lƣợng đƣờng trong lớp cơm nhầy cao dẫn đến quá nhiều acid hình thành làm cho hạt quá chua sau khi lên men. Do đó kiểm soát đƣờng ở lớp cơm nhầy là kiểm soát đƣợc phần cơ bản ở độ chua hạt sau khi lên men. Các thị trƣờng hấp dẫn mua ca cao giá cao nhƣ Nhật Bản, Châu Âu đều yêu cầu hạt ca cao sau khi lên men ít chua (pH > 5,3) với giá chênh lệch 200 - 300 USD/tấn so với giá thị trƣờng. Ca cao Việt Nam có pH chỉ đạt 4,7 - 5,0 nên có vị chua.
Nếu giảm độ chua nguyên liệu bằng cách kiềm hóa trong quá trình sản xuất chocolate thì phải sử dụng hóa chất đó là điều mà ngƣời tiêu dùng e ngại dẫn đến hạn chế sử dụng sản phẩm. Việc nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật gỉảm hàm lƣợng đƣờng trong lớp cơm nhầy hạt ca cao tƣơi thông qua kỹ thuật canh tác (chế độ phân bón); xử lý hạt không dùng hóa chất giai đoạn lên men và làm khô hạt để tăng pH, giảm chua cho hạt ca cao thành phẩm Việt Nam là vấn đề rất cấp thiết hiện nay của ngành ca cao Việt Nam nhằm hƣớng tới tăng giá trị thƣơng mại, bảo vệ sức khỏe ngƣời tiêu dùng đồng thời tăng thêm lợi nhuận cho ngƣời sản xuất. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu ảnh hƣởng của phân kali đến hàm lƣợng đƣờng trong cơm nhầy hạt ca cao và một số biện pháp kỹ thuật sơ chế hạt nhằm góp phần hoàn thiện quy trình canh tác và chế biến hạt ca cao chất lƣợng cao. Mục tiêu cụ thể - Xác định đƣợc hiện trạng canh tác và một số yếu tố liên quan đến chất lƣợng hạt ca cao tại một số vùng trồng ca cao nhiều của Việt Nam.
- Xác định đƣợc loại và liều lƣợng phân bón kali thích hợp để hàm lƣợng đƣờng trong lớp cơm nhầy hạt ca cao tƣơi ở mức thấp đồng thời vẫn đảm bảo năng suất cho cây. - Xác định đƣợc chủng nấm men bổ sung vào khối ủ hạt ca cao ngay khi bắt đầu quá trình lên men có tác dụng thúc đẩy giai đoạn lên men yếm khí hình thành nhiều ethanol sau đó là acid acetic đồng thời giảm lƣợng acid lactic hình thành từ đó hạn chế lƣợng acid lactic tồn dƣ trong hạt thành phẩm làm cho hạt bớt chua. - Xác định đƣợc tỷ lệ ép dịch cơm nhầy phù hợp nhất trƣớc khi cho hạt vào thùng ủ lên men để giảm lƣợng đƣờng tham gia vào quá trình chuyển hóa hình thành acid nhằm giảm chua cho hạt thành phẩm. - Xác định đƣợc thông số phù hợp cho quá trình làm khô hạt bằng phƣơng pháp sấy hạt và điều kiện cụ thể cho quá trình làm khô hạt bằng phƣơng pháp phơi hạt.
- Đề xuất cải tiến quy trình canh tác và quy trình công nghệ sau thu hoạch hạt cho ca cao ở Việt Nam. Giới hạn nghiên cứu Thí nghiệm khảo sát hiện trạng canh tác tại nông hộ và một số yếu tố liên quan đến chất lƣợng hạt ca cao chỉ thực hiện trên ba vùng thuộc ba khu vực trồng nhiều ca cao ở Việt Nam là Đồng Nai (khu vực Đông Nam Bộ), Đăk Lăk (Tây Nguyên) và Bến Tre (Đồng bằng Sông Cửu Long). Thí nghiệm đồng ruộng thực hiện đối với cây ca cao trồng trên hai loại đất là đất đất FRr ở huyện Di Linh, tỉnh Lâm Đồng và đất Ach ở huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai. Phân lập nấm men từ khối ủ hạt ca cao lên men tự nhiên của Công ty TNHH ca cao Trọng Đức, huyện Tân Phú, tỉnh Đồng Nai.
Bổ sung từng loại nấm men riêng rẽ vào các khối hạt ngay khi bắt đầu quá trình lên men, do điều kiện về thời gian và kinh phí nên không thực hiện việc xác định mật độ của các loại nấm men bổ sung vào khối ủ theo thời gian lên men. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 4 Kết quả đạt đƣợc của đề tài đóng góp cụ thể vào việc nâng cao chất lƣợng hạt ca cao thành phẩm: Thông qua kiểm soát lƣợng đƣờng ở lớp cơm nhầy bằng biện pháp nông học và kỹ thuật sơ chế dẫn đến pH hạt khô tăng lên nhằm giảm chua cho hạt thành phẩm từ đó tăng giá trị hạt thƣơng phẩm; Góp phần vào việc hoàn thiện quy trình trồng và sơ chế hạt ca cao. Đối tƣợng nghiên cứu Loại, liều lƣợng phân kali và kỹ thuật sơ chế ảnh hƣởng đến chất lƣợng hạt ca cao thành phẩm. Phạm vi và địa điểm nghiên cứu Thí nghiệm đồng ruộng đƣợc thực hiện trên vƣờn ca cao 7 năm tuổi, trồng thuần, nhóm giống Trinitario.
Địa điểm thực hiện thí nghiệm đồng ruộng và lên men đƣợc tiến hành tại tỉnh Lâm Đồng và tỉnh Đồng Nai. Thí nghiệm phân lập nấm men từ khối ủ hạt ca cao tự nhiên đƣợc thực hiện tại Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên, Đà Lạt. Giải trình tự gen để định danh nấm men đƣợc thực hiện tại Công ty TNHH Dịch vụ và Thƣơng mại Nam khoa TP. Thí nghiệm nhân sinh khối nấm men dƣới loại bột nhão (paste) đƣợc thực hiện tại vƣờn ca cao huyện Tân Phú, tỉnh Đồng Nai.
Thí nghiệm ép hạt và bổ sung nấm men vào khối ủ đƣợc thực hiện tại Công ty TNHH ca cao Trọng Đức, huyện Tân Phú, tỉnh Đồng Nai. Các thí nghiệm làm khô hạt đƣợc thực hiện tại Trƣờng Cao đẳng Công nghệ và Kinh tế Bảo Lộc và Công ty TNHH ca cao Trọng Đức, huyện Tân Phú, tỉnh Đồng Nai. Thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu: Từ năm 2012 - 2016 8. Đóng góp mới của đề tài - Đánh giá đƣợc tác động của loại, liều lƣợng phân kali ảnh hƣởng đến hàm lƣợng đƣờng trong lớp cơm nhầy hạt ca cao tƣơi, từ đó có thể kiểm soát hàm lƣợng đƣờng tích lũy trong cơm nhầy hạt ca cao thông qua quá trình canh tác.
- Xác định đƣợc một số chủng nấm men tham gia vào quá trình lên men hạt ca cao tự nhiên. - Xác định đƣợc chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae tham gia vào quá 5 trình lên men hạt ca cao là tốt nhất cho mục tiêu chất lƣợng: pH hạt cao hơn đối chứng, hạn chế sự hình thành acid lactic, tổng lƣợng acid tồn dƣ trong hạt thành phẩm không quá cao. 6 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Sơ lƣợc về cây ca cao Cây ca cao (Theobroma cacao L.) có nguồn gốc từ các lƣu vực sông Amazon và đƣợc trồng phổ biến ở nơi này từ hơn 500 năm trƣớc (Braudeau, 1984).
Mỗi trái ca cao chứa 30 - 40 hạt ca cao tƣơi nằm trong lớp cơm nhầy rất giàu đƣờng lên men nhƣ glucose, fructose, sucrose và có độ pH thấp 3,0 - 3,5 chủ yếu là do sự có mặt của acid citric. Hạt ca cao là nguyên liệu chính của sản xuất chocolate (Ardhana và Fleet, 2003). Hiện nay có ba vùng chính trên thế giới trồng ca cao là Nam Mỹ (Brazil, Ecuador), Tây Phi (Bờ biển Ngà, Ghana, Cameroon, Nigeria) và Đông Nam Á (Indonesia, Malaysia.
