FERMENTADORES PARA CACAO USADOS POR LOS PRODUCTORES DE LA LOCALIDAD DE CUMBOTO, VENEZUELA

Carmen Contreras*, Ligia Ortiz de Bertorelli**,

Lucía Graziani de Fariñas* y Pablo Parra**

* Profesores. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. Instituto de Química y Tecnología e **Instituto de Botánica. Apdo. 4579. Maracay 2101. Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela. E-mail: parrap@agr.ucv.ve

RESUMEN

Para evaluar los tipos de fermentadores usados por los productores de Cumboto, fueron cosechadas, desgranadas y fermentadas en sacos de yute, cajas de plástico y de madera saqui saqui, mazorcas de cacao tipo forastero de la zona. El proceso fermentativo tuvo una duración de cuatro días y los granos fueron volteados a las 24 y 72 horas de iniciado el proceso. La temperatura fue medida diariamente, así como los índices de hinchamiento y fermentación a los 0, 2 y 4 d, tiempo en el que también fueron determinados la humedad, proteínas, pH, acidez total, taninos y azúcares totales en la pulpa + testa y en el cotiledón del grano en fermentación. Los resultados revelaron que entre los fermentadores, las características físicas no variaron significativamente, en cambio las características químicas difirieron a un nivel de probabilidad del 5%, lo que influyó sobre la humedad, los taninos, la acidez y los azúcares de la pulpa + testa y sobre la humedad y las proteínas del cotiledón. Los tres tipos de fermentadores resultaron eficientes en el proceso fermentativo, ya que se alcanzaron temperaturas e índices de fermentación apropiados, sin embargo por las características químicas obtenidas en el cacao y por razones de uso práctico, del manejo, el cajón de madera pudiese ser considerado como el tipo de fermentador más adecuado.

Palabras Clave: Cacao; fermentación; tipo de fermentadores.

SUMMARY

To evaluate the fermentation devices used by cocoa producers in Cumboto, cocoa pods of the foreign type were collected, threshed and fermented in sacks of yute, and in plastic and saqui saqui wood boxes. The fermentative process lasted for four days and the mass was turned at 24 and 72 hours past the initiation of the process. The temperature was measured daily and swelling index and cut test were measured at 0, 2 and 4 days after the process began, at the same time, moisture, proteins, pH, total acidity, tannins and total sugars in pulp + testa and cotyledon of fermentation grains were also determined. The results revealed that physical properties didn't vary significantly; on the other hand, chemical characteristics differed, to a level of probability of 5%, between fermentation devices, which had an effect in moisture, tannins, total acidity and total sugars of pulp + testa, and in moisture and proteins of cotyledon. The three types of fermentation devices efficiently favored the fermentative process, since the appropriate temperatures and fermentation indexes were reached, however because of the chemical characteristics obtained in the cocoa and for reasons of practical use, as for handling, the wooden box could be considered as the most adequate device.

Keys Words: Cocoa; fermentation; devices types.

RECIBIDO: mayo 02, 2002.

INTRODUCCIÓN

La fermentación del cacao es una etapa muy importante en el procesamiento del grano, ya que se producen los cambios bioquímicos que dan origen a los precursores del aroma y del sabor. Diversos factores que influyen sobre el proceso fermentativo, dentro de los que destaca el tipo de cacao, las condiciones ambientales (Rohan, 1964) y el almacenamiento de la mazorca (Meyer y Biehl, 1989; Samah et al., 1993a), así como el sistema empleado en la fermentación.

Así mismo, el tipo de fermentador (Vargas et al., 1989), el volumen de la masa (Braudeau, 1970; Puziah et al., 1989; Portillo, 2000) y el volteo durante el proceso (Puziah et al., 1989) afectan la fermentación y en consecuencia la calidad del grano fermentado. El proceso fermentativo se realiza de distintas maneras y los métodos tradicionalmente más utilizados son la fermentación en canastas, cajas o en montones (Braudeau, 1970).

En la zona cacaotera de Cumboto, la mayoría de los productores fermentan en sacos de yute, cajas de plástico y en montones. Sin embargo, en la actualidad varios productores están efectuando este proceso en las cajas de madera disponibles en El Central de Beneficio de Ocumare de La Costa, el cual ha sido recuperado.

En Cumboto la aplicación de un determinado método de fermentación depende, básicamente, de la experiencia del productor y el manejo post cosecha, por lo general, es realizado con una gran variabilidad, que ha impedido garantizar a los compradores un producto con una determinada calidad, lo cual ha incidido negativamente en el precio y en el prestigio del cacao (Graziani et al., 2002).

El objetivo de este estudio consistió en evaluar los tipos de fermentadores utilizados por los productores de cacao de la localidad de Cumboto, a fin de seleccionar el más adecuado para el proceso fermentativo en la zona.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para el ensayo fueron realizadas dos cosechas, recolectándose en cada una de ellas y de forma aleatoria 120 mazorcas maduras y sanas de cacao (Theobroma cacao L.) tipo forastero de la localidad de Cumboto del estado Aragua.

Esta zona presenta una precipitación anual de 467 y 988,7 mm con una marcada diferencia entre el período seco y lluvioso, temperatura media anual de 25,76 ºC y una humedad relativa de 68,1% (Monagas, 1995).

En la identificación de los árboles de cacao fueron utilizados algunos descriptores taxonómicos recomendados por Bekele et al. (1994) y como criterio de madurez de los frutos se aplicó él señalado por González et al. (1999).

Las mazorcas, recién cosechadas, fueron desgranadas manualmente y separadas en tres lotes iguales para su fermentación por duplicado en cada fermentador. Dicho proceso se llevó a cabo en Cuyagua, zona con un rango de precipitaciones similar al de Cumboto, temperatura promedio anual 25,65 ºC, evaporación alrededor de 900 mm y humedad relativa promedio de 66% (Galviz, 1994).

Para la fermentación se utilizaron los siguientes fermentadores: caja de madera saqui saqui de 20 x 10 x 10 cm (largo x ancho x alto) con perforaciones de 1 mm en el fondo; caja plástica de 23 x 11 x 15 cm y sacos de yute de 30 x 20 x 18 cm. Cada fermentador fue llenado con aproximadamente 2 kg de granos de cacao. Las cajas de madera y plástico fueron cubiertas, primeramente, con bolsas de plástico y luego con lona, con el fin de evitar pérdidas de temperatura, en tanto que el fermentador tipo saco fue amarrado con un cordón y suspendido. La fermentación tuvo una duración de cuatro días y las masas fermentantes fueron volteadas a las 24 y 72 h de iniciado el proceso.

En el ensayo se empleó un diseño estadístico de bloques al azar (cosechas) con dos repeticiones, utilizándose un experimento factorial 3², donde los factores a evaluar a tres niveles fueron el tipo de fermentador (caja de madera, caja plástica y saco de yute) y el tiempo de fermentación (0, 2 y 4 d). La unidad experimental utilizada en el ensayo fue de 2 kg.

Para el análisis físico la temperatura fue medida, diariamente y a la misma hora a los 5 cm de la superficie en el centro de la masa de cacao, con un termómetro calibrado de 0 a 100 ºC y apreciación de ± 0,1 ºC. El índice de fermentación (IF) fue determinado de acuerdo con la norma Nº 442-78 COVENIN (1978) a los 0, 2 y 4 d de transcurrido el proceso de fermentación, mientras que la clasificación de los granos fue realizada mediante el criterio utilizado por Tomlins et al. (1993). Como índice óptimo de fermentación fue tomado un valor mayor o igual al 60% de granos con el cotiledón pigmentado de color pardo (Barel, 1987). El índice de hinchamiento (IH) fue medido a los 0, 2 y 4 d del proceso, según la metodología señalada por Barel (1987).

Durante el análisis químico se tomaron 300 g de muestras a los 0, 2 y 4 d de iniciada la fermentación, con el fin de efectuar en el cotiledón y pulpa + testa los siguientes análisis químicos según la AOAC (1997): Humedad, método Nº 931.04; proteínas, método Nº 970.20, incorporando un desgrasado previo con éter de petróleo por 4 h (Graziani et al., 2003); pH, método Nº 970.21; acidez total titulable, método Nº 942.15; azúcares totales, método Nº 925.35. Además fueron determinados los taninos usando el reactivo Folin Ciocalteu (Singleton y Rossi, 1965).

Todos los análisis fueron realizados por triplicado y a los resultados se les aplicó un análisis de varianza complementado con una comparación de medias por la prueba de rangos múltiples de Duncan (SAS, 1998).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El comportamiento de la temperatura de la masa, al fermentar el cacao, fue similar en los tres tipos de fermentadores, en los cuales esta variable se incrementó gradualmente y descendió en el cuarto día a valores inferiores a los 40 °C, alcanzándose con la caja de madera una temperatura de 45 ºC (Cuadro 1), considerada como óptima para el proceso (Barel, 1987).

La prueba de medias de Duncan mostró variaciones significativas (P<0,05) en el tiempo, correspondiéndole el mayor valor a los 2 y 3 d, en cambio, las temperaturas medias obtenidas con los tres fermentadores no difirieron entre sí.

El incremento observado en esta variable es producido por el calor generado por las reacciones exotérmicas asociadas con la actividad microbiana, es decir, por la acción de las levaduras y bacterias que se desarrollan durante la fermentación (Cros y Jeanjean, 1995; Senanayake et al., 1995).

En cuanto a los índices de fermentación y de hinchamiento, los valores aumentaron a medida que transcurrió el proceso fermentativo (Cuadro 1) y difirieron a un nivel de probabilidad del 5% entre los días, en tanto que entre los fermentadores no se observaron variaciones significativas. Durante la fermentación ocurren reacciones bioquímicas en el interior del grano que causan el oscurecimiento del cotiledón, así como el hinchamiento del grano, lo que conlleva a un aumento de dichos índices (Braudeau, 1970; Barel, 1987).

Cuadro 1. Características físicas del cacao durante la fermentación en tres tipos de fermentadores.

*Letras distintas en fila y ** en columnas que difieren a un nivel de significación del 5%.

Otros investigadores, trabajando con varios tipos de fermentadores, han encontrado menor índice de fermentación con el tipo saco, contrario a los resultados de la enfermedad en montones o en gavetas (Rohan, 1964) lo que fue atribuido a que el saco no reúne las condiciones adecuadas para la aireación y el drenaje (Vargas et al., 1989).

La semejanza estadística entre los resultados de las características físicas de este estudio podría estar relacionada con el volumen de masa utilizada, ya que se ha observado que cuando éste es pequeño el tipo de fermentador tiene poca influencia sobre la cantidad final de granos fermentados (Vargas, 1989), además el aumento de la temperatura depende del volumen de la masa en fermentación (Braudeau, 1970); en tal sentido Portillo (2000) obtuvo diferencias en la temperatura e índice de fermentación del cacao, al fermentar un volumen mayor de masa en dos diseños del fermentador caja de madera.

Durante la fermentación, en cajas de madera y plástico se observó un aumento de la humedad en la pulpa + testa en el día 2 y un descenso en el día 4 (Cuadro2); en tanto que al fermentar en sacos de yute la humedad en esta fracción disminuyó progresivamente a medida que transcurrió el proceso. Sin embargo, el análisis de varianza reveló que a pesar de la interacción día x fermentador existente, los efectos principales fueron más relevantes y por lo tanto los considerados en la interpretación estadística de los resultados.

En el cotiledón (Cuadro 3) la variación de este componente fue igual en los tres fermentadores, observándose un aumento con el tiempo. El ascenso de la humedad en la pulpa es causado por la emisión de jugos durante su descomposición, así como por la oxidación del ácido acético (Dougan, 1981; Senanayake et al., 1997) y en el cotiledón por la difusión de los productos de la fermentación de la pulpa (Rohan, 1964).

La prueba de medias indicó diferencias significativas (P<0,05) entre los valores de la humedad durante la fermentación del cacao, así como entre los fermentadores y el menor valor de las dos fracciones obtenido al usar como fermentador el saco, lo que puede atribuirse a la absorción de humedad por las fibras de yute.

La variación en el contenido proteico, durante la fermentación del cacao, fue similar al utilizar los diferentes fermentadores; en la fracción pulpa + testa aumentó (Cuadro 2) y en el cotiledón descendió levemente (Cuadro 3), mostrando en los valores diferencias a un nivel de significación del 5% entre los días. El incremento de las proteínas en la pulpa + testa es producto de la síntesis de aminoácidos y proteínas por los microorganismos (Zak y Keeney, 1976), en cambio en el cotiledón las proteínas son difundidas e hidrolizadas disminuyendo su concentración (Senanayake et al., 1997).

Entre los fermentadores no se observaron diferencias significativas en los porcentajes de proteína de la pulpa + testa, mientras que en el cotiledón los valores se distinguieron entre sí a un nivel de probabilidad del 5%, siendo ligeramente mayor el contenido en el cacao fermentado en la caja de madera que en el saco de yute.

Los taninos en la pulpa + testa aumentaron levemente (Cuadro 2) durante la fermentación en los tres tipos de fermentadores, notándose que el contenido de estos compuestos varió significativamente (P<0,05) en el proceso y que al fermentar con el saco de yute se obtuvo mayor cantidad de taninos en dicha fracción, en tanto que en el cotiledón no se observaron diferencias entre los valores durante el proceso, ni entre los tres fermentadores (Cuadro 3). Se ha encontrado que durante la fermentación los polifenoles disminuyen por difusión, reacciones de polimerización oxidativa y oscurecimiento (Cros y Jeanjean, 1995), ahora bien, en este estudio la variación de los taninos fue leve.

Cuadro 2. Características químicas de la pulpa + testa del cacao durante la fermentación con tres tipos de fermentadores.

*Letras distintas en fila y ** en columnas que difieren a un nivel de significación del 5%.

Cuadro 3. Características químicas del cotiledón del cacao durante la fermentación con tres tipos de fermentadores.

*Letras distintas en fila y ** en columnas que difieren a un nivel de significación del 5%.

En el proceso con los tres fermentadores, el pH se incrementó en la pulpa + testa (Cuadro 2) y en el cotiledón disminuyó (Cuadro 3), mientras los valores de ambas fracciones variaron a un nivel de significación del 5% entre los días del proceso, en cambio no se diferenciaron entre los fermentadores. Los valores finales de pH fueron próximos a 5, valor que ha sido señalado como indicativo de un grano fermentado de buena calidad (Samah et al., 1993b).

En cuanto a la acidez total, en la pulpa + testa mostró tendencias aparentemente distintas, con un leve descenso en la caja de madera y saco de yute y un ligero incremento en la caja plástica (Cuadro 2), aumento posiblemente ocasionado por la presencia de orificios en las paredes laterales de este fermentador, lo que permite una mayor aireación y consecuentemente mayor desarrollo de bacterias.

El análisis de varianza reveló que no hubo interacción día x fermentador y la prueba de medias de Duncan indicó que no existen diferencias significativas durante el proceso, mientras que entre los fermentadores los valores se distinguieron significativamente (P<0,05) entre sí, presentando mayor acidez total el cacao fermentado en la caja plástica que el de la caja de madera. En el cotiledón se observó un aumento de la acidez total durante la fermentación en los tres tipos de fermentadores (Cuadro 3), presentando un efecto más pronunciado entre el 2^do y 4^to día, momento en el cual ocurre la mayor proliferación de las bacterias acéticas (Hernández, 1989) y el análisis estadístico reveló diferencias a un nivel de probabilidad del 5% en el tiempo y no significativas entre los fermentadores.

La variación del pH y de la acidez durante la fermentación del cacao se debe a la degradación microbiana de los ácidos (Meyer et al, 1989) y a la pérdida por difusión de estos compuestos hacia el cotiledón (López, 1983; Schawn et al., 1990). Hernández (1989) también encontró variaciones en el pH y acidez del cacao procesado en dos tipos de fermentadores: sistema Rohan y caja de madera. Igualmente, Portillo (2000) observó diferencias en dichas características al usar dos diseños del fermentador caja de madera.

Durante la fermentación, los azúcares totales de la pulpa + testa (Cuadro 2) y del cotiledón (Cuadro 3) disminuyeron en los tres fermentadores, con diferencias significativas (P<0,05) entre sí. El descenso de estos compuestos en la pulpa + testa es ocasionado por la conversión de los azúcares en alcohol por acción de las levaduras y por su eliminación a través del exudado (Schwan et al., 1990; Samah et al., 1992), en cambio en el cotiledón la sacarosa es hidrolizada a fructosa y glucosa por acción de la invertasa (Samah et al., 1992, Cros y Jeanjean, 1995). Entre los fermentadores, los valores de los azúcares totales de la pulpa + testa fueron significativamente (P<0,05) mayores en la caja de madera que en la caja plástica, mientras que en el cotiledón no difirieron entre sí.

En conclusión, las características físicas no variaron significativamente, en cambio las químicas difirieron a un nivel de probabilidad del 5% entre los fermentadores, los cuales influyeron sobre la humedad, los taninos, la acidez total y los azúcares totales de la pulpa + testa y sobre la humedad y las proteínas del cotiledón. Así mismo, los tres tipos de fermentadores resultaron eficientes en el proceso fermentativo, ya que se alcanzaron temperaturas e índices de fermentación apropiados, sin embargo por las características químicas obtenidas en el cacao y por razones de uso práctico en cuanto al manejo, la caja de madera pudiese ser considerada como el tipo de fermentador más adecuado.

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecen a FUNDACITE Aragua y CONICIT el financiamiento de este estudio y a la técnico Boni Escorche y a los señores Rafael Osorio y Venancio Martínez la colaboración prestada.

BIBLIOGRAFIA

1. Association of the Analytical Chemists. AOAC. 1997. Official methods of analysis. 16^th Edition. Gaithersburg, Maryland, USA. Cap. 31. pp1-17.         [ Links ]

2. Barel, H. 1987. Délai d´écabossage. Influence sur les rendements et la qualité du cacao marchand et du cacao torréfié. Café Cacao Thé. 31(2):141-150.         [ Links ]

3. Bekele, F. L., A. Kennedy, C. McDavid, F. Lauckner and I. Bekele. 1994. Numerical taxonomic studies on cacao (Theobroma cacao L.) in Trinidad. Euphytica 75(39):231-240.         [ Links ]

4. Braudeau, J. 1970. El cacao. Primera edición. Editorial Blume. Barcelona, España. 292 p.         [ Links ]

5. Comisión Venezolana de Normas Industriales. COVENIN. 1978. Norma venezolana Nº 442. Prueba de corte. Ministerio de Fomento. Caracas. Venezuela. 4 p.         [ Links ]

6. Cros, E. and N. Jeanjean. 1995. Cocoa quality: effect of fermentation and drying. Plantations, recherche, développement. 24:25-27.         [ Links ]

7. Dougan, J. 1981. Methods for monitoring degree of aeration and the production and dissimilation of alcohol, acetic and lactic acids during cocoa fermentation. 8^th International Cocoa Research Conference. Cartagena. Colombia. p. 814-816.         [ Links ]

8. Galviz, I. 1994. Estudios de los aspectos sociales, económicos, técnicos y agropecuarios de los pequeños productores de Cuyagua, Edo. Aragua. Trabajo de grado. Maracay, Ven. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. 67 p.        [ Links ]

9. González, F., L. Ortiz de Bertorelli, L. Graziani de Fariñas y E. Monteverde-Penso.1999. Influencia del índice de cosecha de la mazorca sobre algunas características de la grasa de dos cultivares de cacao (Theobroma cacao L.) Rev. Fac. Agron. (UCV) 25(2):159-171.         [ Links ]

10. Graziani de Fariñas, L., L. Ortiz de Bertorelli y P. Parra. 2002. Informe final del proyecto cacao. FUNDACITE Aragua. 150 p.         [ Links ]

11. Graziani de Fariñas, L., L. Ortiz de Bertorelli y P. Parra. 2003. Características químicas de la semilla de diferentes tipos de cacao de la localidad de Cumboto, Aragua. Agron. Tropical. 53(2):133-144         [ Links ]

12. Hernández, A. 1989. Evaluación del proceso de fermentación del cacao en Costa Rica. Memorias. Seminario regional sobre tecnología post cosecha y calidad mejorada del cacao. 20-21 julio. Turrialba. Costa Rica. 129-140 p.         [ Links ]

13. López, A. 1983. Factors associated with cacao bean acidity and the possibility of its reduction by improved fermentation. Revista Theobroma 13(3):233-248.         [ Links ]

14. Meyer, B., B. Biehl, M. Bin Said and R. Samarakoddy. 1989. Post-harvest pod storage: A method for pulp preconditioning to impair strong nib acidification during cocoa fermentation in Malaysia. J. Sci. Food Agric. 48:285-304.         [ Links ]

15. Monagas, M. 1995. Estudio socioeconómico y agronómico de los productores y las parcelas agrícolas de la población de Cumboto, Municipio Mario Briceño Iragorry, estado Aragua. Trabajo de grado. Maracay, Ven. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. 64 p.         [ Links ]

16. Portillo, E. 2000. Influencia de la fermentación en la calidad del cacao criollo porcelana (Theobroma cacao L.) en el Sur del Lago de Maracaibo. Tesis de Maestría. Maracay, Ven. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. 147 p.         [ Links ]

17. Puziah, H., S. Jinap, K. Sharifah and A. Asbi.1998. Effect of mass and turning time on free amino acid, peptide-N, sugar and pyrazine concentration during cocoa fermentation. J. Sci. Food Agric. 78:543-550.        [ Links ]

18. ROHAN, T. 1964, El beneficio del cacao bruto destinado al mercado. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Roma, Italia. 223 p.         [ Links ]

19. Samah, O. A., M. Fared Putih and J. Selamat. 1992. Biochemical changes during fermentation of cocoa beans inoculated with Saccharomyces cerevisiae (Wild strain). J. Food Sci. Technol. 29(6):341-343.         [ Links ]

20. Samah, O. A., N. Ibrahim, H. Alimon and M. Abdul Karim. 1993a. Fermentation studies of stored cocoa beans. World J. Microbiol. Biotechn. 9:603-604.         [ Links ]

21. Samah, O. A., N. Ibrahim, H. Alimon and M. Abdul Karim. 1993b. Comparative studies on fermentation products of cocoa beans. World J. Microbiol. Biotech. 9:381 382.         [ Links ]

22. Schwan, R., A. López, D. Silva and M. Vanetti. 1990. Influencia de freqüencia e intervalos de revolvimentos sobre a fermentaçao e qualidade do chocolate. Agrotrópica 2(1):22-31.         [ Links ]

23. Senanayake, M., E. Jansz and K. Buckle. 1995. Effect of variety and location on optimum fermentation requirements of cocoa beans: An aid to fermentation on cottage scale. J. Sci. Food Agric. 6:461-465.         [ Links ]

24. Senanayake, M., E. Jansz and K. Buckle. 1997. Effect of different mixing intervals on the fermentation of cocoa beans. J. Sci. Agric. 74:42-48.         [ Links ]

25. Singleton, V. and J. Rossi. 1965. Determination of tannins in wines. J. Enology and Viticulture. 6(3):114.         [ Links ]

26. Statistical Analysis Systems. SAS. 1998. SAS/STAT User's Guide. Release 6.132 edition. SAS Institute Inc. Cary, NC., USA. 1.028 p.         [ Links ]

27. Tomlins, K., D. Baker, P. Daplin and D. Adomako. 1993. Effect of fermentation and drying practices in the chemical and physical profiles of Ghana cocoa. Food Chem. 46:257-263.         [ Links ]

28. Vargas, V. 1989. Comparación de pequeñas cantidades (25, 37,5 y 50 Kg) de cacao Theobroma cacao L. en tres diferentes altitudes de Costa Rica. Memoria. Seminario regional sobre tecnología post cosecha y calidad mejorada del cacao. 20-21 julio. Turrialba. Costa Rica. 113-127 p.        [ Links ]

29. Vargas, V., J. Soto y G. Enríquez. 1989. Métodos de fermentación de cacao para pequeños productores en seis localidades de Costa Rica. Pruebas de calidad. Memoria. Seminario regional sobre tecnología post cosecha y calidad mejorada del cacao. 20-21 julio. Turrialba. Costa Rica. 147-161 p.         [ Links ]

30. Zak, D. and P. Keeney. 1976. Changes in cocoa proteins during ripening of fruit, fermentation and further processing of cocoa beans. J. Agric. Food Chem. 24(3):483-486.         [ Links ]