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Introducción
El cacao (Theobroma cacao L.) fue clasificado botánicamente por Carlos Linneo. Es un árbol de 4-8 m de alto de la familia Sterculiaceae, nativo de las regiones tropicales de América, sus semillas contienen una cantidad significativa de grasas (40-50 %) y alrededor del 10 % del peso del grano seco corresponde a polifenoles (Alvarado et al., 2020).
El cacao Nacional de Ecuador actualmente goza de una gran reputación a nivel mundial, lidera el mercado de los cacaos finos de aroma denominados también “sabor arriba” por tener perfil sensorial floral. Esto se puede atribuir al medio ambiente donde se desarrolla, como también a su alta variabilidad genética, lo que ha permitido a través del tiempo expresar de manera natural aromas y sabores especiales muy apreciados por las industrias chocolateras, actualmente el Ecuador es el tercer mayor exportador de cacao a nivel mundial (Vásquez et al., 2022).
Para obtener estos parámetros deseables es necesario realizar una cura o beneficio del cacao, el cual es un proceso que se realiza a las semillas de cacao cosechadas iniciando desde el la seleccionan frutos sanos y maduros. De esta baya o mazorca se retiran las almendras que están en condiciones estériles, estas son colocadas en recipientes especiales por lo general de madera blanca, se acondicionan posteriormente y pasan por cambios o transformaciones físicas y químicas que permiten desarrollar su calidad. Un punto muy importante es que el cacao apropiadamente fermentado y secado, produce el verdadero sabor a chocolate, lo que está determinado por su genética (Vásquez et al., 2023).
En el beneficio o cura del cacao existen dos etapas consideradas como críticas, la primera es el secado y la segunda la fermentación. Se ha determinado que estas fases son procesos importantes que ocasionan que las paredes celulares se destruyan, permitiendo que los contenidos de la semilla puedan ser expuestos a otros constituyentes químicos que afectan sus propiedades organolépticas y aromáticas (Durango et al., 2019). El aroma del cacao es una condición innata, los tratamientos post-cosecha incluida la torrefacción son los factores determinantes de la expresión de ese potencial aromático y sensorial (Vásquez et al., 2023).
La calidad del cacao es integral debido a que la tendencia industrial es identificar nuevos sabores especiales, creando oportunidades para encontrar perfiles de sabores que interesen al consumidor final. Estudios realizados con cacao fino y aromático en Venezuela determinan que las principales características organolépticas del chocolate son: sabor a cacao, baja acidez (pues fueron secados lentamente al sol) y baja astringencia. Los cacaos criollos con una breve fermentación no presentan amargor. Pero si una alta fragancia, es decir, un aroma con marcada diferencia de muchos otros cacaos, y un afrutado con alta intensidad del olor floral (Vera et al., 2023).
La Universidad Técnica Estatal de Quevedo (UTEQ), desde el año 2004 realiza la selección de progenies experimentales; provenientes de la Finca Experimental La Buseta, cantón Guayaquil provincia del Guayas. Las mismas han sido seleccionadas por tener características agronómicas deseables, sin embargo, no hay un conocimiento exacto de sus características físicas, químicas y organolépticas como un posible potencial para el mercado agro-industrial. La novedad de esta investigación consiste en estudiar la calidad química del cacao tipo Nacional, y poder determinar aspectos deseables en la obtención de un producto de proceso del chocolate como lo es la pasta de cacao, la investigación tiene como objetivo primordial la caracterización química de la pasta de cacao de doce tratamientos de cacao Tipo Nacional, con el propósito de evaluar su idoneidad y selección para su uso en la industria.
Materiales y métodos
La presente investigación se llevó a cabo en la Finca Experimental “La Represa” propiedad de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo, localizada en el km 7.5, recinto Fayta de la vía Quevedo San Carlos, Provincia de Los Ríos: su ubicación geográfica es de 1° 03´ 18” de latitud sur, y de 79° 25´ 24 “de longitud oeste a una altura de 73 msnm, y bajo las siguientes características climáticas y edáficas. Temperatura promedio de 24.2, humedad relativa de 77.4, heliófanía 823 horas/luz/año, precipitación anual de 1537 mm, topografía plana, textura de suelo franco arcilloso, pH 5.7 (Erazo et al., 2021).
La evaluación se realizó en el laboratorio de Bromatología de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo, localizada en el km 6 ½ vía El Empalme, Finca “La María”, provincia de Los Ríos.
La evaluación organoléptica se realizó en el laboratorio de calidad integral de cacao, del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias INIAP-Pichilingue, localizada en el Km 5 de la vía El Empalme, Provincia de Los Ríos; La investigación se realizó desde el mes de noviembre 2021 a julio del 2023.
Se empleó un diseño experimental completamente al azar con doce tratamientos (ver tabla 1 y 2), con cuatro repeticiones un total de 48 objetos de estudio. Se considera como unidades experimentales 20 mazorcas y las repeticiones las cosechas mensuales. Para determinar diferencias entre medias de tratamientos se emplea la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). La población en estudio fue constituida por 10 tratamientos de cacao experimentales y 2 comerciales. De cada uno de estos se toma al azar una muestra de 20 mazorcas fisiológicamente maduras seleccionadas de diez árboles, sembrados a una distancia de siembra de 3 x 3 metros, donde se procede a realizar cosechas quincenales (Condo & Pazmiño, 2015) (Melo et al., 2020).
Tabla 2 - Identificación y codificación de los 12 tratamientos a ser evaluados.
| Tratamientos | Código | Tratamientos | Código |
| T1 | L08H12 | T7 | L40H49 |
| T2 | L09H26 | T8 | L46 H67 |
| T3 | L12 H08 | T9 | L46 H71 |
| T4 | L12H27 | T10 | L46H75 |
| T5 | L15H31 | T11 | EET-103* |
| T6 | L17H30 | T12 | CCN-51* |
Nota: T5 y t6 Cacao Comercial.
Fuente: elaboración propia.
Evaluación de características químicas, determinación de grasas
Se procedió a colocar los beakers en la estufa a 110ºC por 2 horas, posterior son colocados en el desecador por 30 minutos, luego se pesa 1 g de muestra estas fueron colocadas en el interior del dedal. Quedan cubiertas de manera que estén tapadas con algodón y se ubica en el porta dedal llevando los ganchos metálicos en el aparato goldfish. Se colocó en un vaso 40 mL de solvente abriendo el reflujo, ajustándolos a los anillos. Los vasos de la grasa se procedieron a colocar en la estufa a 105ºC hasta completar la evaporación del éter de petróleo por 30 min, se pesó (g) y se registra los valores. Se extrae y se efectuar a pesar la grasa, y se calculará el extracto etéreo (INEN 174, 535) con la siguiente fórmula (ecuación 1):
(1)
Determinación de proteína método de Kjeldahl
La variable del análisis de proteína se efectuó mediante el método Kjendahl, el mismo que evalúa el contenido de nitrógeno total en la muestra. Después de ser digerida con ácido sulfúrico en presencia de un catalizador de mercurio o selenio. Método simple propuesto por Chow.
Preparación de la muestra:
Moler aproximadamente 100 gr. De muestra, en un micro molino que contenga un tamiz de abertura de 1 mm y que atreves del pase un 95% del producto.
Transferir rápidamente la muestra molida y homogenizada a un recipiente herméticamente cerrado, hasta el momento de análisis.
Se homogeniza la muestra interviniendo varias veces el recipiente que lo contiene.
Procedimiento digestión:
Pesar aproximadamente 0.3 gr. de muestra prepara sobre un papel exento de nitrógeno y colocarle en el tubo digestor.
Adicionar una tableta catalizadora y 10 ml. de ácido sulfúrico concentrado.
Encender el digestor y colocar los tapones.
Encender el digestor, calibrar a 420°C y dejar la muestra hasta su clarificación (color verde claro).
Dejar enfriar la temperatura ambiente.
Destilador:
En cada tubo adicionar 35 mL de agua destilada
Colocar el tubo y el Matraz de recepción con 50 ml. de ácido Bórico al 2% en el sistema kjeltec.
Encender el sistema y adicionar 50 mL. de hidróxido de sodio al 40%, cuidado que exista un flujo normal de agua.
Recoger aproximadamente 200 mL. de destilado, retirar del sistema los accesorios y apagar.
Titulación
Del destilado recogido en el matriz colocar tres gotas de indicador.
Titular con ácido clorhídrico 0.1 N utilizando un agitador mecánico.
Registrar el volumen de ácido consumido.
Cálculos
El contenido de proteínas brutas en los alimentos se calcula mediante la siguiente ecuación (ecuación 2).
(2)
Resultados-discusión
Evaluación de características químicas
Humedad
Se puede observar en la tabla 3, que no hay diferencias estadísticas altamente significativas entre las muestras de cacao estudiados para esta variable. Se aprecia que el promedio general fue de 6.59, con un coeficiente de variación de 12.52 porciento.
Tabla 3 - Promedios registrados para las variables humedad, grasa, energía, cenizas en tratamiento es de cacao Tipo Nacional.
| TRATAMIENTO | Humedad | Grasa | Energía | Ceniza | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L08H12 | 6.28 | a | 33.19 | ab | 555 | a | 3.36 | a |
| L09H26 | 7.28 | a | 28.25 | ab | 444 | a | 4.17 | a |
| L12H08 | 6.90 | a | 28.35 | ab | 528 | a | 4.90 | a |
| L12H27 | 6.13 | a | 32.10 | ab | 578 | a | 3.27 | a |
| L15H31 | 7.18 | a | 27.16 | ab | 603 | a | 3.42 | a |
| L17H30 | 6.68 | a | 28.51 | ab | 485 | a | 3.31 | a |
| L40H49 | 6.20 | a | 28.13 | ab | 565 | a | 3.31 | a |
| L46H67 | 7.03 | a | 28.24 | ab | 536 | a | 3.09 | a |
| L46H71 | 6.60 | a | 32.53 | ab | 535 | a | 3.18 | a |
| L46H75 | 6.83 | a | 23.73 | a | 573 | a | 3.23 | a |
| EET-103*(Testigo 1) | 6.25 | a | 39.13 | b | 589 | a | 3.33 | a |
| CCN-51* (Testigo 2) | 5.75 | a | 41.91 | b | 445 | a | 2.65 | a |
| Promedio | 6.59 | 30.94 | 536.33 | 3.44 | ||||
| CV (%) | 12.52 | 19.84 | 19.91 | 29.24 | ||||
| Letras distintas indican diferencias significativas según el test de Tukey (p≤0.05) | ||||||||
Fuente: elaboración propia.
De todas las muestras analizadas los tratamientos están dentro de este rango ya que presentan 6 y 7 % de humedad, resultado que coincide con lo establecido por Aldas et al., (2022) quien señala que las almendras después del secado deben tener un rango de humedad relativa de entre 6 y 7 % para que no sean propensas a sufrir ataques de moho. Algo similar es sustentado por Almeida et al. (2019), quienes indican que la base final de humedad en las almendras de cacao debe ser de 5 %. Por su parte Intriago et al., (2019) menciona que el contenido de humedad es un factor de calidad para preservación, conveniencia en empaque trasporte y almacenamiento, también constituye un criterio de identidad. De acuerdo a lo establecido por la Normas INEN 176 es el 7% de humedad de cacao beneficiado. En función de los valores presentes de este trabajo de acuerdo a los análisis realizado se acepta que los tratamientos se encuentran en los rangos establecidos por las normas (INEN, 2016).
Grasa
El análisis de varianza para la grasa (tabla 3), presenta diferencias estadísticas entre tratamientos. Los mayores porcentajes lo obtienen el CCN-51 (41.91), y EET-103 (39.13), diferentes del T10 L46H75 (23.73) o con el menor porcentaje. Este último demuestra igualdad estadística con los demás tratamientos, según la prueba de Tukey (p≤0.05), con una media de 30.94 y un coeficiente de variación 19.84 porciento.
Por lo cual estos valores discrepan con lo sustentado por Jahurul et al. (2013) quien afirma que el porcentaje de grasa en las habas de cacao debe estar entre un 50 y 57 %, ya que es el responsable directo de las propiedades y el aroma del licor del cacao. Asimismo Amores et al. (2009) sostienen que el contenido de grasa usualmente varía del 50 al 55 % en cacao fresco y luego de ser tostado dicho contenido oscila entre 48 y 52 % en el licor de caco. Lo anterior indica que la mayoría de los cruces discrepan con estos valores, ya que todos están por debajo de los promedios planteados por los autores para las variedades comerciales, puede suceder que estos porcentajes bajos de grasa estén relacionados con los factores genéticos.
Energía bruta
El análisis de varianza, para la energía no se presenta diferencias estadísticas entre tratamientos, sin embargo, la mayor energía se encuentra en las muestras de los tratamientos EET-103 con 589 y el L15H31 con 603 Kcal siendo superior numéricamente a los tratamientos testigos CCN-51y L9H26 con 445 y 444 Kcal con los menores valores. Representando, con un coeficiente de variación 19.91 por ciento y una media de 536.33 kcal en 100 gramos de cacao molido. Otros resultados propuestos por Sánchez et al. (2016) en cacao soluble en 100 gramos, determinan que en el cacao existen rangos de energía entre 335-546 kcal, esto explica que el componente genético y ambiental es importante e influyente en la energía final; además que se establece que en 100 gr de pasta de cacao hay un valor energético de 644 Kcal (ver tabla 3).
Ceniza
En la tabla 3, se observa que no hay diferencias estadísticas altamente significativas entre las muestras de cacao estudiados para esta variable. Se aprecia que el promedio general fue de 3.44, con un coeficiente de variación de 29.24 porciento.
Los mayores valores lo registraron los tratamientos 2 y 3 (L9H26 y L12H08) con 4.17 y 4.90 superiores a los demás tratamientos incluidos los testigos EET-103 y CCN-51 con 3.33 y 2.65, según la prueba de Tukey (P≤0.05).
Esto no se ajusta a lo citado por Reynerl & Loor, (2018), quienes indican que el porcentaje de ceniza en cotiledones secos no fermentados de cacao es de 2.63 % 0.37 % menos que los materiales estudiados. Vera et al. (2014), en sus estudios afirman que para la variedad CCN-51 cacao que posee características predominantes de Trinitario, el porcentaje promedio de ceniza es de 4.18 y para el cacao tipo Nacional el porcentaje de ceniza oscila entre 3.62.
Teobromina y Cafeína
La figura 1, muestra las concentraciones de teobromina presente en la pasta de cacao, los valores mayores entre los tratamientos lo obtuvieron L08H12 (2.44), L46H67 (2.41) y L12H08 (2.42) incluso superando a los testigos 1 y 2 (2.14, 1.99). Estos resultados coinciden con los obtenidos por Zambrano et al. (2010), donde se registran porcentajes de teobromina para cacao criollo Merideño de 1.59 y 2.22 para cacao Forastero de Ghana. Algo similar argumentaron Sánchez et al. (2016), que registran valores de theobromina para cacao esmeraldeño en época lluviosas 1.73, mientras que para la época seca fue de 1.80. Los mencionados autores argumentan que cacaos ecuatorianos finos aromáticos registraron valores de hasta 2.1 en varios lotes. Según Rojas et al. (2020), el contenido de los alcaloides en el cacao es importante para la obtención de un chocolate de buena calidad sensorial, ya que dichos componentes le confieren astringencia y sabor amargo al producto.
Fuente: elaboración propia.Fig. 1 - Gráfico de barras en el cual se indica los porcentajes de teobromina y registrado para 12 tratamientos es de cacao.
Con relación a la cafeína, el tratamiento que obtiene el mayor porcentaje fue L12H27 (0.53), superando a los testigos EET-103 y CCN51 (0.26 y 0.22). En estudios realizados por Zambrano et al. (2010), se registran valores 0.81 % de cafeína en cacao Criollo Merideño, mientras que en el tipo Forastero 0.19 %, comparado con las muestras en estudio los valores se asemejan al cacao criollo, pero superan al cacao Forastero, según los datos obtenidos para los tratamientos en estudio T3 y T4 registraron valores muy inferiores. Rivera et al. (2012), registran valores que no sobrepasaron el 0.5 %.
Relación teobromina/Cafeína
Los valores de relación más elevada se presentan en EET.103, CCN-51 y L12H08 (7.56, 8.23 y 9.05%), ver figura 2. El valor más bajo lo adquiera el L12H27 con (3.49%), seguidos por las demás muestras. Según Amores et al. (2009), altos valores para la relación teobromina/cafeína, están asociados con orígenes de una menor calidad aromática. Si esta relación se acerca o supera la cifra de 10 pertenece a los cacaos corrientes como Forasteros. En cambio, para cacaos finos de aroma los valores deben variar 4.0 a 5.0. Además se observa que el CCN-51 (9.05) registra un valor elevado, tal vez esto se deba a que tiene genes de cacao Trinitario. En estudios realizado por Zambrano et al. (2010), se registran para cacao forastero valores que fluctúan entre 11.32 y 12.05, mientras que para cacaos Criollos los valores oscilaron entre de 1.81 a 2.19. Valores diferentes obtuvieron Rivera et al. (2012), que registran una relación de 4.80 y 4.39 para las épocas lluviosas y secas, mientras que para cacao nacional el valor promedio es de 4.78.
Fuente: elaboración propia.Fig. 2 - Gráfico de barras en el cual se indica los porcentajes de cafeína registrado para 12 tratamientos es de cacao.
Proteína
El porcentaje de proteína (ver figura 3), según el análisis de la varianza es notorio que el L08H12 y L40H49 presenta el mayor porcentaje de proteína de 15,50 y 15.33%, mientras que el mínimo lo obtiene el L12H27 con 13,05 porciento. Por otra parte, estos resultados son diferentes de los señalados por Rivera et al. (2012), en sus análisis de tratamiento es de cacao criollo venezolano, para los que se encuentran un contenido proteico (9,46%); mientras en otras investigaciones realizados por Zambrano et al. (2010), registrándose con una Proteínas para el criollo con 4,27%, Forasteros Amazónico con 4,31%, trinitario con 4,27 porciento.
Fuente: elaboración propia.Fig. 3 - Gráfico de barras en el cual se indica los porcentajes de proteína registrado para 12 tratamientos es de cacao.
Los valores de los tratamientos son superiores a los registrados por Lerceteau et al. (1999), quienes estudiaron el tratamiento forastero amazónico IMC 67 de Quevedo, obteniendo 9% de proteína. Sin embargo, pero si concuerdan con los datos registrados en cacao criollos tradicionales venezolanos cuyos valores muestran un rango de variabilidad de 12.31 a 14.00%.
Polifenoles totales
EL mayor valor para la variable Polifenoles (mg/g) lo registra el L40H49, L15H31 y L17H30 con 86.00, 85.25 y 81.42mg/g respectivamente (figura 4 y tabla 4), mientras que los menores valores lo registraron los testigos EET-103 (36.14) y CCN-51 (49.44) como también el tratamiento correspondiente a las muestras del L46H71 con 49.88mg/g. Contrariamente a lo expresado por Vera et al. (2019), en los cotiledones del cacao existen aproximadamente 10 taninos que son entidades poli fenólicas distintas (Catequinas 3%, Complejos de taninos, 2.1%, Leucocianidinas, 2.5%, Ciandinglucósidos pigmento purpura con 0.4% expresando un total de 8.0%. Estas sustancias solubles en aguas y tiene un sabor astringente, que al oxidarse dan productos color pardo.
Estudios realizados en Cuba, (Buenaventura & Gutiérrez, 2002) sugieren que el consumo regular de los productos del cacao o el uso de sus principios activos como agentes terapéuticos pueden influir favorablemente en la lucha contra las enfermedades cardiovasculares e incluso en otras patologías como el cáncer.
Esto fue confirmado por Padilla et al., (2007) quien menciona que el cacao resulta ser el más alto y equivalente al poder reductor de 5,80g de ácido ascórbico /100g, seguido por la chiga. Asimismo, las semillas de chiga y de cacao presentaron una actividad antioxidante, comparable a la del butil hidroxianisol antioxidante sintético.
Fuente: elaboración propia.Fig. 4 - Gráfico de barras en el cual se indica las cantidades de polifenoles registrado para 12 tratamientos de cacao.
Tabla 4 - Indica las cantidades de polifenoles registrado para 12 tratamientos de cacao.
| TRATAMIENTO | Teobromina | Cafeína | Relación T/C | Proteína | Polifenoles |
| L08H12 | 2.44 | 0.40 | 6.10 | 15.50 | 55.58 |
| L09H26 | 2.14 | 0.39 | 5.49 | 14.20 | 55.59 |
| L12H08 | 2.42 | 0.32 | 7.56 | 13.54 | 72.10 |
| L12H27 | 1.85 | 0.53 | 3.49 | 13.05 | 55.55 |
| L15H31 | 2.22 | 0.35 | 6.34 | 14.23 | 85.25 |
| L17H30 | 1.77 | 0.27 | 6.56 | 14.45 | 81.42 |
| L40H49 | 1.96 | 0.32 | 6.13 | 15.33 | 86.00 |
| L46H67 | 2.41 | 0.36 | 6.69 | 14.70 | 73.25 |
| L46H71 | 2.12 | 0.36 | 5.89 | 13.41 | 49.88 |
| L46H75 | 2.04 | 0.31 | 6.58 | 14.21 | 51.06 |
| EET-103*(Testigo 1) | 2.14 | 0.26 | 8.23 | 14.85 | 36.14 |
| CCN-51* (Testigo 2) | 1.99 | 0.22 | 9.05 | 13.48 | 49.44 |
| PROMEDIO | 2.13 | 0.34 | 6.51 | 14.25 | 62.61 |
| CV (%) | 10.34 | 23.49 | 21.50 | 5.43 | 26.09 |
Fuente: Elaboración propia.
Conclusiones
Con base a los resultados descritos en los anteriores capítulos, se puede llegar a las conclusiones siguientes.
Todas las muestras analizadas los tratamientos están dentro de este rango ya que presentaron 6 y 7% de humedad. Mientras que para la grasa presento diferencias estadísticas entre tratamientos, los mayores porcentajes lo obtuvieron el tratamiento es CCN-51 (41.91), y EET-103 (39.13), diferentes del T10 L46H75 (23.73) o con el menor porcentaje.
Para las variables energía y ceniza no se encuentran diferencias estadísticas en las muestras estudiadas, la mayor energía corresponde al EET-103 con 589 y el L15H31 con 603 kcal. Mientras que la mayor cantidad de ceniza lo muestra el L12H08 con 4.90.
Las mejores relaciones de teobromina/cafeína el valor más bajo lo obtuvo el tratamiento L12H27 3.49%, esto está ligado a un alto porcentaje de cafeína y un bajo porcentaje de proteína y al perfil sensorial sabor floral, confirma la tendencia a tener una pasta de cacao con una alta aceptabilidad.
Para las los polifenoles totales (mg/g), lo registran los tratamientos L40H49 (86.00), L15H31 (85.25) y L17H30 (81.42).
