5 Minuten
Naujas laboratorinis metodas atkartoja ūkinę fermentaciją ir gamina vienodai aukštos kokybės subtilaus skonio šokoladą
Tyrėjai sudarė biologinių ir fizinių veiksnių žemėlapį, kurie sukuria šokolado sudėtingą aromatą ir skonį, ir panaudojo šias žinias, kad kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis atkurtų aukštos kokybės kakavos fermentaciją. Nuotrauka: Mimi Chu Leung
Kakavos fermentacija yra lemiamas pirmasis etapas po derliaus nuėmimo, nustatantis cheminį pagrindą šokolado aromatui, skonio sudėtingumui ir kartumo sumažinimui. Notingemo universiteto Bioscience mokyklos komanda paskelbė studiją žurnale Nature Microbiology, kurioje nustatė, kaip temperatūra, pH ir fermentacijos mikrobiomos sudėtis sąveikauja ir lemia subtilaus skonio rezultatus šokolade.
Mokslinis kontekstas: kodėl fermentacija svarbi
Fermentacija paverčia žalią pupelę skonių pirmtakais, kurie formuojasi kepimo ir končinimo metu. Ūkiuose fermentacija paprastai vyksta savaime: ką tik nuskintos kakavos pupelės dedamos į dėžes, krūvas ar krepšius ir paliekamos fermentuotis natūraliomis sąlygomis. Aplinkos natūraliai esančios mielės, bakterijos ir siūliniai grybai kolonizuoja minkštimą ir pusiau apdžiūvusias pupeles, metabolizuoja cukrų ir kitus substratus, gamindami organines rūgštis, alkoholį ir lakiuosius junginius, kurie vėliau suteikia šokoladui būdingų natų.
Tačiau spontaninės fermentacijos būna kintančios. Abiotiniai veiksniai, tokie kaip aplinkos temperatūra ir pH, kartu su tuo, kurios mikrobinės rūšys dominuoja, skiriasi tarp derlių, ūkių ir regionų. Ši kintamybė apsunkina ūkininkams ir šokolado gamintojams patikimai gaminti subtilaus skonio šokoladą — problema, kuriai spręsti skyrėsi Notingemo komanda.
Tyrimo dizainas ir laboratorinė fermentacija: susiejant ūkinę informaciją su sintetine mikrobioma
Tyrėjai bendradarbiavo su Kolumbijos kakavos gamintojais, sekė ūkines fermentacijas ir matavo pupelių temperatūrą, pH ir mikrobinę sėkmę. Aukštos raiškos mikrobinis profilavimas atskleidė konkrečias bakterijų ir grybų rūšis bei metabolines savybes, kurios stipriai siejosi su subtilaus skonio šokolado jutiminėmis savybėmis.
Panaudodami lauko duomenis, mokslininkai sukūrė apibrėžtą sintetinę mikrobinę bendruomenę — atrinktą mielių, bakterijų ir grybų mišinį — ir atkūrė fermentacijos procesą laboratorijoje griežtai kontroliuodami temperatūrą ir pH. Laboratorinis protokolas atkartojo pagrindines metabolines transformacijas ir jutiminius rezultatus, būdingus tradicinei ūkinėje fermentacijai, parodydamas, kad subtilaus skonio šokolado pagrindinė chemija gali būti nuspėjama suprojektuojant procesą.
Mikrobinė bendruomenė ir metaboliniai žymenys
Studija išskiria tiek biotinius, tiek abiotinius žymenis, veikiančius kaip nuoseklūs skonio vystymosi prognozuotojai. Kai kurie mikrobiniai taksonai ir jų metaboliniai keliai stipriai koreliavo su pageidaujamais lakiaisiais junginiais ir skonio profiliais. Lygiagrečiai, temperatūros ir pH tiksliniai intervalai pasirodė kaip pakartojami rodikliai, kurie nukreipia šiuos metabolinius procesus link subtilaus skonio pabaigos taškų.
Pagrindiniai atradimai ir pasekmės šokolado gamybai
Pagrindinis pažanga yra dvipusė: pirmiausia — išmatuojamų žymenų (mikrobinės parašai, pH ir temperatūros intervalai) nustatymas, kurie patikimai prognozuoja skonio trajektorijas; antra — parodymas, kad apibrėžta pradinių kultūrų bendruomenė ir kontroliuojami fermentacijos parametrai gali atkurti subtilaus skonio šokolado chemiją ir jutiminius bruožus.
Dr. David Gopaulchan, pagrindinis studijos autorius, pažymi, kad pereinant nuo neprognozuojamų spontaniškų fermentacijų prie standartizuoto, duomenimis pagrįsto požiūrio, gali būti transformuojamas kakavos perdirbimas. Gamytojai galėtų naudoti pradines kultūras ir stebimas fermentacijos parametrus, kad sumažintų partijų tarpusavio skirtumus, atrastų naujus skonio profilius ir maksimaliai padidintų savo derliaus vertę — panašiai kaip pradinių kultūrų diegimas standartizavo ir pagerino nuoseklumą alaus ir sūrio gamyboje.
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Šis darbas atveria kelią taikomoms priemonėms, tokioms kaip optimizuotos pradinių kultūrų sistemos, jutikliais valdomos fermentacijos kontrolės ir prognozės modeliai, apjungiantys mikrobiomos duomenis su temperatūros ir pH laiko eilutėmis. Amatininkams ir pramoniniams šokolado gamintojams šios technologijos galėtų suteikti galimybę nuosekliai gaminti subtilaus skonio produktus ir eksperimentuoti su skonio dizainu pasirinkdami mikrobinės bendrijas bei perdirbimo profilius.
Vis dėlto lieka iššūkių dėl prieinamumo ir diegimo smulkiems ūkininkams: pradinių kultūrų ir stebėjimo įrangos diegimas reikalauja mokymo, kokybės kontrolės ir tiekimo grandinės pakeitimų. Vis dėlto naujas laboratorinis metodas suteikia veiksmų planą, kaip mastyti ir demokratizuoti skonio kokybės pagerinimą kakavos sektoriuje.
Ekspertės įžvalga
Dr. Elena Márquez, maisto mikrobiologė ir mokslo komunikatorė, komentuoja: 'Ši studija sujungia laukinės ekologijos tyrimus ir taikomą fermentacijos mokslą. Išskyrus mikrobinės ir fiziocheminės svirtys, kurios linkinėja skonio chemiją, tampa įmanoma kurti fermentacijos protokolus, kurie yra tiek pakartojami, tiek pritaikomi vietinėms sąlygoms. Kitas žingsnis — bandomieji šių pradinių sistemų diegimai ūkiuose, kad būtų užtikrinta jų veiksmingumas už laboratorijos ribų.'
Išvada
Notingemo universiteto komandos tyrimas įrodo, kad šokolado skoniui nebūtina palikti atsitiktinumui. Nustatydami mikrobinės rūšis, metabolines savybes ir tikslinius temperatūros bei pH intervalus, kurie gamina subtilaus skonio šokoladą, ir atkurdami šias sąlygas su apibrėžta pradinių kultūrų bendruomene laboratorijoje, mokslininkai parengė pagrindą standartizuotai ir nuspėjamai kakavos fermentacijai. Šis požiūris žada nuoseklesnį aukštos kokybės šokoladą, naujas skonio inovacijas ir priemones, padedančias augintojams ir gamintojams optimizuoti derliaus vertę, išlaikant galimybes vietos pritaikymui.
Quelle: sciencedaily
Kommentare