Đây là phần tiếp theo của chuỗi bài giới thiệu các phương pháp sơ chế cà phê độc đáo, thông qua việc tuỳ chỉnh quá trình lên men dựa trên cơ sở khoa học. Trong bài trước, chúng mình đã giới thiệu Thử nghiệm 700 giờ lên men trong chế biến khô – bởi một nhà sản xuất từ Colombia. Trong bài này chúng ta sẽ tiếp cận một thử nghiệm kiểm soát quá trình lên men trong chế biến ướt.
Hai tác nhân chính trong quá trình lên men cà phê hoang dã là nấm men và vi khuẩn axit lactic (Lactic acid bacteria viết tắt là LAB*). Nói một cách đơn giản, vi khuẩn sinh axit lactic – một nhóm lớn các loài vi khuẩn chuyển hoá glucose thành axit lactic có sẵn trong tự nhiên (trong trường hợp không thích sự đơn giản, bạn có thể xem thêm tại đây). Trong quá trình này, LAB tạo ra rất nhiều hợp chất hương vị thơm ngon như este, xeton và aldehyd – có thể mang lại cho cà phê những hương hoa, trái cây, kem và bơ đặc biệt. Việc đưa các chủng LAB phù hợp vào quá trình lên men có thể giảm thời gian lên men từ 24 xuống 12 giờ, đồng thời cải thiện đáng kể chất lượng cà phê. Trong nghiên cứu đầu tiên mô tả tiềm năng sử dụng vi khuẩn LAB, điểm cupping của cà phê đã tăng từ 80 điểm lên 88 điểm (de Melo Pereira và cộng sự 2016).
Nếu chưa hiểu rõ về quá trình lên men hoặc các vi sinh vật, bạn có thể xem thêm tại:
Cơ sở của việc ứng dụng vi khuẩn lactic trong lên men cà phê
“Lên men Lactic” trong cà phê có thể được coi là thử nghiệm, nhưng quá trình lên men lactic đã được sử dụng trong thực phẩm từ thời đồ đá – trong những ngày đầu của nông nghiệp. Từ sữa chua cho đến các loại rau quả đều được chế biến dựa trên quá trình lên men lactic, chẳng hạn như kim chi kim, dưa chuột, dưa cải muối v.v… có niên đại ít nhất là năm 2000 trước Công nguyên (Avey, 2014).
Dù trong bất kỳ ứng dụng nào, các phương pháp của lên men lactic đều bắt buộc loại trừ không khí (chính xác hơn là oxi) ra khỏi môi trường lên men – tương tự như việc đậy kín lọ dưa muối. Do đó, có sự trùng lặp đáng kể giữa loại “quy trình lên men lactic” này và loại quy trình “lên men kỵ khí”. Nói một cách đơn giản, lên men là một quá trình “kỵ khí” và nó bao gồm nhiều con đường trao đổi chất để một vi sinh vật có thể sử dụng chất hữu cơ – mà cụ thể là đường, để tạo ra năng lượng, và do đó tuỳ thuộc vào các sản phẩm của quá trình lên men mà chúng ta có lên men rượụ (nấm men là tác nhân sinh ra cồn – trong quá trình lên men bia, rượu vang,…), lên men lactic, lên men probionic – với sản phẩm chính là các axit tương ứng. Phần này, bạn có thể xem thêm cơ sở Hóa sinh của lên men cà phê để hiểu rõ hơn.
Quay lại với vấn đề lên men lactic, theo lý thuyết, việc loại trừ không khí sẽ hạn chế sự phát triển của nấm men. Hầu hết các loại nấm men có thể hoạt động mà không cần oxy (nhưng chúng sinh sôi nảy nở nhanh hơn nhiều khi được tiếp cận với oxy). Mức oxy thấp cũng ngăn cản sự phát triển của một số vi khuẩn cần oxy để tồn tại, chẳng hạn như vi khuẩn axit axetic (lên men giấm). Mặt khác, vi khuẩn axit lactic thuộc nhóm vi sinh vật “kị khí tùy nghi” – chúng có thể phát triển trong môi trường có/hoặc không có oxi, tương tự như nấm men Saccharomyces cerevisiae – chúng không quan tâm nhiều đến việc liệu chúng có được tiếp cận với oxy hay không. Tuy nhiên, có rất ít bằng chứng cho thấy việc loại bỏ oxy sẽ giúp LAB phát triển mạnh. Trên thực tế, hầu hết cái gọi là quá trình lên men lactic có thể được nấm men thực hiện dễ dàng, vì chúng có thể phát triển tốt khi có hoặc không có oxy, bằng cách chuyển đổi giữa các quá trình trao đổi chất hiếu khí và kỵ khí.
Bằng cách loại trừ oxy, bạn đang thu hẹp lựa chọn về những loại vi khuẩn có thể có mặt trong môi trường lên men. Nhưng bạn không biết liệu LAB có thực sự đang phát triển mạnh mẽ hay không, bạn chỉ đoán thôi. Bởi vì nấm men cũng có thể chuyển đổi quá trình trao đổi chất của chúng để sản sinh axit lactic và chúng tạo ra rất nhiều hương vị.
Phương pháp lên men lactic trong chế biến ướt
Đối với phiên bản lên men lactic cà phê, Lucia Solis – chuyên gia lên men và chế biến cà phê làm việc chủ yếu tại Châu Mỹ Latinh, cô ấy đã sử dụng một mẹo nhỏ được sử dụng hàng nghìn năm để ngâm rau – đó là thêm muối. Muối làm chậm sự phát triển của nhiều loài nấm men và vi khuẩn. Do đó, có ít sự cạnh tranh hơn, một số loài LAB chịu mặn nhất định có thể phát triển, tạo ra axit lactic và đóng góp các tiền chất chất hương vị khác khi chúng phát triển mạnh lên. Thậm chí, công thức của quy trình này rất giống với công thức làm dưa chua: Bắt đầu với một hộp đựng sạch, cho cà phê đã xát vỏ vào, sau đó trộn vào 2% muối không chứa i-ốt theo trọng lượng cà phê. Ví dụ, nếu bạn lên men một mẻ cà phê thí điểm với 8kg quả đã xát vỏ, thì nên thêm 160g muối. Sau đó, cần đậy kín thùng chứa để duy trì môi trường ít oxy và để nó lên men cho đến khi độ pH đạt 3,5, khi đó cà phê đã sẵn sàng để được rửa sạch và làm khô.
Như vậy, ngoài việc loại trừ oxi, việc thêm muối theo có thể giúp chuyển dịch quá trình lên men theo hướng có lợi cho LAB, khiến nó có nhiều khả năng sinh trưởng hơn – và là một quá trình lên men lactic thực sự, thay vì chỉ là quá trình lên men kỵ khí thông thường. Muối là một trở ngại lớn đối với hầu hết quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Vi khuẩn axit lactic nằm trong số ít loài có thể phát triển trong những điều kiện này. Tuy nhiên, cũng giống như việc loại bỏ oxy khỏi môi trường lên men, việc thêm muối không đảm bảo rằng quá trình lên men sẽ hoàn toàn là lactic, quy trình này gần như không được kiểm soát chặt chẽ như quy trình cấy men (sử dụng nấm men khởi động) – mà trong đó, chỉ bổ sung, một hoặc một vài giống nấm men cụ thể.
Cần phải sử dụng muối không chứa iốt, vì iốt là chất kháng khuẩn và sẽ ức chế quá trình lên men. Nếu có iốt trong quá trình lên men thì chất lỏng trong thùng sẽ hoạt động giống như nước muối – chứ không còn là môi trường lên men.
Lucia Solis
Nhìn chung, quy trình lên men lactic – do tính đơn giản của nó, chỉ là một phương pháp giảng dạy để chứng minh một số nguyên tắc kiểm soát quá trình lên men chứ không thực sự là một quy trình thương mại. Tuy nhiên, trong các thực nghiệm được công bố quá bởi học viên từ các lớp đào tạo của Lucia Solis, so với cà phê đối chứng được chế biến không qua bước lên men, “Cà phê có kết cấu đậm đà hơn, béo hơn; Nó cũng ngọt hơn, có vị chua dễ chịu – và không có vị mặn của muối.”
Vì sao không bổ sung LAB ngay từ đầu?
Nếu từng theo doi Prime một thời gian -và đọc qua các bài về chủ đề lên men có thể bạn đã hiểu rằng “lên men kỵ khí” là một cách gọi sai (vì vậy chúng mình sử dụng dấu ngoặc kép), vì theo định nghĩa khoa học thì quá trình lên men là một quá trình kỵ khí. Và do đó, thuật ngữ “lên men lactic” cũng không chính xác. Chúng ta thực sự không nên sử dụng cách gọi này trừ khi có bổ sung các chủng LAB để thực sự chi phối quá trình lên men. Và do đó, tên gọi của bài đăng này “Lên men Lactic” mà chúng mình đã đề cập gần giống với quá trình lên men tự nhiên hơn là lên men có bổ sung vi khuẩn axit lactic.
Cách duy nhất để có được một quá trình “lên men lactic” thực sự là thêm vi khuẩn axit lactic vào quá trình lên men có kiểm soát. Việc cấy đủ một chủng cụ thể vào môi trường men sẽ giúp nó có một khởi đầu thuận lợi – và vì vậy nó có thể được xem là một giống khởi động**. Nếu có điều kiện phù hợp để nó phát triển thì nó có thể cạnh tranh với các vi sinh vật khác sống trong và xung quanh cà phê, đồng thời chiếm ưu thế trong quá trình lên men.
Nấm men có thể được sấy khô và đóng gói khá dễ dàng, và sau khi khô, chúng sẽ giữ được rất lâu – chẳng hạn như trong những gói men khô nhỏ dùng để nướng bánh. Mặt khác, vi khuẩn không thể bị làm khô hoàn toàn theo cách tương tự, do đó, vi khuẩn nuôi cấy phải được vận chuyển bằng nước hoặc đông khô và sau đó giữ lạnh – cả hai cách này đều làm tăng đáng kể chi phí, trong khi đó “hầu hết mọi người nhận thấy nấm men sử dụng trong chế biến cà phê vốn đã rất đắt tiền” – theo Lucia Solis. Một khi các loại vi khuẩn nuôi cấy như thế này được đưa ra thị trường, cuối cùng chúng ta có thể nói về quá trình lên men lactic trong cà phê – một cách chính xác về ngữ nghĩa, đến lúc đó, có vẻ như “lactic”, giống như “kỵ khí”, phần lớn chỉ hữu ích như một thuật ngữ tiếp thị và không phản ánh mức độ phức tạp thực sự của những gì xảy ra trong bể lên men.
Ghi chú
[*] Vi khuẩn axit lactic (Lactic Acid Bacteria – viết tắt là LAB còn được gọi bộ Lactobacillales) về mặt phân loại không phải là một nhóm kết hợp có liên quan về di truyền. Thuật ngữ này nhằm chỉ ra axit lactic là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men carbohydrate của những vi khuẩn này, nhưng về mặt phân bộ Lactobacillales bao gồm rất nhiều loài vi khuẩn, đến từ nhiều chi thuộc nhiều họ khác nhau. Ví dụ, hai họ trong có liên quan đến việc ngâm chua và bảo quản rau quả là Leuconostocaceae và Lactobacillaceae. Trong khi đó, các sản phẩm lên men từ sữa (sữa chua và pho mát) liên quan đến các vi khuẩn trong họ Streptococcaceae.
[**] Một giống khởi động hay một hệ vi sinh vật khởi động (tiếng Anh là Starter Culture) bao gồm các vi sinh vật được cấy trực tiếp vào nguyên liệu thực phẩm nhằm mang lại những thay đổi mong muốn và có thể dự đoán được ở thành phẩm. Trong công nghiệp lên men thực phẩm, các giống nấm men khởi động được biết đến rộng rãi để sử dụng trong pho mát, sữa chua, bia và rượu vang. Mặc dù các vi sinh vật khởi động này tham gia vào quá trình lên men cho đến khi quá trình kết thúc, nhưng “starter cultures” vẫn được coi là phần quan trọng nhất của quá trình lên men, bởi vì chúng là nguồn cung cấp vi sinh vật ban đầu để bắt đầu quá trình lên men và làm cho quá trình đó diễn ra một cách đồng đều và hiệu quả.
Nguồn tham khảo:
- www.baristahustle.com/ The Possibly Lactic Process
- www.baristahustle.com/ Long Fermentation Q and A with Lucia Solis
- www.cafeimports.com/ Field Report: Fermentation Training Camp in Risaralda, Colombia with Lucia Solis
