C. Álvarez1, D. León1, A. De Farias1, Y. Pereira1, J. Perozo1, A. Espitia2, D. Chaparro2 y E. Ribas2.
1Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Laboratorio de Calidad y Manejo Poscosecha, Laboratorio de Mejoramiento Genético, sector Tapipa, Parroquia Ribas, Municipio Acevedo del estado Miranda, Venezuela. E-mails: climacoa@hotmail.com, dleon@inia.gob.ve, adfarias@inia.gob.ve, ypereira@inia.gob.ve, jperozo@inia.gob.ve.
2Gerencia de Aseguramiento de la Calidad, Empresa Bolivariana de Producción Social. Cacao Oderí, S.A., Parroquia Marizapa, Municipio Acevedo del estado Miranda. Venezuela. E-mail: yasminespitia@gmail.com, climacoa@hotmail.com
Resumen
Venezuela ha sido considerada como un país de tradición cacaotera, especialmente en la producción de los cacaos finos de aroma. La región de Barlovento en el Edo. Miranda, representa la mayor zona de cultivo del cacao en Venezuela. Los productores de la zona practican el beneficio de diversas formas y en muchos casos, no realizan todas las etapas necesarias o lo hacen deficiente, logrando como resultado un grano de baja calidad. La influencia del tipo de material genético, las condiciones ambientales, el tratamiento pos cosecha y el almacenamiento han sido los factores determinantes que influyen en la calidad del cacao. Para evaluar la importancia de la fermentación sobre la calidad comercial de los granos, frutos maduros fueron cosechados en La Española, El Rosario, Santa Inés y del Campo Experimental Padrón del INIA, ubicadas en el estado Miranda. Se inició con un ensayo de fermentación de cuatro días, con una remoción de la masa a las 48 horas después de iniciado el proceso. El secado al sol se realizó sobre un patio de cemento que duró 5 días. Los resultados revelaron diferencias estadísticamente significativas (p≤0,05) entre las características físicas de los granos de cacao seco, la prueba de corte reveló un alto grado de fermentación para todas las muestras (>80%).La composición química del grano y la del licor mostraron diferencias entre muestras, concluyéndose que el beneficio se ve afectado por el tipo de grano, el cual deberá adecuarse de acuerdo con las características del grano.
Palabras claves: Cacao; fermentación; Barlovento; calidad; poscosecha.
Introducción
En el beneficio del cacao (Theobroma cacao L.), la fermentación del cacao es una etapa fundamental en el procesamiento del grano, ya que en esta etapa, se producen los cambios bioquímicos que dan origen a los precursores del aroma y el sabor a chocolate. El tipo de cacao (Braudeau, 1970; Grazini de Fariñas et al., 2002), el tiempo de almacenamiento (aguante del fruto) de la mazorca antes de la apertura y el desgrane (Barel, 1987; Díaz y Avila;1993; Meyer et al., 1989; Samah et al., 1993a; Schwan et al., 1990; Torres et al., 2004 y Ortiz de Bertorelli, 2009); la frecuencia de remoción de la masa fermentante (Puziah et al., 1998; Senanayake et al., 1995; Schwan et al., 1990 y Álvarez et al., 2010) y las condiciones ambientales, son los factores determinantes que inciden sobre la calidad del producto final. En la región de Barlovento del estado Miranda (Venezuela), la aplicación de un método de fermentación depende básicamente, de la experiencia del productor y del manejo poscosecha que realiza, el cual es diferente entre las unidades de producción existentes y entre las comunidades, impidiendo garantizar a los compradores un producto con una determinada calidad, influyendo negativamente en el precio como en el prestigio del cacao (Graziani et al., 2002). El siguiente estudio preliminar consistió en el trabajo de investigación participativa y organizativa entre la E.B.P.S. Cacao Oderí S.A, el INIA-Miranda y representantes del Consejo de Productores “Guillermo Ribas”(El Cimarrón), con el fin de dar las herramientas tecnológicas a los productores para el mejoramiento de la calidad del grano de cacao, desde la cosecha de los frutos hasta el manejo poscosecha (fermentación y secado), así como buenas condiciones de almacenamiento que garanticen sus cualidades intrínsecas antes del procesamiento artesanal e industrial. La evaluación comercial se realizó mediante la comparación de las características físicas y químicas de los granos beneficiados y del licor obtenido en forma artesanal. Este conocimiento beneficiará a los productores y técnicos de cacao en la implementación de métodos alternativos y adecuados para la obtención de productos de cacao de alta calidad.
Materiales y métodos.
Materia prima
Se utilizaron materiales de frutos sanos de cacao recién cosechados y recolectándose en forma aleatoria los frutos maduros de cacao, de acuerdo al criterio de los productores en el mes de septiembre de 2011. Las muestras de semillas frescas y separadas por lotes provenían de las siguientes unidades de producción: La Española (lote I), El Rosario (lote II), Santa Inés (lote III) y del Campo Experimental Padrón del INIA (lote IV: mezcla de híbridos) en el estado Miranda. Una vez seleccionados los frutos sanos se procedió a realizar el picado manual de las mazorcas por lote. Las masas de cacao fresco fueron depositadas en cestas plásticas de capacidad de 50 kg de cacao en baba y trasladadas inmediatamente al cuarto de fermentación para su beneficio.
Fermentación y secado.
La fermentación tuvo una duración de cuatro días en las instalaciones del INIA-Miranda y las masas fermentantes fueron removidas a las 48 horas después de iniciado el proceso fermentativo según la metodología de Contreras et al. (2004) y Álvarez et al. (2010). El ensayo se realizó por duplicado considerando para el momento de la recolección de los frutos, una época cercana a la de mayor cosecha (la decembrina). El secado se realizó en patio de cemento con una duración de 5 días hasta obtener un contenido de humedad entre 6 y 8%.
Toma y preparación de muestras (granos beneficiados y licores).
Las muestras finales de análisis de granos de cacao se efectuaron utilizando la norma Covenin N°1339 (1995) en su primera revisión. Las muestras de granos beneficiados fueron limpiadas, seleccionadas, descascarilladas manualmente, molidas finamente y tamizadas hasta obtener una granulometría de 60 mesh y almacenadas para los correspondientes análisis físicos y químicos. El resto de cada lote fue sometido a una limpieza, tostado, descascarillado, molido y refinado en forma artesanal en una Cooperativa Chocolatera ubicada en el estado Miranda de acuerdo a las condiciones de procesamiento usadas por el operador en forma rutinaria. Del licor obtenido, se tomaron entre 1 a 2 kilogramos para los respectivos análisis. Las muestras pulverizadas del cacao fueron analizadas en los laboratorios del INIA-CENIAP en Maracay y del INIA-Miranda. Los análisis químicos del licor se realizaron en la Chocolatera “Guillermo Ribas” de la E.B.P.S. Cacao Oderí.
Características físicas y químicas de los granos de cacao y de licor artesanal.
Las dimensiones promedio del grano entero y el % de testa se realizó según la metodología de Stevenson et al. (1993). La prueba de corte de calidad según COVENIN N° 50 (1.995). Los análisis químicos de los granos beneficiados fueron analizados según el A.O.A.C. (2000): humedad (N° 970.20), cenizas (N° 972.15), proteína cruda (N° 955.04), grasa cruda (N° 963.15), fibra cruda (N° 930.20). Los carbohidratos totales se calcularon por diferencia. El pH (N° 970.21) según el A.O.A.C. (2000). Al licor se le determinó la humedad, cenizas, pH, % finura (Nº1604) y viscosidad (Nº 1300) según a lo contemplado en la norma COVENIN.
Análisis estadístico.
Todos los análisis se realizaron por triplicado sobre las fracciones del cotiledón sin testa y sobre el licor obtenido artesanalmente. Se realizó un análisis de varianza (ANAVAR) y una comparación de medias por la prueba de rangos múltiples de Duncan, mediante el paquete estadístico Infostat Profesional (2002).
Resultados y discusión.
El mayor peso del grano fermentado y seco fue para la Española (170 g) con alto % de testa o cascarilla (16,79%) y el menor valor para Santa Inés (142 g) con un 15,78% de testa (Tabla 1). El menor % testa correspondió para el INIA con 13,06%. El peso del grano está relacionado directamente con el índice de semilla, de gran importancia comercial en la fijación del precio. Lo granos de cacao analizados fueron grandes y con forma oblonga, encontrándose también granos aplanados y de menor tamaño (típicos de los forasteros), que los diferencia de los tipos criollos (almendras grandes y redondas) (Lemus et al., 2002). Los resultados obtenidos son concordantes a los de Enríquez y Soria (1968); (Bekele et al., 1994) citados por Angulo et al. (2001), quienes señalan para las semillas de los cacaos forasteros y trinitarios un largo de 2,20 a 3,20 cm; ancho de 1,10 a 3,60 cm y espesor de 0,60 a 1,30 cm. La prueba de corte mostró un buen índice de fermentación (>80% de granos fermentados y secos) para todas las muestras. Este índice está relacionado con las altas temperaturas alcanzadas en la fermentación con una frecuencia de remoción de la masa cada 24 horas. Los resultados obtenidos en este estudio son similares a los de Álvarez et al. (2010), quienes no encontraron diferencias significativas en los resultados de la prueba de corte después del secado al sol de los granos en muestras de cacao fermentadas en condiciones diferentes. La variabilidad observada de este índice está comprendida de 82 a 86%, clasificándose todas las muestras según COVENIN N° 50 (1995) en un tipo de cacao Fino de primera (F1). En cuanto al porcentaje de granos planos y partidos se observa que los mayores porcentajes fueron para el INIA, La Española y el Rosario respectivamente (10% c/u). Esta cantidad de granos planos y partidos indican la presencia de agujeros que quedaran expuestos a la penetración de mohos o insectos que deteriorarán el grano durante el almacenamiento.
Tabla 1. Características físicas de los granos fermentados y secos de diferentes comunidades productoras de cacao.
Las letras indican diferencias estadísticas significativas (p≤0,05).
Los valores de la composición química proximal de los granos fermentados y secos por cada comunidad son reportados en la Tabla 2. El contenido de humedad de los granos de cacaos fermentados y secos cumple con lo señalado en la norma COVENIN N° 50 (1995), en la cual se establece un contenido de humedad comprendido entre 6 y 8% para facilitar el almacenamiento, transporte, manejo y comercialización del cacao. A excepción de Santa Inés cuyo valor está por debajo a lo establecido por la norma (5,29%), lo cual lo hace muy quebradizo. El ANAVAR con un nivel de significancia de 5% ha mostrado que no existen diferencias significativas entre los contenidos de cenizas de las muestras beneficiadas y evaluadas, mostrando un rango comprendido de 2,94± 0,02 a 3,38±0,02 %. Los resultados de la proteína cruda presentados en este estudio, fueron mayores al compararse con los obtenidos por Nogales et al. (2006), quienes reportaron un valor de 13,19 y 12,65 % de proteína cruda para el grano de cacao fermentado en dos diseños de fermentadores y secado al sol de la región de Cuyagua. Ortiz de Bertorelli et al. (2009), reportaron para el grano de cacao tipo criollo, fermentado y secado al sol, un valor de proteína cruda de 16,26% y para el cacao forastero de 14,32%, observándose que el tipo de material genético tiene un efecto significativo sobre los cambios de esta variable durante la fermentación. En relación a la frecuencia de remoción de la masa cada 24 y 72 horas, no reportaron diferencias estadísticamente significativas en el contenido de proteínas.
Tabla 2. Composición química proximal (% base seca) de los granos fermentados y secos de diferentes comunidades productoras de cacao.
Las letras indican diferencias estadísticas significativas (p≤0,05).
El menor valor en el contenido de grasa correspondió para la muestra de El Rosario, con 37,68±0,23%, lo cual no corresponde a los obtenidos por muchos autores (≥40≤60%). Diversas investigaciones han reportado que el contenido de grasa, así como sus índices químicos (por ejemplo el índice de yodo), varían según el tipo de cacao (Liendo et al., 1997). La composición de los ácidos grasos y acidez varían según la época de cosecha (Alvarado et al., 1983) citados por Acosta (1999) y por las condiciones de almacenamiento. Gutiérrez (2010) encontró para el contenido de grasa cruda de las almendras beneficiadas de la Finca “Mis Poemas” del estado Miranda, valores que oscilaron entre 45,42 a 46,27%, coincidiendo con el valor obtenido para la Española (45,83%). Los factores genéticos, las condiciones ambientales y época de cosecha tiene influencia decisiva sobre el contenido de grasa. La variabilidad observada para la fibra cruda fue de 17,77±0,10 a 30,71±0,06%. Estos valores de fibra cruda en muestras de almendras de cacao no entran en el rango de valores reportados por Liendo et al., (1997), quienes reportaron valores porcentuales entre 4,23±0,16 a 8,96±0,50%, para cultivares criollos de cacao. Asimismo, estos resultados difieren a los obtenidos por Gutiérrez, (2010) y Pérez et al. (2002), lo cual podría deberse a diferencias metodológicas en su obtención, tipo de material genético y a las condiciones ambientales. Los carbohidratos fueron estadísticamente variables, siendo los valores más altos para El Rosario (14,82±0,84%) y el INIA (13,38±0,28%). lo que indica que es una característica específica del tipo de material genético que se usó para el estudio. El valor final de pH obtenido como resultado del beneficio del cacao, indicó un pH ácido caracterizado por la presencia de diversos ácidos orgánicos, en proporciones variables, principalmente: ácido acético, cítrico, málico, tartárico, oxálico, fórmico etc. Sin embargo, son corcondantes a los obtenidos por Nogales et al. (2006) y Gutiérrez (2010), quienes obtuvieron valores de pH 4,82 y 4,84 respectivamente. Los valores reportados en este estudio están por debajo a los obtenidos por Álvarez et al., (2010) en granos fermentados y secados al sol de muestras de cacao de tipo trinitario provenientes de Curiepe de la región de Barlovento, usando dos tipos de fermentadores. Probablemente esta discrepancia se deba a la utilización de distintos materiales de cacao y procesos de beneficio. Algunas características físico-químicas del licor obtenido artesanalmente son mostradas en la Tabla 3.Los valores de humedad de todas las muestras se encuentran por debajo al valor máximo (2,0%) establecido por COVENIN, observándose diferencias estadísticamente significativas (p≤0,05). Este valor está altamente influenciado por la intensidad del tostado y el tiempo de exposición de las almendras durante el tostado, por lo que es importante controlar estos parámetros durante el tostado artesanal. Los valores de cenizas presentaron diferencias estadísticamente significativas (p≤0,05) en todas las muestras y fueron bajos al compararse con el valor máximo establecido por COVENIN, a excepción de El Rosario que presentó el valor más alto (8,94±0,02%). Es posible inferir que la pérdida por difusión de minerales se vea limitada por la disminución de la velocidad de reducción de la humedad durante el tostado y de un efecto aditivo por la testa o la cubierta que protege el grano de cacao. Se observan diferencias significativas (p≤0,05) entre el diámetro de la partícula en el licor en concordancia con el % de finura, solamente la muestra de INIA cumple con el valor máximo establecido por COVENIN, índice que debe controlarse a nivel artesanal para la elaboración de productos a nivel industrial para el caso del licor. Sin embargo, los valores de pH en todas las muestras mostraron estar por debajo del límite menor establecido de 5,5, por lo que se puede decir que el licor obtenido es ácido, lo que indica que la elevada acidez de las almendras beneficiadas y tostadas se debe principalmente a la elevada concentración de ácido acético (Jinap y Dimick, 1990). Una adecuada fermentación da origen a un cacao que al ser convertido en chocolate será agradable al paladar y al olfato. Por otro lado, el control de la temperatura y el tiempo de tostado contribuyen solamente a reducir ligeramente la acidez de los almendras pero sin mejorar la calidad sensorial del licor cuando las concentraciones de ácido acético son altas. La viscosidad obtenida fue aceptable para dos muestras estudiadas, observándose una viscosidad alta para El Rosario y La Española con 8390 cp cada una.
Tabla 3. Algunas características físico-químicas del licor obtenido artesanalmente de diferentes comunidades productoras de cacao.
Las letras indican diferencias estadísticas significativas (p≤0,05).
Conclusiones.
El tratamiento poscosecha usado para la transformación del grano, influyó sobre las propiedades físico-químicas del grano como las del licor, variando las características químicas en función del tipo de cacao usado, del tiempo de fermentación y de la frecuencia de remoción de la masa. El pH, la finura y la viscosidad representaron los índices de mayor incidencia sobre las características químicas del licor, indicando su estrecha relación con el proceso de fermentación y de los procesos de transformación En 4 días se obtuvieron buenos índices de fermentación en todas las muestras, pero obteniéndose bajos valores de pH tanto en el grano como para el licor, incidiendo en la calidad final y sensorial.
Referencias Bibliográficas.
Acosta, R.1999. Estudio de algunas características físicas y químicas de la grasa de tres tipos de cacao (Theobroma cacao L.) de la localidad de Cumboto. Trabajo especial de grado. Maracay, Venezuela. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía.88p.
Álvarez, C., Tovar, L., García, H., Morillo, F., Sánchez, P., Girón, C. y De Farias, A.2010. Revista Científica UDO Agrícola. 10 (1): 76-87.
Angulo, J., Graziani de Fariñas, L., Ortíz de Bertorelli, L. y Parra, P.2001 Caracterización física de la semilla de los cacaos criollo, forastero amazónico y trinitario de la localidad de Cumboto, estado Aragua. Agronomía Trop. 51(2):203-219.
Asociation of Official Analytical Chemist (AOAC).2000. Official methods of analysis. 18th Edition.
Gaithersburg, Maryland. USA. Cap. 31. p. 1-17.
Barel, M.1970. Dėlai d´écabossage, influence sur les rendements et la qualité du cacao marchand et du cacao torréfié. Café, Cacao et The. 31(2):141-150.
Braudeau, J.1970. El cacao. Técnicas Agrícolas y Producciones Tropicales. Editorial Blume. Barcelona (España) p. 297.
Comisión Venezolana de Normas Industriales. COVENIN. (1995). Norma Venezolana Nº 1339 Granos de cacao. Toma de muestras (Primera Revisión). Fondonorma, Caracas. Venezuela. 5 p.
Comisión Venezolana de Normas Industriales. COVENIN.1998. Norma venezolana Nº 50. Granos de cacao. Prueba del Corte (Revisión final). Fondonorma, Caracas, Venezuela. 6 p.
Comisión Venezolana de Normas Industriales. COVENIN.1998. Norma venezolana Nº 1480.Licor de cacao (masa o pasta de cacao). Fondonorma. Caracas, Venezuela.5p.
Contreras, C., Ortiz de Bertorelli, L., Graziani de Fariñas, L. y P. Parra.2004.Fermentadores para cacao usados por los productores de la localidad de Cumboto,Venezuela. Agronomía Trop. 54(2):219-232.
Diaz, J. y Ávila, M.1993. Influência do período de póscolheita do fruto, sistema de revolvimiento da massa e tempo de fermentaçao sobre a acidez do caçao. Agrotrópica. 5(2):25-30.
Graziani de Fariñas, L; Ortiz de Bertorelli, L; Angulo, J; Parra, P. 2002. Características físicas del fruto de cacaos tipos criollo, forastero y trinitario de la localidad de Cumboto, Venezuela. Agronomía Tropical. 52(3): 343-361.
Gutiérrez, R. 2010. Caracterización y composición de la manteca de cacao (Theobroma cacao L.) obtenida por dos métodos diferentes y en dos de los procesos post cosecha de la finca “Mis Poemas”, Estado Miranda. Trabajo especial de Maestría. Caracas, Venezuela, Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias.112p.
Jinap, S. and P. Dimick. 1990. Acid characteristics of fermented and dried cocoa beans from different
countries of origin. J.of Food Sci. 55 (2): 547-550.
Lemus, M., L. Graziani de Fariñas, L., Ortiz de Bertorelli y A. Trujillo de Leal. 2002. Efecto del mezclado de cacaos tipos criollo y forastero de la localidad de Cumboto sobre algunas características físicas de los granos durante la fermentación. Agronomía Trop. 52 (1): 45-58.
Liendo, R. F., Padilla, F., and Quintana, A. (1997). Characterization of cocoa butter extracted from Criollo cultivars of Theobroma cacao L.. Food Research International 30(9):727-731.
Meyer, B., Biehl, M. Bin, S. and Samarokoddy. 1989. A method for pulp preconditioning to impar strong nib acidification during cocoa fermentation in Malasya. J. Sci. Food Agric. 48: 285-304.
Nogales, J., Graziani de Fariñas, L. y Ortiz de Bertorelli, L. 2006. Cambios físicos y químicos durante el secado al sol del grano de cacao fermentado en dos diseños de cajones de madera. Agronomía Trop. 56 (1): 5-20.
Ortiz de Bertorelli, L., L. Graziani de Fariñas y R. L.Gervaise. 2009. Influencia de varios factores sobre las características del grano de cacao fermentado y secado al sol. Agronomía Trop. 59 (2): 119-127.
Pérez, E.: C. Álvarez y M. Lares. 2002. Caracterización física y química de granos de cacao fermentado, seco y tostado de la región de Chuao.Agronomía Trop. 52 (2): 161-172.
Puziah, H., S. Jinap, K. S. 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. 8:543-550.
Samah, O., N. Ibrahim, U. Alimon and M. Abdul Karim. 1993a. Comparative studies on fermentationproducts of cocoa beans.World J. Microbiol. Biotechn. 9:603-604.
Schawn, R., A. López, D. Silva et M. Vanetti. 1990. Influencia de freqüencia e intervalos de revolvimientos sobre a fermentaçao e qualidade do chocolate. Agrotrópica 2 (1): 22-31.
Senanayake, M., E. Jansz and K. Buckle. 1995. Effect of veriety and location on optimum fermentation requirements of cocoa beans: An aid to fermentation on cottage scale. J. Sci. Food Agric.6: 461-465.
Torres, O., L. Graziani de Fariñas, L., Ortíz de Bertorelli y A. Trujillo. 2004. Efecto del tiempo transcurrido entre la cosecha y el desgrane de la mazorca del cacao tipo forastero de Cuyagua sobre
las características del grano en fermentación. Agronomía Trop. 54 (4): 481-495.