Protección de los Granos de Cacao

Mediante la Prevención de la Formación de Ácidos Grasos Libres en Almacenamiento Hermético

La práctica de producir granos de cacao se realiza por medio de un proceso de fermentación, que fomenta la fermentación de la levadura debido a las condiciones anaeróbicas parciales (Schwan y Wheals, 2004). Este proceso es necesario para moderar el sabor inicialmente amargo y desarrollar el sabor típico del cacao. Después de la fermentación, la infestación de los granos de cacao comienza en las esteras de secado y continúa en almacenamiento. Las condiciones climáticas en los trópicos se caracterizan por altos niveles de humedad de 70 a 90% H.R. y temperaturas alrededor de 30oC que son ideales para el desarrollo de insectos y mohos de almacenamiento en los granos de cacao.

La contaminación superficial es una fuente importante de hongos en los granos de cacao fermentados y secos. Según Pitt y Hocking (1997), las especies de Aspergillus son los hongos de descomposición predominantes en las zonas tropicales y las especies de Penicillium se encuentran en las zonas más templadas. Las propiedades de las lipasas fúngicas y las capacidades productoras de micotoxinas de los hongos aislados de los granos de cacao crudo mostraron buena evidencia para respaldar sus capacidades toxigénicas potenciales y el contenido de ácidos grasos libres (AGL) (Guehi et al., 2007). La manteca de cacao se define como la grasa obtenida de los granos de cacao que no debe contener más de 1,75% de AGL (expresada como ácido oleico) (FAO/OMS, 1999).

Los escarabajos de almacenamiento se sienten atraídos por los granos de cacao y causan daños al perforar los granos o al alimentarse de la semilla (Jonfia-Essien, et al., 2004). Hoy en día se aplican un par de métodos para lograr un bajo contenido de AGL en los granos de cacao: almacenar los granos a baja temperatura (4oC) o secarlos. El almacenamiento hermético ha proporcionado un método de almacenamiento exitoso para la protección de los granos de cacao secos al reemplazar a los fumigantes para el control de insectos y para la preservación de la calidad (Navarro et al, 2007). El almacenamiento hermético se logra en estructuras plásticas flexibles especialmente construidas y se basa en el principio de generación de una atmósfera intersticial enriquecida con dióxido de carbono y empobrecida en oxígeno causada por la respiración de los organismos vivos en el almacenamiento sellado.

El presente documento pretende estudiar los efectos del almacenamiento de granos de cacao con un contenido de agua de 7,0 a 8,0% en condiciones aeróbicas y herméticamente selladas sobre el desarrollo de AGL en los granos.

Materiales y métodos Contenido de agua

Se usaron granos de cacao importados de Ghana y se verificaron sus niveles de contenido de agua al comienzo del almacenamiento y luego de 90 y 160 días de almacenamiento mediante sensores electrónicos que miden la actividad del agua (Rotronic, Instrument Ltd., Crawley UK) convertida en contenido de humedad (base húmeda). Los granos de cacao probados tenían una humedad relativa de equilibrio inicial (RHE) de 69% equivalente a un contenido de agua de 7,2%. Para aumentar el contenido de agua, se calculó la cantidad total de agua necesaria para alcanzar el contenido de agua dado y se aplicó en pequeñas alícuotas sucesivas sobre los granos esparcidos en una sola capa sobre un revestimiento de polietileno. Se dejó tiempo para que se absorbiera el agua añadida, y este procedimiento se repitió hasta que se hubo añadido y absorbido la cantidad de agua calculada. Después del ajuste de agua, se permitió que estas muestras se equilibraran al menos 4 semanas a 4º+1ºC.

Condiciones de almacenaje

Los contenidos de agua ensayados fueron aproximadamente de 7,0%, 7,5% y 8,0%. En cada nivel de contenido de agua, se colocaron alrededor de 0,56 kg de granos de cacao en tarros de cristal de 0,95L de capacidad. El almacenamiento aeróbico y hermético a tres contenidos de agua se repitió cuatro veces. Los granos de cacao se almacenaron a temperatura controlada de 30o±1ºC durante 90 y 160 días. Además de los controles mantenidos a 30oC, otro grupo de frascos se mantuvo a 4oC en dos repeticiones.

Métodos de prueba

Tasa de respiración de los granos de cacao

La tasa de respiración se determinó con base en el consumo de oxígeno y el dióxido de carbono que se desprendió de los granos de cacao usando el monitor de oxígeno (Emproco Ltd., HGA11-PB, Israel) equipado con puertos de entrada y salida de gas que permitieron la circulación de gas mediante un circuito cerrado de gas. Sistema de flujo mediante tubos flexibles conectados con los dos tubos de cobre soldados a la tapa del frasco. El extremo superior de cada tubo de cobre estaba equipado con válvulas de dos vías tipo T desde el exterior de los recipientes situados entre cada tubo flexible y de cobre. De manera similar a la concentración de oxígeno, el dióxido de carbono que se desprendió de los granos se midió usando un analizador de dióxido de carbono Gow-Mac modelo 20-600 usando un detector de conductividad térmica.

Contenido AGL

Al comienzo del almacenamiento, así como después de 90 y 160 días de almacenamiento, se analizó el contenido de AGL de los granos de cacao de acuerdo con el método de la Oficina Internacional de Cacao, Chocolates y Dulces de Azúcar (IOCCC 1996). En este método, el % de AGL se calculó como % de ácido oleico.

Resultados

Las figuras 1, 2 y 3 muestran las concentraciones promedio de gas de las cuatro repeticiones que reflejan los cambios en la concentración de oxígeno y dióxido de carbono del contenido de agua del 7%, 7,5% y 8,0% de los granos de cacao almacenados en condiciones herméticas durante 90 días a 30oC, respectivamente. El agotamiento progresivo de las concentraciones de oxígeno estuvo acompañado por el aumento del dióxido de carbono que evolucionó de los organismos vivos que prevalecían en los granos probados. La concentración de oxígeno más baja (<0,5 %) se registró con un contenido de agua del 7,0% después de 35 días, con un contenido de humedad del 7,5% después de 29 días y con un contenido de agua del 8,0% después de 26 días de almacenamiento y, posteriormente, no se observó un aumento significativo en la concentración de oxígeno. La concentración más alta de dióxido de carbono al 7,0%, 7,5% y 8% de contenido de agua fue 20,2, 25,3 y 25,8%, respectivamente.

No hubo cambios significativos en el porcentaje de oxígeno y dióxido de carbono del contenido de agua del 7,0%, 7,5% y 8,0% de los granos de cacao almacenados en condiciones aireadas durante 160 días a 30°C. Se mantuvieron cerca del 20% de oxígeno y entre 2,8 y 5,0% concentraciones de dióxido de carbono.

La Tabla 1 muestra el AGL (% de ácido oleico) de los granos de cacao al 7,0%, 7,5% y 8,0% contenido de agua almacenado en la condición hermética a 30ºC, en condiciones aireadas de 30ºC y 4ºC a los 0 d, 90 d y 160 d de almacenamiento. Los resultados se informaron como promedio de cuatro repeticiones y la desviación estándar calculada para cada conjunto.

Los resultados de la Tabla 1 indican claramente que los niveles de AGL en condiciones herméticas del 7,0% contenido de agua después de 90 días de almacenamiento son más comparables a los resultados obtenidos cuando los granos de cacao estaban a 4ºC en lugar de los controles para los cuales hubo un aumento significativo y marcado de los niveles de AGL desde 0,70 % hasta un promedio de 0,95 %.

Después de 160 días de almacenamiento, los resultados de AGL no difirieron significativamente en comparación con el control, pero al 8,0 % contenido de agua hubo un marcado aumento del contenido de AGL en el control (1,48% AGL). Debido al aumento moderado de AGL, y las pruebas adicionales de infestación y granos rotos revelaron que los granos de cacao estaban sanos y de buena calidad con un porcentaje de granos rotos inferior al 1%.

Discusión

Entre los hongos filamentosos potencialmente micotoxigénicos encontrados por Rahmadi et al. , (2008) en muestras de granos de cacao, las principales especies fueron Aspergillus flavus , A. niger , A. goingii , A. clavatus , Penicillium citrinum y P. spinolosum Aspergillus spp . requiere una temperatura más alta pero una actividad de agua más baja en comparación con Penicillium spp., y también crece más rápidamente (Hocking, 2006). Aunque Penicillium spp. produce esporas más resistentes a los productos químicos (Hocking, 2006; Pitt, 2006), Guehi et al., (2007) encontraron que la acumulación de AGL en los granos de cacao crudo podría atribuirse principalmente a la presencia y la acción de Rhizopus oryzae y Absidia corymbifera

Durante el almacenamiento, los escarabajos y las polillas dañan los granos de cacao secos al perforarlos. Luego, los granos de cacao se desnudan debido a su mecanismo de defensa natural, atrayendo a las larvas de las polillas (Jonfia-Essien, 2004) y permitiendo que los hongos penetren en los frijoles. El aumento de los niveles de granos partidos y fragmentos en un envío puede aumentar significativamente el contenido promedio de AGL de la grasa extraída. Cuanto mayor sea el contenido inicial de AGL de los granos de cacao crudos, o menor sea la calidad de los granos, mayor será el aumento de AGL. Los mohos podrían producir lipasa (Wood y Lass, 1985) que, en contacto con la manteca de cacao de las semillas de cacao rotas, libera AGL al., (2008) demostraron que el contenido de AGL en granos de cacao partidos artificialmente aumentó sustancialmente independientemente de la calidad inicial de los granos de cacao. Su bajo contenido de AGL en granos de cacao sanos enteros aumentó de 0,48 a 0,78% y no mostró un cambio apreciable durante más de 12 semanas de almacenamiento. El presente trabajo se llevó a cabo utilizando granos de cacao de alta calidad importados de Ghana que contenían un porcentaje muy bajo de granos fragmentados o quebrados (<1 %) y, en consecuencia, el AGL inicial fue del 0,70%. De acuerdo con las reglas de clasificación y comercialización de los granos de cacao (Gobierno de la India, 1997), el porcentaje de granos partidos no debe exceder el 3% para la calidad de grado A.

En trabajos previos que utilizaron atmósferas biogeneradas de productos básicos de cacao almacenados para la preservación de la calidad y el control de insectos, donde la respiración de los granos de cacao redujo la concentración de oxígeno a <1% y aumentó la concentración de dióxido de carbono hasta el 23%, no sobrevivieron insectos, por lo tanto, la calidad del los granos de cacao se conservaron (Navarro et al, 2007, Jonfia-Essien et al, 2008 a, b).

En conclusión, almacenar los granos de cacao en estructuras selladas herméticamente inhibe la actividad de plagas de insectos y el desarrollo de moho; como consecuencia, se inhibió el AGL derivado del desarrollo de la microflora. Lo más posible es que las micotoxinas toxicogénicas también se inhiban, aunque esto requiere más investigación durante un período prolongado en estructuras selladas herméticamente con un porcentaje más alto de granos fragmentados o granos de cacao de baja calidad.

Tabla 1: Contenido de AGL (% de ácido oleico ± desviación estándar) de granos de cacao con un contenido de agua del 7,0 %, 7,5 % y 8,0 % almacenados en condiciones herméticas y aireadas a 300 y a 40ºC al inicio del almacenamiento, después de 90 días y después de 160 días de almacenamiento.