بررسی مواد آرومای مطلوب و ترکیبات پلی فنولی کل در فرایند تولید پودر کاکائو

پودر کاکائو و شکلات یکی از محبوب ترین ترکیبات مورداستفاده در محصولات غذایی می باشند. عطروطعم این محصولات در محبوبیت و مقبولیت مصرف کننده نقش مهمی دارد. پیرازین ها جزء ترکیبات اصلی گروه هتروسیکلیک، مواد فرار و اجزای کلیدی بو در عطر کاکائو می باشند. جهت ارزیابی اثر مراحل فرایند تولید پودر کاکائو در ایجاد ترکیبات با رایحه مطلوب، از تمام مراحل خط تولید پودر کاکائوی حاصل از دانه کامرون، نمونه برداری شد و نمونه ها با روش کروماتوگرافی گازی طیف سنجی جرمی مورد تحلیل و آنالیز قرار گرفتند. نتایج نشان دادند مرحله آلکالیزاسیون جزء مراحل مهم و تأثیرگذار روی عطروطعم پودر کاکائو می باشد؛ لذا در ادامه، اثر سه نوع قلیا (سود، کربنات پتاسیم و بی کربنات آمونیوم) در غلظت های مختلف موردبررسی قرار گرفتند. داده ها بیان کردند که میزان مقادیر پلی فنول کل و آلکیل پیرازین های موردمطالعه، به طور معنی داری تغییر یافته است. پودر قلیایی نشده، مقادیر پلی فنول و نسبت تترامتیل پیرازین به تترامتیل پیرازین (TMP/TrMP) بیشتری نسبت به پودر کاکائوی قلیایی شده، داشت. علاوه بر این، در نمونه های کاکائوی قلیایی، مقادیر پلی فنول و آلکیل پیرازین با افزایش غلظت قلیا کاهش یافتند. در غلظت یکسان، قلیاییت با محلول سود پلی فنول و نسبت TMP/TrMP بالاتر، اما آلکیل پیرازین پایین تری در مقایسه با قلیاییت با محلول کربنات پتاسیم تولید کرد. پودر کاکائو با قلیاییت سبک به وسیله محلول کربنات پتاسیم با Ph معادل ۸۹/۶، بالاترین مقدار آلکیل پیرازین را تولید کرد.

مقدمه

پودر کاکائو در بسیاری از صنایع بخصوص در صنایع شکلات سازی اهمیت ویژه ای داشته و از مواد اصلی تشکیل دهندۀ آنها می باشد. بنابراین کیفیت پودر کاکائو در کیفیت محصول نهایی نقش مهمی خواهد داشت. برای تهیه پودر کاکائو، مغز دانه کاکائو را آسیاب کرده و خمیر کاکائو به دست می آید. خمیر کاکائو در مرحله بعد کاکائو تحت فشار مکانیکی قرارگرفته و با خروج قسمتی از چربی آن، کیک کاکائو حاصل می شود. سپس درنتیجه پودرکردن باقی ماندۀ کیک کاکائو به روش مکانیکی، پودر کاکائو به دست می آید ( سازمان ملی استاندارد ایران {ISIRI} 1393). عطر و طعم در مقبولیت دانه کاکائو و محصولات کاکائو مانند شکلات به عنوان عامل اصلی محسوب می شود. عطروطعم ترکیبات موجود در دانه های کاکائو درنتیجه عواملی مانند نوع کاکائو (ژنوتیپ)، ترکیب دانه، نوع خاک، سن درخت کاکائو، تیمارهای پس ازبرداشت مانند مشروط کردن پالپ، تخمیر و خشک کردن و فرایندهای صنعتی مانند بودادن، قلیایی کردن و همچنین ذخیره سازی و حمل ونقل تحت تأثیر قرار می گیرد. درحال حاضر، بیش از ۶۰۰ ترکیب فرار عطروطعم از دانه های کاکائو و محصولات کاکائو شناسایی شده است. این مواد از ترکیبات هتروسیکلیک نیتروژن و اکسیژن، آلدئید ها و کتون ها، استرها، الکل ها، هیدروکربن ها، نیتریل ها ، و سولفید ها، پیرازین ها ، اترها، فوران ها ، تیازول ها ، پیرون ها ، اسیدها، فنل ها، ایمین ها، آمین ها، اکسازول ها و پیرول ها تشکیل می شود(Ziegleder ,2009) . بسیاری از این ترکیبات دارای ویژگی عطروطعم خاصی می باشند. خیلی از استرها یک ویژگی خاص عطر میوه و گل مانند را
می دهند(Kongor et al, 2016). عطروطعم ترکیبات موجود در دانه های کاکائو، در طول عمل بودادن از عطروطعم پیش سازهای تولیدشده در طی فرایند تخمیر و خشک کردن تشکیل می شود(Crafack et al,2014). فرایند قلیایی کردن شامل قلیایی کردن تودۀ کاکائو، عصاره یا پودر می باشد . همچنین این عمل را می توان قبل از بو دادن انجام داد (Nair,2010) . قلیایی کردن اسیدیته طبیعی کاکائو را خنثی می کند، pH را تا حدود ۷-۸ افزایش داده ، رنگ آن را تیره کرده ، و اسیدیته و طعم گسی آن را کاهش می دهد. امروزه ، قلیایی کردن را به منظور بهبود رنگ ، عطر و طعم کاکائو و افزایش توانایی دیسپرسیون (پراکندگی) ذرات پودر کاکائو در نوشابه انجام می دهند. Giacometti, Jolić, & Josić, ۲۰۱۵; Kothe, ) Zimmermann, & Galensa, 2013; Mazor Jolić, Radojčić Redovniković, Marković, Ivanec Šipušić,
.(& Delonga, 2011
با قلیایی کردن دانه کاکائو و تغییر pH ، شرایط بیشتری برای انجام واکنش میلارد در طی بودادن ایجادشده و با دخالت قندهای احیاکننده (گلوکز)، عطروطعم بهتری برای ترکیبات آمادوری در واکنش میلارد به دست می آید، همچنین واکنش بین پلی ساکاریدها، پروتئین ها، پلی فنل ها و محصولات میلارد بیشتر می شود. آلدئیدها، کتون ها، استرها، آلکان ها، فوران ها و ترکیبات حاوی بنزن بعد از یک قلیاییت سبک افزایش می یابد (۲۰۰۲ Li et al, 2014; Serra Bonvehi & Ventura Coll, Bonvehi & Coll,2000;). آلکیل پیرازین ها جزء ترکیبات اصلی و کلیدی بو در عطروطعم کاکائو می باشند.

آنها عطر فندقی، خاکی، برشته و رایحه سبز نشان می دهند. در حدود ۸۰ پیرازین در طعم نهایی کاکائو شرکت می کنند. تترامتیل پیرازین و تری متیل پیرازین جزء مهم ترین ترکیبات این گروه هستند (Aprotosoaie, Luca , & Miron, 2016). دما و مدت زمان فرایندهای حرارتی از عوامل مؤثر بر غلظت پیرازین ها می باشند (Ziegleder , 2009). قلیایی کردن باعث می شود که مقدار بیشتری ترکیبات پیش ساز برای ایجاد آلکیل پیرازین تولید شود درنتیجه آلکیل پیرازین بیشتری نسبت به pH پایین تولید می شود. به عبارت دیگر شرایطی که باعث بهبود انجام واکنش میلارد می شود، مواد فرار را نیز افزایش می دهد . (Huang & Barringer , 2010)
دانه کاکائو و همچنین محصولات مشتق شده از کاکائو، منبع غنی از پلی فنل ها را ارائه می دهند. مسئله مهم و قابل توجه در محصولات قلیایی شدۀ کاکائو، تغییر و تجزیه پلی فنل ها و متیل گزانتین ها در اثر pH قلیایی می باشد. گزارش شده است که در طول تخمیر و بودادن دانه کاکائو پلی فنول ها، کاتچین و اپی کاتچین به ترکیبات کینون ها اکسید می شود و کینون ها با اسیدهای آمینه، پپتیدها و پروتئین ها ترکیب و یا با سایر ترکیبات فلاونوئیدی پلیمریزه می شوند ( Lieberei , 2006 Niemenak , Rohsius , Elwers, Ndoumou,&). بدین ترتیب ، پودر کاکائو دارای طعم گسی کمتر ، مقدار پلی فنول پایین تر و رنگ تیره تر خواهد شد (Li et al,2014).
در طی فرایند تبدیل دانه کاکائو به پودر کاکائو، مشکل کاهش عطروطعم مطلوب و ایجاد بوهای نامطلوب مانند دود سیگاری و همچنین بو و طعم قلیایی مطرح می باشد. گمان می رود فرایندهای حرارتی بالا در ایجاد بوهای نامطلوب در محصول و کاهش عطروطعم مطلوب نقش داشته باشند. دراین راستا در مطالعه حاضر سعی بر آن شد که پژوهشی در خصوص علل کاهش عطروطعم پودر کاکائو انجام گردد. زیرا شرکت های تولیدکنندۀ پودر کاکائو در ایران با مشکل مذکور مواجه بوده و برای ایجاد عطروطعم، مجدداً ملزم به افزودن مواد معطر می باشند. بنابراین ترکیبات فرار عطروطعم در طی فرایند تولید پودر کاکائو در شرکت شیرین عسل موردبررسی واقع شد، باتوجه به اینکه فرایند قلیایی کردن یکی از مهم ترین فرایندهای مؤثر بر خواص کیفی ازجمله عطروطعم محصول نهایی می باشد، بنابراین ترکیبات آلکیل پیرازینی در شرایط مختلف فرایند قلیایی کردن موردبررسی قرارگرفته و نحوۀ دقیق فرایند و مشخصه های موردنظر که روی عطروطعم محصول نهایی،در فرایند قلیایی کردن تاثیرگذار می باشند، مشخص گردید.

نتیجه گیری

تشکیل ترکیبات عطروطعم در طی واکنش میلارد علاوه بر زمان و درجه حرارت مرحله بودادن به pH مرحله قلیایی نیز بستگی دارد. بنابراین، با بهبود پارامترهای قلیایی، می توان خاصیت عطروطعم پودر کاکائو را تغییر داد. پودر کاکائو با انواع مختلف محلول قلیایی و با غلظت های مختلف، تحت عمل قلیاییت قرار گرفت و محتوای پلی فنول و محتوای آلکیل پیرازین آن مورد بررسی قرار گرفت. فرایند آلکالیزاسیون محتوای پلی فنول کل، آلکیل پیرازین و pH را تحت تأثیر قرار داد. همچنین مشاهده شد که ترکیبی از انواع قلیاها و همچنین غلظت های مختلف قلیا، پارامترهای مختلف موردآزمایش را تحت تأثیر قرار داد. نمونه َA2 (قلیاییت با K2CO3 1درصد( دارای محتوای بالایی از آلکیل پیرازین کل و تترامتیل پیرازین بود. از نتایج چنین حاصل شد که استفاده از درصد قلیای پایین (۱ درصد) و از نوع کربنات پتاسیم عطروطعم بهتری ایجاد می کند. در مقایسه نقش انواع قلیاها در ایجاد عطروطعم، استفاده از قلیاهای ترکیبی اثر بهتری نسبت به محلول سود داشت. کمترین عطروطعم ایجادشده مربوط به تیمار قلیایی شده با سود با غلظت بالا (۳ درصد) می باشد.