I polifenoli contenuti nelle fave di cacao possono subire trasformazioni chimiche e biochimiche durante il processo di lavorazione in particolare in seguito a fermentazione, essiccazione, tostatura e alcalinizzazione.
I polifenoli costituiscono una famiglia di circa 5000 molecole organiche e sono caratterizzati dalla presenza di più gruppi fenolici associati in strutture più o meno complesse generalmente di alto peso molecolare. Si suddividono in 10 differenti classi a seconda della loro struttura di base; sono prodotti dal metabolismo secondario delle piante e la classe più importante riguarda quella dei flavonoidi, tra cui possiamo citare i flavoni, le antocianidine, i flavonoli, ecc. In particolare, nelle fave di cacao, i polifenoli presenti in maggior quantità sono le catechine, le antocianine e le proantocianidine, immagazzinate nelle cellule pigmentate dei cotiledoni, che appaiono bianche o viola scuro a seconda della quantità di antocianine depositate.
Durante la fermentazione i polifenoli contenuti nelle fave di cacao si ossidano dando origine a composti di alto peso molecolare, cioè i tannini idrolizzabili e i tannini condensati.
Le reazioni di ossidazione sono catalizzate dalle polifenolossidasi, attraverso due tipi di reazioni: l'idrossilazione dei monofenoli a o-difenoli e l'ossidazione degli o-difenoli a chinoni. Si riscontra quindi un calo del contenuto di epicatechina e catechina e una modificazione strutturale delle antocianine che vengono idrolizzate nelle rispettive antocianidine.
Con l'essiccazione, invece, le modifiche a carico dei polifenoli sono legate alla temperatura, all'umidità relativa e al metodo utilizzato per essiccare le fave. Anche in questo caso sia l'epicatechina che la catechina subiscono variazioni nel contenuto; in base alla tecnica che viene impiegata, la frazione polifenolica diminuisce in modo più o meno drastico.
Altra fase che comporta cambiamenti è la tostatura. Poiché i composti fenolici sono sensibili al calore, la temperatura che viene utilizzata per la torrefazione delle fave di cacao è un parametro molto importante da tenere in considerazione. Per esempio un processo di tostatura tra 140 e 150°C, determina una perdita del 14% del tenore totale di composti polifenolici.
Infine durante la fase di alcalinizzazione è il pH basico tipico di questo passaggio che ha influenza sul cambiamento della struttura dei polifenoli e sulla loro degradazione; è stata rilevata in generale una diminuzione del 60% del contenuto dei flavonoidi totali. In particolare l'epicatechina presenta un declino del 67%, mentre la catechina del 38%; questo fenomeno è accompagnato dal cambiamento della struttura monomerica originale dei flavonoli.
Si deduce dunque come durante il processo di lavorazione delle fave di cacao il contenuto polifenolico diminuisce, con una degradazione più o meno intensa; poichè questa degradazione va ad influire sull'amarezza e sull'astringenza del cacao con ripercussioni sul prodotto finito, è molto importante tenere sotto controllo questi fenomeni di ossidazione e polimerizzazione con conseguente declino della frazione polifenolica per ottenere un prodotto con le caratteristiche desiderate. Dall'altra parte i polifenoli sono molto importanti per la loro attività antiossidante e per questo la loro conservazione all'interno del cacao può avere interessanti riscontri per la conservazione degli alimenti e per gli effetti positivi sulla salute umana.
The topic of the final report deals with polyphenols which are contained in cocoa beans and their chemical and biochemical changes during cocoa processing, in particular fermentation, drying, roasting and alkalinization.
The polyphenols are a family of organic molecules which are characterized by the presence of multiple phenolic groups associated into more or less complex molecules, generally of high molecular weight.
They are divided into 10 different classes depending of their basic structure. Polyphenols are produced by the secondary metabolism of plants and the most important class of polyphenols is represented by flavonoids such as flavones, anthocyanidins, etc.
In particular, the polyphenols more present in cocoa beans are cathechins, anthocyanins and proanthocyanidins; they are stored in the pigmented cells of cotyledons.
Fermentation of cocoa beans causes a decrease in the content of polyphenols such as epicatechin and a strusctural modification of anthocyanins which are hydrolysed to the corresponding anthocyanidins. The catechin, instead, decreases but with a slower degradation rate than epicatechin.
During drying, however, the changes of polyphenols are much higher as a function of temperature and relative humidity used for drying cocoa beans. Also in this case epicatechin and catechins undergo variations in the content according to the technique used for drying, the polyphenols fraction decreases in a more or less drastic.
Another phase which involves changes for the polyphenolic fraction is roasting. In this case, temperature used for roasting is the most important factor affecting polyphenols. The particularity respect to the other phases is that the catechin instead of decreasing as the epicatechin, undergoes an increase.
Finally, during the alkalization step is the basic pH typical of this step that has influence on the change of the structure of polyphenols and their degradation.
We can thus deduce how during the manufacturing process of cocoa beans the polyphenolic content decreases, with a degradation more or less intense. This degradation reduce astringency and bitterness in cocoa and cocoa products.