Caracterización física y química de almendras de cacao fermentadas, secas y tostadas cultivadas en la región de Cuyagua, estado Aragua

Physical-chemical characterization of fermented, dried and roasted cocoa beans cultivated in the region of Cuyagua, Aragua state

Clímaco Álvarez*; Evelina Pérez** y Mary C. Lares***

*Profesor. Ministerio del Poder Popular para la Educación y el Deporte. Escuela Técnica Industrial Julio Calcaño.

**Profesores. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y

***Facultad de Medicina. Escuela de Nutrición y Dietética. Apartado de Correo 47097. Los Chaguaramos, Caracas-1041-A. Caracas, Venezuela. E-mail: perezee@hotmail.com

RESUMEN

El presente estudio tuvo como finalidad comparar las características físicas y químicas de almendras de cacaoTheobroma cacao L., fermentadas, secas y tostadas en el laboratorio proveniente de 5 genotipos que forman parte de la colección 1995 del Banco de Germoplasmadel INIA, con una muestra comercial también tostada en el laboratorio. Las muestras de las almendras previa-mente fermentadas y secadas al sol, se tostaron a 150 °C por 30 minutos en el laboratorio. La composición proximal y algunos índices químicos y parámetros físicos se determinaron según varias metodologías, también sedeterminó por HPCL el perfil de ácidos grasos de la manteca extraída de las almendras según el método de Folch. Todos los índices evaluados fueron comparados con una muestra comercial de cacao proveniente de la región de Cuyagua. Los resultados se analizaron estadísticamente con una prueba de ANOVA de una víay la prueba a posteriori del rango múltiple de Duncan. Los análisis estadísticos mostraron diferencias significativas entre los parámetros evaluados observándose que con excepción de la muestra MAR-4 el contenido de humedad es mayor en la muestra comercial. Así mismo, el contenido de proteína cruda es mayor y la fibra crudaes menor en todas las muestras de los genotipos evaluados comparado a la muestra comercial. Los otros parámetros tales como: contenido de ceniza, carbohidratos totales, azúcares totales, polifenoles, ácidos grasos saturados y los ácidos palmítico (C16:0), esteárico (C18:0) y oleico (C18:1) muestran diferencias significativas entre ellos sin una tendencia definida al compáralo con la muestra comercial.

Palabras Clave: Cacao; Theobroma cacao L.; Cuyagua; composición; perfil de ácidos grasos.

SUMMARY

The objective of this study was to compare the physical and chemical characteristics of cocoa beans fermented, dried and roasted at laboratory experimental conditions to one commercial sample and five varieties with different genotypes of the INIA collection. Samples ofthe beans obtained from mature fruits were fermented and sun dried at the plantation. The dried and fermented beans were roasted at 150 ºC for 30 minutes at the laboratory. The proximal composition and some physical indexes were evaluated following methods. The fatty acids profile of the cocoa shortening isolated by meansof the methodology described by Folch were also evaluated using HPCL. All of the parameters evaluated were compared with commercial samples from Cuyagua. The results were analyzed by one way ANOVA and a posteriori test of Duncan's multiple ranges. Statistical analysis showed differences among all of the parametersevaluated. It can be noted that with the exception of the sample MAR-4 the moisture content is higher in the commercial sample than in the other four samples. Crude protein content is higher and crude fiber content is lower in all of the samples than those of the commercial sample. The other parameters such as: ash, total carbohydratesand sugars, total polyphenol, saturated and unsaturated fatty acid contents showed statistical significant differences among them. A high level of saturated fatty acid and unsaturated fatty acids; such as, palmitic, estearic, and oleic acids was also observed.

Key Words: Cocoa; Cuyagua; proximate composition; fatty acids profile.

RECIBIDO: septiembre 06, 2004 ACEPTADO: julio 02, 2007

INTRODUCCIÓN

Las cualidades del cacao venezolano, Theobroma cacao L., catalogado desde la época colonial como uno de los mejores por su característico aroma ysabor excelente, han venido disminuyendo a través del tiempo debido a las mezclas con cacaos forasteros de baja calidad (Pinto, 2000) lo que provocó unasucesiva hibridación a través del tiempo, en muchas de las regiones cacaoteras del país (Goitía, 2000,Pachano, 2000, Motamayor et al., 2000). Esta hibridación ha incidido en una pérdida de mercados ycredibilidad en el ámbito internacional, debido a la heterogeneidad en los parámetros de calidad, que presenta el producto y a la incertidumbre de suorigen, como consecuencia de la exportación de mezclas de cacaos de distintas calidades y zonasgeográficas (Pinto, 2000).

Los cacaos Criollos tradicionales cultivados en Chuao, Choroní, Cuyagua, Ocumare y Paria, gozaronsiempre de un enorme prestigio en los mercadosmundiales debido a la dulzura de sus almendras claras, en contraste con el sabor amargo de lassemillas color violeta de otras variedades (cacaoforastero amargo) según Reyes y De Reyes (2000).Por su parte, Sánchez et al. (1996) señalaron que en las plantaciones de Chuao y de Cuyagua existe unaalta heterogeneidad en la población de plantas decacao, con predominio de materiales del tipo rústico que distan notablemente de lo que se supone eltérmino “Criollo” (Braudeau, 1970; Wood y Lass,1985). Sin embargo, en la zona persisten plantaciones de cacao que poseen un alto potencial aromático ensus almendras, lo que hace sugerir un origen comúnde plantas pioneras (ancestro común del tipo Criollo

o finos aromáticos) que tendrían bondades sensoriales que los distinguen de otros cacaos procedentesde zonas cercanas y que le ha conferido una fama que ha superado fronteras en tiempo y espacio(Ciferri, 1949 citado por Sánchez et al., 1996). Loque ha determinado en los últimos años la calidadfinal de los granos de cacao son sus característicasfísicas y su sabor.

Entre los parámetros que influyen en la selección deun determinado tipo de cacao por los fabricantes dechocolate, se encuentran aspectos físicos tales como,el tamaño del grano, el porcentaje de cáscara, contenido de grasa, dureza de la manteca y la humedad.Los fabricantes de chocolate le dan enorme importancia y frecuentemente monitorean el sabor y lacalidad del chocolate que fabrican, ya que estosparámetros afectan la demanda de los productos.Sabores extraños ocasionados por mohos, el humo,la acidez y la astringencia son el resultado de losfactores condicionantes de la calidad final de las almendras durante la postcosecha (fermentación ysecado).

El tamaño de la almendra es importante porque puedeafectar al rendimiento de grasa. Los fabricantesprefieren comprar almendras con porcentajes másbajo de cascarillas compatible con una adecuadaprotección de la almendra. Según el Manual deProductos Básicos (1991), los promedios de almendras en peso menores de uno suministran altosporcentajes de cascarillas con bajos niveles en elcontenido graso.

Resulta evidente que la calidad aromática de unchocolate está relacionada con el origen de lasalmendras, con la fermentación y secado y con elproceso de tostado (Cross, 1997). El aroma del cacaoestá constituido por una fracción constitutiva,presente en la almendra fresca, de una fracción desarrollada durante la fermentación y secado y porúltimo, por una fracción formada durante el tostado(Cross, 2000).

Con el propósito de definir y comparar los perfilesde calidad de los diferentes genotipos de cacao conuna muestra comercial (mezcla varietal), el trabajoconsistió en evaluar las características físicas yquímicas de las almendras de cacao fermentados ysecados artesanalmente en la región de Cuyagua ytostados en condiciones experimentales y controladas de laboratorio.

MATERIALES Y MÉTODOS

Tres lotes de 500 g de almendras de cacao fueronrecolectadas de las mazorcas tomadas de la base del tallo de 5 plantas cultivadas en la zona de Cuyagua,tomados al azar y que forman parte Banco deGermoplasma del Fonaiap ahora INIA, ubicado enOcumare de la Costa del estado Aragua (Colección1995). Estos árboles fueron seleccionados con características deseables de producción, productividad ycalidad intrínseca aparente. Para el establecimientodel ensayo se usó un diseño completamente aleatorizado con 3 observaciones y un arreglo unífactorial.

Las muestras se identificaron con un código y número que definen las iniciales del nombre del sector y la secuencia a la que corresponde en Cuyagua. Como se describe a continuación: Sector Mamey Roleao-4: CMR-4; Sector Mamey Roleao-5: CMR-5; Paso Remedio de Pobre-1: CRP-1; Paso Remedio de Pobre-2: CRP-2; Sector Paso Remedio: MCP-1. Las almendras frescas fueron recolectadas en el mismo día de cosecha y sometidas a las prácticas de beneficio (fermentación y secado al sol) de la región. Asimismo una muestra correspondiente a lotes comerciales fue recolectada de los sacos de almacenamiento que se comercializan en la región de Cuyagua, según Norma COVENIN Nº 1339-95 (1995).

La muestra comercial es el resultado de la mezcla recolectada y seleccionada de todos los genotipos que se cosechan en la región. Las muestras de granos de cada genotipo y la comercial se envasaron herméticamente en frascos de vidrio y transportadas al laboratorio del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Facultad de Ciencias de la Universidad Central de Venezuela. Una vez en el laboratorio las muestras fueron tostadas a 150 °C por 30 minutos, se descascararon manualmente, pesaron y pulverizaron hasta obtener una granulometría de 60 mesh. Las muestras fueron pesadas antes y después de descascaradas con la finalidad de establecer el peso y porcentaje de la testa.

El contenido de humedad, cenizas, proteína cruda (%N x 6,25), grasa cruda, fibra cruda y pH se determinaron de acuerdo a los métodos descritos por el A.O.A.C.I. (2000). El contenido de azúcares totales fue determinado por el método espectrofotométrico de Nelson (1944). La determinación de polifenoles totales se realizó según el método espectrofotométrico de Price y Butler (1977). Los carbohidratos totales se calcularon por diferencia según la siguiente formula:

% Carbohidratos Totales = 100 (% Proteína cruda +  % Grasa cruda + % Ceniza)

Los parámetros de tipificación en relación a largo, ancho y espesor se realizaron tomando el promedio de las medidas de 100 almendras de cacao de cada muestra siguiendo las metodologías descritas por Stevenon et al. (1993).

La composición de ácidos grasos (ÁG) de los lípidos totales (Lt) de la manteca de cacao fue realizado según el método de Folch et al. (1957). La cuantificación de los ÁG de los Lt se realizó en un cromatógrafo de gases (CG) marca Hawlett Packard, modelo 5880–A, previa extracción de los Lt y preparación de los ésteres metilicos de los ÁG (COVENIN 2281; 1985 y por el método oficial de la AOACI, 2000).

El análisis estadístico de los resultados de los promedios de 3 repeticiones (n=3) en base seca se realizó por ANOVA de una vía según STATGRAPHICS versión 6,0 y la prueba a posteriori del rango múltiple de Duncan a un nivel de probabilidad de P≤0,05.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La homogeneidad y selección de los granos fermentados y secos según su tamaño resultan de suma importancia para la industria procesadora, ya que afecta la proporción de cáscara o testa (Pt), contenido de grasa y la efectividad del proceso de tostado (Powell, 1981; Manual de Productos Básicos, 1991).

Stevenson et al. (1993), establecieron una relación entre el peso promedio de la almendra de cacao sometida a fermentación y secado con su contenido de cáscara (CC). Estos autores concluyeron que almendras con pesos que varían desde 1,0 g a 1,5 g poseen un menor CC (entre el 10, 0% y el 11,7%) y aquellos granos con pesos comprendidos entre 0,5 g y 1,0 g poseen CC entre el 12,0% y el 13,8%. De Witt, en 1953 (citado por Hardy en 1961) también señaló una relación aproximada entre el peso del grano y el contenido de testa, siendo el Pt para los granos grandes de un 10% (con variaciones entre el 11% y el 12%); en los granos de menor tamaño y medianos rendirían porcentajes comprendido entre el 12% y el 16% de testa.

En el Cuadro 1, se observan diferencias estadísticamente significativas en los valores de peso y Pt entre los genotipos y la muestra comercial. Con respecto al peso; la muestra comercial mostró el menor valor (1,19 g) con el menor Pt (14, 81%) y las muestras restantes presentan la misma tendencia.

CUADRO 1. Propiedades físicas* de los granos curados y tostados de cacao de la región de Cuyagua.

*Los resultados se expresan como el promedio ± la desviación estándar de 100 determinaciones. Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas (P<0,05 ).

Por lo que en este estudio, la relación inversa peso/%de testa, señalada por los autores antes mencionados;no se cumple. En el Cuadro 1, se observa quemientras los valores de peso del grano son mayores, estos mostraron más Pt. Estos parámetros son desuma importancia para la industria, ya que el tostadode los granos por encima de temperaturas de 100 °Cdurante tiempos comprendidos de 20 a 40 minproduce cierta migración de la manteca a la cáscaragenerando pérdidas de ésta última al descartarse la cáscara o testa. El largo ancho y espesor mostraronligeras diferencias entre los genotipos y también conla comercial.

En el Cuadro 2 se registran los valores del análisisproximal (expresado en base seca) de los diferentesgenotipos de la región de Cuyagua. Se observan diferencias estadísticamente significativas (P<0,05) entodos los parámetros evaluados entre los cinco genotipos y entre la muestra comercial.

CUADRO 2. Composición proximal* (g/100g, expresado en base seca) acompañados de polifenoles de los granos curados y tostados del cacao de la región de Cuyagua.

*Los resultados se expresan como el promedio ± la desviación estándar de tres determinaciones. Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas (P < 0,05 ). ¹ Expresado como porcentaje de glucosa ² Expresado como porcentaje de ácido tánico. ³Carbohidratos Totales calculados por diferencia = 100 (% Proteína cruda + % Grasa cruda + % Ceniza).

El contenido de humedad es un factor de calidad para preservación, conveniencia en empaque trasporte y almacenamiento, también constituye uncriterio de identidad (Bradley 2003). Con respectoal contenido de humedad, los valores están en un amplio rango de variabilidad comprendido entre 4,26a 6,37%, para los genotipos y de 5,17% para la muestra comercial. Sin embargo con estos valoresde humedad; los hacen ser considerados como productos seguros con prolongada vida de almacenamiento (Bradley 2003).

Así mismo, se observa la misma tendencia para lasproteínas, cenizas, fibra cruda y azucares totales (expresados como glucosa), cuyos valores muestran un rango de variabilidad de 12,31 a 14,00%; 2,86 a 3,32%; 0,26 a 0,37% y 19, 94 a 25,05%, respectivamente para los genotipos y de 11,32%; 3,29%; 0,42% y 23,79%, respectivamente para la muestra comercial. Como se observa, la muestra comercial tiene menor contenido de proteínas y mayor contenido de fibra cruda.

El contenido de carbohidratos totales calculados por diferencia, el cual incluye fibra y azucares varia en de 26,68 a 30,08% en los 5 genotipo e incluyendo la comercial.

El contenido de polifenoles totales expresado como ácido tánico, oscila entre 0,03 a 0,36% en comparación al 0,11% encontrado en la muestra comercial. Además de su caracterización química es relevante señalar el aporte de estos fotoquímicos como antioxidantes. Se ha señalado el cacao dentro del grupo de alimentos rico en antioxidantes polifenólicos en los cuales prevalece flavanol, procianidinas, monómeros y olígomeros de epicatequinas (Ferrari y Torres, 2003).

El contenido de grasa cruda varió entre 54,61 a 56,07% para los diferentes genotipos y en la muestra comercial se observó un 56,01%. Estos valores concuerdan con los valores presentados para almendras descascaradas finas de aroma de diferentes orígenes, para los cuales se han encontrado rendimientos promedio en el porcentaje de grasa cruda de 53 a 56% dependiendo de la variedad (Manual de Productos Básicos, 1991).

La calidad aromática de un chocolate es una cualidad que está relacionada con el origen de las almendras, con el tratamiento post-cosecha de fermentación y secado y con el tratamiento de tostado (Cross, 1997). Los resultados de esta investigación permiten establecer un perfil de calidad en relación a la composición química, aporte nutricional y contenido de grasa de las almendras fermentadas, secas y tostadas de cacao de las variedades predominantes de la región de Cuyagua.

Las características físicas y químicas de la manteca de cacao son las responsables de las propiedades funcionales en los alimentos derivados, cuando es introducida en su formulación: textura suave, plasticidad, fácil liberación del sabor y olor, viscosidad e inigualable característica de fusión. La principal razón de su uso es por su inapreciable característica de fusión, lo cual se debe al tipo y posición de los ácidos grasos en la molécula de glicerina en la grasa de cacao que produce como resultado de una combinación compleja de puntos de fusión (Cook, 1972; Martin, 1987).

La temperatura de fusión de la manteca de cacao es un factor de suma importancia para la industria chocolatera, especialmente en confitería y en la fabricación de barras de chocolate, por otro lado, el punto de fusión está íntimamente vinculado al grado de insaturación de sus ácidos grasos.

En el Cuadro 3 se presenta un resumen de el contenido de ácidos grasos (ÁG) saturados e insaturadossu relación y los perfiles de ÁG de las almendras fermentadas, seca y tostadas en el laboratorio de la región de Cuyagua. En el mismo cuadro se muestran diferencias estadísticamente significativas en loscontenidos de ÁGS e ÁGI, en todos los genotipos evaluados incluyendo la muestra comercial, los cuales variaron de 60,47 a 61,92% y de 37,04 a38,73% para ÁGS e ÁGI, respectivamente. Sin embargo, a pesar de que en la muestra comercial seobserva un mayor contenido de ÁGI y menor contenido de saturados, se demuestra que esta tiene menorcontenido de ÁGI por unidad de AGS comparada a la otras muestras.

CUADRO 3. Perfil de ácidos grasos de la manteca extraída de los granos tostados de la región de Cuyagua.

Los resultados se expresan como el promedio y la desviación estándar de tres determinaciones. Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas (P<0,05 ). C16:0 = ácido palmítico; C18:0 = ácido esteárico; C18:1= ácido oleico; C18:2 = ácido linoleico.

Las muestras de los genotipos revelan similarrelación ÁGS a ÁGI, entre sí. En el Cuadro 3,también se presentan la relación del perfil de ÁG más representativos de la manteca, en donde se observa que hubo ligeras diferencias significativas en lo referente a los contenidos de ácidos esteárico (C18:0), oleico (C18:1) y palmítico (C16:0). Encontrándose en menor concentración el ácido linoleico (C18:2).

Se observan diferencias en cuanto al contenido de C18:2 y otros ÁG, cuando se compara el promediode los genotipos y la muestra comercial. Los ÁG de la manteca de cacao son monoinsaturados, porencontrarse un ÁGI esterificado en la posición sn-2 del glicerol (ácido oleico), siendo el resto de lossustituyentes ÁGS (palmítico y esteárico) los que esterifican las posiciones sn-1 y sn-3 del glicerol (Bruni et al., 2000).

Aproximadamente el 70% de los triglicéridos de lamanteca de cacao es una mezcla de ÁGS e ÁGI, predominando en su composición el ácido oleico, esteárico y palmítico, cuyas combinaciones de triglicéridos con características definidas en su punto de fusión (Chaiseri et al., 1989; Bruni et al., 2000). Según Sotelo et al. (1990) la composición individualde los ÁG de la manteca de cacao es de 39,0% de ácido oléico, 35,0% de ácido esteárico, 24,0% de ácido palmítico y 2,0% de ácido linoléico. Estos resultados son ligeramente diferentes a los encontrados en este estudio, siendo más notables la concentración de ácido linoléico, el cual en algunas muestras duplicó el valor señalado por estos autores.

CONCLUSIONES

-No se observan diferencias estadísticamente significativas en el Pt y relación de ÁGS a no saturados entre los genotipos estudiados, sin embargo, la muestra comercial mostró un menorvalor de ÁGI por unidad de ÁGS.

-Al comparar la composición de los genotipos estudiados y la muestra comercial, las diferencias fueron significativas en el contenido de humedad, proteína cruda, grasa cruda, cenizas, fibra cruda,carbohidratos totales, polifenoles, ÁGS y los ácidos palmítico (C16:0), esteárico (C18:0) y oleico (C18:1).

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