מחקר: איך משפיעים החיידקים והשמרים שבפולי הקקאו על טעם השוקולד

“שוקולד קטן ושוקולד גדול, שוקולד יקר ושוקולד בזול, שוקולד אגוזים ושוקולד סתם, לעשירים ולכולם. והריח בחינם, וכל האזרחים עוצרים ומריחים…”, כתב יהונתן גפן (מתוך “הכבש השישה עשר”). השיר מזכיר ניחוחות של ילדות, ואכן, עוד מגיל ילדות שוקולד הוא חלק בלתי נפרד מחיינו: שוקו חם, עוגת שוקולד, עוגיות, גלידת שוקולד או פשוט קוביית שוקולד קטנה – ואי אפשר שלא לאהוב אותו.

הכתבה פורסמה במקור באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי

ההיסטוריה של השוקולד, שמיוצר מפולי עץ הקקאו (Theobroma cacao), החלה לפני אלפי שנים, כשבני המאיה והאצטקים גילו כיצד להכין מפולי הקקאו משקה מריר ומוקצף ששימש בטקסים דתיים. לאחר הגעת האירופאים לאמריקה במאה ה-15 הובא השוקולד לספרד, ומשם והתפשט לשאר אירופה – תחילה כמאכל יוקרתי בקרב האצולה בלבד. במאה ה-18 קיבל הקקאו את שמו המדעי, תאוברומה, שפירושו ביוונית “מטעם האלים” (תאו θεός – אל, ברומה βρῶμα – מזון/משקה). בהמשך הוא הפך זול וזמין יותר, עד שתפס מקום של כבוד בתרבות האוכל המודרנית.

תהליך ייצור השוקולד

תהליך ייצור השוקולד ארוך ומורכב ממספר שלבים: קטיף, התססה, ייבוש, קלייה, טחינה, ערבוב ולבסוף טמפרור, יציקה ואריזה. על עצי הקקאו גדלים תרמילים גדולים, פירות העץ, שבתוכם מצויים כ-20 עד 50 זרעים (ה”פולים”) עטופים בשכבה לבנה ומתוקה בשם ציפה. לאחר הקטיף מוציאים את הפולים מתרמיליהם, מניחים אותם בקופסאות עץ, בסלים או בערמות, מכסים ומאפשרים להם לתסוס במשך מספר ימים. במהלך ההתססה הציפה מתפרקת, והזרעים מתחילים לפתח את הארומה הראשונית שלהם. בהמשך, הזרעים המותססים מיובשים בשמש ונקלים בחום, וכך נוצרים פולי הקקאו המוכרים לנו. את פולי הקקאו הקלויים מקלפים, שוברים וטוחנים לעיסה סמיכה, ומערבבים אותה בתהליך ייחודי. לבסוף מטמפררים את המסה – תהליך שכולל שלבים של חימום וקירור – יוצקים לתבניות, מקררים ואורזים. זהו השוקולד שנמכר בחנויות, כפי שאנחנו מכירים.

שלב ההתססה של פולי הקקאו, אשר נמשך כשבוע, הוא השלב הראשוני והקריטי בתהליך ייצור השוקולד, כיוון שבמהלכו מתרחשים תהליכים כימיים ומטבוליים המעצבים את הטעם והארומה שלו ומעניקים לו את צבעו החום. התהליכים הללו מושפעים מהתנאים של בית הגידול ומתרחשים באופן ספונטני, באדיבות יצורים זעירים (מיקרואורגניזמים) – שמרים וחיידקים שנמצאים באופן טבעי על הפולים ובציפה. הם מפרקים את הסוכרים שבציפה ומייצרים מגוון מולקולות חדשות שמשפיעות על טעמו הסופי של השוקולד. כיוון שהשמרים והחיידקים אינם מוספים לשוקולד באופן יזום, אלא מגיעים מהסביבה הטבעית של הקקאו, הידע על זהותם ועל התנאים הטובים ביותר לתסיסה שבסופה ייווצרו טעמי שוקולד מיטביים עדיין מוגבל.

מי משפיע על טעם השוקולד?

מחקר שפורסם בכתב העת Nature Microbiology, חשף בצורה שיטתית ונרחבת כיצד החומציות, הטמפרטורה והרכב החיידקים והשמרים שבפולי הקקאו בשלב התסיסה משפיעים על טעם השוקולד. החוקרים מדדו את הטמפרטורה ואת רמות החומציות של הפולים לאורך תהליך ההתססה במשך שתי עונות גידול ובשלושה מחוזות שונים בקולומביה. הם מצאו כי במהלך ההתססה, טמפרטורת הפולים והחומציות של הציפה משתנים, והשינויים האלה מאפשרים לעקוב בצורה מדויקת אחרי התקדמותה.

בנוסף, החוקרים בחנו את הרכב החיידקים והשמרים במהלך התסיסה, ואת השינויים באוכלוסיות שלהם. הם גילו שהמגוון שלהם יורד עם התקדמות התסיסה, וזנים מסוימים הופכים דומיננטיים במיוחד. כמו כן, נמצא שיש מתאם (קורלציה) בין השינויים בטמפרטורת הפולים ובחומציות הציפה לשינויים בהרכב אוכלוסיית החיידקים והשמרים, וכן לפעילות המטבולית שלהם, המתרחשת במהלך התסיסה. שינויים אלה – בטמפרטורה של הפולים, בחומציות של הציפה ובהרכב החיידקים והשמרים – נבדלו בין אתרי הגידול והתסיסה והשפיעו על מאפייני הטעם הסופי של השוקולד.

כדי לבחון בצורה מדעית את השפעת תהליך התסיסה על מאפייני הטעם ולשלול השפעות אפשריות של זן הפולים על הטעם, החוקרים ביצעו ניתוח גנטי של עצי הקקאו מאתרי הגידול שנבחנו. הם מצאו כי הפולים מהאזורים השונים היו דומים מבחינה גנטית, כך שהבדלים בטעם הסופי נובעים בעיקר מתהליכי ההתססה. בהמשך, הפולים מהאתרים השונים עובדו לנוזל שוקולדי וקבוצת מומחים העריכה את טעמם. ניתוח הנתונים הראה כי אפשר לחזות את איכות טעמו של השוקולד באמצעות שינויי החומציות, הטמפרטורה והרכב החיידקים והשמרים שנמדדו במהלך התסיסה.

לבסוף, החוקרים בדקו איך אפשר לצמצם את המורכבות של אוכלוסיית המיקרואורגניזמים, תוך שמירה על סך היכולות המטבוליות והגנטיות הנדרשות לתהליך תסיסה מוצלח וטעם מעולה. לשם כך הם בחרו קבוצה מצומצמת של תשעה מיני חיידקים ושמרים, שתהיה מסוגלת לשמר את המרכיבים הנדרשים. קבוצת החיידקים והשמרים שנבחרה נבחנה בתסיסה מבוקרת, במטרה לבדוק אם אפשר לשחזר את הדינמיקה הטבעית של התהליך בטבע. החוקרים הצליחו לשחזר חלק מהשינויים הטבעיים בטמפרטורה, בחומציות ובהרכב המיקרואורגניזמים המתרחשים במהלך תסיסת קקאו טבעית. שינויים אלו משקפים מערכת עם השפעות הדדיות שבה פעילות החיידקים והשמרים משפיעה על תנאי הסביבה, ואלה בתורם משפיעים חזרה על מבנה הקהילה.

הממצאים מראים כי באמצעות שליטה בהרכב המיקרואורגניזמים שמלווים את פולי הקקאו אפשר לשחזר ולכוון את תהליך ההתססה הטבעי, ואת התוצאות האחראיות ליצירת שוקולד עם טעם עשיר ומורכב. בעתיד החוקרים מקווים להצליח לעצב את טעמי השוקולד באמצעות שליטה בהרכב המיקרואורגניזמים שבו, בטמפרטורה ובחומציות בתהליך התסיסה, וליצור שוקולד עם טעמים מורכבים ואיכותיים יותר.

למאמרים נוספים באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי