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Introducción
Para la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO); un producto es de mejor calidad cuando es superior a otro en uno o varios atributos que son valorados objetiva o subjetivamente 1,2,3. Varios autores 4,5 han estudiado esta implicación en el grano de café. Por ejemplo, en 6,7,8,9,10,) se estudiaron la influencia de las condiciones ambientales, edafològicas y la irrigación en las características químicas y bioquímicas. También se ha encontrado que la actividad de la enzima polifenil oxidasa (ActPPO) depende de las condiciones de procesamiento [despulpado, tiempo de fermentación, especie de café, temperatura de secado y almacenamiento] 11,12,13. Otra sustancia asociada a la calidad del café son los lípidos, los cuales en promedio son el 15% del peso del grano 13,14 y, son los que transportan los sabores y aromas del café 14,15. Igualmente, en 16 se diserta sobre la importancia y la responsabilidad de los compuestos fenólicos, en las características organolépticas, particularmente en el color y el gusto. Estos compuestos durante la tostación incrementan el amargo, la astringencia y potencian el aroma característico del café 17. De manera que se puede intuir que los compuestos fenólicos, como la polifenil oxidasa tienen relación con la calidad de la bebida de café. Otra propiedad física es el color del grano el cual es un referente de la frescura, el contenido de humedad, el nivel de la homogeneidad de las muestras y la autenticidad del producto 10,18,19. Además en estudios sobre el color del grano se encuentra que este cambia con el entorno del cultivo o procedencia 20,10.
Sin embargo, en las anteriores investigaciones no se reporta el efecto de las condiciones del entorno de cultivo, como la: temperatura, humedad, brillo solar y el almacenamiento de los granos sobre la ActPPO, el contenido de lípidos, el color, la acidez y las características organolépticas del café colombiano.
Materiales y métodos
Procedencia. Las subestaciones experimentales fueron: a) Naranjal [Latitud 4°59'Norte, Longitud 75°39'W, Altitud 1400 metros sobre el nivel del mar, temperatura promedio (Tpr) de 21.6°C]; b) Supía [Latitud 5°28'Norte, Longitud 75°39' W, Altitud 1320 metros sobre el nivel del mar, Tpr de 22.3°C ], y c) la Catalina [ Latitud 4°45' Norte, Longitud 75°44' W, Altitud 1310 metros sobre el nivel del mar, Tpr de 21.6°C]. Las 3 subestaciones emplean prácticas artesanales y su producción es limpia, la recolección de los granos maduros se hace de manera manual, el beneficio es húmedo con agua de fuentes naturales y secado a la luz del sol de forma artesanal.
Las muestras. Cafés variedad Colombia de una misma cosecha y de las subestaciones en estudio.
Diseño experimental. Los tratamientos consistieron en tres 3 subestaciones experimentales de CENICAFE y 6 tiempos de almacenamiento (entre 1 y 6 meses) evaluados bajo un diseño experimental completamente aleatorio en arreglo factorial 3x6 21.
Unidad experimental. 500 gramos de café crudo de cada una de las subestaciones anteriormente descritas. De cada uno de ellos se pulverizaron, y se dividieron en partes iguales para aplicarles los protocolos analíticos; las mediciones se realizaron antes de los 5 minutos-con el fin de evitar la oxidación del café 5,15,16.
Variables de respuesta. La ActPPO fue cuantificada espectrofotométricamente; utilizando como substrato, DOPA (3,4 - dihidroxifenilalanina) la cual ha sido utilizada en la mayoría de los trabajos sobre PPO y calidad de la bebida 4,16. La primera lectura de la actividad fue considerada como la lectura inicial o tiempo cero, valor que se le descuenta a los valores obtenidos de las muestras en estudio y analizadas a diferentes tiempos de almacenamiento para este trabajo.
El color se midió en un colorímetro Tristimulus HUNTER LAB DP9000, en escala de luminosidad (L) [0 negro _ 100 blanco], cromaticidad a [opacidad- a + rojo, a -verde], cromaticidad b [brillo_b + amarillo, b - azul] 22. Ver figura 1.
Se obtuvieron las coordenadas de color del CIEL*a*b, las cuales son un indicador de L*o la luminosidad, de a* o de la cromaticidad [verde (-) a rojo (+)] y b* o cromaticidad azul [(-) a amarillo (+)]. Para la medición se tomaron 10 gramos de café de cada tratamiento. Para calcular las diferencias de color, se utilizaron las relaciones matemáticas de la CIE y la CIELAB, donde la diferencia de color se representa por ΔE*ab y la métrica de CIEDE, donde la diferencia de color se representa por AE*00 23,24,25,26.
La diferencia de color normalizada (ΔE) se calcula acorde con la ecuación 1 25,26.
Ecuación 1
En esta ecuación ΔE* es siempre positiva y es estrictamente la medida de la diferencia total de color entre el estándar (en este caso el café fresco de cada sitio) y la muestra proveniente del tratamiento o meses de almacenamiento. Solo si la diferencia del valor, sea positiva o negativa, nos dirá si la muestra del ensayo es más clara o más oscura que la referencia. Este realmente expresa la dirección de la diferencia de color.
Los otros parámetros físicos y químicos fueron determinados siguiendo los métodos 27 y de 28 para determinar la densidad por el método de densidad a granel por caída libre de los granos enteros, la humedad, pH y la acidez titulable de la bebida, lípidos y proteína.
Variables no paramétricas. Las cualidades organolépticas de los cafés provenientes de las 3 localidades fueron analizadas por el panel de CENICAFE en cuanto a la aroma, el color, el sabor, la textura y la aceptabilidad 29. Todas las evaluaciones organolepticas, fueron hechas por triplicado. Se les realiza un análisis descriptivo cuantitativo, en donde cada muestra fue evaluada individualmente, utilizando la lista de descriptores previamente definidas en 29. La intensidad de la percepción se indicó en la escala de percepción del descriptor, dentro del universo de muestras consideradas como lo trabajan en 29. Para las pruebas descriptivas cuantitativas se usó la escala de 9 puntos, desarrollada en CENICAFÉ para la calificación de cada característica organoléptica del café, la cual se interpreta así: calificaciones 9, 8, 7 para cualidades equilibradas, deseables, aceptables; 9 lo mejor; 6, 5, 4 califica desviaciones, 4 apenas tolerable; 3, 2, 1 califican defectos, rechazo y, por último, 1, lo peor.
Análisis estadístico. Los datos obtenidos de los análisis químicos, físicos y bioquímicos de las variables estudiadas fueron analizados por análisis de varianza (ANAVA) y cuando la razón de Fisher (F) fue significativa, las medias fueron comparadas usando la prueba de diferencia mínima significativa (LSD) con una significancia del 5 % 21.
Los datos fueron digitalizados en una planilla STATGRAPHICS 5 y los resultados se expresan en ANAVAs y LSD (p < 0.05).
Resultados y discusión
Diferenciación de los cafés en estudio.
La estadística mostró que los resultados estaban dentro de los límites de confianza y rangos estipulados para cada variable, excepto para el color y la acidez titulable como se sustenta en otros trabajos 6,8,30. Además, se obtuvieron altos coeficientes de variación para las variables actividad enzimática y cromaticidad a* estando en la dirección de los trabajos de varios autores 31. (Ver Tabla 1).
Tabla 1 Estadística descriptiva para las variables estudiadas en cafés crudos de tres procedencias y para tres tiempos de almacenamiento.
Fuente. Elaboración propia basada en los datos recolectados.
El pardeamiento enzimático permite estudiar la evolución del cambio de color de un tejido vegetal por acción de la polifenoloxidasa en el tiempo, como lo propusieron 30,33. De aquí, se infiere que las determinaciones de los cambios de coloración del café durante el almacenamiento resultan en cambios de los valores L*, a* y b*, con los cuales se calculó el cambio ΔE para cada procedencia en valores CIE L*a*b* como lo proponen 23,24. El análisis de varianza 21 mostró el efecto de la procedencia sobre la variable cromaticidad (a) [donde a negativo (-) tendencia al verde y a positivo (+) tendencia al rojo), como se muestra en la tabla 2.
Tabla 2 Análisis de varianza para la cromaticidad de café crudo bajo tres fuentes de variación _procedencias y tiempos de almacenamiento.
Fuente. Elaboración propia basada en los datos recolectados.
Puesto que el valor-p de la prueba-Ftabulada es menor que el obtenido para 0,05 existe una diferencia estadísticamente significativa entre las cromaticidades de color, las procedencias y la altura, con un nivel del 95.0% de confianza. No hubo diferencias significativas entre los tiempos de almacenamiento (Ftabulado mayor). Se puede decir que existe evidencia estadística suficiente para rechazar la hipótesis nula (Ho1); por lo tanto, se favorece la hipótesis alterna(Hi1), que indica que por lo menos un tratamiento es diferente. Para determinar cuáles medias son significativamente diferentes de otras, se utilizó el método de prueba de rangos múltiples (LSD) 21. Con este método hay un riesgo del 5,0% al decir que cada par de medias es significativamente diferente, cuando la diferencia real es igual a 0. La prueba de LSD muestra que el café de la Catalina presentó los valores más altos de luminosidad, indicando que el grano presentaba una tonalidad más clara que los de las otras procedencias.
Igualmente, el análisis de varianza mostró efecto de la procedencia y el almacenamiento sobre la variable actividad enzimática, puesto que ningún valor-F es menor que el tabulado para 5%, entonces todos los factores en estudio tienen efecto estadísticamente significativo sobre la actividad de la PPO con un nivel de confianza del 95,0%, como se muestra en la tabla 3.
Tabla 3 Análisis de varianza para la actividad de la polifenil oxidasa de café crudo bajo tres fuentes de variación procedencias y tiempos de almacenamiento.
Fuente. Elaboración propia basada en los datos recolectados.
El método LSD indica que el café proveniente de Naranjal es el de mayor actividad enzimática inicial, y su tonalidad se hace más oscura durante los dos primeros meses de almacenamiento. Lo anterior confirma un deterioro del café almacenado, según la secuencia de decoloración del grano como se propone en 30 y en 34 _ verde, amarillo, café y negro. Se reconfirma así que la ActPPO del café proveniente de Naranjal durante el almacenamiento es mayor que los cafés de las subestaciones Supía y la Catalina.
Tabla 4 Análisis de varianza para el contenido de lípidos de café crudo bajo tres fuentes de variación procedencias y tiempos de almacenamiento.
Fuente. Elaboración propia basada en los datos recolectados.
El aceite esencial o los lípidos, son los que conforman el aroma del café tostado, estos se encuentran en todo el endospermo del grano de café 32. El Coffea Arábica tiene entre el 12% y el 18% de lípidos en granos verdes como se describe en 5,32. En este trabajo se encontró que los cafés recolectados y almacenados en la Catalina, tienen menor contenido de lípidos y presentan la mayor pérdida de estos durante el almacenamiento, pero están en el rango de los reportados en otros estudios. La razón Ftabulada, para el contenido de lípidos fue de 9,67, es el cociente entre el estimado entre-grupos y el estimado dentro-de-grupos. Puesto que el valor-p en la tabla ANOVA es menor que el tabulado para 5%, existe una relación estadísticamente significativa entre Lipidos y Altura con un nivel de confianza del 95%.
Como la correlación objetiva entre las variables fue tema de este trabajo en la tabla 5 se muestra que están correlacionadas inversamente. El rango de estos coeficientes de correlación va de -1 a +1, y miden la fuerza de la relación lineal entre las variables. Los valores-p de la prueba de significancia estadística de las correlaciones estimadas menores de 0,05 indican correlaciones significativamente diferentes de cero como en este caso: 0,0320, con un nivel de confianza del 95,0%.
Resultados del panel de evaluación sensorial
El café procedente de Naranjal, presenta calificación aceptable a lo largo de los seis meses de almacenamiento. La pérdida de calidad durante el almacenamiento estuvo reflejada principalmente por los defectos detectados en tasa de: reposo, sucio y fermento. El amargo pronunciado es propio de cafés reposados 29,30,34 y se presentó a partir del cuarto mes de almacenamiento, tiempo en el cual las actividades enzimáticas fueron menores, evidenciándose en los cafés marcadas alteraciones estructurales como lo propusieron en 34.
El café procedente de la Catalina presentó buena calidad para el tiempo cero (inicial), pero en el primer mes de almacenamiento presentó el defecto verde, y amargo pronunciado. El café de Supía, presentó un efecto sinérgico positivo para las muestras con pasilla, en los meses de almacenamiento 0, 1 y 4, excepto la mezcla 40-60, que sólo obtuvo buenas calificaciones hasta el primer mes de almacenamiento.
Para los meses 3 y 4 de almacenamiento el café excelso, consumo (100%) y consumo-pasilla 90-10 presentaron buenas calidades, y defecto reposo para las mezclas consumo-pasilla 70-30 y 40-60.
Para todos los cafés, las características de aroma, intensidad del aroma y cuerpo presentaron buenas calificaciones, excepto para la mezcla consumo-pasilla 40-60, que presentó algunos altibajos para diferentes meses de almacenamiento.
Para el mes 5 solamente el café excelso presentó buenas cualidades, los otros tipos de café presentaron un marcado defecto reposo.
Para todos los cafés, las características de aroma, intensidad del aroma y cuerpo presentaron buenas calificaciones, excepto para la mezcla consumo-pasilla 40-60, que presentó algunos altibajos para diferentes meses de almacenamiento.
Se aprecia que el café procedente de naranjal presenta mejores cualidades organolépticas a través del tiempo y para estos la actividad enzimática es menor, como se muestra en la tabla 6.
Tabla 6 Impresión Global de café crudo bajo tres fuentes de variación _procedencias y tiempos de almacenamiento.
Fuente. Elaboración propia basada en los datos recolectados.
Para cada procedencia se aprecia una mayor tendencia al rojo para el café de Supía y al verde para el de la Catalina. El café de Naranjal se encuentra en un punto intermedio.
Conclusiones
Estos resultados presentan una concordancia con estudios recientes desde una perspectiva fisiológica, donde se encuentran diferencias físicoquímicas y sensoriales basadas en la edafología 6,7,9,10,14,38.
De todas formas, debe tenerse en cuenta que no existe equilibrio entre las características edafo climáticas entre los lugares de procedencia.
El contenido de lípidos es mayor en los cafés cultivados a mayor altura, igual que la actividad de la PPO y la diferencia en el color (AE). El análisis de varianza mostró el efecto de la procedencia sobre la variable luminosidad, durante el almacenamiento.
La actividad enzimática de la PFO de los cafés estudiados decrece con el tiempo, aunque no en forma severa, para los cafés de humedad menor al 11%. Este comportamiento es más evidente al cabo de los seis meses de almacenamiento a 25°C y 70% de HR, condiciones en donde la PFO presenta períodos de activación/inhibición los cuales indican que el grano está presentando modificaciones fisicoquímicas.
En conclusión, la actividad de la PPO es inversamente proporcional al contenido de lípidos, e inversamente proporcional a la calidad organoléptica 12.
La pérdida de calidad durante el almacenamiento estuvo reflejada principalmente por los defectos reposo, sucio y fermento detectados en tasa. 33,36.
De lo encontrado en este trabajo se tiene que el almacenamiento de café verde almendra durante seis meses, a 24.5°C y 75% HR, afecta negativamente la calidad de la bebida, sobre todo las provenientes de mezclas consumo-pasilla, siendo más rápido este deterioro a niveles crecientes de pasilla.
Por medio de la colorimetría triestímulo se diferencian exteriormente los cafés cultivados en diferentes altitudes y acorde con el tiempo de almacenamiento, específicamente en la coordenada a* del espacio CIELAB en donde este parámetro presenta valores menores para cafés cultivados a mayor altura.
Se encontró un efecto significativo de la temperatura sobre el contenido de lípidos. Los resultados no mostraron diferencias significativas (p<0,005) entre localidades con respecto al contenido lipídico total.
