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, PhDUnidad 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 CacaoPiura

– 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

Compuestos Beneficiosos para Salud

- Fenólicos- Ácidos grasos- Bromatológico

Estudio de la Calidad del Sabor/Aroma

- Análisis Sensorial- Perfil de Compuestos

volátiles

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 CUSCO JUNÍN PIURA

Lugar y fecha de

colecta

Distrito de

Echarate, Prov.

La Convención,

Dpto. Cusco

(Febrero 2013)

Distrito de San

Martín de Pangoa,

Prov. Satipo, Dpto.

Junín (Mayo 2014)

Distrito de San

Juan de Bigote,

Prov. Morropón,

Dpto. Piura

(Abril 2013)

Tiempo (días) de

fermentación (F)

3.5, 4.5 y 5.5 4.5, 5.5 y 6.5 4, 5 y 6

Tipo se secadoG y C G y C G y C

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

Variables a Optimizar

24 pastas de cacao por cada región

Análisis físico, químico y sensorial

ANÁLISIS MÉTODO REFERENCIA

Análisis físico NTPNTP ISO 2451-2006, NTP

ISO 1114–2006

Análisis químico proximal AOAC AOAC (2005)

Perfil de ácidos grasos 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)

Análisis Sensorial Panel de catadores

Ficha de evaluación

sensorial (APPCACAO)

Minerales y Metales

Pesados* ICP - MS EPA. Method 200.7: 1994

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 seempleó el análisis de regresión lineal múltiple.

El análisis estadístico empleado para evaluar el efecto delas variables de poscosecha sobre el perfil sensorial fuerealizado mediante las pruebas de Kruskal-Wallis yWilcoxon.

Para las diversas pruebas estadísticas mencionadas, seutilizó el paquete estadístico STATA versión 12.

Análisis estadístico

RESULTADOS

PARÁMETRO CUSCO JUNIN PIURA

Morfología

Pequeños,

alargados, color

marrón oscuro

Medianos,

alargados, color

marrón oscuro

Medianos,

alargados, color

marrón oscuro

Longitud (cm)1.9 2.7 2.5

Peso promedio

(g)

0.7 1.3 1.2

% Humedad5.9 - 6.2 5.0 - 5.8 5.9 - 6.3

% Fermentación

alcanzado

46.0 - 59.0 51.6 - 70.5 66.0 – 77.5

Análisis Físico

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 CUSCO JUNÍN PIURA

% Grasa 56.5 – 62.9 56.4 – 64.5 46.0 – 56.0

% Grasa con

respecto a

variable

poscosecha*

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

Palmitoleico (16:1) 0.4 – 1.0 0.2 – 0.3 0.2 – 0.3

Heptadecanoico

(17:0) 0.00.2 – 0.3 0.1 - 0.2

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

MINERAL

CONCENTRACIÓN (mg/100g)

CUSCO JUNÍN PIURA

Otros

Alimentos

Calcio104 68 133

125

(leche vaca)

Fósforo427 384 489

200-500

(pesc./marisc.)

Hierro 4.1 2.9 2.7

7.4

(hígado pollo)

Magnesio271 242 300

258

(almendras)

Potasio 621 689 966

393

(plátano)

Sodio 16 2 12

Minerales

PARÁMETRO CUSCO JUNÍN PIURA

Polifenoles

totales *

(mg AG/g pasta

cacao)

1.1 – 1.9 7.2 – 14.9 2.4 – 5.5

Se preservan a <

F y secado G

Se preservan a <

t

Se preservan a

< F y < t

Flavonoides

totales

(mg CAT/g pasta

cacao)

0.6 – 2.2 5.3 – 11.9 2.1 – 5.2

Se preservan con

secado G

Se preservan con

secado G

Se preservan a

< F y secado C

Actividad

antioxidante

(EC50: µg extracto

cacao/ml)

33.0 – 50.0 9.9 – 29.4 14.9 – 34.2

Mejora a < F y secado G

Fenólicos, Flavonoides y Actividad antioxidante

*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)

CUSCO JUNÍN PIURA

Catequina2.8 – 10.5 7.6 – 15.3 19.8 – 39.5

Aumenta a < F

y secado GAumenta a < F

Aumenta a >

F

Epicatequina31.2 – 171.0 96.5 – 148.7 125.5 – 341.9

Aumenta a > F,

secado G y < t

Aumenta a < F,

secado C y < t

Aumenta a <

T y < t

Teobromina y Cafeína

HPLC

Teob

Caf

CONTENIDO

(% en pasta de

cacao)

CUSCO JUNÍN PIURA

Teobromina

(Teob)

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

Cafeína

(Caf)

0.31 – 0.39 0.20 – 0.42 0.18 – 0.26

Aumenta con < F

y secado CAumenta con > T

Aumenta con

secado C y < T

Relación

Teob/Caf

1.61 – 1.74 3.33 – 4.95 3.36 – 4.04

Disminuye con >

F, secado C y > TDisminuye con > t

Disminuye con

secado G

Teobromina y Cafeína

CUSCO

Relación de Teobromina/Cafeína versus % Cafeína(Gráfico tomado de Brunetto et al.)

PIURA JUNÍN

Perfil de Compuestos Volátiles

Cromatógrafo de gases –Espectrómetro de masasMicroextracción en Fase Sólida

Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas (GC-MS)

2 .0 0 4 .0 0 6 .0 0 8 .0 0 1 0 .0 0 1 2 .0 0 1 4 .0 0 1 6 .0 0 1 8 .0 0 2 0 .0 0 2 2 .0 0 2 4 .0 0 2 6 .0 0 2 8 .0 0

5 0 0 0 0 0 0

1 e +0 7

1 .5 e +0 7

2 e +0 7

2 .5 e +0 7

3 e +0 7

3 .5 e +0 7

4 e +0 7

4 .5 e +0 7

5 e +0 7

5 .5 e +0 7

6 e +0 7

T im e -->

A b u n d a n c e

T IC : 1 1 A .D \d a ta .m s

1 .2 2 9 1 .9 2 2 2 .0 4 5

2 .6 0 1

2 .7 2 1

2 .9 3 0

3 .4 0 7 3 .7 0 8 3 .8 6 9 4 .1 2 3 4 .2 8 4

5 .1 4 1

5 .5 9 1

5 .7 4 8

5 .9 1 6 6 .2 2 8

6 .5 1 6 7 .2 9 1

7 .6 2 0

8 .7 1 7

1 0 .6 5 1

1 2 .4 4 1

1 3 .1 3 4

1 4 .3 4 4

1 4 .7 3 1

1 4 .9 7 1

1 5 .4 1 7

1 5 .5 7 1

1 5 .8 0 4

1 6 .4 7 7

1 7 .0 6 3

1 7 .3 9 5

1 7 .8 6 91 8 .4 0 3

1 8 .5 9 5

1 8 .7 4 3

1 9 .0 5 81 9 .1 1 71 9 .6 4 5

2 0 .0 3 9

2 0 .7 2 52 1 .2 7 3

2 1 .4 6 5

2 1 .8 1 1

2 1 .9 9 3

2 2 .1 1 02 2 .3 1 9

2 2 .3 9 8

2 3 .3 6 82 4 .0 5 4

2 5 .6 6 52 6 .1 1 4

2 6 .4 4 02 6 .8 0 72 7 .0 7 4

2 7 .5 5 1

Perfil de Compuestos Volátiles

Cusco: 46 compuestosJunín: 43 compuestosPiura: 45 compuestos

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

ATRIBUTOS

SENSORIALESCUSCO JUNÍN PIURA

POSITIVOS

Sabor a cacao 2.8 - 4.0 3.7 - 4.8 2.8 - 3.8

Acidez cítrica 1.9 - 3.5 2.7 - 4.3 2.1 - 4.3

Frutal 1.1 - 2.5 1.5 - 3.0 0.6 - 2.3

Floral 0.3 - 4.0 0.2 - 1.7 0.1 - 0.5

Nuez 0.5 - 2.4 0.7 - 2.8 0.8 - 2.0

Malta 0.1 - 1.3 0.3 - 1.7 0.1 - 1.1

Aroma positivo 0.6 - 3.0 0.0 - 1.5 0.0 - 1.4

NEGATIVOS

Acidez acética 0.6 – 2.5 0.7 - 2.8 1.3 - 3.4

Acidez láctica 0.0 – 1.6 0.0 - 0.8 0.0 - 1.1

Acidez butírica 0.0 – 0.6 0.0 - 0.7 0.0 - 1.1

Astringencia 2.5 – 3.6 4.2 - 5.8 3.4 - 4.6

Amargo 2.4 – 4.5 3.8 - 5.5 3.9 - 5.5

Sabor a crudo 0.0 – 0.5 0.0 - 1.3 0.1 - 1.1

Aroma negativo 0.0 – 1.0 0.0 - 1.0 0.1 - 1.8

PUNTAJE TOTAL 11.1 - 23.6 8.7 - 18.7 3.8 - 14.4

Análisis Sensorial (24 pastas)

ATRIBUTOS SENSORIALES CUSCO JUNÍN PIURA

POSITIVOS

Sabor a cacaoNI NI

Aumenta a > F y <

t

Acidez cítrica NI Máximo a 5.5 d F NI

Frutal NI Aumenta a < t Aumenta con G

Floral

Aumenta a < F,

< T y < tAumenta a > T Aumenta a > t

Nuez Aumenta a > F NI Aumenta con G

Malta NI Aumenta a > F Aumenta a < T

Aroma positivoNI Máximo a 5.5 d F

Aumenta a > F y >

t

NEGATIVOS

Acidez acéticaNI

Mínima a 5.5 d F y

secado GDisminuye con G

Acidez láctica Mínima 4.5 d NI

Disminuye con F,

secado G y > T

Acidez butírica NI Disminuye a < T Mínima a 5 d F

Astringencia Disminuye a < F NI Disminuye a > t

Amargo

Disminuye a < F y >

TDisminuye a < t Disminuye a > F

Sabor a crudoMínimo a 4.5 d F NI

Disminuye con G y

> t

Aroma negativoMínimo a 4.5 d F Mínima a 5.5 d F

Disminuye con F,

secado G y > t

Influencia del proceso poscosecha sobre el Análisis sensorial

Perfil sensorial de las 3 pastas con mejor puntuación total

• Las pastas de cacao provenientes de Cusco,Junín y Piura comparten las siguientescaracterísticas:

i) Perfil de ácidos grasos con alto contenidode ácidos palmítico, esteárico y oleico

ii) Alto contenido de Ca, P, Mg y K, con bajocontenido de Na.

• Las principales características de cada una de lasvariedades estudiadas fueron las siguientes:

CONCLUSIONES

CARACTERÍSTICA CUSCO JUNÍN PIURA

Contenido de Grasa hasta 62.9% hasta 64.5% hasta 56.0%

Concentración de Fenoles y

flavonoides totalesmoderada alta moderada

Catequina y Epicatequina baja moderada alta

Actividad antioxidante moderada buena moderada

Relación Teobromina/Cafeína < 1.74 3.33 – 4.95 3.36 – 4.04

Perfil de compuestos volátiles

Benzaldehído (almendra), β-

Mirceno (mango), Limoneno

(cítrico), tetrametilpirazina

(chocolate), etilfenilacetato

(frutal) y 2-fenetilacetato

(floral)

Benzaldehído (almendra),

Limoneno (cítrico),

tetrametilpirazina (chocolate),

etilfenilacetato (frutal),

acetofenona (almendra), 2-

fenil etanol (miel), Linalol

(flores)

Benzaldehído (almendra),

Limoneno (cítrico),

tetrametilpirazina

(chocolate), 2-fenetilacetato

(floral), acetofenona

(almendra), 2-fenil etanol

(miel)

Principales Atributos sensoriales

Floral, frutal, nuez y sabores

positivos;

con baja astringencia y

amargor

Nuez, frutal, sabor a cacao y

acidez cítrica; con alta

astringencia y amargor

Nuez, frutal, sabor a cacao y

acidez cítrica; con moderada

acidez cítrica, astringencia y

amargor

Puntaje total máximo alcanzado

en el Análisis sensorial23.6 18.7 14.4

• Las características sensoriales detectadas por el panel de catadores,sumadas a los resultados de contenido de Teobromina, Cafeína, perfilde compuestos volátiles y la olfatometría, muestran que las pastas decacao de Junín y Piura se comportan como las de los cacaos finos dearoma del grupo genético Trinitario; mientras que las pastas de Cuscose asemejan a las de la variedad Criollo, tipo porcelana de Venezuela.

• Las variables poscosecha (días de fermentación, secado, temperaturade tostado y tiempo de tostado) influyen sobre la calidadorganoléptica y contenido de fitoquímicos de las pastas de cacaosprovenientes de Cusco, Junín y Piura.

• De acuerdo al análisis estadístico, para obtener una pasta de cacaocon las mejores características organolépticas y de concentración decompuestos beneficiosos para la salud recomendamos utilizar lassiguientes condiciones:

CONCLUSIONES (cont.)

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 Calidad organoléptica

Protocolos poscosecha recomendados para optimizar Fitoquímicos antioxidantes

ppVARIABLE

POSCOSECHA

VALOR RECOMENDADO

CUSCO JUNÍN PIURA

Fermentación (días) 3.5 4.5 4

Tipo de secado

Exposición

gradual al sol

Exposición

gradual al sol

Exposición

gradual al sol

Temperatura de

tostado (°C)

110 115 120

Tiempo de tostado

(min)

20 25 35

• Al Fondo de Innovación Ciencia y Tecnología (FINCyT) por elfinanciamiento del presente proyecto (Contrato 071-FINCYT-FIDECOM-PIPEA-2012).

• APPCACAO (Ingenieros Luis Mendoza, Yessenia y Zara Saavedra)

• Por el apoyo logístico brindado para la colecta y procesamientoposcosecha– 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 caracterizaciónmorfológica y molecular de los cacaos.

• Red Nacional de Catadores de Cacao, integrada porlos ingenieros: Mery Choy, David Contreras, MilagrosDios, Martín Domínguez, Wilfredo Gutiérrez, AbimaelLópez, León Rufino, Yessenia Saavedra y ZaraSaavedra.

• M.Sc. David Condori, M.Sc. Candy Ruiz y M.Sc. Ing.Edgard Asencios de la Unidad de Investigación enProductos Naturales, UPCH.

AGRADECIMIENTOS

David CondoriTesista

Maestría en Química de la

Biodiversidad

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

Revista de la FacultadNacional de AgronomíaMedellín

2014, 67, Supl. 2, 1085-1086.