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Introducción
Theobroma cacao L. tiene una amplia diversidad fenotípica en Ecuador debido a la gran variabilidad de sus escenarios ecogeográficos en los que se cultiva, la provincia de El Oro está entre las tres zonas que registran áreas de cultivo de cacao fino y de aroma, lo que justifica la importancia de estudios que permitan conocer la variabilidad de la calidad fisicoquímica y sensorial existente en esta zona (Quevedo, et al., 2020a). T. cacao L. es un cultivo de gran interés en muchos países del mundo, sus atributos sensoriales y nutricionales han sido demostrados por varios investigadores, sus propiedades potencialmente idóneas para la salud al fortalecer el sistema inmune son las más atractivas para los consumidores. La calidad fisicoquímica (aromas y sabores del chocolate) de los granos de cacao se garantizan con una óptima fermentación y un secado lento de forma natural (Graziani, et al., 2013), el secado artificial con aire caliente produce una gran pérdida de polifenoles (Hii, et al, 2012). Entre los parámetros que resultan determinantes de la calidad sensorial está el pH, donde el incremento de la acidez está vinculado a los ácidos acéticos y lácticos producidos durante la degradación de la pulpa por el accionar microbiano en la fermentación, al inicio de este proceso los cotiledones presentan un pH de 6.60, a partir de las 24 horas desciende lentamente a 6.30, a las 48, 72, 96 horas lo hace de manera acelerada hasta llegar aproximadamente a 4.75, luego vuelve a ascender durante los tiempos de secado hasta 5.40 aproximadamente. En cuanto al pH inicial de la testa se registra una media de 3.80 lo que facilita el crecimiento de determinados microorganismos que actúan en los primeros días de la fermentación, luego aumenta hasta llegar a 4.00 a las 72 horas de haber iniciado el proceso. Valores altos de pH se relacionan con la sobre fermentación, pero valores inferiores a 5 señalan una fermentación deficiente (Portillo, et al., 2011). El pH es un parámetro crucial en la calidad del cacao empleado en la fabricación de chocolates (Del Valle, et al., 2014).
En nuestro país siempre ha primado la fermentación en cajas de madera, lo cual ha permitido obtener buenos resultado en la calidad, comparados con los resultados obtenidos con otros métodos de fermentación, conociéndose que los recipientes plásticos (baldes, gavetas, sacos) producen mayores porcentajes de granos de cacao violetas (Rivera, et al., 2012). Es importante señalar que el método y diseño del fermentador tienen relación directa con el porcentaje de fermentación buena, media y total, algunos autores reportan que existen marcadas diferencias en los porcentajes de fermentación buena entre el cajón cuadrado, el cajón fermentador rectangular y el rotor de madera (Quevedo, et al., 2020a). Según Ruiz, et al., (2015), señalan que el porcentaje de fermentación buena y la aparición de granos de cacao violetas luego de la fermentación son directamente condicionados por la época de cosecha, según sus resultados de investigación manifiesta que durante el período seco es mayor el porcentaje de fermentación buena y menor el número de granos de cacao violetas.
Algunos estudios previos evidencian que el porcentaje de testa tiene relación directa con el peso del grano de cacao, esta influye en la calidad del tostado debido a un alto porcentaje de pérdida de grasa que migra desde los cotiledones a la cáscara, lo que disminuye la calidad del licor al momento del refinado (Andrade et al., 2019). En otra investigación de análisis del contenido de grasa ejecutado en Colombia usando 12 accesiones de cacao se obtuvo valores comprendidos en un rango de 51.4 a 57.7 %,se reporta en los resultados de investigación que el escenario ecogeográfico y sus variables ambientales especialmente la temperatura y la humedad relativa perturban el contenido del grano de cacao, señalando la humedad ambiental como el factor de mayor influencia en el contenido de humedad del grano, valores de humedad en el grano mayores a 8 % causan el deterioro del grano propiciando la contaminación y proliferación de microorganismos sobre el mismo, principalmente la presencia de hongos que pueden resultar tóxicos y perjudiciales para la salud del consumidor. El contenido de humedad en el grano menor al 6 % perjudica la calidad, volviendo quebradizo el grano.
Investigaciones realizadas en otras regiones productoras de cacao han proporcionado datos en sus resultados que difieren significativamente con los valores promedios establecidos como normales o aceptables para ciertos genotipos, es así como han sido reportados materiales con mayores porcentajes de acidez, grasa, humedad y proteínas en cacaos criollos, y valores más altos de pH y taninos para los granos de cacaos del genotipo forastero (Ortiz, et al., 2009), encontró que se observan diferencias muy marcadas en los genotipos evaluados en granos de cacao comercial tomada en la región cacaotera venezolana de Chuao, específicamente en parámetros químicos tales como contenido de humedad, grasas y cenizas, evidenciando que el origen geográfico es determinante en la calidad de los frutos del cacao.
En Ecuador existe el genotipo conocido como cacao Nacional con características sensoriales de alta calidad que lo hacen único por su sutil sabor “arriba”. Cabe indicar que estas características pueden verse anuladas por una deficiente fermentación, así también se conoce que con una adecuada fermentación presenta rangos bajos de granos de cacao pizarrosos (0-2 %); granos de cacao violetas no > al 35 %; y granos de cacao con fermentación buena > al 75 % (Amores et al., 2009). Es importante señalar que al exceder la temperatura y existir deficiente remoción se producirá una sobre fermentación de la masa de granos. La clasificación de los granos con fines comerciales ha sido motivo de cientos de investigaciones de distintas técnicas analíticas, debido a que los granos con buena fermentación son la base para calidad de los productos en la industria chocolatera. La caracterización de los germoplasmas de cacao aporta el conocimiento general de los materiales existentes en cada zona y su comportamiento en condiciones de cultivo (Carvalho, et al., 2012).
Los cacaos considerados finos y de aroma se caracterizan por su alta calidad sensorial y son principalmente demandados por la industria chocolatera de alta gama (Avendaño, et al., 2021). A pesar de que los atributos sensoriales de este grupo genético son conocidos a nivel mundial, es relevante estudiar la diversidad fenotípica y genotípica existente de Theobroma spp., lo cual permitirá reconocerlos también por sus propiedades nutracéuticas tales como: actividad antioxidante, contenido de polifenoles, para propiciar un mejor precio de mercado internacional, debido a los beneficios que estas sustancias propician para la salud de los consumidores (Ramírez, et al., 2013).
Los productos derivados del cacao (polvo de cacao, pasta o licor de cacao, manteca y chocolates) presentan polifenoles con altos niveles de potenciales antioxidantes (Avendaño, et al., 2021), pudiéndose demostrar que presentan mayor actividad antioxidante que el té de Camelia sinensis L., y el vino tinto; en nuestro medio no existen estudios que señalen o permitan establecer diferencias entre los germoplasmas existentes de cacao que presenten características fisicoquímicas y sensoriales (Quevedo, et al., 2020a). Existe registro en otras regiones productoras de cacao los cacaos forasteros están siendo usado en mezcla con cacaos criollo en la preparación de chocolates en combinación con cacaos criollos, con el fin de aumentar su actividad antioxidante Por lo anterior, se evaluó la actividad antioxidante de diferentes genotipos de cacao con el fin de identificar los materiales de mayor contenido de metabolitos secundarios relacionados con actividad antioxidante, diferenciando rasgos filogenéticos que coadyuven en corto plazo al mejoramiento genético de nuevos cultivares.
Kassambara & Mundt, (2016), manifiestan que en un estudio de caracterización de germoplasma vegetal para poder establecer cuáles son los atributos o descriptores más discriminantes que permitan conocer las accesiones más representativas de una población en estudio, se debe realizar la evaluación preliminar asignando un número limitado de características registradas en estudios anteriores y que demuestren ser importantes para los fines del estudio, de ser factible, se debe usar descriptores estandarizados o de consenso con expertos acreditados en el tema. Estas características podrán ser evaluadas con los órganos de los sentidos, o a través de protocolos establecidos, pero no necesariamente ser expresadas en todos los ambientes. Un descriptor es una variable o atributo que se observa en un conjunto de elementos ejemplo: número de semillas, peso de cien semillas, etc.
Según Quevedo, et al. (2020b), indican que a la fecha actual los trabajos de caracterización en cacao se vienen realizando usando descriptores que han sido empleados desde hace tres décadas para caracterizar el germoplasma de las colecciones en diferentes centros de investigación entre ellos: el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), el Banco Internacional de Germoplasma de Cacao, International Cocoa Genebank Trinidad (ICGT, International Cocoa Genebank Trinidad) y la Base de Datos Internacional de Germoplasma de Cacao (ICGD, International Cocoa Germplasm Database). Los descriptores morfológicos se deben medir en los órganos vegetativos y reproductivos que están menos influenciados por el ambiente; los más importantes son; la flor y el fruto (Enríquez, 2010), basados en lo anterior se justifica la importancia de este trabajo que propone usar las variables fisicoquímicas y sensoriales como posibles descriptores para ser usados en estudios de caracterización de materiales prominentes de cacao con el fin de conservar las especies de cacao nacional fino y de aroma evitando la extinción de estas variedades en un tiempo prolongado. El objetivo de esta investigación fue analizar la diversidad fisicoquímica y sensorial existente en 60 árboles de cacao (Theobroma cacao L.) elite de la colección viva de la Universidad técnica de Machala, mediante el uso de descriptores parámetros finiquiticos y sensoriales.
Materiales y métodos
La caracterización fisicoquímica y sensorial de cacao (Theobroma cacao L.), se realizó en el periodo comprendido de 2020 a 2021, en los laboratorios de Química y Biotecnología de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Técnica de Machala. Ubicada en las coordenadas geográficas 3°15′52.29″ S, 79°57′4.3″ W, en el Cantón Machala, Provincia del Oro-Ecuador.
Se caracterizaron los granos por separado de mazorcas maduras y sanas provenientes de cada uno de los 60 árboles élite de cacao seleccionados previa caracterización morfoagronómica, a los cuales se les tomo 22 descriptores físicos, químicos y sensoriales considerados por The International Cocoa Organization (ICCO) organización intergubernamental establecida en 1973 bajo los auspicios de las Naciones Unidas y que opera en el marco de sucesivos Acuerdos Internacionales del Cacao. para calificar la calidad fisicoquímica y sensorial, los parámetros analizados se enumeran más adelante. La colección a la cual pertenecen los árboles cuyos granos han sido caracterizados está dentro del clima seco a semihúmedo, con un total pluviométrico anual entre 500 y 1000 mm recolectados de diciembre a mayo; la estación seca es muy marcada; y las temperaturas medias elevadas, superiores a 24°C.
Se cosecharon cinco frutos maduros y sanos siguiendo la escala de madurez para cacaos de tipo Nacional de cada uno de los 60 árboles en estudio. La quiebra se realizó con mazo de madera para extraer los granos e inmediatamente realizar la lectura de los grados Brix con un refractómetro (BOECO-103), se realizaron tres réplicas de las lecturas en los jugos de los mucílagos frescos de cada muestra, se registraron los valores en las matrices de datos, luego se procedió a colocar las muestras de cada árbol en fundas de malla plástica con capacidad de 1000 g cada una, debidamente etiquetadas, luego fueron colocadas en el fermentadores cajones de madera de 60 x 60 x 60 cm (capacidad de 200 kg) de Laurel blanco (Cordia alliodora Ruiz & Pav. Oken), tapados con hojas de banano por tres días que es lo recomendado para cacaos de tipo Nacional, se le dieron ciclos de remoción manual a partir de las 48 horas, luego fueron sacadas del fermentador y puestas a secado natural lento y gradual en marquesinas bajo cubierta con plástico de invernadero calibre 8, por un lapso de 9 días o hasta alcanzar el 7% de humedad (Enríquez, 2010). Los granos fermentados y secos usados en este trabajo fueron sometidos a envejecimiento de 12 semanas con el fin de mejorar la estabilidad de los aromas y sabores, esto hace que las muestras sean más representativas en cualidades comerciales, y favorece la expresión óptima del verdadero potencial sensorial de los granos y el licor de cacao. Para la caracterización fisicoquímica y sensorial se usaron una lista de 22 variables/descriptores: siendo 9 de carácter físico, 5 de tipo químico y 8 de tipo sensorial, enumerados en la tabla 1. Para llegar a elegir estos criterios de evaluación se realizó una amplia búsqueda de información bibliográfica previa de donde se tomaron los más relevantes según los resultados expresados en los mismos.
Tabla 1 - Descriptores utilizados para la caracterización de cacao.
| DESCRIPTORES QUÍMICOS, FÍSICOS, QUÍMICOS Y SENSORIALES | CODIGO | |
|---|---|---|
| Físicos | D1. Humedad del grano fermentado y seco | HG |
| D2. Fermentación buena (%) | FEB | |
| D3. Fermentación media (%) | FEM | |
| D4. Granos violetas (%) | GRVi | |
| D5. Granos vanos (%) | GRV | |
| D6. Fermentación total (%) | FET | |
| D7. Granos defectuosos (%) | GRD | |
| D8. Índice de grano (g) | IG | |
| D9. Índice de mazorca | IM | |
| Químicos | D10. Grados Brix | GBx |
| D11 pH del cotiledón fermentado y seco | pH | |
| D12. Contenido de grasa (%) | Gra | |
| D13. Fenoles totales | FEN | |
| D14. Actividad antioxidante | ACO | |
| Sensoriales | D15. Sabor a cacao | Cac |
| D16. Sabor floral | Flor | |
| D17. Sabor frutal | Fru | |
| D18. Sabor nuez | Nuz | |
| D19. Sabor caramelo | Car | |
| D20. Sabor amargo | Amg | |
| D21. Sabor ácido | Acid | |
| D22. Sabor astringente | Astg | |
Luego de cumplido el tiempo de secado se procedió a medir la humedad de los granos, se utilizó el medidor de humedad digital SAMAP-O-TEST modelo H40, programa 29 del equipo calibrado para granos de cacao fermentados y secos, las lecturas se realizaron a una temperatura ambiente de 20°C, esto se logró en el interior del laboratorio con aire acondicionado, se toma al azar 100 gramos de cada muestra y se colocan en la cámara de medición del equipo y al instante se lee el respectivo porcentaje de humedad en el visor digital, se hicieron tres lecturas (repeticiones por muestra) apegados a la NTE INEN-ISO 2291 (Servicio Ecuatoriano de Normalización, 2021a), Granos de cacao. Determinación del contenido de humedad (Método de rutina). El equipo SAMAP para medir el contenido de humedad en granos y cereales ha demostrado ser eficiente en varios estudios. Para determinar los porcentajes de fermentación buena, fermentación media, granos violetas, granos vanos, granos defectuosos, fermentación total, se utilizaron 100 granos de cada una de las muestras de los 60 árboles, se realizó las pruebas de corte siguiendo las Normas Técnicas Ecuatorianas NTE INEN-ISO 1114 (Servicio Ecuatoriano de Normalización, 2021b). Prueba de corte (IDT), NTE INEN 176 (Servicio Ecuatoriano de Normalización, 2021c). Requisitos y la NTE INEN-ISO 2292, Granos de cacao. Muestreo. El índice de grano e índice de mazorca se obtuvieron aplicando la fórmula propuesta por Vera, et al., (2014).
El porcentaje de grasa se realizó siguiendo los protocolos de AOAC 1991, para esto se usó 3 g de muestra procesada de cada árbol con tres repeticiones por muestra, usando el extractor de Soxhlet. El contenido de antioxidante se cuantificó según el método descrito por Ordoñez, et al. (2019); se usó una solución metanólica del radical difenil 1-picrilhidrazil (DPPH) 1mM (40 mg de DPPH en 100 mL de metanol absoluto), diluida con metanol hasta llegar a la absorbancia próxima a 0,800 nm. La lectura de la absorbancia de las muestras se realizó a 515 nm y se utilizó metanol absoluto como blanco, directamente en la cubeta y sin tiempo de incubación, 50 μL del estándar antioxidante con 950 μL de DPPH. La actividad antioxidante se calculó a través de la ecuación: % DPPH reducido = ((A0 - Am) / A0) 100, donde: A0 es la absorbancia inicial de la solución DPPH a 515 nm y Am la absorbancia de la muestra. Los fenoles solubles totales se determinaron mediante el método de Folin-Ciocalteu modificado por Kraujalyte, adaptando la curva de calibración con ácido fenólico a proporción 1:10 (V:V) método modificado por Zhapan, et al. (2021). Se usó ácido gálico como solución madre de 1 mg·mL-1 para la elaboración de la curva de calibración que permitió calcular la cantidad de fenoles solubles totales presentes en las muestras; se utilizaron tres soluciones de ácido gálico en metanol al 80% a razón de: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1 y 0,2 mg·mL-1 de ácido gálico. De las soluciones anteriores, se tomó una alícuota de 100 μL, por triplicado, a la cual se le añadieron 1000 μL del reactivo Folin Ciocalteu diluido 10 veces. Transcurridos 4 min de incubación en oscuridad, se le agregaron 1000 μL de Na2CO3 al 7% y 400 μL de agua destilada y se volvieron a incubar por 90 min en oscuridad para después hacer las lecturas espectrofotométricas. La curva de calibración permitió obtener la ecuación para el cálculo del contenido de fenoles solubles totales.
Se pesaron 200 gramos de los granos fermentados y secos de las 60 muestras, se tostaron por separado, teniendo en cuenta la uniformidad térmica del flujo de aire a través de la cavidad del horno tostador CocoaT Jr Roaster PI - Cocoatown de bandeja estática de malla de acero inoxidable, los granos se colocaron en la bandeja en una capa de un solo grano de espesor. Todas las muestras se tostaron con el mismo peso a temperaturas de 115°C a 120°C durante 25 minutos teniendo en cuenta el tamaño de grano y su contenido de humedad anteriormente establecidos con el fin de maximizar el potencial aromático de cada tipo de grano de cada muestra. La combinación usada de temperatura y tiempo fue tomada de CAOBISCO/ECA/FCC (2015), recomendada para cacaos de tipo criollo y trinitarios respectivamente. La rotura y el descascarillado se realizó 20 minutos después de enfriarse los granos tostados, con el fin de evitar la absorción de olores y sabores indeseados desde el entorno.
Para evitar la contaminación los granos tostados y fríos se colocaron en bolsas ziplop, expulsando la mayor cantidad de aire posible, y utilizando un rodillo se procedió a quebrar suavemente los granos. Seguido se pasaron por la sopladora para separar la cascarilla de los nibs, los granos descortezados se colocaron en bolsas con auto cierre de calidad alimentaria para luego seguir con los procesos antes de cumplirse las 36 horas después del tostado, para evitar su deterioro se conservaron a 10°C en la nevera. La fabricación del chocolate para la evaluación de los atributos sensoriales se realizó utilizando la receta de la iniciativa Heirloom Cacao Preservation (Receta 1) tomada de CAOBISCO/ECA/FCC (2015), para lo cual se usó la refinadora de laboratorio Melanger ECGC-12SLTA - Cocoatown, cada muestra se refino a 55°C para evitar la pérdida del potencial aromático intrínseco de los granos. La cata de las muestras se ejecutó según la normativa propuesta por Cocoa Research Centre Sensory Training Guide (Seguine & Sukha, 2015).
Los análisis estadísticos ANOVA de un factor, análisis de componentes principales y de clúster jerárquico se realizaron con los datos recolectados en la caracterización fisicoquímica y sensorial ordenados en una matriz de Excel, que contiene la información de las 60 accesiones de cacao y las medias de 5 repeticiones para los 22 descriptores/variables. El procesamiento de la información se realizó con el software IBM SPSS Statistics 20.
Resultados y discusión
El análisis de los datos en los estadísticos descriptivos (Tabla 2) se observó que existe una desviación típica baja para la mayoría de los descriptores analizados indicando que los árboles de cacao tienden a estar agrupados, excepto por la actividad antioxidante (ACO) que muestra la desviación típica más alta (61.03) de los descriptores analizados. Al observar los valores de significancia arrojados por el ANOVA (Tabla 2) para cada uno de los 22 descriptores analizados, podemos notar que existe significancia a (p≤0.05) para 17 de ellos, lo que nos da la seguridad que en los análisis de componentes principales estos descriptores tendrán un alto poder discriminante. Es de señalar que las medias de los descriptores físicos coinciden con los hallados por Chévez (2015), pero los valores mínimos y máximos no, esto nos indica que existen accesiones que difieren de las estudiadas por este autor en sus 30 árboles élite.
Para el descriptor índice de grano (IG) que es uno de los más importantes al momento de la comercialización, los valores mínimos encontrados concuerdan con los reportados por Vera, et al. (2014), y por los reportados también por Andrade et al., (2019) para cacaos de tipo Nacional de Ecuador, genotipo único conocido por su alta calidad en aromas y sabores. Los valores obtenidos para el descriptor Fermentación buena (FEB) el valor mínimo de 86 y el máximo de 96 % respectivamente indican que todas las muestras analizadas en este estudio en referencia a la tabla de clasificación de calidad del grano de cacao de la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 176(Servicio Ecuatoriano de Normalización, 2021c) se encuentran dentro del grado 1 donde la media para este parámetro debe ser > 75 %, lo que también según la normativa anterior se conoce como ASS (Arriba Superior Selecto), este hallazgo coincide con lo reportado por Ruiz, et al. (2015); y Andrade et al., (2019), todos estos trabajos realizados con cacaos ecuatorianos de tipo Nacional.
En relación a los descriptores químicos los resultados obtenidos para % de contenido de grasa reportados por CAOBISCO/ECA/FCC (2015), son de 44,77 a 50,87 respectivamente, mientras que nuestro estudio señala valores de 30,19 a 60,71 % cuyo valor mínimo se asemeja al (26.3 %) reportado por Ramírez, et al., (2013), en investigaciones realizadas con materiales de cacao de tipo Nacional de Ecuador. Teniendo en cuenta que el contenido de grasa en el grano es muy importante para la industria del chocolate, cabe señalar que los valores encontrados distan de los reportados por otros investigadores para cacaos de Venezuela México y Perú respectivamente (Ramírez, et al., 2013).
La actividad antioxidante sin duda alguna presenta una gran desviación típica en sus valores mínimo y máximo, expresando una acentuada diversidad en el contenido de moléculas antioxidantes en las muestras estudiadas y los valores de contenido de grasas están directamente correlacionadas, es decir mientras mayor es el contenido de grasa en la muestra, menor será la actividad antioxidante de la muestra y viceversa, esto coincide con el estudio realizado por Ramírez, et al. (2013), con materiales de cacao en México.
Cabe señalar que dentro de los materiales estudiados existen accesiones con elevada actividad antioxidante que permitirían obtener grandes ventajas competitivas en el mercado por su calidad funcional-nutracéutico para la salud de los consumidores, y también poseen un potencial para la industria farmacéutica y cosmética.
Tabla 2 - Estadísticos descriptivos y resultado del análisis de varianza de los 22 descriptores analizados.
| Descriptores | Código | N | Mínimo | Máximo | Media | Desv. típ. | F | Sig. | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Físicos | D1. Humedad del grano fermentado y seco | HG | 60 | 5 | 10,1 | 6,45 | 1,36 | 1,58 | 0,44 |
| D2. Fermentación buena (%) | FEB | 60 | 86 | 96 | 89,5 | 2,22 | 3,60 | 0,01 | |
| D3. Fermentación media (%) | FEM | 60 | 1 | 12 | 8,22 | 2,53 | 0,95 | 0,00 | |
| D4. Granos violetas (%) | GRVi | 60 | 0 | 4 | 1,02 | 1,14 | 17,20 | 0,28 | |
| D5. Granos vanos (%) | GRV | 60 | 0 | 7 | 1,27 | 1,71 | 11,13 | 0,00 | |
| D6. Fermentación total (%) | FET | 60 | 93 | 100 | 97,72 | 1,95 | 2,51 | 0,00 | |
| D7. Granos defectuosos (%) | GRD | 60 | 0 | 7 | 2,28 | 1,95 | 1,01 | 0,00 | |
| D8. Índice de grano (g) | IG | 60 | 0,92 | 5,66 | 1,93 | 0,88 | 5,17 | 0,00 | |
| D9. Índice de mazorca | IM | 60 | 6,31 | 45,07 | 18,36 | 9,4 | 2,88 | 0,00 | |
| Químicos | D10. Grados Brix | GBx | 60 | 13,67 | 21,34 | 17,72 | 1,88 | 4,36 | 0,03 |
| D11 pH del cotiledón fermentado y seco | pH | 60 | 4,7 | 5,88 | 5,58 | 0,31 | 1,12 | 0,00 | |
| D12. Contenido de grasa (%) | Gra | 60 | 30,19 | 60,71 | 48,7 | 7,73 | 6,58 | 0,00 | |
| D13. Fenoles totales | FEN | 60 | 0,79 | 14,46 | 4,79 | 2,72 | 1,27 | 0,00 | |
| D14. Actividad antioxidante | ACO | 60 | 3,57 | 275,16 | 82,16 | 61,03 | 14,83 | 0,00 | |
| Sensoriales | D15. Sabor a cacao | Cac | 60 | 4 | 6 | 5,21 | 0,76 | 19,23 | 0,00 |
| D16. Sabor floral | Flor | 60 | 0,5 | 2,5 | 1,16 | 0,69 | 19,23 | 0,00 | |
| D17. Sabor frutal | Fru | 60 | 2 | 5 | 3,44 | 0,68 | 4,89 | 0,16 | |
| D18. Sabor nuez | Nuz | 60 | 0,5 | 3 | 1,26 | 0,67 | 3,39 | 0,36 | |
| D19. Sabor caramelo | Car | 60 | 0 | 3,5 | 2,13 | 1,1 | 5,46 | 0,00 | |
| D20. Sabor amargo | Amg | 60 | 0,5 | 2,5 | 1,56 | 0,52 | 7,87 | 0,48 | |
| D21. Sabor ácido | Acid | 60 | 0 | 2 | 0,16 | 0,36 | 7,20 | 0,00 | |
| D22. Sabor astringente | Astg | 60 | 0 | 2 | 0,13 | 0,33 | 3,82 | 0,00 | |
En el análisis de componentes principales (PCA), se determinó que la acumulación del 80 % de la varianza se obtuvo con 9 componentes y que los descriptores fermentación total (FET), granos deficientes (GRD), granos vanos (GRV), fermentación buena (FEB), fermentación media (FEM), pH del grano (pHG), acidez del licor de cacao (Acid), granos violetas (GRVi), y actividad antioxidante (ACO) fueron los más discriminantes pues obtuvieron los valores más altos en las comunalidades arrojadas por el PCA (Tabla 3).
Identificar los descriptores más discriminantes, nos permite realizar una presentación gráfica de la diversidad existente entre los árboles estudiados, además nos permitirá ahorrar tiempo y recursos en futuros trabajos de caracterización. De los 9 descriptores más informativos 6 corresponden a los de tipo físico tomados en los granos fermentados y secos, y los 3 restantes pertenecen a los químicos, estos resultados coinciden con los hallazgos citados por Andrade et al., (2019), donde se utilizan los mismos descriptores para estudiar la variabilidad de árboles de cacao de alta calidad sensorial de Ecuador y Perú; otros estudios realizados en 30 árboles élites de cacao de tipo Nacional en Ecuador realizado por Chévez (2015), en cuanto a la actividad antioxidante los resultados coinciden con los planteados por Quiñones, et al. (2013), quién reporta que la actividad antioxidante es muy variable en los granos de cacao según la genética y origen de las muestras y que puede ser un excelente descriptor para estudios de diversidad de la especie.
Tabla 3 - Estimaciones de la varianza (valores propios), las variaciones acumuladas y los coeficientes de ponderación (auto vectores) de los 9 componentes principales para 22 caracteres fisicoquímicos y sensoriales evaluados en las 60 accesiones de cacao.
| Componente | CP1 | CP2 | CP3 | CP4 | CP5 | CP6 | CP7 | CP8 | CP9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Total | 3,855 | 3,030 | 2,184 | 1,901 | 1,772 | 1,652 | 1,213 | 1,102 | 1,075 |
| % de la varianza | 17,524 | 13,773 | 9,926 | 8,640 | 8,056 | 7,509 | 5,512 | 5,010 | 4,886 |
| % acumulado | 17,524 | 31,297 | 41,223 | 49,863 | 57,919 | 65,427 | 70,939 | 75,950 | 80,836 |
| Descriptor | Autovalores | ||||||||
| HG | 0,306 | 0,273 | -0,237 | 0,190 | -0,074 | -0,172 | 0,490 | 0,034 | 0,504 |
| FEB | 0,150 | 0,001 | 0,384 | 0,239 | -0,725 | -0,395 | 0,041 | 0,106 | -0,173 |
| FEM | 0,580 | -0,238 | -0,286 | -0,210 | 0,530 | 0,345 | -0,001 | -0,161 | 0,075 |
| GRVi | -0,443 | 0,071 | -0,261 | -0,178 | 0,027 | 0,538 | 0,243 | 0,469 | -0,096 |
| GRV | -0,756 | 0,303 | 0,098 | 0,119 | 0,141 | -0,357 | -0,215 | -0,214 | 0,178 |
| FET | 0,921 | -0,307 | 0,067 | 0,000 | -0,139 | -0,002 | 0,046 | -0,087 | -0,099 |
| GRD | -0,921 | 0,307 | -0,067 | 0,000 | 0,139 | 0,002 | -0,046 | 0,087 | 0,099 |
| IG | -0,009 | -0,547 | 0,090 | -0,368 | 0,191 | -0,301 | 0,008 | 0,264 | 0,182 |
| IM | -0,241 | 0,558 | -0,180 | 0,384 | -0,031 | 0,153 | 0,317 | -0,354 | 0,017 |
| GBx | -0,257 | -0,069 | 0,414 | -0,249 | -0,040 | 0,006 | -0,281 | 0,330 | 0,114 |
| pH | 0,510 | 0,508 | -0,288 | 0,028 | -0,262 | 0,040 | -0,379 | 0,224 | 0,245 |
| Gra | 0,064 | -0,157 | -0,482 | 0,372 | 0,383 | -0,291 | -0,287 | 0,082 | 0,009 |
| FEN | 0,303 | 0,420 | 0,602 | -0,075 | 0,251 | 0,290 | -0,120 | -0,067 | 0,145 |
| ACO | 0,349 | 0,504 | 0,576 | 0,083 | 0,323 | 0,103 | -0,083 | -0,061 | 0,171 |
| Cac | 0,099 | 0,142 | 0,142 | -0,653 | -0,132 | -0,161 | 0,365 | -0,148 | 0,112 |
| Flor | 0,090 | 0,557 | 0,347 | -0,286 | 0,202 | -0,176 | -0,015 | 0,088 | -0,113 |
| Fru | 0,196 | 0,382 | -0,217 | -0,202 | 0,304 | -0,305 | -0,040 | 0,017 | -0,552 |
| Nuz | -0,240 | 0,113 | -0,047 | -0,284 | -0,394 | 0,493 | -0,226 | -0,361 | -0,263 |
| Car | 0,124 | 0,554 | -0,006 | 0,085 | 0,089 | 0,033 | 0,352 | 0,436 | -0,271 |
| Amg | -0,061 | -0,369 | 0,330 | 0,471 | -0,083 | 0,483 | -0,004 | 0,196 | 0,093 |
| Acid | -0,431 | -0,582 | 0,384 | -0,057 | 0,255 | -0,078 | 0,345 | -0,159 | -0,068 |
| Astg | 0,125 | -0,116 | 0,379 | 0,599 | 0,305 | -0,036 | 0,076 | 0,022 | -0,287 |
La figura 1 muestra los resultados del análisis de componentes principales en espacio rotado, donde el primer componente principal explica el 17,524 % de la varianza total explicada, correlacionando principalmente las variables con distribución positiva (Tabla 3) como humedad del grano (HG), fermentación buena (FEB) y fermentación media (FEM) señalando a estos descriptores de tipo físico como los más discriminantes en este estudio, pudiéndose deber esto al correcto manejo del beneficio de los granos que se realizaron siguiendo las normativas propuestas por CAOBISCO/ECA/FCC (2015) para la fermentación, secado y envejecimiento de las muestras antes de realizar los análisis mediante las pruebas de corte (Servicio Ecuatoriano de Normalización, 2021b), y coincidiendo con lo reportados por otros autores (Graziani, et al., 2013; Quevedo, et al., 2020). Los tres primeros componentes explican 41,22 % de la varianza, siendo los descriptores responsables HG, FEB, FEM, GRVi, GRV, FET, GRD todos de tipo físico, evidenciando una baja variabilidad entre las accesiones analizadas, explicándose esto si tenemos en cuenta que los árboles de donde provienen los granos analizados están formando parte de la colección de cacaos UTMACH implementada en 1979 y que pretendía conservar los materiales de cacao de tipo Nacional, ya que muchos de los caracteres aquí analizados coinciden con los reportados en estudios previos hechos a materiales pertenecientes a este grupo genético (Ruiz, et al., 2015; Chévez 2015; Andrade et al., 2019; Quevedo, et al,. 2020b).
Fig. 1 - Componente en espacio rotado mostrando como se agrupan los descriptores sobre cada componente, indicando que existe poder de discriminación en función de las direcciones de sus vectores sobre los 3 componentes principales.
El análisis de conglomerados jerárquicos por medio del método de Ward dio como resultado 10 grupos bien definidos, esto demuestra la diversidad fisicoquímica y sensorial contenida en estas 60 accesiones de cacao pertenecientes a la colección de cacaos de la UTMACH, los 9 descriptores de tipo físico (FET, GRD, GRV, FEB, FEM, GRVi) y los 3 de tipo químico (pHG, Acid y ACO) han permitido acumular el 80 % de la varianza que ha llevado a este dendrograma de agrupamiento usando la distancia euclídea (Figura 2), evidenciando que los procesos de beneficio tales como la fermentación, secado lento y envejecimiento de los granos antes de realizar las pruebas de corte y determinar la calidad fisicoquímica de los granos es clave para lograr excelentes resultados con todos los materiales de tipo Trinitario y de tipo Nacional, ya que todas las muestras usadas en este trabajo alcanzaron la clasificación más alta en calidad grado 1 con la denominación Arriba Superior Summer Plantación Selecta según la Norma técnica ecuatoriana NTE INEN 176 (Servicio Ecuatoriano de Normalización, 2021c).
Fig. 2 - Dendrograma que utiliza una vinculación de Ward, combinación de conglomerados de distancias euclídeas que muestra 10 grupos bien definidos
Los 10 conglomerados que se formaron en el dendrograma están definidos por la similitud de los 9 caracteres fisicoquímicos más discriminantes, quedando constituidos así: G1 que agrupa a las accesiones FCA36, FCA 37, FCA39, FCA46, FCA51, FCA52, FCA54 y FCA57; el G2 formado por FCA16, FCA22, FCA29, FCA30, FCA40 y FCA47; el G3 agrupa a FCA03, FCA24, FCA33, FCA34, FCA38, FCA50 y FCA53; el G4 contiene a FCA05, FCA26, FCA31, FCA32, FCA42, FCA43 y FCA55; el G5 formado por FCA14, FCA17, FCA28, FCA35 y FCA45; el G6 constituido por FCA19, FCA48, FCA49, FCA58, FCA59 y FCA60; el G7 con FCA01, FCA04, FCA10, FCA11, FCA21, FCA23 y FCA44; el G8 formado solo por la accesión FCA56; el G9 integrado por FCA13, FCA15, FCA18 y FCA27; y finalmente el G10 integrado por FCA02, FCA06, FCA07, FCA08, FCA09, FCA12, FCA20, FCA25 y FCA41 siendo este último el más numeroso con 10 accesiones. Estos grupos permitirán escoger los materiales más idóneos para futuros programas de fitomejoramiento.
Conclusiones
De los 22 descriptores usados 9 agrupan el 80% de la varianza total explicada, lo que indica que existe diversidad fisicoquímica y sensorial en la población de cacaos UTMACH.
Los descriptores más discriminantes fueron fermentación total (FET), granos deficientes (GRD), granos vanos (GRV), fermentación buena (FEB), fermentación media (FEM), pH del grano fermentado y seco (pH/G), acidez del licor (Acid), granos violetas (GRVi) y actividad antioxidante (ACO) todos de tipo fisicoquímico, y podrían señalarse como los más importantes para ser utilizados en la caracterización de germoplasma con fines de identificar materiales de alta calidad.
Los granos de cacao que poseen elevado porcentaje de grasa presentan baja actividad antioxidante y viceversa, entre los 60 cacaos analizados existen muestras con elevada actividad antioxidante.
El análisis de conglomerados con los 9 descriptores más discriminantes clasifica las accesiones en 10 grupos que muestran una diversidad intraespecífica interesante, desde el punto de vista de la calidad fisicoquímica y sensorial.
