
可可豆。圖片取自維基百科。
巧克力人人愛,但是巧克力的滋味,可是在產地就已經決定了喔!不過,不是品系,而是可可豆的發酵。未發酵的可可豆烘焙後只會帶有苦澀的味道,而良好的發酵則能產生花香、木質香、焦糖等細緻風味。不過,與葡萄酒、起司或啤酒不同的是,可可豆發酵通常是自然發生的,微生物主要來自環境而非人工接種,因此不同地區的發酵結果差異極大。
因此,研究團隊記錄了哥倫比亞三個產區的可可豆發酵動態,結果顯示:
在發酵開始後 24–36 小時,豆堆溫度迅速上升,由 25 °C 升至 45–50 °C,最高可達 52 °C。這個「熱峰」對抑制不良雜菌非常重要。
他們同時也測量了豆堆的酸鹼度(pH)變化。結果發現,豆殼與果肉起始 pH 3.5–4.0,隨時間逐漸上升至 pH 5.0;至於子葉則由 pH 6.5 降至 pH 5.0 以下。
這種「外升內降」的酸鹼變化,決定了胺基酸與多酚的分解路徑,進而影響香氣前驅物。
至於微生物群落變化,研究團隊透過定序來分析。他們發現,前面的24 小時,主要是酵母(Saccharomyces cerevisiae、Torulaspora delbrueckii),負責分解糖類產生酒精。
接著下一個24小時,則由乳酸菌(Lactobacillaceae)取而代之。乳酸菌產乳酸,進一步降低 pH。
第三階段(開始發酵48 小時後),研究團隊觀察到醋酸菌(Acetobacteraceae)急速增長,將酒精氧化為醋酸,並釋放大量熱。
他們也觀察到,整體的多樣性指數(Shannon index)隨時間下降,顯示菌群逐漸收斂為少數優勢菌。
這三個產區的巧克力風味有差異嗎?
研究團隊發現,從Santander 與 Huila 的豆子中,可以檢測到較多吡嗪(pyrazines)、苯乙醇(phenylethanol),這些化合物賦予可可花香與焦糖風味,讓這些可可豆比較像馬達加斯加的「高級風味可可」(fine flavour cocoa)。
而Antioquia 的豆子揮發性物質偏少,主要是醋酸與乙醇,比較像象牙海岸、迦納出產的「大宗可可」(bulk cocoa),風味單一。
到底這些菌裡面,有哪幾個最重要呢?為了驗證哪些菌是製造「好可可」的關鍵微生物,研究團隊建立了一個 包含9 個菌株的合成群落(SYNCOM)。這些菌有細菌也有真菌:
5 種細菌(包含 Lactobacillus 與 Acetobacter 屬)
4 種真菌(主要是 Saccharomyces 與 Torulaspora)
研究團隊以恆溫箱控制溫度:0–48 h:30 °C;48–72 h:35 °C;72–120 h:45 °C。這個溫度曲線幾乎與高品質產區一致,最高曾達 48 °C。
他們也測量了pH 變化,發現與天然發酵相符:果肉由 3.8 升至 5.0,子葉由 6.5 降至 5.0。檢測揮發性有機物測出乙醛、2,3-丁二酮、吡嗪類,這些都是精品可可的重要香氣前驅物。
最後,他們邀請了品評團隊來幫他們的實驗打分數。品評團隊認為,這些豆子在風味上與「高級可可」相似,層次感明顯高於西非大宗可可。
這證明了,只要挑對菌,就能在實驗室「重現」精品巧克力的風味。
這篇論文,讓我想到幾年前在屏東內埔,農民鍾孝勇透過監控溫度、切開豆子看顏色,以自創的木箱成功地發酵可可豆。
與實驗室不一樣的是,他伸手測溫、用眼睛看可可豆的顏色。他從經驗中得知,當子葉由乳白轉為棕紫,果肉逐漸乾縮,酸甜氣味愈來愈濃,發酵就要大功告成了。
鍾孝勇細心觀察、努力試驗,最後總結出三個步驟:
1. 厭氧階段(前 24 小時):可可豆堆封閉,依靠酵母把糖轉成酒精。
2. 耗氧階段(48 小時起):翻動木箱,曝氣讓醋酸菌進場,酒精被氧化成醋酸,溫度上升。
3. 控溫與排水:保持 45–50 °C,避免過酸;適時排出發酵液,防止腐敗。
靠著這樣的經驗流程,他和協會農友成功讓臺灣可可在 Cacao of Excellence 國際大賽拿下金牌。
不論是木箱還是實驗室,說的都是同一件事:可可的風味,來自人與微生物的協作。兩相對照可以看到,有許多相似之處。
農民的經驗告訴我們「怎麼做會成功」,科學解釋「為什麼會成功,還能如何複製」。未來,可可發酵不必再靠運氣,而能像葡萄酒或啤酒一樣,藉由微生物起始劑精準設計風味。
參考文獻:
Gopaulchan, D., Moore, C., Ali, N. et al. A defined microbial community reproduces attributes of fine flavour chocolate fermentation. Nat Microbiol (2025). https://doi.org/10.1038/s41564-025-02077-6