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.

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

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 ЗО— 80 років. Найбільші врожаї дають дерева у віці 10—ЗО 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. 7.2. 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

272

12^і

273

./'ближній інфрачервоній смузі (700—2492 нм). Серед ідентифікованих сполук виявлені (-)-епікатехін, (+)-епікатехін, (+)-катехін, олігрмери 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 ароліат (Ява, Тринідад, Еквадор, Венесуела, Самоа та інші) і споживчі (ординарні), з гірким, терпким, кислуватим смаком та сильним ароматом (африканські сорти, Байя, Пара, Гватемала, Куба таін/). .

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 чи сло збільшилося з 0,010 до 0,026 % ^т₂,"а кислотне число'^-'-.з 2,0 до 3,6 мг КОН. За цей період не було виявлено вторинних про дуктів окислення жиру, які реагують з 2-тіобарбітуровою кис лотою. '' \У -;

Особливістю какао масла є однорідність його тригліцеридного складу, тобто вміст до 80 % однотипних 2-олеодінасйчених 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 18г27; 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 (і-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 Р-форми в технологічну схему виробництва шоколаду включають спеціальну операцію — темперування.

274

12*** 275

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 бь льше 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, Човеттатощо.

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 p. 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

276

даної продукції вважається високою і споживання п 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 СОг 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 темпе-

277

ратури 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 какао-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 какао-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 Р2О5), 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.