Kiểm soát quá trình lên men là chìa khóa để khai thác sức mạnh nhằm tạo ra các thuộc tính hương vị tích cực trong cà phê. Quá trình lên men – với cơ chế sinh học thuần tự nhiên xảy ra ở mọi hình thức chế biến cà phê, là cơ hội để tác động đến hương vị. Bằng cách hiểu được sức mạnh của quá trình lên men và chế biến, các nhà sản xuất và rang xay có thể đảm bảo tính đa dạng của hương vị trong khi vẫn có thể cải thiện tính nhất quán và chất lượng cà phê.
Quá trình lên men nói chung; Fermentation
Trước tiên chúng ta cần làm quen với thuật ngữ “Fermentation” (tiếng La Tinh “fervere”, có nghĩa là làm chín) trước khi xâu xé các vấn đề trong mối tương quan giữa lên men và – chế biến cà phê. Trong phạm trù vi sinh vật học, quá trình lên men có thể diễn giải ngắn gọn là quy trình trao đổi chất của các vi sinh vật, trong đó vi khuẩn biến đổi đường thành hợp chất năng lượng và giải phóng các chất hữu cơ khác. Tuy nhiên, định nghĩa về quá trình lên men trong ngành cà phê dễ tiếp cận hơn rất nhiều “đây công đoạn cà phê sau khi sát vỏ được ngâm trong một bể nước đến khi chất nhầy (Mucilage) phân rã (tan ra) hoàn toàn”.
Hay nói một cách đơn giản hơn, quá trình lên men là một sự thay đổi tự nhiên xảy ra khi bạn cho đường và nước lại với nhau – và một quả cà phê có đầy đủ cả hai.
perfectdailygrind
Và như bạn có thể hình dùng, ngay sau khi cà phê được hái (hoặc đôi khi trước đó, tùy thuộc vào độ ẩm), quá trình lên men sẽ bắt đầu. Vấn đề là, quá trình lên men có thể cải thiện hương vị cà phê hoặc làm hỏng nó. Nó chỉ là vấn đề bạn đối phó với nó như thế nào.
Động lực học của lên men cà phê
Quá trình lên men, dù muốn hay không cũng đã trở thành một khâu quan trọng trong chế biến cà phê sau thu hoạch và nó có thể xảy ra theo một trong hai cách sau:
- Lên men hiếu khí (Aerobic): Đây là những gì xảy ra khi có sẵn Oxy trong không khí. Các vi sinh vật sử dụng Oxy và cơ chất (các hợp chất hữu cơ trong thành phần vỏ quả cà phê) để phát triển và thải ra các chất hữu cơ thứ cấp.
- Lên men kỵ khí (Anaerobic): Trong trường hợp này, quả cà phê ngâm chìm hoàn toàn trong bể nước (sau khi xát vỏ). Điều đó cho phép các vi sinh vật khác nhau hoạt động mà không cần đến Oxy. Hai quá trình này có thể diễn ra đồng thời trong quy trình chế biến, song hoạt động lên men cà phê bởi các vi sinh vật kỵ khí dễ dàng kiểm soát, và đồng nhất hơn.
Các quá trình kỵ khí đồng nhất hơn và dễ theo dõi hơn, còn các quá trình hiếu khí (với hàng tỷ loài vi sinh vật) thì không đồng nhất và phức tạp hơn để theo dõi
Enzyme là chìa khóa xúc tác cho mọi phản ứng diễn ra trong quá trình lên men cà phê. Các nghiên cứu trước đây đã xác định được hơn 50 loại nấm men và các loài vi khuẩn hiện diện trong quá trình lên men cà phê. Ba enzyme quan trọng nhất được sản xuất bởi các vi sinh vật để làm giảm các chất lượng pectin trong quá trình lên men cà phê là pectin lyase, polygalacturonase và pectin methyl esterase. Trong đó, Polygalacturonase là enzyme chính tham gia vào quá trình lên men cà phê.
- Để hiểu rõ hơn, bạn có thể xem thêm vai trò của vi sinh vật trong trong quá trình lên men cà phê.
Tác động của lên men trong chế biến cà phê
Quả cà phê được chế biến bằng một trong ba phương pháp ngay sau khi thu hoạch (chế biến khô, chế biến ướt và bán ướt) để cho phép quá trình lên men tự phát. Tùy thuộc vào phương pháp chế biến, mà thời gian cần thiết cho quá trình lên men khác nhau. Nhưng cơ bản, mục đích chính của quá trình lên men trong tất cả các phương pháp là loại bỏ lớp chất nhầy – rất giàu polysacarit (pectin) và làm giảm hàm lượng nước của hạt cà phê. Tuy nhiên, nếu được quản lý cẩn thận, quá trình lên men cũng có tác động tích cực đến các thuộc tính chất lượng cà phê.
Ở góc độ kỹ thuật, quá trình lên men rất quan trọng để loại bỏ chất nhầy (Mucilage). Pectin, cellulose và tinh bột la ba nhóm chất chính cấu thành chất nhầy, bao quanh hạt cà phê – chính sự “nhầy, nhớt” này sẽ kéo dài thời gian cần thiết để làm khô hạt cà phê và, trong một số trường hợp, cũng dẫn đến sự phát triển của nấm mốc, làm giảm chất lượng của sản phẩm. Do vậy, chúng ta luôn cố gắng thúc đẩy quá trình lên men được tạo điều kiện bởi các enzyme tự nhiên trong quả cà phê và vi sinh vật thu được từ môi trường. Các vi sinh vật (nấm men, vi khuẩn) đóng vai trò chính trong việc làm giảm chất nhầy bằng cách sản xuất các loại enzyme khác nhau trong quá trình lên men.
Chúng ta biết rất ít về lên men cà phê
Ngay cả khi biết chắc rằng quá trình lên men phân hủy chất nhầy trong quy trình chế biến ướt có thể diễn ra từ 8 đến 72 giờ, thì loại cà phê được ủ trong 8 giờ sẽ có mùi vị khác biệt với cùng loại cà phê ấy nhưng ủ dài trong 40 giờ ; hoặc lên men ở độ cao 700m trong 25°C sẽ cho ra sự sai khác về hương vị với cà phê được lên men ở 1500m và 12°C ; hay sản phẩm từ quá trình lên men trong thùng gỗ với bể sứ, gốm, xi măng sẽ có sự khác nhau hoàn toàn. Và cứ thế quá trình lên men mở ra vô số các chiều hướng tác động đến chất lượng đầu cuối của loại cà phê chúng ta thưởng thức.
Hầu hết các nhà sản xuất, đang có rất ít thông tin về các vai trò của việc lên men cà phê trong các khâu khác nhau hoặc các vi sinh vật tham gia vào các khâu đó… Mọi thứ về lên men và vi sinh vật trong ngành cà phê vẫn luôn đa dạng và thiếu vắng hiểu biết nhất.
Tiềm năng và thách thức trong lên men cà phê
Theo một số nghiên cứu, thách thức lớn nhất trong quá trình lên men cà phê là nằm ở việc kiểm soát quá trình. Nan giải nhất là không để cà phê bị lên men quá mức, vì khi đó sẽ dẫn đến sự phát triển của các vi sinh vật gây hư hỏng ảnh hưởng xấu đến hương vị và hương vị cà phê.
Hạt cà phê do quá trình lên men quá mức như vậy thường được gọi là ‘Stinkers‘ (nhân chua). Các hạt này chứa một lượng các hợp chất hóa học không mong muốn, đáng chú ý là axit propionic và butyric, tạo ra mùi hăng (như hành tây) – trong điều kiện lý tưởng các axit này không nên có mặt ở nồng độ lớn hơn 1 mg/ml.
Các loài vi khuẩn thuộc chi Bacillus, đặc biệt là B. megaterium có thể chịu trách nhiệm về axit propionic; trong khi Enterobacteriaceae và vi khuẩn axit axetic dẫn đến việc sản xuất axit axetic quá mức trong quá trình chế biến khô kéo dài.
Quá trình lên men tự phát
Nếu bạn đang nghĩ rằng các khiếm khuyết về hương vị kia xuất hiện từ khi quả cà phê ủ mình trong bể chứa của quá trình chế biến ướt? Tất nhiên là chưa đủ
Lên men không chỉ xảy ra trong các bể chứa cà phê ướt, mà còn diễn ra trong quá trình chế biến mật ong và cả chế biến khô. Ngay khi quả cà phê lìa cành các vi sinh vật sẵn có trên bề mặt quả cà phê, ở mọi nơi, mọi thời điểm.. đã có một “lối vào” để “chén” lớp thịt quả giàu đường, đạm và nước, quá trình lên men tự nhiên đã diễn ra mà không phụ thuộc vào cách thức chế biến sau này.
Nói cách khác, người ta có thể phân loại ngắn gọn các xu hướng có thể xảy ra khi quá trình lên men diễn ra tự phát như sau:
- Lên men tự nhiên: Quả cà phê chín quá lâu để lại trên cây một thời gian.
- Lên men / nhiễm bẩn: Quả quá chín để lại trên mặt đất một thời gian.
- Lên men quá mức: Sự kiểm soát quản lý kém trong quá trình chế biến ướt tạo ra một loạt các mùi vị khó chịu – liên quan tới thối rữa, thường được gọi là Stinker – như đã đề cập.
Vì quá trình lên men rất phức tạp nên có nhiều kết quả tiềm năng khác nhau. Quá trình lên men kém, không được kiểm soát có thể dẫn đến mốc hoặc thậm chí là hương vị hóa học trong cà phê – đó là lý do tại sao điều quan trọng là nhà sản xuất phải hiểu quy trình, giám sát nó và làm việc để có được “sự lên men vừa đủ”.
Chủ động điều chỉnh quá trình lên men
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, đối với các sản phẩm như bánh mì, rượu, bia,.. Các nhà sản xuất đã chủ động chọn cơ chế lên men tự phát hoặc bổ sung các chủng nấm men thương mại vào quá trình chế biến để định hướng cho các thay đổi tích cực trong hương vị. Và việc này thực sự hiếm gặp trong ngành công nghiệp cà phê bởi hầu hết nhà sản xuất xem tiến trình lên men là một cơ chế rủi ro, tác động xấu đến chất lượng thay vì xem xét khía cạnh lợi ích từ hương vị tao ra bởi các chủng vi sinh vật.
Ở một góc độ khác, Lớp vỏ cà phê với cấu tạo phức tạp đóng vai như một ranh giới bảo vệ cho hạt giống, và một khi lớp vỏ này bị loại bỏ hạt cà phê nhân rất dễ bị hư hỏng. Chính vì thế hầu hết các tài liệu chế biến cà phê hiện đại nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xúc tiến, xử lý nhanh gọn để giảm khả năng suy giảm chất lượng cà phê. Thời gian chế biến càng kéo dài cũng đồng nghĩa với việc càng gia tăng các rủi ro về chất lượng.
Đối với hoạt động men kém, thiếu kiểm soát có thể dẫn đến mùi mốc, sự tích tụ các hợp chất xấu trong cà phê – đó là lý do tại sao hầu hết các nhà sản xuất điều tìm cách kiểm soát để hạn chế tác động xấu hơn là phát triển các chiều hướng tốt.
Phát triển tiềm năng chất lượng
Xuyên suốt quá trình lên men diễn ra trong các bể ngâm cà phê nấm men chỉ làm một việc duy nhất, đó là tiêu thụ đường trong lớp nhầy và tạo ra các enzyme giúp phân giải pectin (thành phần chính trong chất nhầy). Nhưng cùng với chức năng chính, nấm men cũng tạo ra các chất chuyển hóa thứ cấp được xem là tiền chất hương vị (được tái hấp thu vào nhân cà phê). Bằng cách này cà phê lên men đúng cách là một sản phẩm phức tạp và có giá trị hơn cà phê được chế biến thuần tự nhiên.
Với các giống cà phê khác nhau, tỷ lệ thành phần của đường và chất dinh dưỡng trong lớp vỏ quả cà phê đều ảnh hưởng khác nhau đến quá trình lên men. Chưa kể đến cấu tạo bể lên men, nhiệt độ môi trường, chất lượng nước, và vô số yếu tố khác cũng tạo nên kết quả lên men khác nhau. Điều này có nghĩa là chúng ta hoàn toàn có khả năng duy trì sự đa dạng của hương vị – nhưng đồng thời làm giảm sự xuất hiện của các hương vị không mong muốn
Và sau tất cả, quá trình lên men là không thể tránh khỏi. Vấn đề đơn giản chỉ là lựa chọn ranh giới giữa việc giới hạn hay phát triển các tiềm năng từ nó.
Nguồn tham Khảo:
- www.scottrao.com/blog/ Looking Beyond Origin For Flavor Diversity
- www.perfectdailygrind.com/ Coffee Fermentation: What Is It & How Can It Improve Coffee Quality?
- The Role of Microbes in Coffee Fermentation and Their Impact on Coffee Quality; by Mesfin Haile, Kangwon National University and Won Hee Kang, Kangwon National University (Link Review Article).
