5 Minutės
Naujas laboratorinis metodas atkartoja ūkio fermentaciją ir užtikrina nuoseklų aukštos kokybės šokoladą
Tyrėjai iškart nustatė biologinius ir fizinius veiksnius, kurie formuoja šokolado sudėtingą aromatą ir skonį, ir panaudojo šias žinias, kad kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis atkurtų aukštos kokybės kakavos fermentaciją. Autoriaus nuotr.: Mimi Chu Leung
Kakavos fermentacija yra kritinis pirmasis žingsnis po derliaus nuėmimo, kuris nustato cheminį pagrindą šokolado skoniui, aromato įvairovei ir kartumo mažinimui. Nottingamo universiteto Gyvybės mokslų mokyklos komanda paskelbė darbą žurnale Nature Microbiology, kuriame nustatė, kaip temperatūra, pH ir fermentacijos mikrobiomos sudėtis sąveikauja ir lemia fine-flavor (aukštos kokybės) šokolado rezultatus.
Mokslinis pagrindas: kodėl fermentacija svarbi
Fermentacija paverčia žaliavinius pupelius į skonių pirmtakus, kurie vėliau atsiskleidžia skrudinant ir končuojant. Ūkiuose fermentacija dažniausiai vyksta spontaniškai: ką tik nuskintos kakavos pupelės sukraunamos dėžėse, krūvose arba krepšiuose ir leidžiama fermentuotis esant aplinkos sąlygoms. Natūraliai aplinkoje esantys mielės, bakterijos ir grybai kolonizuoja minkštimą ir pusiau išgydytas pupeles, metabolizuoja cukrus ir kitus substratus, gamindami organines rūgštis, alkoholį ir lakiuosius junginius, kurie vėliau suteikia šokoladui būdingų natų.
Tačiau spontaninės fermentacijos yra kintančios. Abiotiniai veiksniai, tokie kaip aplinkos temperatūra ir pH, kartu su tuo, kurios mikrobinės rūšys dominuoja, skiriasi tarp derlių, ūkių ir regionų. Tokia kintamybė apsunkina ūkininkams ir šokolado gamintojams patikimai gaminti aukštos kokybės (fine-flavor) šokoladą — problemą, kurią Nottingamo komanda siekė spręsti.
Tyrimo dizainas ir laboratorinė fermentacija: susiejimas su ūkio duomenimis
Tyrėjai bendradarbiavo su Kolumbijos kakavos gamintojais, stebėdami ūkio fermentacijas ir tuo pat metu matuodami pupelių temperatūrą, pH ir mikrobinę seką. Aukštos raiškos mikrobinė profilizacija atskleidė konkrečias bakterijų ir grybų rūšis bei metabolines ypatybes, kurios stipriai siejosi su fine-flavor šokolado jutiminėmis savybėmis.
Panaudodami lauko duomenis, komanda sukūrė apibrėžtą sinetinę mikrobinę bendruomenę — kruopščiai parinktą mielių, bakterijų ir grybų mišinį — ir atkūrė fermentacijos procesą laboratorijoje, griežtai kontroliuodama temperatūrą ir pH. Laboratorinis protokolas atkartojo pagrindines metabolines transformacijas ir jutiminius rezultatus, būdingus tradicinėms ūkio fermentacijoms, parodydamas, kad fine-flavor šokolado pagrindinė chemija gali būti numatoma ir suprojektuota.
Mikrobinė bendruomenė ir metaboliniai žymenys
Tyrimas pabrėžia tiek biotinius, tiek abiotinius žymenis, kurie veikia kaip patikimi skonio raidą prognozuojantys rodikliai. Tam tikri mikrobiniai taksonai ir jų metaboliniai keliai stipriai koreliavo su norimais lakiųjų junginių ir skonio profilių požymiais. Kartu nustatytos tikslinės temperatūros ir pH ribos pasirodė kaip atkuriami indikatoriai, nukreipiantys šiuos metabolinius procesus link fine-flavor rezultatų.
Pagrindiniai atradimai ir reikšmė šokolado gamybai
Pagrindinis proveržis yra dvigubas: pirmiausia nustatymas išmatuojamų žymenų (mikrobinės parašai, pH ir temperatūros intervalai), kurie patikimai prognozuoja skonio trajektorijas; antra — įrodymas, kad apibrėžta pradmenų bendruomenė ir kontroliuojamos fermentacijos sąlygos gali atkurti fine-flavor šokolado chemines ir jutimines savybes.
Dr. David Gopaulchan, pagrindinis darbo autorius, pažymi, kad perėjimas nuo nenuspėjamos, spontaninės fermentacijos prie standartizuoto, duomenimis grįsto požiūrio gali pakeisti kakavos perdirbimą. Gamytojai galėtų naudoti pradines kultūras ir stebimas fermentacijos sąlygas, kad sumažintų partijų tarpusavio svyravimus, atrakintų naujus skonio profilius ir maksimaliai padidintų derliaus vertę — panašiai kaip pradmenų kultūros išlygino ir pagerino suderinamumą alaus ir sūrių pramonėje.
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Šis darbas atveria kelius taikomosioms priemonėms, tokioms kaip optimizuotos pradmenų kultūros, jutiklinė fermentacijos kontrolė ir prognozavimo modeliai, kurie sujungia mikrobiomos duomenis su temperatūros ir pH laiko eilutėmis. Amatininkams ir pramoniniams šokolado gamintojams šios technologijos gali leisti gaminti atkuriamą fine-flavor produktą ir eksperimentuoti su skoniais parenkant mikrobių konsorciumus bei apdorojimo profilius.
Gali kilti iššūkių dėl prieinamumo ir priėmimo smulkiesiems ūkininkams: pradmenų kultūrų ir stebimos įrangos diegimas reikalauja mokymo, kokybės kontrolės ir tiekimo grandinės pritaikymų. Vis dėlto naujas laboratorinis metodas suteikia gairių, kaip mastuoti ir demokratizuoti skonio kokybės gerinimą kakavos sektoriuje.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Márquez, maisto mikrobiologė ir mokslo komunikatorė, komentuoja: 'Šis tyrimas sujungia lauko ekologiją ir taikomąją fermentacijos mokslą. Išskyrus mikrobinės ir fiziko-cheminės svirtis, kurios valdo skonio chemiją, tampa įmanoma sukurti fermentacijos protokolus, kurie yra tiek atkuriami, tiek pritaikomi prie vietos sąlygų. Kitas žingsnis — pilotiniai šių pradmenų sistemos bandymai ūkiuose, kad būtų užtikrinta, jog jos veikia ne tik laboratorijoje.'
Išvados
Nottingamo universiteto komandos tyrimas rodo, kad šokolado skoniui nereikia palikti atsitiktinumui. Nustatę mikrobinės rūšis, metabolines savybes ir tikslius temperatūros bei pH langus, kurie sukuria aukštos kokybės (fine-flavor) šokoladą, ir atkūrę šias sąlygas apibrėžtoje pradmenų bendruomenėje laboratorijoje, mokslininkai parengė pagrindą standartizuotai ir prognozuojamai kakavos fermentacijai. Šis požiūris žada pastovų aukštos kokybės šokoladą, naujas skonio inovacijas ir įrankius, padedančius augintojams bei gamintojams optimizuoti derliaus vertę, išlaikant galimybes vietiniams pritaikymams.
Šaltinis: sciencedaily
Komentarai