Estudio de los principales componentes químicos no volátiles asociados a la calidad del cacao “Nacional” de Ecuador, como herramienta en la certificación de origen

Abstract

[SPA] El objetivo de la presente tesis doctoral fue caracterizar los principales componentes químicos no volátiles, y el efecto de la zona geográfica de producción, sobre el contenido de estos fitoquímicos, en cacao Nacional ecuatoriano, como herramienta objetiva de calidad. De este modo, considerando que el cacao es uno de los principales productos de exportación del Ecuador, el presente trabajo podría servir para establecer nuevos parámetros para evaluar la calidad, certificar el origen y agregar valor al cacao ecuatoriano. Para lograr este objetivo, en primer lugar, se estableció un plan de muestreo, seleccionando las tres provincias de mayor producción de cacao Nacional en la región Litoral (Costa del Pacífico) y en la región Amazónica del Ecuador. En cada provincia se seleccionaron 3 cantones y en cada cantón 5 fincas de productores, tomándose un total de 85 muestras por duplicado. Los análisis se realizaron utilizando los métodos estandarizados en el laboratorio de Servicio de Análisis e Investigación en Alimentos (LSAIA) del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP) en Ecuador. Una vez obtenidas las muestras, se procedió a determinar el contenido de metilxantinas (teobromina y cafeína) y el ratio de las mismas. Esta caracterización permitió establecer que el cacao Nacional ecuatoriano presenta mayores contenidos de teobromina, menores contenidos de cafeína y una relación teobromina/cafeína que varía en el rango de 5.2 a 7.6. Dicha relación permitió clasificar a esta variedad de cacao dentro del grupo de cacao tipo Trinitario. Todo ello demostró que los materiales ecuatorianos son “Finos”, puesto que comercialmente, a nivel mundial, se reconoce a los cacaos de tipo Trinitario y Criollo, como materiales para elaboración de chocolates “Finos”. El contenido en estas metilxantinas fue mayor en las muestras recogidas en la región amazónica. Posteriormente, se procedió a la determinación del contenido total en compuestos fenólicos y el contenido de los principales flavan-3-oles presentes en el cacao Nacional ecuatoriano. Los resultados demostraron que esta variedad de cacao presenta contenidos de compuestos fenólicos totales en el rango de 33.55 ± 5.74 a 71.66 ± 3.94 mg GAE/g DW. Adicionalmente, su perfil de compuestos fenólicos presenta altos contenidos de (-)-epicatequina, seguido de (+)-catequina y procianidina B2, así como menores concentraciones de procianidina C1. Lo cual confirma que el cacao Nacional ecuatoriano, presenta contenidos apreciables de compuestos bioactivos, los mismos que influyen en sus características organolépticas, color y astringencia. Por otro lado, diferentes zonas de producción de cacao Nacional, se relacionaron con diferencias estadísticas significativas, en la concentración de estos compuestos. Finalmente, se caracterizó el contenido de grasa y el perfil de ácidos grasos, demostrándose que esta variedad especial de cacao presenta contenidos de grasa total que varían en el rango de 45.61 ± 1.27 a 52.13 ± 0.58 g/100g DW. Estos resultados permitieron establecer que el material procedente de la región Amazónica, presenta mayores contenidos de grasa total con relación a los procedentes de la región Costa del Pacífico; lo cual permite otorgar un valor añadido al cacao de esta zona geográfica de producción y mayor precio en el mercado, por su mayor rendimiento en peso para la fabricación de chocolate. Además, se determinó que el 97,7% del perfil de ácidos grasos de esta variedad de cacao está compuesto de cuatros ácidos grasos (ácido palmítico C16:0, ácido esteárico C18:0, ácido oleico C18:1 y ácido linoleico C18:2), lo cual le confiere características diferentes con relación a las otras grasas vegetales. En general, la presente tesis doctoral aportó el desarrollo de una herramienta objetiva de calidad inédita para productores, exportadores e industriales ecuatorianos, así como el establecimiento de mapas característicos en función de estos atributos químicos, con los cuales se puede identificar zonas de producción de cacao Nacional con características definidas, que permiten certificar el origen y mejorar los precios en el mercado internacional.

[ENG] The objective of this doctoral thesis was to characterize the main non-volatile chemical components and the effect of the geographical area of production on the content of these phytochemicals in Ecuadorian Nacional cocoa, as an objective quality tool. In this way, considering that cocoa is one of the main export products from Ecuador, the present work could serve to establish new parameters to evaluate the quality, certify the origin and add value to the Ecuadorian cocoa. To achieve this objective, in the first place, a sampling plan was established, selecting the three provinces with the highest production of National cocoa in the Litoral region (Pacific Coast) and in the Amazon region of Ecuador. In each province, three cantons were selected and in each canton five producer farms, taking a total of 85 samples in duplicate. The analysis was carried out using standardized methods in the Food Analysis and Research Service Laboratory (LSAIA) of the National Institute of Agricultural Research (INIAP) in Ecuador. Once the samples were obtained, the content of methylxanthines (theobromine and caffeine) and their ratio were determined. This characterization allowed to establish that the Ecuadorian Nacional cocoa has higher theobromine contents, lower caffeine contents and a theobromine/caffeine ratio that varies in the range of 5.2 to 7.6. This relationship allowed classifying this variety of cocoa within the group of Trinitario type cocoa, proving that the Ecuadorian materials are fine. Trinitario and Criollo type cocoas are recognized commercially worldwide as materials for making “Fine” chocolates. The content of these methylxanthines was higher in the samples collected in the Amazon region. Subsequently, the total content of phenolic compounds and the content of the main flavan-3-ols present in Ecuadorian Nacional cocoa were determined. The results showed that this variety of cocoa present contents of total phenolic compounds in the range of 33.55 ± 5.74 - 71.66 ± 3.94 mg GAE/g DW. Additionally, its profile of phenolic compounds presents high contents of (-)-epicatechin, followed by (+)-catechin and procyanidin B2, as well as lower concentrations of procyanidin C1. This confirms that the Ecuadorian Nacional cocoa present appreciable contents of bioactive compounds, the same ones that influence its organoleptic characteristics, color and astringency. On the other hand, different Nacional cocoa production areas were related to statistically significant differences in the concentration of these compounds. Finally, the fat content and the fatty acid profile were characterized; demonstrating that this special variety of cocoa has total fat contents that vary in the range of 45.61 ± 1.27 to 52.13 ± 0.58 g/100g DW. These results made possible to establish that cocoa from the Amazon region has a higher total fat content compared to those from the Pacific Coast region; this study allows adding value to the cocoa for its geographical area of production and a higher price in the market. The yield in weight is higher for the manufacture of chocolate. In addition, it was determined that 97.7% of the fatty acid profile of this variety of cocoa is composed of four fatty acids (palmitic acid C16:0, stearic acid C18:0, oleic acid C18:1 and linoleic acid C18:2), which gives it different characteristics compared to other vegetable fats. In general, this doctoral thesis contributed to the development of an objective tool of unpublished quality for Ecuadorian producers, exporters and industrialists, as well as the establishment of characteristic maps based on these chemical attributes, with which National cocoa production zones can be identified with defined characteristics. This study will allow certifying the origin and improving prices in the international market.