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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, 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)
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
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
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
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
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
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
M.Sc. Candy Ruiz, Pasantía en Universidad de Copenhagen
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
• 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