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Cuban Journal of Agricultural Science

Print version ISSN 0864-0408On-line version ISSN 2079-3480

Cuban J. Agric. Sci. vol.52 no.2 Mayabeque Apr.-June 2018  Epub June 08, 2018

 

Ciencia Aminal

Caracterización bromatológica de la pulpa de café (Coffea arabica L.) con fines de uso en la alimentación animal

L. A. Aguirre1  * 

Zoraya Rodríguez2 

V. Saca1 

V. Apolo1 

1Universidad Nacional de Loja, Ecuador

2Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

Resumen

Para determinar la variabilidad en la composición bromatológica de la pulpa de café en la provincia de Loja, se desarrolló un estudio mediante muestreo estratificado y diseño de bloques al azar, en 18 plantas de beneficio de seis cantones (Espíndola, Zosoranga, Puyango, Chaguarpamba, Quilanga y Loja). Previo a la toma de muestras, se realizó una caracterización de los sistemas de producción mediante encuesta a productores de los cantones seleccionados. En el laboratorio se determinó: contenido de materia seca, materia orgánica, cenizas, extracto etéreo, proteína cruda, fibra cruda y extracto libre de nitrógeno, fibra detergente neutra y contenido celular. Los resultados de las encuestas mostraron que en 100 % de las fincas se cultiva café arábigo, de la variedad típica. Además, hubo similitud en el manejo del cultivo y método de procesamiento. En relación el análisis bromatológico, no se encontraron diferencias entre los cantones en el contenido de nutrientes de la pulpa de café, con valores medios de 19.46 % para materia seca, 89.55 % de materia orgánica, 10.45 % de cenizas, 2.23 % de extracto etéreo, 10.02 % de proteína cruda, 19.24 % de fibra cruda, 58.06 de extracto libre de nitrógeno, 44.24 de fibra detergente neutro y 55.76 de contenido celular. Se concluye que la composición bromatológica de la pulpa de café se encuentra en los rangos informados por la literatura, sin presentar variaciones entre los cantones estudiados, por lo que podría constituir un residuo interesante como materia prima para la alimentación animal.

Palabras clave: residuos agrícolas; composición bromatológica; alimentación animal

El cultivo de café encarna una actividad agro-productiva que contribuye a dinamizar la economía mundial (Ponce et al. 2016). Según la Organización Internacional del Café (OIC) (2016), este es uno de los productos primarios más valiosos como fuente de divisas para los países en desarrollo.

En el Ecuador, el cultivo de café tiene importancia económica, social y ambiental. En lo económico, constituye una fuente de ingresos para los actores de las cadenas del café; en lo social, involucra muchas etnias y pueblos en 23 de las 24 provincias, y desde el punto de vista ambiental, se cultiva básicamente en sistemas agroforestales, que contribuyen a la conservación del medio ambiente (Duicela 2016). Este cultivo ocupa 199 215 ha, de las cuales 68 % corresponden a la especie arábiga (Coffea arabica L.) y 32 % a la robusta (C. canephora Pierre ex Froehner). La provincia de Loja ocupa el segundo lugar, con superficie de 29 552 ha y producción anual de 180 320 qq que representa 13.5 % del total nacional (COFENAC 2013).

El beneficio del café se realiza por dos métodos: el procesamiento seco, que consiste en secar y fermentar el café al sol, y el beneficio húmedo que implica la separación de la pulpa y el mucílago por medios mecánicos, para luego fermentar y lavar los granos (Noriega et al. 2009 y FAO 2011). La pulpa es la parte externa del fruto, constituida por el epicarpio (película roja exterior) y el mesocarpio (capa de tejido blando hialino) (Suárez de Castro 1983). Es el primer residuo que se obtiene del procesamiento húmedo de las cerezas de café y puede llegar a representar entre 40 y 43 % del peso fresco de la fruta entera (Bressani et al. 1972, Ramírez 1999 y Montilla et al. 2008).

Varios autores (Bressani et al. 1972, Ramírez 1999; Morgan 2003, Munguía 2015 y Pinto et al. 2017) coinciden en que la pulpa de café tiene apreciable valor nutritivo, que podría ser aprovechado en la alimentación animal. El contenido de materia seca es de 20 a 25 %, la proteína bruta de 8 a 12 %, la fibra bruta de 20 a 25 % y la ceniza de 9 a 11 %. Sin embargo, la composición química puede variar en función de algunos factores: las condiciones agroecológicas, variedad, manejo del cultivo y método de procesamiento (Romero 1994), por lo que es necesario profundizar en estudios para evaluar su comportamiento en la región. El objetivo de este trabajo es determinar la variabilidad en la composición bromatológica de la pulpa de café fresca entre los cantones de la provincia de Loja.

Materiales y Métodos

Delimitación del área de estudio. De los 15 cantones que cultivan café, se seleccionaron seis (Espíndola, Zosoranga, Puyango, Chaguarpamba, Quilanga y Loja), considerando aquellos de mayor producción, distribuidos en los cuatro puntos cardinales. En cada uno de estos cantones, se seleccionaron tres plantas despulpadoras, pertenecientes a las organizaciones de productores de café (figura 1).

Las características climatológicas de los cantones seleccionados para el estudio se presentan en la tabla 1.

Figure 1 Map with the selected cantons for the study of chemical characterization of coffee pulp in Loja province 

Table 1 Climate characteristics of the cantons selected for the study 

Source: INAMHI 2011

Creation: the author

Caracterización de los sistemas de producción. Para tener una visión general de los sistemas de producción de café en los cantones seleccionados, se aplicaron 180 encuestas a productores de 18 organizaciones cafetaleras, sobre aspectos relacionados con la variedad de café, manejo del cultivo y método de procesamiento. La información recopilada permitió relacionar la incidencia de estos factores en la composición bromatológica de la pulpa. Para constatar la información de campo, se revisaron las últimas publicaciones de las instituciones y organismos relacionados con el sector, como el Ministerio de la Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca (MAGAP), además del Consejo Cafetalero Nacional (COFENAC) y otras.

Toma de muestras. En cada planta seleccionada, se obtuvieron tres muestras (1 kg) mediante muestreo estratificado, para 54 muestras en total. Posteriormente, se colocaron en recipientes de polietileno, debidamente identificados, y se llevaron al laboratorio de bromatología de la Universidad Nacional de Loja para su análisis respectivo.

Análisis de laboratorio. Las muestras se secaron en estufa a 65 ºC durante 48 h. Se molieron y se tomaron sub-muestras de 100 g por el método del cuarteo, para su análisis bromatológico. El contenido de materia seca (MS), materia orgánica (MO), cenizas (Cz), extracto etéreo (EE), proteína cruda (PC), fibra cruda (FC) y extracto libre de nitrógeno (ELN) se determinó según metodología estándar de la AOAC (2005); mientras que la fibra detergente neutra (FDN) y contenido celular (CC), por el procedimiento de van Soest et al. (1991).

Análisis estadístico. Con los resultados de cada uno de los indicadores, se realizó análisis de varianza mediante un diseño de bloques al azar. Se consideró la procedencia como tratamiento y las plantas de procesamiento como réplicas. En los casos necesarios, se aplicó la dócima de Duncan (1955) para determinar diferencia entre medias. El procesamiento de datos se realizó mediante el paquete estadístico Insfostat (Di Rienzo et al. 2012).

Resultados y Discusión

La producción y calidad del café es el resultado de la combinación de factores genéticos y ambientales, entre los que destacan la variedad botánica, la situación topográfica, la climatología, el suelo, el manejo del cultivo y el método de beneficio (Cañas 2015). Los estudios existentes se han orientado más al rendimiento y a la calidad organoléptica que a la composición bromatológica, por lo que resulta difícil relacionar la literatura científica disponible con la composición de la pulpa en función de estos factores.

El procesamiento de las encuestas informó que 100 % de los productores cultivan café arábico, 95 % de ellos de la variedad típica, lo que coincide con las referencias del Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca del Ecuador (MAGAP 2014) y del Consejo Cafetalero Nacional (COFENAC 2013) y Duicela, et al. (2017). Asimismo, varios estudios (CENICAFE 2011, Cañas 2015 y Duicela et al. 2017) señalan que entre las variedades de café arábigo no se manifiestan variaciones en cuanto a su calidad organoléptica, por lo que se podría deducir que este factor no afecta la composición bromatológica de la pulpa.

Jiménez y Massa (2015) señalan que la especie Coffea arabica y sus variedades tiene amplia adaptabilidad a distintos ecosistemas, con altitudes de 1000 a 2000 msnm, temperatura de 15 a 24 °C y precipitaciones de 1000 a 2000 mm. El área de estudio se ubica en la zona conocida como “Cinturón del Café”, cuyas características climatológicas la hacen idónea para el cultivo de esta especie (tabla 1).

Enríquez y Chamorro (2014) afirman que la latitud y altitud influyen directamente en las características del clima (temperatura, radiación solar, distribución de las lluvias, humedad relativa y otras). Entre los factores climáticos, la temperatura es el que regula directamente todos los procesos biológicos y metabólicos de la planta, entre los que se destacan la fotosíntesis, floración, fructificación, maduración, entre otros. Varios autores (Soto et al. 2001, Arcila et al. 2007 y Cañas 2015) señalan que una temperatura media de 25 °C se considera óptima para la mayoría de los fenómenos biológicos que ocurren en la planta de cafeto. La zona de estudio presenta temperaturas cercanas a este valor.

El manejo de cultivo se realiza de forma tradicional en 100 % de las fincas, con labores mínimas de mantenimiento, entre las que se encuentran las podas anuales, el control manual de malezas y la poca o ninguna fertilización química y/o orgánica, además de la ausencia de riego. Todo lo anterior se corrobora con lo informado por el MAGAP (2014) y COFENAC (2013). Al respecto, varios autores (Vega 2013 y Enríquez y Chamorro 2014) afirman que las prácticas culturales influyen más en el rendimiento que en la calidad del producto.

El método de beneficio en todas las plantas estudiadas es por vía húmeda, con equipo mecanizado, lo que coincide con lo referido por los organismos citados. Estos resultados eliminan las fuentes de variación relacionadas con la variedad, manejo del cultivo y método de procesamiento.

La tabla 2 muestra que no hubo diferencia estadística en la composición bromatológica entre los cantones estudiados.

Los valores de materia seca fueron similares a los informados por Fonseca (1991), Munguía (2015) y Noguera y Posada (2017), superiores al 7.89 % referido por Morgan (2003), pero inferiores al 23.3 y 24.55 % obtenido por Bressani et al. (1972) y Pinto et al. (2017), respectivamente. La variación entre estos resultados se podría deber a las condiciones edafoclimáticas de los sistemas cafetaleros en estudio y a los métodos de procesamiento empleados. Es conocido que en la MS se encuentran los nutrientes que la planta sintetiza a partir de los nutrientes del suelo y el ambiente. Sin embargo, cuando la formación y maduración de los frutos es más lenta, se favorece la concentración de sustancias y viceversa, proceso en el que influyen directamente los factores climáticos.

El contenido de materia orgánica es un indicador del valor nutritivo de un alimento. En este estudio hubo valor medio de 89.55 %, similar a lo informado por Pinto et al. (2017). Las cenizas, en gran parte, definen el contenido de minerales, que estuvo en el orden de 10.45 %, semejante a lo referido por Bressani et al. (1972), Fonseca (1991), Morgan (2003); Figueroa y Mendoza (2010), Munguía (2015) y Yoplac et al. (2017). Al igual que la MS, el contenido de MO y cenizas y la variabilidad, entre los resultados de otros autores, depende también, en gran medida, de los factores antes mencionados.

Table 2 Bromatological composition of fresh coffee pulp in six cantons of Loja province, Ecuador 

El extracto etéreo de la pulpa de café es relativamente bajo. En este estudio hubo valor medio de 2.23 %, similar a lo informado en otras investigaciones (Bressani et al., 1972, Figueroa y Mendoza, 2010, Munguía, 2015 y Yoplac et al. 2017). Este componente podría estar relacionado con la presencia de sustancias lipídicas que conforman las membranas celulares, y que son el resultado del metabolismo energético de la planta (Soto et al. 2001).

Varios autores (Bressani et al. 1972, Ramírez 1999, Morgan 2003, Noriega et al. 2009, Munguía 2015 y Pinto et al. 2017) destacan el apreciable contenido de proteína bruta de la pulpa de café, que puede variar de 8 a 14 %. En este estudio, la proteína cruda alcanzó valor medio de 10.02 %, similar a lo obtenido por Fonseca (1991), Bautista et al. (2005) y Figueroa y Mendoza (2010).

Gran parte de la proteína se encuentra en el contenido celular, producto de la síntesis de aminoácidos a partir de compuestos nitrogenados presentes en el suelo. De esta manera se puede afirmar que su contenido depende directamente de la disponibilidad de nitrógeno. Aunque los suelos de la zona no se fertilizan periódicamente, por tratarse de sistemas agroforestales, pueden acumular gran cantidad de materia orgánica. Al respecto, Enríquez y Chamorro (2014) señalan que la mayor parte de los suelos cafeteros tienen buenas propiedades físicas y químicas (textura, estructura, profundidad, aireación, retención de humedad, entre otras) y propiedades químicas (pH entre 5.5 y 6.5), adecuada capacidad de intercambio catiónico y por tanto, buena disponibilidad de nutrientes.

Se conoce que aproximadamente 60 % del nitrógeno total de la pulpa se encuentra en forma de proteína verdadera, al que se le atribuye en gran parte su comportamiento en la alimentación animal. El restante 40 % es nitrógeno no proteico, que incluye cafeína, trigonelina, niacina, purinas, pirimidinas, y nitrógeno inorgánico (Bressani et al. 1978). Según Di Marco (2011), un alimento se puede considerar de buena calidad cuando contiene menos de 50 % de FDN, y más del 15 % de PC, lo que permite catalogar a la pulpa de café como un alimento de particular valor nutricional.

Los tenores de fibra bruta (18.5 a 19.7 %) concuerdan con los resultados de Bressani et al. (1972), Morgan (2003) y Yoplac et al. (2017). Sin embargo, son inferiores a los resultados de Fonseca (1991) y Figueroa y Mendoza (2010), de 25.65 y 22.7 % respectivamente. El contenido celular y FDN coincide con lo informado por Noguera y Posada (2017); pero difiere de los obtenido por Yoplac et al. (2017).

El contenido de ELN fue de 58.06 %, similar al obtenido por Noriega et al. (2009) y por Figueroa y Mendoza (2010). Sin embargo, Bressani et al. (1972), Fonseca (1991) informaron porcentajes menores (50.8 y 51.9%); mientras que Bautista et al. (2005) refirieron contenido de 66.9 %. La variabilidad encontrada en la literatura se pudo deber a que estos valores se afectaron por el método de beneficio, que no se especificó en estos trabajos. En el caso del beneficio por la vía húmeda, se utilizan cantidades variables de agua que pueden favorecer el arrastre de estas sustancias. Actualmente, el beneficio ecológico no emplea agua para la separación de la pulpa. En consecuencia, se conservan gran parte de azúcares y mucílagos.

La síntesis de carbohidratos y su acumulación en las diferentes estructuras del fruto se produce como resultado de la fotosíntesis, proceso en el que influyen las condiciones ambientales, especialmente la radiación solar, temperatura, precipitación y disponibilidad de nutrientes (Soto et al. 2001, Arcila et al. 2007). Los compuestos fibrosos forman la pared celular y se podría afirmar que su contenido en la pulpa depende, en gran medida, de las condiciones climáticas que regulan el metabolismo energético de la planta (Cañas 2015). Sin embargo, la poca variabilidad en el contenido de nutrientes se podría explicar porque a un mismo centro de beneficio concurren varios productores. Además, en el proceso de despulpado se mezclan los residuos (pulpa), lo que enmascara la incidencia de los factores agroecológicos en el producto final.

La composición del alimento es un aspecto determinante para su inclusión en la dieta de cualquier especie y categoría animal. Los valores de CC, FND y PB, presentes en la pulpa de café, sugieren que se trata de un residuo que se podría aprovechar en la alimentación animal. Incluso, podría ser de calidad superior a otros que se utilizan en raciones para animales (Morgan 2003). No obstante, para su inclusión en las formulaciones, sería necesario valorar otros aspectos de orden económico y logístico.

Se concluye que la pulpa de café fresca no presenta variación en su composición bromatológica entre los cantones estudiados. Los valores se encuentran en los rangos informados en la literatura. Por lo tanto, para efectos de selección y procesamiento con fines de uso en la alimentación animal, se podrían considerar criterios de carácter económico y logístico.

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Recibido: 09 de Noviembre de 2017; Aprobado: 08 de Junio de 2018

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