Оптимизация послеуборочной обработки Cacao Nacional в мелких фермерских хозяйствах в Эквадоре
Optimization of small-farm postharvest processing of Cacao Nacional in Ecuador
Streule, Stefanie
Аннотация (перевод)
Плоды какао собирают, а бобы извлекают для ферментации и сушки, которые проводятся в стране происхождения перед экспортом. В ходе этих процессов послеуборочной обработки формируются важнейшие предшественники вкусоароматических соединений, которые позже, во время термической обработки, такой как обжарка, превращаются в типичный аромат какао. В целом различные факторы влияют на динамику послеуборочной обработки и, следовательно, на качество сушеных бобов. В Эквадоре наблюдаются значительные различия в методах послеуборочной обработки наряду с разнообразными структурами производственно-сбытовой цепочки, включающими фермеров, посредников и экспортеров, что приводит к нестабильному качеству бобов. В связи с этим в данном исследовании изучалась послеуборочная обработка Cacao Nacional в Эквадоре с целью оптимизации методов работы мелких фермерских хозяйств для повышения общего качества какао. Исследование проводилось в три этапа: (1) во-первых, проводился мониторинг распространенных методов обработки в пяти локациях (как подробно описано в publication I); (2) во-вторых, на двух локациях изучались ключевые факторы ферментации (устройство, предварительная сушка, перемешивание, продолжительность) и сушки (publication II); и (3) в-третьих, оценивались дополнительные факторы, такие как хранение стручков в течение 0, 3, 5 days и температура сушки 60 °C и 80 °C, на двух локациях в рамках стандартизированного процесса ферментации (джутовые мешки с предварительной сушкой, которой предшествовала одна ночь в перфорированных пластиковых пакетах), определенного по результатам первых двух частей (publication III). Для оценки динамики ферментации, процесса сушки и качества какао использовались микробиологические, химические, физические и сенсорные анализы. Условия ферментации оказывали сильное влияние на качество бобов. Более высокие температуры ферментации (> 40 °C) ассоциировались с улучшением вкусоароматических характеристик. На этапе Phase 1 ферментация в деревянных ящиках и джутовых мешках достигала более высоких максимальных температур (44.0 ± 2.9 °C), чем в пластиковых пакетах (35.5 ± 3.0 °C), что приводило к более высокой доле хорошо ферментированных бобов и тертого какао с более выраженной кислотностью и меньшей горечью и терпкостью. Напротив, длительная ферментация (133 h) в сочетании с ненадлежащей практикой (пластиковые пакеты без предварительной сушки) приводила к появлению плесневых посторонних привкусов. На этапе Phase 2 короткая ферментация в джутовых мешках (40 ± 2 h) или неадекватные методы (например, пластиковые пакеты без предварительной сушки или перемешивания) приводили к более низким температурам ферментации (37.6 ± 1.8 °C и 31.1 ± 0.4 °C соответственно) и тертому какао с горькими и вяжущими нотами. Увеличение продолжительности ферментации до 63 ± 6 h и введение предварительной сушки при использовании пластиковых пакетов приводило к более высоким температурам (> 40 °C) и улучшению качества тертого какао с более выраженной кислотностью. Поэтому для Cacao Nacional рекомендуется продолжительность ферментации не менее 63 ± 6 h. Ферментацию можно проводить в джутовых мешках, с предварительной сушкой или перемешиванием либо без них, поскольку между этими вариантами существенных различий обнаружено не было, что делает их практической альтернативой деревянным ящикам (с перемешиванием). Пластиковые пакеты также могут использоваться, но только в сочетании с обязательным этапом предварительной сушки. Во всех случаях ферментация должна длиться не менее 63 ± 6 h. Этап Phase 3 показал, что хранение стручков (3 или 5 days) перед ферментацией скорее ускоряло процесс ферментации, о чем свидетельствует, например, повышение температуры в период 24–42 h (43.1 ± 3.2 °C по сравнению с 39.2 ± 2.0 °C без хранения) и приводило к улучшению результатов cut-test (52.3 ± 22.6% хорошо ферментированных бобов при хранении стручков по сравнению с 22.5 ± 9.3% без него). Кроме того, хранение стручков способствовало формированию более согласованных сенсорных профилей в обеих локациях. Сушка была признана критически важным этапом на всех этапах. На этапе phase 1 прямой тепловой контакт в сочетании с отсутствием вентиляции приводил к чрезмерным температурам сушки (80 ± 10 °C), вызывая появление горелых/пережаренных посторонних привкусов в тертом какао. Аналогичные наблюдения были сделаны на этапе phase 2, где были зафиксированы еще более высокие температуры сушки (95.2 ± 13.7 °C). Эти экстремальные температуры также, по-видимому, искажали результаты cut-test, поскольку динамика ферментации (например, максимальная достигнутая температура) указывала на результаты, не согласующиеся с наблюдаемыми исходами cut-test (например, дефектными «грифельными» бобами). На этапе phase 3 сушка проводилась с использованием сушилок с косвенным нагревом и вентиляцией. При сравнении сушки при 80 °C и 60 °C более высокая температура приводила к получению более горького и вяжущего тертого какао. Основываясь на этих выводах, сушку следует проводить с использованием косвенного нагрева при надлежащей вентиляции, а температура не должна превышать 60 °C. В заключение, надлежащие методы ферментации, включая выбор емкости для ферментации, применение предварительной сушки и/или перемешивания, а также адекватную продолжительность ферментации и методы сушки, имеют решающее значение для получения хорошо ферментированных бобов и тертого какао со сниженной горечью и терпкостью, более высокой кислотностью и отсутствием плесневых или горелых/пережаренных посторонних привкусов. Хранение стручков перед ферментацией может дополнительно улучшить качество и способствовать гармонизации сенсорных профилей в различных локациях. Поскольку погодные условия могут влиять на динамику ферментации и конечное качество, за ферментацией следует вести активный мониторинг, а фермеров необходимо обучать принятию обоснованных решений с учетом местных климатических условий. Ключевая перспектива, вытекающая из этой работы, заключается в необходимости преодоления разрыва между научными исследованиями и практикой. Создание эффективных программ обучения для всех заинтересованных сторон, включая фермеров, посредников и экспортеров, будет иметь решающее значение для успешного внедрения рекомендуемого комплексного подхода к обработке. В дополнение к конкретным рекомендациям, разработанным в данном исследовании, следует также учитывать другие передовые методы, такие как оптимальные сроки сбора урожая, разделение сортов (CCN-51 и Cacao Nacional) и тщательная подготовка ферментационной массы. Таким образом, эта работа представляет собой важный шаг на пути к оптимизации методов послеуборочной обработки для повышения общего качества Cacao Nacional в Эквадоре.
Оригинальная аннотация
Cacao pods are harvested and beans are extracted for fermentation and drying, which are conducted in the country of origin before export. During these postharvesting processes, essential flavor precursors are developed that later, during thermal treatments such as roasting, transform into the typical cocoa flavor. In general, various factors influence the postharvesting dynamics and therefore also the quality of dried beans. In Ecuador, significant variations in postharvest practices, along with diverse value chain setups which include farmers, intermediaries and exporters, are found and result in inconsistent bean quality. In this study, the postharvest processing of Cacao Nacional in Ecuador was therefore investigated with the aim of optimizing small-farm practices to enhance overall cocoa quality. The study was conducted in three phases: (1) first, common processing methods were monitored at five locations (as detailed in publication I); (2) second, key fermentation (device, pre-drying, turning, duration) and drying factors were examined at two locations (publication II); and (3) third, additional factors, such as pod storage of 0, 3, 5 days and drying temperature 60 °C and 80 °C, were evaluated at two locations within a standardized fermentation process (jute bags with pre-drying, preceded by one night in perforated plastic bags) defined by the findings of the first two parts (publication III). Microbiological, chemical, physical, and sensory analyses were used to assess fermentation dynamics, drying process, and cocoa quality. Fermentation conditions had a strong impact on bean quality. Higher fermentation temperatures (> 40 °C) were associated with improved flavor attributes. In Phase 1, fermentation in wooden boxes and jute bags reached higher maximal temperatures (44.0 ± 2.9 °C) than plastic bags (35.5 ± 3.0 °C), resulting in a higher degree of well-fermented beans and cocoa liquor that was more acidic and less bitter and astringent. Conversely, prolonged fermentation (133 h) combined with poor practices (plastic bags without pre-drying) produced moldy off-flavors. In Phase 2, short fermentations in jute bags (40 ± 2 h) or inadequate methods (e.g., plastic bags without pre-drying or turning) resulted in lower fermentation temperatures (37.6 ± 1.8 °C and 31.1 ± 0.4 °C, respectively) and cocoa liquor with bitter and astringent notes. Extending fermentation to 63 ± 6 h and introducing pre-drying when using plastic bags led to higher temperatures (> 40 °C) and improved cocoa liquor quality with more acidity. A fermentation duration of at least 63 ± 6 h is therefore recommended for Cacao Nacional. Fermentation can be conducted in jute bags, with or without pre-drying or turning, as no significant differences were observed between these options, making them a practical alternative to wooden boxes (with turning). Plastic bags may also be used, but only in combination with a mandatory pre-drying step. In all cases, the fermentation should last at least 63 ± 6 h. Phase 3 revealed that pod storage (3 or 5 days) prior to fermentation rather accelerated the fermentation process, as demonstrated by for example increased temperatures during the 24–42 h period (43.1 ± 3.2 °C vs. 39.2 ± 2.0 °C without storage) and led to improved cut-test results (52.3 ± 22.6% well-fermented beans with pod storage versus 22.5 ± 9.3% without). Additionally, pod storage contributed to more consistent sensory profiles across both locations. Drying was identified as a critical step throughout all phases. In phase 1, direct heat contact combined with the absence of ventilation led to excessive drying temperatures (80 ± 10 °C), causing burnt/roasted off-flavors in cocoa liquor. Similar observations were made in phase 2, where even higher drying temperatures were recorded (95.2 ± 13.7 °C). These extreme temperatures also appeared to falsify cut-test results, as fermentation dynamics (e.g., maximal reached temperature) indicated outcomes inconsistent with the observed cut-test outcomes (e.g., slaty beans). In phase 3, drying was carried out using dryers with indirect heat and ventilation. When comparing drying at 80 °C versus 60 °C, the higher temperature led to more bitter and astringent cocoa liquor. Based on these findings, drying should be carried out using indirect heat with proper ventilation, and the temperature should not exceed 60 °C. To conclude, appropriate fermentation practices, including the selection of fermentation device, the application of pre-drying and/or turning, as well as adequate fermentation duration and drying methods, are essential for achieving well-fermented beans and for a cocoa liquor with reduced bitterness and astringency, higher acidity, and the absence of moldy or burnt/roasted off-flavors. Pod storage prior to fermentation can further improve quality and help harmonize sensory profiles across different locations. Since weather conditions can influence fermentation dynamics and affect final quality, fermentation should be actively monitored, and farmers should be trained to make informed decisions based on local climate conditions. A key perspective emerging from this work is the need to bridge research and practice. Establishing effective training programs for all stakeholders, including farmers, intermediaries, and exporters, will be essential to ensuring successful adoption of the recommended holistic processing approach. In addition to the specific recommendations developed in this study, further best practices such as optimal harvest timing, separation of varieties (CCN-51 and Cacao Nacional), and careful preparation of the fermentation mass should also be considered. Therefore, this work represents an important step toward optimizing postharvest practices to enhance the overall quality of Cacao Nacional in Ecuador.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/68c47373-7251-478c-b8d0-f2854f1d5e77
DOI: 10.14279/depositonce-24745