Товарознавство цукру, меду, кондитерських виробів - Сирохман І.В. - 7.1. БУДОВА, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ КАКАО-БОБІВ

7.1. БУДОВА, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ КАКАО-БОБІВ

Основною сировиною для виробництва шоколаду та шоколадних виробів є какао-боби.

Какао-боби - насіння плодів тропічного дерева какао Theobroma cacao L. від грецького theos - бог, broma - їжа, cacao - спотворена мексиканська назва насіння цієї рослини.

Дике дерево какао росте на узбережжі Мексики, в Центральній і Південній Америці та на деяких островах Азії. Воно досягає у висоту 12 м, але на культивованих плантаціях шляхом обрізки цю висоту обмежують до 5-7 м. Росте у тіні інших, більш високих дерев. Квіти і плоди шоколадного дерева виростають безпосередньо на стовбурі та найстаріших гілках. Шоколадні дерева починають цвісти у віці трьох років, але перші два роки квіти зривають, щоб потім були кращі плоди. Плоди дозрівають через 5-8 місяців після запилення. Дерева плодоносять 2 рази на рік протягом 30- 80 років. Найбільші врожаї дають дерева у віці 10-30 років - у середньому 200-500 кг сухих плодів з гектару. З одного дерева знімають від 50 до 120 плодів, з яких одержують у середньому 1 кг ферментованих сухих какао-бобів (рис. 7.1, 7.2).

Рис. 7.1. Квіти і плід (зліва) шоколадного дерева; справа: розкритий плід з насінням, оточеним білуватою пульпою

Рис. 7.2. Залежно від різновидів і сортів шоколадного дерева його плоди на час дозрівання відрізняються за формою і забарвленням

Розрізняють дві основні групи дерев какао: кріоло і форасте-ро, які відрізняються умовами вирощування та якістю какао-бобів.

Основну кількість какао-бобів виробляють у країнах Західної Африки, Південної і Центральної Америки, менше - Азії і Океанії.

Плід какао дерева нагадує великий огірок довжиною 15- 30 см, у м'якоті якої 25-40 насінин від рожевого до фіолетового кольору, з гірким, в'язким смаком, без виразного аромату. Тому їх піддають ферментації, внаслідок чого проходить гідроліз фенольних сполук глікозидазами, частина поліфенолів взаємодіє з білками, що призводить до утворення нерозчинних білково-фенольних комплексів. Цукроза гідролізується до інвертного цукру, а арабіноза і галактоза виділяються з антоціанів. Тривалість ферментації какао-бобів у форастеро - 5-7 днів, а кріоло - 1-3 дні. Потім здійснюється сушіння бобів. На початковій стадії сушки фенольні сполуки частково окислюються і конденсуються із збільшенням доступу кисню повітря і дії поліфенолоксидази, а потім руйнуються ферменти. Світлі какао-боби (кріоло) набувають світло-коричневого, а фіолетові (форастеро) темно-коричневого забарвлення. Одночасно пом'якшується гіркий смак і з'являється характерний аромат.

Для кількісного визначення поліфенольних сполук, переважно проціанідинів у бобах какао, розроблений швидкий і чутливий метод аналізу, що базується на використанні спектроскопії у ближній інфрачервоній смузі (700-2492 нм). Серед ідентифікованих сполук виявлені (-)-епікатехін, (+)-епікатехін, (+)-катехін, олігомери флавон-3-ома та інші, концентрація яких значною мірою залежить від місця вирощування рослин.

Залежно від споживних властивостей розрізняють какао-боби благородні (сортові), що мають ніжний смак і приємний тонкий аромат (Ява, Тринідад, Еквадор, Венесуела, Самоа та інші) і споживчі (ординарні), з гірким, терпким, кислуватим смаком та сильним ароматом (африканські сорти, Байя, Пара, Гватемала, Куба та ін.).

Смакоароматичні властивості какао-бобів окремих регіонів характеризуються індивідуальними особливостями. Наприклад, у бобів з Кот д'Іувара виражений терпкий, пряний, карамельний смак і аромат, з Венесуели - терпкий, смажений горіховий, з нотами кави, з Мексики - духмяний, терпкий смак гіркого шоколаду з нотами ізюму, з Мадагаскару - горіховий смак з нотами мокко і грильяжу, з Еквадору - духмяний, а смак гіркого шоколаду.

Відповідно до міжнародних стандартів какао-боби повинні бути зрілі, повні, округлої форми, здоровими, частка сторонніх домішок у партії какао-бобів не повинна перевищувати 5 %, вологи - не більше 8 %. Кращі какао-боби повинні містити какао-масла не менше 51-54 %, какаовели - не більше 11-13 %, а недоферментованих і ушкоджених бобів - 5-10 %. Середня маса 100 штук бобів має бути в межах від 100 до 160 г.

Какао-боби складаються із твердого ядра, що утворене двома сім'ядолями, зародка (ростка) і оболонки - какаовели, що становить 12-17 %.

Ядро є найбільш цінною складовою частиною какао-бобів завдяки значному вмісту какао-масла (48-54 %), а також наявності білкових (11,8-15,2 %), дубильних речовин (3,2-5,8 %), крохмалю (6,5-10,0 %), теоброміну (0,8-2,1 %), кофеїну (0,05-0,34 %) тощо.

Какао-масло характеризується високими споживними властивостями. В рідкому стані воно світло-жовтого кольору з характерним запахом какао. Температура застигання какао масла за Жу-ковим 22-25°С, а температура плавлення початкова 31-34°С, кінцева 33-36°С. З охолодженням какао-масла до температури нижче як 20°С воно набуває кристалічної структури, стає твердим і крихким, зменшується в об'ємі, що особливо важливо під час формування шоколадних виробів.

У складі какао-бобів жир досить стійкий до окислювальних і гідролітичних процесів. За чотири роки зберігання какао-бобів у неопалювальних складах різних кліматичних зон перекисне число збільшилося з 0,010 до 0,026 % J₂, а кислотне число - з 2,0 до 3,6 мг KOH. За цей період не було виявлено вторинних продуктів окислення жиру, які реагують з 2-тіобарбітуровою кислотою.

Особливістю какао масла є однорідність його тригліцеридного складу, тобто вміст до 80 % однотипних 2-олеодінасичених три-гліцеридів. Граничне значення тригліцеридного складу становить, %: тринасичені - до 2,5; динасичені - 75-85, у тому числі, 2-олеодипальмитин ПОП 4-16, 2-олеопальмитостеарин ПОС 35-57, 2-олеодистеарин СОС 18-27; мононасичені - диненаси-чені 12-21, триненасичені - до 4; частка окремих жирних кислот у какао, %: пальмитинової - 24-32, стеаринової - 32-38, олеїнової - 30-38, лінолевої - 2-3, миристинової - 0-1, арахідонової - 0-1.

Найбільша кількість мононенасичених тригліцеридів у мала-зійському какао-маслі, мінімальна - у бразильському. Какао-масло малазійського, шри-ланкійського та індійського походжень - найбільш тверде, а бразильського - саме м'яке.

Кількість дигліцеридів у какао-маслі коливається від 1,5 до 2,8 %. Високий їх рівень помітно впливає на кристалізацію какао-масла. Тому його слід знижувати у високоякісному какао-маслі. Основні недоліки малазійських какао-бобів - надзвичайно виражений кислий присмак (має деякі інші присмаки) і слабкий смак шоколаду.

Какао-масло в основному дезодорують за відносно низької температури (рекомендована 150...180°С), що необхідно для отримання продукту нейтрального і м'якого смаку. Внаслідок цього вміст вільних жирних кислот зменшується мало. Дезодорація забезпечує часткове видалення хлорованих інсектицидів з какао-масла.

Типовий склад зумовлює добре виражені поліморфні властивості кристалічної структури какао-масла, які проявляються в можливості утворювати декілька кристалічних модифікацій, що суттєво відрізняються за фізичними властивостями. Специфічні властивості какао-масла (крихкість, твердість у поєднанні з легкоплавкістю) забезпечуються утворенням стабільної ß-кристалічної структури з температурою плавлення 34-36°С і температурою остигання за Жуковим 22-25°С, твердість якої за 20°С становить 700-1000 г/см за Камінським. Для накопичення стабільної ß-форми в технологічну схему виробництва шоколаду включають спеціальну операцію - темперування.

Хімічний склад какао-масла суттєво впливає на кінетику його кристалізації. Співвідношення насичених і ненасичених жирних кислот, а також моно- і диненасичених жирних кислот найбільше впливають на всі параметри процесу. На інтенсивність кристалізації впливає також вміст діацилгліцеридів, вільних жирних кислот і фосфоліпідів та слідів мила.

Завдяки однорідності тригліцеридного складу какао-масло несумісне з жирами іншого складу, оскільки вони утворюють з три-гліцеридами какао-масла евтектичні суміші, що характеризуються низькою температурою остигання і твердістю. Тому з какао-маслом сумісні тільки жири з високою концентрацією 2-олео-динасичених тригліцеридів. Жири, які мають у своєму складі більше як 2 % трансізомерів, у випадку додавання до какао-масла порушують його характеристики плавлення і остигання.

Існує думка, що властивості шоколаду в основному залежать від фізичної характеристики какао-масла, яке використовується у його виготовленні.

У зв'язку з обмеженістю ресурсів какао-масла використовуються замінники, у тому числі спеціальні під різними номерами, Акорин, Кебес та інші, еквіваленти какао-масла - Шоклин, Ко-берин, Суперит-екстра, Тресорит, Акомакс, Пальми, Шокозин, Човетта тощо.

Провідними зарубіжними компаніями, що випускають замінники какао-масла на основі олій тропічного походження є: Walter Rau (Німеччина), Fuji-Oil Europe (Бельгія), PGEO (Малайзія), Aarhus United (Данія). В числі їх продукції еквіваленти какао-масла "Chocozine", <<Palmy>>, нетемперовані замінники какао-масла з низьким вмістом трансізомерів "Melano NS 360R" і "Melano LT 130G", м'які кондитерські жири і замінники молочного жиру з пониженим вмістом трансізомерів "Milketta" "Butao NT 73-30" "Maslao 73-28" "Vega Milk" ("Мол фат 20") та ін. У 2005 р. виробництво спеціальних жирів досягло 300 тис. т. У ВНДІЖирів підготовлені технічні вимоги до спеціальних жирів на основі олій тропічного походження.

Розроблена нормативна документація на замінники какао-масла і стандартизовані методи визначення основних показників темперованих замінників: твердість, температуру плавлення і застигання.

Температура кристалізації какао-масла і рослинних олій, що включать у шоколадну продукцію, дещо різняться між собою. Додавання у шоколадну продукцію разом з рослинними оліями цукру, стручків ванілі, без застосування соєвого лецитину, якість даної продукції вважається високою і споживання її на одну особу складає у Франції 6,8 кг/рік.

Компанія "Ефко" представляє замінники какао-масла під торговою маркою "Еколад", які отримують за допомогою високоте-хнологічного фракціонування і часткової гідрогенізації, що забезпечує необхідні споживні властивості жирів. їх використовують для виробництва різноманітних цукеркових мас, начинок, глазурі та ін. Наприклад, для цукерок і начинок вафель розроблені замінники "Еконда", які характеризуються інтенсивною кристалізацією, пластичністю, порівняно високою твердістю. Жири групи "Еконфе" у відповідній рецептурі можуть утворювати кремові, пастоподібні начинки, які не застигають в умовах кімнатної температури. Деякі з них можуть використовуватись для вафельних начинок, забезпечуючи їм відповідну твердість.

Суперкритичну екстракцію С0₂ використовують для розділення тригліцеридів з короткою - середньою і великою довжиною ланцюга жирних кислот, що входять у його склад. Пальмоя-дрову олію розділюють методом екстракції на чотири фракції. Максимальний сумарний вихід продукту отриманий за температури 80°С і граничному тиску 48,3 МПа. Високомолекулярна фракція за складом жирних кислот, температурою плавлення, вмістом твердого жиру, йодним, кислотним і числом омилення наближаються до сумішей, які можуть бути використані як замінники какао-масла.

Теобромін - алкалоїд пуринового ряду за складом близький до кофеїну, але менш розчинний і тому стимулююча його дія на серцеву діяльність проявляється більш слабко. Він має гіркий смак, сприяє посиленню шоколадного аромату в какао-бобах під час обсмажування. Теобромін збуджує центральну нервову систему, тобто знімає втому і підвищує працездатність м'язів, полегшує головні болі, діє як сечогінний засіб і сприятливо діє у разі отруєння наркотиками. Британські вчені рекомендують складові какао-бобів використовувати як ефективний засіб від кашлю.

Значна доза теоброміну викликає частіше серцебиття, тремтіння кінцівок, а великі його дози отруйні. Теобромін і щавлева кислота, що міститься в какао-бобах, можуть зменшувати вміст кальцію в організмі і призводити до послаблення кісткових утворень. Какао продукти і шоколад не рекомендується споживати при атеросклерозі, демпінг-синдромі, хворобах печінки і жовчного міхура, гіпертонічній хворобі, недостатності кровообігу.

Білкові речовини в какао бобах представлені переважно альбумінами і глобулінами. Розчинність білків залежить від температури обсмажування. Вона знижується до 72,7 % після 42 хв. і до 65,3 % після 46 хв. обсмажування. Харчова цінність альбумінів залишається досить високою під час обсмажування ядер протягом необхідного часу.

Органічні кислоти бувають нелеткими (лимонна, яблучна, винна, щавлева) і леткими (оцтова, а в бобах із стороннім запахом - масляна і валеріанова). Загальний вміст кислоти в перерахунку на лимонну становить близько 2 %; у споживчих сортах більше, ніж у благородних, що пов'язано з тривалістю ферментації.

Фенольні сполуки - важливі речовини, що зумовлюють якість какао-бобів та продуктів їх переробки. Вони можуть окислюватись під дією ферментів, а також вступати в реакції з іншими складовими частинами какао-бобів, завдяки чому зумовлюють смак, аромат і колір шоколаду. Окислювальна конденсація кате-хинів і лейкоантоціанів має місце під час обсмажування какао-бобів і в процесі конширування шоколаду. Внаслідок окислення лейкоантоціанів утворюються відповідні антоціанідіни, а катехінів - накопичуються нерозчинні продукти коричневого кольору - флобафени.

У какао продуктах виявлено ряд фенольних сполук, про які раніше не повідомлялось: гіперозид, нарингенін, лютеолін, алігнін, а також О-глікозиди і С-глікозиди цих сполук.

Наявність поліфенолів підвищує дієтичну і терапевтичну цінність продуктів, які проявляють антиоксидантну дію, інгібірують активність різних ферментів і знижують рівень глюкози в крові.

Важливе значення має якість флавоноїдів, які в шоколаді представлені процианідінами. їх полімери запобігають відкладанню холестеринових бляшок на стінках кровоносних судин, а також сприяють розширенню судин. Процианідіни шоколаду також гальмують активність ферментів, які викликають запалення. Німецькими дослідниками встановлено, що найбільш активні тетраметри.

Розроблений спосіб отримання концентрату поліфенолів у какао шляхом екстрагування бланшированих неферментованих ка-као-бобів. Вважають, що такі сполуки не тільки поліпшують аромат харчових продуктів, але й проявляють антиоксидантну активність та лікувальні властивості. Наприклад, вони підвищують стійкість ліпопротеїнів низької густини до окислення і підсилюють антиоксидантну здатність плазми, моделюють активність тромбоцитів і синтез ейкозаноїду, захищаючи від дії пероксинітриту і проявляють імуномоделюючу дію. Концентрований екстракт містить > 10 % поліфенолів.

Ароматичні речовини какао-бобів відіграють важливу роль у формуванні відповідного аромату какао продуктів та шоколаду. На смак і аромат шоколаду впливають такі фактори, як сорт ка-као-бобів, ступінь стиглості плодів під час збирання врожаю, спосіб ферментації свіжого насіння, обсмажування і подальший процес переробки напівфабрикатів какао. В какао продуктах виявлено близько 300 таких сполук (ліналоол, спирти, альдегіди, кетони, кислоти, ефіри, аміни тощо).

Серед мінеральних речовин у какао-бобах переважають, мг/100 г: калій - 650-840, фосфор - 780-1040 (в перерахунку на Р₂0₅), магній - 21-30, кальцій - 5-10. У складі какаовели цих елементів у середньому в 3,2 раза більше.

За результатами досліджень іноземних авторів встановлено, що більшість форм кадмію у какао-бобах зв'язана з нерозчинними елементами какао і тому відсутня можливість біозасвоєння.