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Estudio del proceso poscosecha de
Cacaos Nativos procedentes de Cusco,
Junín y Piura para la Optimización de su
Calidad Organoléptica y del contenido de
Fitoquímicos de importancia en Salud
Rosario Rojas MD, PhD
Unidad de Investigación en Productos Naturales
Universidad Peruana Cayetano Heredia
ENTIDADES PARTICIPANTES
(Contrato Nº 071-FINCYT-FIDECOM-PIPEA-2012)
• Entidad Solicitante:
– Asociación Peruana de Productores de Cacao
• Entidades Asociadas:
– Cooperativa Agraria Industrial Naranjillo
– Asociación de Pequeños Productores de Cacao
Piura
– Universidad Nacional Agraria de la Selva
– Universidad Peruana Cayetano Heredia
CALIDAD del cacao depende de:
•
•
•
•
•
•
•
•
Grupo genético (Forastero, Trinitario, Criollo)
Manejo del cultivo (abonos, sombra, poda)
Cosecha (nivel de madurez)
Desgranado
Fermentación (método, duración, remoción)
Secado (solar, artificial)
Almacenamiento
Tostado (duración, temperatura)
Cacao Chuncho del Cusco
Cacao Blanco de Piura
Cacao de Pangoa-Junín
Estudio de la Calidad
del Sabor/Aroma
- Análisis Sensorial
- Perfil de Compuestos
volátiles
Compuestos
Beneficiosos
para Salud
- Fenólicos
- Ácidos grasos
- Bromatológico
Optimización de la calidad del Cacao
para su mejor competitividad en el
mercado
Colecta, Selección, Fermentación y Secado
Granos de
cacao secos y
fermentados
Tostado y Elaboración de Pastas de Cacao
Pasta de
cacao
Variables a Optimizar
VARIABLES
Lugar y fecha de
colecta
Tiempo (días) de
fermentación (F)
CUSCO
Distrito de
Echarate, Prov.
La Convención,
Dpto. Cusco
(Febrero 2013)
JUNÍN
PIURA
Distrito de San
Distrito de San
Juan de Bigote,
Martín de Pangoa,
Prov. Morropón,
Prov. Satipo, Dpto.
Dpto. Piura
Junín (Mayo 2014)
(Abril 2013)
3.5, 4.5 y 5.5
4.5, 5.5 y 6.5
4, 5 y 6
GyC
GyC
GyC
Temperatura (oC )
de tostado (T)
110 y 115
115 y 125
120 y 130
Tiempo (min.) de
tostado (t)
20 y 25
25 y 35
25 y 35
Tipo se secado
24 pastas de cacao por cada región
Análisis físico, químico y sensorial
ANÁLISIS
MÉTODO
REFERENCIA
NTP
NTP ISO 2451-2006, NTP
ISO 1114–2006
AOAC
AOAC (2005)
GC - MS
Frank et al. (2005)
Polifenoles totales
Espectrofotometría
Nsor-Atindana et al. (2012)
Flavonoides totales
Espectrofotometría
Nsor-Atindana et al. (2012)
Actividad antioxidante (test
DPPH)
Espectrofotometría
Othman et al. (2007)
Catequina, epicatequina
HPLC - DAD
Natsume et al. (2000)
Teobromina, cafeína
HPLC - DAD
Naik JP (2007)
Compuestos Volátiles
GC-MS y GC-O
Rodríguez et al. (2011)
Panel de catadores
Ficha de evaluación
sensorial (APPCACAO)
ICP - MS
EPA. Method 200.7: 1994
Análisis físico
Análisis químico proximal
Perfil de ácidos grasos
Análisis Sensorial
Minerales y Metales
Pesados*
Análisis estadístico
Para evaluar el efecto de las variables de poscosecha
(fermentación, secado, temperatura y tiempo de tostado)
sobre el perfil de fitoquímicos de las 24 pastas de cacao se
empleó el análisis de regresión lineal múltiple.
El análisis estadístico empleado para evaluar el efecto de
las variables de poscosecha sobre el perfil sensorial fue
realizado mediante las pruebas de Kruskal-Wallis y
Wilcoxon.
Para las diversas pruebas estadísticas mencionadas, se
utilizó el paquete estadístico STATA versión 12.
RESULTADOS
Análisis Físico
PARÁMETRO
Morfología
Longitud (cm)
Peso promedio
(g)
% Humedad
% Fermentación
alcanzado
CUSCO
JUNIN
PIURA
Pequeños,
Medianos,
Medianos,
alargados, color alargados, color alargados, color
marrón oscuro marrón oscuro marrón oscuro
1.9
2.7
2.5
0.7
1.3
1.2
5.9 - 6.2
5.0 - 5.8
5.9 - 6.3
46.0 - 59.0
51.6 - 70.5
66.0 – 77.5
Análisis Químico Proximal
COMPONENTE
CUSCO
JUNÍN
PIURA
% Grasa
61.2 ± 0.0
60.9 ± 0.0
55.9 ± 0.0
% Fibra
4.2 ± 0.1
5.8 ± 0.2
5.7 ± 0.2
% Proteínas
4.3 ± 0.0
8.3 ± 0.2
10.2 ± 0.1
% Cenizas
2.7 ± 0.0
2.5 ± 0.1
3.4 ± 0.1
% Carbohidratos
27.7 ± 0.0
22.6 ± 0.0
25.1 ± 0.0
Influencia del proceso poscosecha
sobre el contenido de manteca
COMPONENTE
% Grasa
% Grasa con
respecto a
variable
poscosecha*
CUSCO
JUNÍN
PIURA
56.5 – 62.9
56.4 – 64.5
46.0 – 56.0
Aumenta a > T
No influenciado
Aumenta a > F
*T: temperatura de tostado; F: tiempo de fermentación
Perfil de Ácidos grasos
ÁCIDO GRASO
CONTENIDO RELATIVO (%)
CUSCO
JUNÍN
PIURA
Palmítico (16:0)
32.1 - 38.8
27.7 – 28.7
26.2 – 27.0
0.4 – 1.0
0.2 – 0.3
0.2 – 0.3
0.2 – 0.3
0.1 - 0.2
Palmitoleico (16:1)
Heptadecanoico
(17:0)
0.0
Esteárico (18:0)
27.3 - 29.5
32.7 – 35.1
34.7 - 37.1
Oleico (18:1)
33.5 – 36.0
32.2 –35.0
35.3 - 37.4
Linoleico (18:2)
1.2 - 1.7
2.6 – 3.0
0.0
Araquídico (20:0)
0.6 - 0.8
1.0 – 1.2
0.7 – 0.9
Minerales
CONCENTRACIÓN (mg/100g)
MINERAL
Calcio
Fósforo
Hierro
CUSCO
JUNÍN
PIURA
104
68
133
427
384
489
125
(leche vaca)
200-500
(pesc./marisc.)
7.4
(hígado pollo)
4.1
2.9
2.7
271
242
300
Potasio
621
689
966
Sodio
16
2
12
Magnesio
Otros
Alimentos
258
(almendras)
393
(plátano)
Fenólicos, Flavonoides y Actividad
antioxidante
PARÁMETRO
CUSCO
JUNÍN
PIURA
Polifenoles
1.1 – 1.9
7.2 – 14.9
2.4 – 5.5
totales *
(mg AG/g pasta Se preservan a < Se preservan a < Se preservan a
cacao)
F y secado G
t
<Fy<t
Flavonoides
0.6 – 2.2
5.3 – 11.9
2.1 – 5.2
totales
(mg CAT/g pasta Se preservan con Se preservan con Se preservan a
cacao)
secado G
secado G
< F y secado C
Actividad
antioxidante
33.0 – 50.0
9.9 – 29.4
14.9 – 34.2
(EC50: µg extracto
Mejora a < F y secado G
cacao/ml)
*cacao CCN51 de Junín (56.8 mg/g); Forastero de Ghana (52.3 mg/g)
Catequina y Epicatequina (HPLC)
CONTENIDO
(mg/100 g pasta
cacao)
Catequina
Epicatequina
CUSCO
JUNÍN
PIURA
2.8 – 10.5
7.6 – 15.3
19.8 – 39.5
Aumenta a < F
y secado G
Aumenta a < F
Aumenta a >
F
31.2 – 171.0
96.5 – 148.7
125.5 – 341.9
Aumenta a > F, Aumenta a < F,
secado G y < t secado C y < t
Aumenta a <
Ty<t
Teobromina y Cafeína
Teob
Caf
HPLC
Teobromina y Cafeína
CONTENIDO
(% en pasta de
cacao)
Teobromina
(Teob)
Cafeína
(Caf)
Relación
Teob/Caf
CUSCO
JUNÍN
PIURA
0.52 – 0.68
0.85 – 1.20
0.62 – 0.91
Disminuye con >
F, secado G y > T
Disminuye con
secado G
Disminuye con
secado G y > t
0.31 – 0.39
0.20 – 0.42
0.18 – 0.26
Aumenta con < F
y secado C
Aumenta con > T
Aumenta con
secado C y < T
1.61 – 1.74
3.33 – 4.95
3.36 – 4.04
Disminuye con >
F, secado C y > T
Disminuye con > t
Disminuye con
secado G
Relación de Teobromina/Cafeína versus % Cafeína
(Gráfico tomado de Brunetto et al.)
PIURA
JUNÍN
CUSCO
Perfil de Compuestos Volátiles
Microextracción en Fase Sólida
Cromatógrafo de gases –
Espectrómetro de masas
Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de
Masas (GC-MS)
Perfil de Compuestos Volátiles
A b und a nc e
T IC : 1 1 A .D \ d a ta .m s
1 7 .3 9 5
6e +07
5 .5 e + 0 7
2 1 .8 1 1
5e +07
4 .5 e + 0 7
2 .6 0 1
2 0 .0 3 9
4e +07
1 0 .6 5 1
3 .5 e + 0 7
1 4 .3 4 4
1 4 .9 7 1
3e +07
2 .5 e + 0 7
2 .9 3 0
2e +07
5 .1 4 1
1 .5 e + 0 7
1 3 .1 3 4
5 .7 4 8
4 .1 2 3 6 .2 2 8
5 0 0 0 0 0 0 1 .2 2 9
8 .7 1 7
407
.2
31.7
.8
6898 45 5
0
12.9
25323.4
.0224.7
.5.9
961
1.5671.2
6 91
4 .0 0
6 .0 0
8 .0 0
1 0 .0 0
2 2 .3 9 8
2222.1.31109
1 5 .8 0 4
1 5 .4 1 7
2 7 .5 5 1
1 7 .8 6 9
2
4
.0
5
4
2 1 .4 6 5
2 6 .1 1 4
11
88
.4.7
04
33
2 3 .3 6 8
2 1 .2 7 3
2
5
.6
1 4 .7
3
1
26
4.00774
262.4
657.8
1 5 .5 7117 .0 6 1
.1
991.0
3 811.5
9551
.6872405.7 22 51 .9 9 3
9
1e +07
2 .0 0
1 6 .4 7 7
1 2 .4 4 1
7 .6 2 0
1 2 .0 0
1 4 .0 0
1 6 .0 0
1 8 .0 0
T im e -->
Cusco: 46 compuestos
Junín: 43 compuestos
Piura: 45 compuestos
2 0 .0 0
2 2 .0 0
2 4 .0 0
2 6 .0 0
2 8 .0 0
Cromatografía de Gases acoplada a Olfatometría (GC-O)
Cromatografía de Gases acoplada a Olfatometría
M.Sc. Candy Ruiz, Pasantía en Universidad de Copenhagen
Compuestos Volátiles y Olfatometría
Análisis Sensorial (24 pastas)
ATRIBUTOS
SENSORIALES
CUSCO
JUNÍN
PIURA
POSITIVOS
Sabor a cacao
Acidez cítrica
Frutal
Floral
Nuez
Malta
Aroma positivo
NEGATIVOS
Acidez acética
Acidez láctica
Acidez butírica
Astringencia
Amargo
Sabor a crudo
Aroma negativo
2.8 - 4.0
1.9 - 3.5
1.1 - 2.5
0.3 - 4.0
0.5 - 2.4
0.1 - 1.3
0.6 - 3.0
3.7 - 4.8
2.7 - 4.3
1.5 - 3.0
0.2 - 1.7
0.7 - 2.8
0.3 - 1.7
0.0 - 1.5
2.8 - 3.8
2.1 - 4.3
0.6 - 2.3
0.1 - 0.5
0.8 - 2.0
0.1 - 1.1
0.0 - 1.4
0.6 – 2.5
0.0 – 1.6
0.0 – 0.6
2.5 – 3.6
2.4 – 4.5
0.0 – 0.5
0.0 – 1.0
0.7 - 2.8
0.0 - 0.8
0.0 - 0.7
4.2 - 5.8
3.8 - 5.5
0.0 - 1.3
0.0 - 1.0
1.3 - 3.4
0.0 - 1.1
0.0 - 1.1
3.4 - 4.6
3.9 - 5.5
0.1 - 1.1
0.1 - 1.8
PUNTAJE TOTAL
11.1 - 23.6
8.7 - 18.7
3.8 - 14.4
Influencia del proceso poscosecha sobre el Análisis sensorial
ATRIBUTOS SENSORIALES
POSITIVOS
Sabor a cacao
Acidez cítrica
Frutal
Floral
Nuez
Malta
Aroma positivo
CUSCO
JUNÍN
PIURA
NI
NI
NI
NI
Aumenta a < F,
<Ty<t
Aumenta a > F
NI
Máximo a 5.5 d F
Aumenta a < t
Aumenta a > F y <
t
NI
Aumenta con G
Aumenta a > T
Aumenta a > t
NI
Aumenta a > F
NI
Máximo a 5.5 d F
Aumenta con G
Aumenta a < T
Aumenta a > F y >
t
NI
Mínima a 5.5 d F y
secado G
Mínima 4.5 d
NI
NI
Disminuye a < F
Disminuye a < F y >
T
Disminuye a < T
NI
Disminuye con F,
secado G y > T
Mínima a 5 d F
Disminuye a > t
Disminuye a < t
Disminuye a > F
Mínimo a 4.5 d F
NI
Mínimo a 4.5 d F
Mínima a 5.5 d F
NEGATIVOS
Acidez acética
Acidez láctica
Acidez butírica
Astringencia
Amargo
Sabor a crudo
Aroma negativo
Disminuye con G
Disminuye con G y
>t
Disminuye con F,
secado G y > t
Perfil sensorial de las 3 pastas con mejor
puntuación total
CONCLUSIONES
• Las pastas de cacao provenientes de Cusco,
Junín y Piura comparten las siguientes
características:
i) Perfil de ácidos grasos con alto contenido
de ácidos palmítico, esteárico y oleico
ii) Alto contenido de Ca, P, Mg y K, con bajo
contenido de Na.
• Las principales características de cada una de las
variedades estudiadas fueron las siguientes:
CARACTERÍSTICA
CUSCO
JUNÍN
PIURA
hasta 62.9%
hasta 64.5%
hasta 56.0%
moderada
alta
moderada
baja
moderada
alta
moderada
buena
moderada
< 1.74
3.33 – 4.95
3.36 – 4.04
Benzaldehído (almendra), βMirceno (mango), Limoneno
(cítrico),
tetrametilpirazina
(chocolate), etilfenilacetato
(frutal) y 2-fenetilacetato
(floral)
Benzaldehído
(almendra),
Limoneno
(cítrico),
tetrametilpirazina (chocolate),
etilfenilacetato
(frutal),
acetofenona (almendra), 2fenil etanol (miel), Linalol
(flores)
Benzaldehído
(almendra),
Limoneno
(cítrico),
tetrametilpirazina
(chocolate), 2-fenetilacetato
(floral),
acetofenona
(almendra), 2-fenil etanol
(miel)
Floral, frutal, nuez y sabores
Nuez, frutal, sabor a cacao y
positivos;
acidez cítrica; con alta
Principales Atributos sensoriales con baja astringencia y
astringencia y amargor
amargor
Nuez, frutal, sabor a cacao y
acidez cítrica; con moderada
acidez cítrica, astringencia y
amargor
Contenido de Grasa
Concentración de Fenoles y
flavonoides totales
Catequina y Epicatequina
Actividad antioxidante
Relación Teobromina/Cafeína
Perfil de compuestos volátiles
Puntaje total máximo alcanzado
en el Análisis sensorial
23.6
18.7
14.4
CONCLUSIONES (cont.)
• Las características sensoriales detectadas por el panel de catadores,
sumadas a los resultados de contenido de Teobromina, Cafeína, perfil
de compuestos volátiles y la olfatometría, muestran que las pastas de
cacao de Junín y Piura se comportan como las de los cacaos finos de
aroma del grupo genético Trinitario; mientras que las pastas de Cusco
se asemejan a las de la variedad Criollo, tipo porcelana de Venezuela.
• Las variables poscosecha (días de fermentación, secado, temperatura
de tostado y tiempo de tostado) influyen sobre la calidad
organoléptica y contenido de fitoquímicos de las pastas de cacaos
provenientes de Cusco, Junín y Piura.
• De acuerdo al análisis estadístico, para obtener una pasta de cacao
con las mejores características organolépticas y de concentración de
compuestos beneficiosos para la salud recomendamos utilizar las
siguientes condiciones:
Protocolos poscosecha recomendados
para optimizar Calidad organoléptica
VARIABLE
POSCOSECHA
VALOR RECOMENDADO
CUSCO
JUNÍN
PIURA
Fermentación (días)
4.5
5.5
6
Tipo de secado
Exposición
gradual al sol
Exposición
gradual al sol
Exposición
gradual al sol
Temperatura de
tostado (°C)
115
125
120
Tiempo de tostado
(min)
20
25
35
Protocolos poscosecha recomendados
para optimizar Fitoquímicos antioxidantes
VALOR RECOMENDADO
pp
VARIABLE
POSCOSECHA
CUSCO
Fermentación (días)
Tipo de secado
3.5
Exposición
gradual al sol
JUNÍN
PIURA
4.5
4
Exposición
Exposición
gradual al sol gradual al sol
Temperatura de
tostado (°C)
110
115
120
Tiempo de tostado
(min)
20
25
35
AGRADECIMIENTOS
• Al Fondo de Innovación Ciencia y Tecnología (FINCyT) por el
financiamiento del presente proyecto (Contrato 071-FINCYTFIDECOM-PIPEA-2012).
• APPCACAO (Ingenieros Luis Mendoza, Yessenia y Zara Saavedra)
• Por el apoyo logístico brindado para la colecta y procesamiento
poscosecha
– Sr. Victor Monrroy Condori de la Cooperativa Agraria Cafetalera Alto
Urubamba (Quillabamba - Cusco)
– Ing. Carlos Rodríguez de SENASA – Quillabamba
– Ing. Gerardo Pulache de la Asociación de Pequeños Productores de
Cacao de Piura (San Juan de Bigote - Piura).
– Ing. Esperanza Dionisio de la Cooperativa Agraria Cafetalera Pangoa
(Pangoa – Junín).
AGRADECIMIENTOS
• Ing. Luis García (UNAS) por la colecta y caracterización
morfológica y molecular de los cacaos.
• Red Nacional de Catadores de Cacao, integrada por
los ingenieros: Mery Choy, David Contreras, Milagros
Dios, Martín Domínguez, Wilfredo Gutiérrez, Abimael
López, León Rufino, Yessenia Saavedra y Zara
Saavedra.
• M.Sc. David Condori, M.Sc. Candy Ruiz y M.Sc. Ing.
Edgard Asencios de la Unidad de Investigación en
Productos Naturales, UPCH.
OPTIMIZACIÓN DEL MANEJO POSCOSECHA DEL CACAO
PROVENIENTE DE LA CONVENCIÓN (CUSCO) PARA EL
MEJORAMIENTO DE SU CALIDAD ORGANOLÉPTICA Y DEL
CONTENIDO DE FITOQUÍMICOS BENÉFICOS A LA SALUD
David Condori
Tesista
Maestría en Química
de la
Biodiversidad
Revista de la Facultad
Nacional de Agronomía
Medellín
2014, 67, Supl. 2,
1085-1086.