desacidificación y composición del café

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APLICADA

A

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2010.

Dedicadoamispadresporsuapoyoincomparable,porsuspalabrasdealientoenlosmomentosdficiles,ysobretodoporsugrancarioyamor.Amimamquesiempremedioanimosdeseguiradelanteyqueavecessedesvelabaconmigoestudiando.Amipapqueconsuspalabrasmemotivabaaseguirsuperndomeysobretodosuapoyomoralyeconmico.

AgradezcoaCarlos,porsuapoyoymotivacinenlarealizacindestetrabajoyporacompaarmeenlosdasdetrabajo.

Agradezcoalachivisporsuapoyoycolaboracinconstetrabajo,ascomoalaspersonasquemeapoyaronenlarealizacindestetrabajo.

AgradezcoalosdoctoresPedroA.Vzquez,ascomoalDr.ReynaldoC.PlessElling,queguiaronstetrabajo,porsutiempoyconocimientocompartido.

Estudio del efecto de un novedoso proceso de desacidificacin en el sabor

y composicin del caf

i

ndiceGeneral

ndiceGeneral........................................................................................................................i

ndicedeTablas.....................................................................................................................v

ndicedeFiguras..................................................................................................................vii

Resumen...............................................................................................................................ix

Abstract.................................................................................................................................xi

CAPTULO1

Introduccin..............................................................................................................................1

CAPTULO2

Antecedentes.........................................................................................................................3

2.1 ELCAF....................................................................................................................................3

2.1.1 BOTNICA........................................................................................................................3

2.1.1.1 Coffeaarabica.............................................................................................................3

2.1.1.2 Coffeacanephoravar.Robusta...................................................................................4

2.1.2 CRECIMIENTODELCAFETO.............................................................................................4

2.1.3 FACTORESCLIMTICOSPARAELCRECIMIENTODELCAFETO........................................5

2.1.3.1 TEMPERATURA............................................................................................................5

2.1.3.2 AGUA...........................................................................................................................5

2.1.3.3 ILUMINACIN..............................................................................................................6

2.1.3.4 VENTILACIN...............................................................................................................6

2.1.3.5 CORRECCINDELOSFACTORESECOLGICOS...........................................................6

2.1.4 PROCESAMIENTODELCAF............................................................................................7

2.1.4.1 PROCESAMIENTODELGRANODECAFENVERDE....................................................7

2.1.4.2 TORREFACCINDELCAF...........................................................................................8

2.1.4.3 MODIFICIONESQUMICASPORELTOSTADO...........................................................10

ii

NDICE GENERAL: ESTUDIO DEL EFECTO DE UN NOVEDOSO PROCESO DE DESACIDIFICACIN EN EL SABOR Y COMPOSICIN DE CAF

2.1.5 COMPONENTESQUMICOSDELCAF...........................................................................12

2.1.5.1 COMPUESTOSALIFTICOS........................................................................................13

2.1.5.2 COMPUESTOSALIFTICOSDEAROMAYSABOR......................................................14

2.1.5.3 COMPUESTOSALICCLICOS.......................................................................................15

2.1.5.4 COMPUESTOSAROMTICOS.....................................................................................15

2.1.5.5 COMPUESTOSHETEROCCLICOS...............................................................................18

2.1.5.6 PROTEINAS,AMINOCIDOSYCIDOSNUCLEICOS...................................................20

2.1.5.7 CARBOHIDRATOS.......................................................................................................21

2.1.5.8 LPIDOS......................................................................................................................23

2.1.5.9 ALCALOIDES...............................................................................................................24

2.1.5.10 VITAMINAS............................................................................................................24

2.1.5.11 MATERIASMINERALES..........................................................................................25

2.1.5.12 AGUA.....................................................................................................................25

2.1.6 FACTORESQUEDETERMINANELSABORDECAF........................................................26

2.1.7 CALIDADENELCAF.....................................................................................................27

2.1.7.1 ACIDEZENELCAF....................................................................................................28

2.1.7.2 DEFECTOSDELOSGRANOSDECAF:OLORYSABOR..............................................29

2.2 ANLISISDESABOR...............................................................................................................30

2.2.1 COMPUESTOSDEAROMA.............................................................................................31

2.2.2 PREPARACINDEMUESTRA.........................................................................................32

2.2.3 MTODOSDEEXTRACCINDEAROMA........................................................................32

2.2.3.1 ESPACIODECABEZAESTTICO(STATICHEADSPACE)...............................................33

2.2.3.2 ESPACIODECABEZADINMICO(DYNAMICHEADSPACE)........................................34

2.2.3.3 MTODOSDEDESTILACIN......................................................................................35

2.2.3.4 EXTRACCINPORSOLVENTES...................................................................................37

2.2.3.5 EXTRACCINPORSORCIN.MICROEXTRACCINENFASESLIDA(SPME)............38

2.2.4 MTODOSDEANLISISDECOMPUESTOSDEAROMA.................................................43

2.2.4.1 CROMATOGRAFADEGASES.....................................................................................43

2.2.4.2 ESPECTROMETRADEMASAS...................................................................................44

2.2.4.3 CROMATOGRAFADELQUIDOSDEALTAEFICIENCIA..............................................45

2.3 EVALUACINSENSORIAL......................................................................................................46

2.3.1 TCNICASDEEVALUACINSENSORIAL........................................................................47

2.3.1.1 MTODOSAFECTIVOS.PANELDECONSUMIDORES.................................................47

2.3.1.2 MTODOSANALTICOS:ANLISISDESCRIPTIVO.......................................................50

2.3.2 PANELENTRENADO.......................................................................................................52

iii


2.3.2.1 COMPONENTESDEUNPANELENTRENADO(PARAANLISISDEQDA)....................52

2.3.2.2 DESARROLLODEUNPANELENTRENADO(PARAANLISISDEQDA)........................53

2.4 MTODOSESTADSTICOSAVANZADOS.................................................................................55

2.4.1 ANLISISDECOMPONENTESPRINCIPALES...................................................................56

CAPTULO3

Justificacin.............................................................................................................................61

CAPTULO4

Hiptesis..................................................................................................................................63

CAPTULO5

Objetivos..................................................................................................................................65

5.1GENERAL.....................................................................................................................................65

5.2PARTICULARES.............................................................................................................................65

CAPTULO6

MaterialesyMtodos..........................................................................................................67

MUESTRAS.....................................................................................................................................68

6.1 DETERMINACINDEpHDELASMUESTRAS.....................................................................68

6.2 ANLISISDECOMPUESTOSDEAROMA............................................................................68

6.2.1 EVALUACINDELOSFACTORESPTIMOSPARALAEXTRACCINDECOMPUESTOSVOLTILESPORELMTODOSPME...........................................................................................68

6.2.2 EXTRACCINDECOMPUESTOSSEMIVOLTILES......................................................70

6.2.3 IDENTIFICACINYCUANTIFICACINDELOSCOMPUESTOSVOLTILESYSEMIVOLTILESPORCGMS.....................................................................................................70

6.3 ANLISISDECIDOSCLOROGNICOS...............................................................................71

6.3.1 EXTRACCINDECIDOSCLOROGNICOS................................................................71

6.3.2 IDENTIFICACINYCUANTIFICACINRELATIVADELOSCIDOSCLOROGNICOSPORHPLC 72

6.4 ANLISISSENSORIAL.........................................................................................................73

6.4.1 ANLISISSENSORIALCONCONSUMIDORES.............................................................73

6.4.2 ANLISISDESCRIPTIVOCUANTITATIVOCONJUECESENTRENADOS........................75

6.5 ANLISISDEDATOS...........................................................................................................77

iv


CAPTULO7

ResultadosyDiscusin...........................................................................................................78

7.1 DETERMINACINDEpHDELASMUESTRAS.....................................................................78

7.2 ANLISISDECOMPUESTOSDEAROMA............................................................................79

7.2.1 EVALUACINDELOSFACTORESPTIMOSPARALAEXTRACCINDECOMPUESTOSVOLTILESPORELMTODOSPME...........................................................................................79

7.2.2 IDENTIFICACINYCUANTIFICACINDELOSCOMPUESTOSVOLTILESYSEMIVOLTILESPORCGMS.....................................................................................................84

7.3 IDENTIFICACINYCUANTIFICACINDELOSCIDOSCLOROGNICOSPORHPLC...........95

7.4 ANLISISSENSORIAL.........................................................................................................97

7.4.1 ANLISISSENSORIALCONJUECESCONSUMIDORES................................................97

7.4.2 ANLISISDESCRIPTIVOCUANTITATIVOCONJUECESENTRENADOS........................99

CAPTULO8

Conclusiones..........................................................................................................................109

CAPTULO9

Recomendaciones...........................................................................................................................111

CAPTULO10

Bibliografa......................................................................................................................................113

CAPTULO11

Anexos.............................................................................................................................................124

ANEXO11.1CompuestosalifticosformadosenCafVerde(V)yTostado(T)........................124

ANEXO11.2.CompuestosalicclicosformadosenCafVerde(V)yTostado(T)......................128

ANEXO11.3.CompuestosaromticosengranosdeCafVerde(V)yTostado(T)...................128

ANEXO11.4.CompuestosheterocclicosengranosdeCafVerde(V)yTostado(T)...............131

v

ndicedeTablas

TABLA1.COMPOSICINAPROXIMADADELCAFARBICATOSTADO................................................................................12TABLA2.COMPARACINDEAROMASPOTENTESDELOSCAFSARBICAYROBUSTA...........................................................13TABLA3.CONCENTRACINDECOMPUESTOSDESABORESENCIALESPARAUNSABORFRESCOENLABEBIDADECAF..................14TABLA4.CANTIDADESDECIDOSCLOROGNICOSPRESENTESENCAFTOSTADO................................................................16TABLA5.CONTENIDODECIDOQUNICODEACUERDOALINCREMENTODETOSTADODELOSGRANOSDECAF........................19TABLA6.CONCENTRACINDEALGUNOSCOMPUESTOSFURNICOSYPIRNICOSENGRANOSDECAF....................................19TABLA7.FURANOSQUECONTIENENAZUFREENCAFSARBICA,ROBUSTAEINSTANTNEO,DESPUSDE10DASDELPROCESODE

TOSTADO.....................................................................................................................................................20TABLA8.AMINOCIDOSOBTENIDOSAPARTIRDECAFVERDEYTOSTADO,PORHIDRLISISCIDA,EXPRESADOSCOMO

PORCENTAJESDELCONTENIDOTOTALDEAMINOCIDOS........................................................................................21TABLA9.CARBOHIDRATOSENCONTRADOSENCAFVERDE(V)YTOSTADO(T)..................................................................22TABLA10.CONTENIDODECAFENAENELCAF...........................................................................................................24TABLA11.VITAMINASENCONTRADASENCAFVERDEYTOSTADO...................................................................................25TABLA12.SUBSTANCIASINORGNICASENCONTRADASENELCAFVERDEYTOSTADO.........................................................26TABLA13.CONCENTRACIONESMNIMASREQUERIDASDEUNASUBSTANCIAPARAELANLISISDEGC/MS..............................34TABLA14.RECUPERACINDEUNMODELODECOMPUESTOSDEUNSISTEMAALCOHOLAGUA(12%V/V)..............................38TABLA15.DIFERENCIASENTRE2DISTINTASMUESTRASDEPAPAFRITA.............................................................................53TABLA16.VALORESENLAESCALADEINTENSIDAD(0A15)PARAALGUNASREFERENCIASDEDISTINTOSATRIBUTOS.................54TABLA17.VALORESDEINTENSIDADDENTRODEUNAESCALADE0A15,PARALOS4SABORESBSICOS.................................54TABLA18.FACTORESYNIVELESEVALUADOSPARACADAENSAYO....................................................................................69TABLA19.MEDICIONESDEPHDELASMUESTRASDECAF(*).......................................................................................78TABLA20.COMPUESTOSENCONTRADOSENLAS5MUESTRASDECAF(*).......................................................................85TABLA21.COMPUESTOSTOTALESENCONTRADOSENLAS5MUESTRASDECAF(*)...........................................................88TABLA22.COMPUESTOSIDENTIFICADOSYCUANTIFICADOSCONDIFERENCIASSIGNIFICATIVASPARALASMUESTRASAPYDP(*)92TABLA23.REARELATIVADECIDOSCLOROGNICOSTOTALESENCONTRADOSENLAS5MUESTRASDECAF(*)......................96TABLA24.FRECUENCIADELNMERODECONSUMIDORESQUEEVALUARONALASMUESTARSDECAF,DEACUERDOASU

PREFERENCIA(*)...........................................................................................................................................97TABLA25.CALIFICACIONESPROMEDIOPARAELAGRADOSENSORIALGENERALDEMUESTRASDECAF(*)...............................98TABLA26.RESULTADOSDELOSCOMENTARIOSESCRITOSPORLOSEVALUADORESPARALASMUESTRASANTESYDESPUSDEL

PROCESO(*).................................................................................................................................................98TABLA27.ATRIBUTOSSELECCIONADOSPORELPANELSENSORIALDESCRIPTIVOCUANTITATIVODEJUECESENTRENADOS...........100TABLA28.DEFINICINDEDESCRIPTORESYSUSTANCIASREFERENCIASGENERADOSPORELPANELSENSORIALDESCRIPTIVO

CUANTITATIVODEJUECESENTRENADOS(*)......................................................................................................101TABLA29.MODODEPREPARACINDELOSNIVELESANCLADOSPARACADADESCRIPTORDENTRODEUNAESCALAHEDNICADE13

PUNTOS(*)...............................................................................................................................................102TABLA30.PROMEDIODECALIFICACIONESDECADAATRIBUTOPROBADO,PARALAS4MUESTRAS(*)...................................103

vii

ndicedeFiguras

FIGURA1.CORTESAGITALDEUNGRANODECAF..........................................................................................................7FIGURA2.TOSTADORAROTATORIACONPAREDSLIDA...................................................................................................9FIGURA3.ALGUNOSCIDOSPRESENTESENLOSGRANOSDECAF...................................................................................17FIGURA4.RANGODERECUPERACINDECOMPUESTOSVOLTILESMEDIANTEDIFERENTESMTODOSDESEPARACIN...............33FIGURA5.EJEMPLODEUNSISTEMADEAISLAMIENTODEVOLTILES................................................................................35FIGURA6.EQUIPODEDESTILACINUSADOPARAELAISLAMIENTODECOMPUESTOSVOLTILESDELOSALIMENTOS...................36FIGURA7.VADELRECORRIDODELADESORCINTRMICAHACIAELCROMATGRAFODEGASES...........................................37FIGURA8.REPRESENTACINGRFICADELDISPOSITIVODELAMICROEXTRACCINENFASESLIDA(SPME).............................40FIGURA9.SECUENCIADEEVENTOSQUEMUESTRANLOSPASOSPARALAEXTRACCINPORMEDIODESPME...........................41FIGURA10.SECUENCIADEEVENTOSQUEMUESTRANLOSPASOSPARADESORCIN(INYECCIN)...........................................42FIGURA11.DISPOSITIVOESQUEMTICODELAMICROEXTRACCINENFASESLIDA............................................................42FIGURA12.DIAGRAMADELADISTRIBUCINDELASTCNICASDEEVALUACINSENSORIAL...................................................47FIGURA13.EJEMPLODEUNAHOJADERESPUESTAPARAUNANLISISAFECTIVO.................................................................48FIGURA14.ESCALASUSADASENPRUEBASDEACEPTACIN.............................................................................................49FIGURA15.EJEMPLODEUNAREPRESENTACINGRFICADEARAADEUNAEVALUACINSENSORIAL....................................50FIIGURA16.REPRESENTACINDEUNAGRFICADESCREEDEVARIABILIDAD.....................................................................57FIGURA17.GRFICADEANLISISDECOMPONENTESPRINCIPALESPARAUNANLISISSENSORIALDEQUESOS1........................58FIGURA18.GRFICADEANLISISDECOMPONENTESPRINCIPALESPARAUNANLISISSENSORIALDEQUESOS2........................59FIGURA19.GRFICADEANLISISDECOMPONENTESPRINCIPALESPARAUNANLISISSENSORIALDEQUESOS3........................59FIGURA20.DIAGRAMADELAMETODOLOGAPARAELPERFILDESABORDELCAFDESACIDIFICADO........................................67FIGURA21.DISPOSITIVOUSADOPARALAEXTRACCINDECOMPUESTOSVOLTILESENCAF.................................................70FIGURA22.EVALUADORESCONSUMIDORES................................................................................................................73FIGURA23.HOJADERESPUESTAEMPLEADAPARALAEVALUACINSENSORIAL...................................................................74FIGURA24.INTEGRANTESDELPANELENTRENADO.......................................................................................................75FIGURA25.IMAGENDELAEVALUACINDELASMUESTRASDECAFPORELPANELENTRENADO............................................76FIGURA26.HOJADEEVALUACINPARAELANLISISDESCRIPTIVOCUANTITATIVO..............................................................77FIGURA27.GRFICADELASEALOBTENIDAPARAELFACTORCANTIDADDEMUESTRA........................................................80FIGURA28.GRFICADELASEALOBTENIDAPARAELFACTORTEMPERATURA...................................................................81FIGURA29.GRFICADELASEALOBTENIDAPARAELFACTORTIEMPO.............................................................................82FIGURA30.CROMATOGRAMAOBTENIDODELPERFILDECOMPUESTOSVOLTILESYSEMIVOLTILESDEUNAMUESTRADECAF...83FIGURA31.MAPADECOMPONENTESPRINCIPALES,PARALOSCOMPUESTOSVOLTILESYSEMIVOLTILESDELAS5MUESTRAS...89FIGURA32.CROMATOGRAMAOBTENIDOPARALOSCIDOSCLOROGNICOSENLAMUESTRADP..........................................95FIGURA33.MAPADECOMPONENTESPRINCIPALESDELASMUESTRASDECAF...............................................................104FIGURA34.GRFICADEARAADELOSATRIBUTOSDEOLORPARACADAUNADELASMUESTRAS.........................................105FIGURA35.GRFICADEARAADELOSATRIBUTOSDESABOR......................................................................................106

ix

Resumen

Esteproyectode investigacinevalaelsabordeuncafquehasidosometidoaunprocesodedesacidificacin,pormediodelanlisisdeloscompuestosvoltilesysemivoltilesqueconformanelaromadelcaf.ParaellosehizousodelasherramientasdeCromatografadeGasesacopladaaespectrometra demasas, Evaluacin Sensorial y Cromatografa de Lquidos de Alta Eficiencia.Dichosestudiosenconjunto,permitieronobservarelperfildesaborque tienecadamuestradecaf.Paraello,granosdecafverdefuerontratadosconunprocesoespecficodedesacidificacinbajoevaluacin.Alaparseconsiguieron3muestrasdecafdemarcascomercialesquejuntoconunamuestradecafnodesacidificado(control)sirivieroncomomuestrasdereferenciaparaunacomparacinconlamuestradesacidificada.Los compuestos voltiles de granos de lasmuestras de caf fueron extrados pormedio de latcnica de SPME (Microextraccin en Fase Slida, por sus siglas en ingls), cuantificados eidentificadosconelusode laCromatografadeGasesacopladaaEspectrometradeMasas (CGMS).Tambinsellevacaboelanlisisdecidosclorognicos,presuntamenteresponsablesdelaacidezdesagradabledelcaf,usandoCromatografadeLquidosdeAltaEficiencia(HPLC).Paraevaluarlapercepcindelsaborylacuantificacindeatributosobservadosenelcaf,sellevacabounensayodeconsumidorescon107participantesyunanlisisdescriptivocuantitativoconjuecesentrenados,respectivamente.Los resultados mostraron que la muestra de caf desacidificada contena el mismo perfil decompuestosvoltilesque lamuestradecafnotratada.Y loscidosclorognicosanalizadospormediodeHPLCnomostrarondiferenciasignificativaentre lasmuestrasdecafdesacidificadasynodesacidificadas.Losconsumidoresprefirieronsignificativamentelamuestradecafdesacidificada,sobrelasotras4,y fuecolocadaenprimer lugarpor35participantes,calificndolacomodemejor sabor,mscuerpo, ymayor definicin. Para el anlisis descriptivo cuantitativo con jueces entrenados, seobserv una descripcin con calificaciones ms altas en las notas vainilla, nueces, cocoa ycacahuateparalamuestradecafdesacidificadoqueparalanodesacidificada.Aunadoaello,elcaftratadoconelprocesodedesacidificacintuvounamenorpercepcindeacidezporpartedelosjuecesentrenados.Seconcluyequeelprocesodedesacidificacinparecetenerunefectodedesenmascaramientodelsaborsincambiarelperfildecompuestos,enlugardeuncambioenlacomposicindesabordelmismo,elcualhaceque lapercepcinsensorialseamejor.Loscidosanalizados nomostraronningncambio.ProbablementeeldecrementoenpHylapercepcinsensorialdebajaenacidezsedeben a otros cidos que no fueron analizados en este trabajo. El proceso de desacidificacinpuedeutilizarseparamejorarel sabordecafsdemediana calidad loque lesbrindaunmayorvaloragregado.

xi

Abstract

Thisprojectevaluatedthetasteofacoffeesamplethathasbeensubjectedtoanovelprocessofdeacidification through the analysis of volatile and semivolatile compounds thatmake up thearomaofcoffee.TothisendthetoolsofGasChromatographycoupledtoMassSpectrometry,ofSensory Evaluation, andofHighPerformance LiquidChromatographywereused. These studiestakentogetherenabledustoobserveanoveralltasteprofileofeachcoffeesample.To this purpose, green coffee beanswere treatedwith a specific new desacidification processunderevaluation.Atthesametimethreecommercialcoffeesampleswereobtained.Thosethreecoffee samples and the coffee not subjected to the process of deacidification were used asreference samples in a comparison with the deacidified coffee. The volatile compounds of 5sampleswereextractedusingtheSPME(SolidPhaseMicroExtraction)techniqueandquantifiedand identified using Gas Chromatography Coupled to Mass Spectrometry (GCMS). Thechlorogenicacids,whichareconsidered responsible foranunpleasant tartness incoffees,werealsoanalyzed,byHighPerformanceLiquidChromatography.Toevaluatetheflavorperceptionsandattributesobservedinthecoffeesamples,weconductedaconsumer trialwith107participantsandaquantitativedescriptiveanalysiswith trained judges,respectively.The results showed that thedeacidified coffee sample contained the same volatile compoundsprofile asdid the sampleofuntreated coffee. TheChlorogenic acids analyzedbyHPLCdidnotshowanysignificantdifferencebetweensamplesofdeacidifiedandnondeacidifiedcoffee.Theconsumerssignificantlypreferredthedeacidifiedcoffeesampleovertheotherfoursamples,anditwasrankedinfirstplaceby35participants,withtheattributesofbetterflavor,morebody,andgreaterdefinition.Inthequantitativedescriptiveanalysiswithtrainedjudges,thedeacidifiedcoffeewas evaluated higher in the notes vanilla, nutty, cocoa and peanutty, compared to theuntreatedone.Furthermore,thecoffeethathadbeentreatedwiththedeadificationprocesswasperceivedaslessacidicbythepaneloftrainedjudges.Itwasconcludedthatthedeacidificationprocessseemstounmasktheflavorswithoutchangingtheprofileofflavorcompounds,ratherthanchangetheflavorcomposition,redoundinginabettersensorialperception.Theacidsanalyzedshowednochange,probablythedecreaseinpHandthesensoryperceptionof lowacidity isduetoothersacidsthatwerenotanalyzed inthisworkwichcould be investigated in future work. Industrially this deacidification process can be used toimprovethetasteofcoffeesofmediumqualityandthusprovidegreatervalueadded.

1

CAPTULO1

Introduccin

Elcafeslasegundabebidamsimportanteculturalmentedespusdeltampliamenteaceptadadurantesiglos.Enlosltimosaoselconsumomundialdecafsehaincrementadoenpromedio2% por ao. El aumento de la poblacin, unmayor poder adquisitivo y las fuertes campaaspublicitariasenalgunospasesproductoressonalgunosfactoresquehanfavorecidoelconsumo.Otrofactorimportanteeslaaperturaenlosmercadosinternosdefirmasytiendasespecializadascuya oferta va dirigida principalmente a los jvenes y profesionales de clasemedia (ASERCA,2008).Segn laASERCA (2008),elconsumomundialdecafenelperiodo20072008fuede7,340,400toneladas(122.3millonesdesacos)anualesyseestimqueparaelao2010elconsumoserade6.9 millones de toneladas. Mientras tanto, en Mxico el consumo de caf fue de 132,000toneladas(2.2millonesdesacos),enelao2008aproximadamente.DeacuerdoconlaOrganizacinInternacionaldelCaf(ICO,2010)laproduccinmundialenelao2009 fue de 120millonesde sacos,mientrasque laproduccin enMxico en el ciclo agrcola20082009fuede270,000toneladas (4.5millonesdesacos)(ICO,2010).Losestadosconmayorproduccinenelao2009fueronChiapas,Veracruz,PueblayOaxaca,sobresaliendoelprimero,porqueconcentrmsdelatercerapartedelvolumendeproduccinnacionalnosloeneseao,sino durante todo el periodo 20002009. Losmismos cuatro estados sumaron casi 90% de laproduccinenelao2009.Sin embargo, de la produccin de caf enMxico, aproximadamente 163,800 toneladas (2.73millones de sacos) son destinadas para la exportacin (ASERCA, 2008). Lamayor parte de losingresosgeneradosporelcafenMxicoesdebidaalaexportacindelgranoenverde,estoes,antes de ser tostado. Los importadores (principalmente Estados Unidos y la Unin Europea)transformanelgranodndolesaboresyaromasparticularesdecadamarca,procesoporelcualelcostodelgranosellegaaelevarhasta30vecesmsdelpreciooriginalalcualfuecomprado(ICO,2010). De la produccin de caf en Mxico dependen directamente casi medio milln decampesinosyuntotalde3.5millonesdepersonas(Prez,2005).Por ello es necesario que Mxico promueva la produccin y exportacin de caf procesadohacindoseentoncesevidentelanecesidaddegeneracindeconocimientoparalaproduccindeunmejorcaftostadoquealcancemejorespreciosenelmercadomundialyquesustituyaengran

2

CAPTULO I INTRODUCCIN

parte la importacindecaftostadoenelpas.Lageneracindemejores ingresosseraungranincentivoparaloscampesinosyprocesadoresdecafenMxicoparacontinuareincrementarlaproduccindeunproductoquetienegrandemandaanivelmundial.Entendiendo esta problemtica, una de las empresas productoras de caf en Mxico se hapreocupado por este mbito y tiene como objetivo producir un caf tostado con un procesoexclusivoqueseacapazdemejorar lapercecpindesabordelcaf.Deesta forma, laempresaenfocsuobjetivoenlaproduccindeunacafnovedosoqueincluyeraunareduccindeacidez,yaquesehaencontradoque laacidezenelcafestcorrelacionadacon lacalidaddelmismoypor otro lado, con los sntomas de reflujo estomacal. Esta correlacin yace en que se haencontrado que algunos cidos, presentes en el grano de caf tostado, llamados cidosclorognicos, le confieren astringencia a la bebida de caf, teniendo un rol importante en ladeterminacindelacalidaddelabebidadecaf.Sin embargo,hayotros factoresque determinan la calidaddel caf; lamayorade los autorescoincidenenqueel factorms importantequebrinda la calidaddel cafes su saboryaroma,puesto que de ellos depende el precio que alcanza en el mercado y su aceptacin por elconsumidor.Elaromaysabordeseadosdelcafyusadosparalabebidasondesarrolladosduranteelprocesodetostado,enunprocesoregidoportiempoytemperatura,enelcual losgranosdecafsufrenunaseriedereaccionesqueresultanenlaformacindenuevasespeciesqumicas.Estos factores, sabor y aroma del caf, han sido previamente estudiados y se ha llegado aidentificar algunos de los compuestos qumicos responsables de los sabores y aromascaractersticos.Sinembargo,lascausasdelaformacindeestoscompuestosinvolucranprocesosmuycomplejos,yaquepuedehabermuchosfactoresqueinfluyenenelaromaysaborfinal.Aunqueexistenfactoresclaveparaeldesarrollodelsaboryaromaenelcaf,comoporejemploelorigendelgranoysuprocesodetostado,esnecesariogenerar informacincientficapormediode experimentos controlados para comprender losmecanismos fsicos y qumicos que rigen laformacindeloscompuestosdesaboryaromaenloscafsmexicanos,locualpuederesultarenunmejoramientode su calidadyprecio,ydeesta forma incentivarel cultivodeesteproductoagrcola, ya que Mxico tiene las condiciones necesarias para ser un gran productor a nivelmundial.Elprocesoquelaempresapretendeimplementarenelcaftostadoprometemejorarelsabordesuproducto ademsde contenerbajosnivelesde acidezpara aquellaspersonasquepadezcanproblemasdereflujoestomacalyquesehayanvistoobligadasaabandonareldisfrutedelcafpordichoproblema.Enelpresentetrabajosetratadecomprobarsielsaboresmejoradoporestenuevoproceso,porello seabordaresteproyecto con laobtencinde losperfilesde compuestosdearomasydesaborgeneralesatravsdelusodetcnicasinstrumentalesysensoriales,respectivamente,paraelcafdesacidificadoyelnodesacidificado,as comoelempleodeuna comparacin conmarcascomerciales.

3

CAPTULO2

Antecedentes

2.1 ELCAF

2.1.1 BOTNICA

Elcafesunode losproductosmsconsumidosenelmundo,provienede loscafetos,quesonarbustosdelasregionestropicalesdelgneroCoffeadelafamiliadelosRubiaceae(Alton,1998a).Lasdosprincipalesespecies comercialesde inters sonCoffeaarabica yCoffea canephora var.Robusta.Ellas sonconvenientemente referidoscomoArbicayRobusta, respectivamente.Cadatipotienevariedadesdiferentes,porejemplohayalmenos13variedadesdecafsArbica(Alton,1998a).

2.1.1.1 Coffeaarabica

LaplantaCoffeaarabicaesunarbustoorbolpequeodehojasbrillantescon fragantes floresblancasyfrutosdebayadecolorrojo.FueintroducidoenArabia,enYemen,enelsigloXV,dondeprontosevolvimuypopularysecoloccomo la bebidapreferida.C.arabicaesoriginariadeEtiopayArabiaoccidental.Losholandeses,franceseseinglesescultivaronlaplantadeArbicaaescala comercial en sus colonias tropicales a finales del siglo XVII. Posteriormente, para 1723BrasilhabaobtenidolassemillasyhastaeldadehoyBrasileselprincipalproveedordecafenelmundo(Alton,1998a).LasplantacionesnaturalesdeestaespecieseencuentranenEtiopa,enlazonadelasaltiplaniciescuyaalturaestcomprendidaentre1300y1800m,entre6y9de latitudnorte.Estareginsecaracteriza por una estacin seca de cuatro a cincomeses de duracin, con una precipitacinanualdeunos1500a1800mm.Latemperaturamediaoscilaentre20Cy25C,contemperaturasmnimasde4Ca5Cymximasde30Ca31C.Comosepuedever,setratadeunclimatropicalatemperadoporlaalturaydegranvariacinestacional(Alton,1998a).

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CAPTULO 2 ANTECEDENTES: EL CAF

Esteconocimientonos llevaaexplicar lasdificultadescon lasqueseenfrentaparacultivarestaespecieen las regionesbajas, con calor yhumedadexcesivos,o conun rgimenpluviomtricomuydistinto,ya seapor laabundanciadeprecipitaciones,oporsumaladistribucinestacional.(Alton,1998a)La experiencia, confirmando los estudios delmedio natural de crecimiento de la Arbica, hademostradoqueestaespecienopuedeprosperarenlasregionesintertropicalessinoesenzonasen que la conjuncin del relieve y la latitud proporcionen la correccin de los factoresdesfavorables(Alton,1998a).Paraestaplantanoesvital lasombra,sinembargo,paraalgunasdeellas, lasombra impidedemanera importanteeldebilitamientode losrboles,yporotro lado,ayudaaquesemantenganlasracesfrescas.Ensumayorparte,cuandoC.arabicasecultivaenestascondicionessemuestraresistente a las enfermedades, pero aquellas que han sido plantadas en lugares clidos y conniveles ms altos de humedad, pueden sufrir de enfermedades fngicas, en particular, laenfermedaddelasmanchasfoliares,causadaporHemileiavastatrix(Alton,1998a).

2.1.1.2 Coffeacanephoravar.RobustaCoffeacanephoravar.Robustafueconocidaen1895,cuandofuedescubiertacomounaespecieindgenaenelCongo,enfrica.C.canephoravar.Robustaprosperaenregioneselevadasentrelostrpicos,conunclimaecuatorialtpico,dondelasprecipitacionesestnalrededordecasi2mporao, la temperatura de 15C a 25C y hmedad atmosfrica permanentemente prxima a lasaturacin(Alton,1998a).

Lascondiciones ptimas deprecipitacinytemperaturapara las2especiessonmuyparecidas,sin embargo, la diferencia para Coffea canephora var. Robusta, es su tolerancia a soportarcondicionesmsextremas,porejemplo,toleramejorlahumedadynosevedaadaporHemileiavastatrix(Alton,1998a).

2.1.2 CRECIMIENTODELCAFETO

Lavidadelcafetocomprendetresgrandesperiodos;elprimero,eldecrecimiento,comienzaconla germinacinde la semilla y termina en la edad adulta, comprende, segn las especies y lascondicionesdelmedio,decuatroasieteaos.Elsegundoperiodoeseldeproduccin;eselmslargo, ya que abarca de quince a veinticinco aos, a veces ms. El ltimo periodo es el dedecadenciafisiolgicaqueterminaconlamuertedelarbusto(Coste,1969b).Desdeelpuntodevistaagrcola,slointeresanlasdosprimerasfases,yaqueconeldescensodeproduccinpordebajodelumbralderentabilidadquemarcael iniciodeltercerperiodo,nohayotrasalidaqueelarrancadodelosarbustosseniles(Coste,1969b).

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ESTUDIO DEL EFECTO DE UN NOVEDOSO PROCESO DE DESACIDIFICACIN EN EL SABOR Y COMPOSICIN DE CAF

Deesta formase tienen lasetapasde lagerminacinde lasemilla,crecimientoy fructificacin,siendoestaltimalademayorimportanciadesdeelpuntodevistadeformacindecompuestospromotoresdelsabor(Coste,1969b).

2.1.3 FACTORESCLIMTICOSPARAELCRECIMIENTODELCAFETO

Los factores ecolgicos (clima, suelo, etc.) ejercen una influenciamuy notable sobre el cafeto,hastaelpuntodequenoesposiblesucultivosinosecumpleciertonmerodecondiciones.Lasensibilidaddelcafetoaalgunodeestosfactoresestal,queselespuedeconsiderarcomofactoreslimitantes. Pero superadas estas limitaciones, este arbusto no carece de posibilidades deadaptacinaecologasmuyvariadas(Coste,1969a).

2.1.3.1 TEMPERATURADebedistinguirseentre laRobustay laArbicayaqueporsuorigen, laprimera,esmuchomsaptaparasoportar lasvariacionesde latemperatura,siempreycuandostasnoalcancencifrasmuybajasomuyelevadas.Porlogeneral,ningunaespeciaCoffearesisteunatemperaturacercanaalos0C.(Coste,1969a).Sin embargo, cuando ocurren descensos de la temperatura, causan trastornos fisiolgicos querepercutenenel crecimientoy fructificacin.Porcontraparte, losascensosde temperaturaporencimadelos30CafectantambinalaArbica,especialmentesielaireesseco;latranspiracinaumentadadeshidratalostejidos;elfollajesemarchitay,silapruebaseprolongademasiado,seennegreceycae.Asque lastemperaturasptimasdecrecimientooscilanentre22Cy26C,sinquelasoscilacionesseanmuymarcadas(Coste,1969a).

2.1.3.2 AGUA

2.1.3.2.1 PluviometraDespus de la temperatura ambiente, es el factor climtico limitativoms importante. Debentenerse en cuenta dos datos sumamente importantes: la cuanta total de las precipitacionesanualesascomosurepartomensualoinclusosemanal(Coste,1969a).Engeneral,elcafetoprosperaenregionesenquelasprecipitacionesalcanzande1500a1800mmanuales.Pordebajode los800o1000mmdeprecipitacionesanuales,inclusobienrepartidas,elcultivodecafesaleatorioylaproduccinfluctuante.Elritmoestacionaldelaslluviastieneunagraninfluenciasobrelafloracin,lafecundacinyfructificacin(Coste,1969a).

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2.1.3.2.2 HigrometraLahumedadatmosfricaejerceuna influenciamuymarcadasobre lavegetacindelcafeto,antetodoenespeciesdiferentesalaC.arabica.Laintensidaddelatranspiracinestefectivamenteenfuncindelahumedadatmosfrica(tensindevapor)ydelailuminacin(Coste,1969a).Las regiones forestales calientes y hmedas, donde el ndice de humedad es muy elevado,cercano a la saturacin, sonmuy favorables para canephora. En cuanto a Arbica, precisa unambientemenoshmedo,semejantealdelasaltiplaniciessubtempladas(Coste,1969a).

2.1.3.2.3 RocoEl aporte de agua del roco matinal debe mencionarse por cuanto en algunas regiones yespecialmenteenlaestacinseca,representaunaportehdricotilynodesdeableparaArbica(Coste,1969a).

2.1.3.3 ILUMINACINEn su hbitat natural, el cafeto se encuentra en lugares sombros o semisombros; sucomportamiento ante la luzhahechoquedurantemucho tiempo se le considerase comounaplantahelifoba,exigiendoen laplantacinuncubiertomsomenosdenso.Actualmenteestaprctica del sombreado, discutida durante mucho tiempo, est siendo abandonada, ya queexceptuandocasosconcretos,loscafetosencultivointensivos,sinsombreado,soncapacesdedarunrendimientoinclusomselevado(Coste,1969a).

2.1.3.4 VENTILACINEngeneral, losvientossonnocivosparaelcafetoporproducir roturade ramas,cadadehojas,etc.Aestaaccinmecnicaseaadeunaaccinfisiolgica,nomenosimportante,especialmentesi se trata de vientos secos y clidos: marchitamiento de las hojas y de los brotes jvenes,deteccindelavegetacin,etc.(Coste,1969a).

2.1.3.5 CORRECCINDELOSFACTORESECOLGICOSEs posible, en cierta medida realmente muy limitada, corregir los factores ecolgicosdesfavorables. Los hallazgos genticos, estudio de las mutaciones, creacin o seleccin devariedadesquerepresentenciertascaractersticasderesistenciaalfro,alasequa,etc.,permitenexplotarcafetosfueradesumedioecolgiconatural(Coste,1969a).

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2.1.4 PROCESAMIENTODELCAF

2.1.4.1 PROCESAMIENTODELGRANODECAFENVERDELaproduccindegranosdecafverde,involucraunasucesivaremocindelascapasexterioresdelapielrojaylapulpadelacerezadelcaf,seguidaporunaremocindelmuclago,elpergaminoque cubre y, finalmente, la piel que rodea al grano de caf (Figura 1). Existen dosmtodosactualmenteusadosparaelprocesamiento incialde losgranosdecafverdes,ellosseconocencomo elmtodo hmedo y elmtodo seco. Sin embargo, una alternativa de nomenclatura escomo:lavadoyprocesonatural,respectivamente,yevitaundesentendidoqueesamenudonecesarioaclararparaobtenerunadefinicindelprocesoaplicadosobreunlotedegranosdecafcualquiera(Alton,1998a).

Figura1.CortesagitaldeungranodecafLafiguramuestraencortesagital,lasdistintaspartesqueseencuentranenlacerezadelcafantesdellegaralgranodecaf(Alton,1998a).

Lavasecarepresenta laformatradicionaldelprocesamientodelcafcereza, lacualconsisteensecardirectamentealsollosfrutosmaduros,obteniendoconelloelllamadocafbolaocapuln;acontinuacin es descascarado a travs del proceso que recibe el nombre demorteado, paraposteriormenteserclasificadoycomercializado.Elresultadoqueseobtieneconesteprocesodesecadosellamacafsnaturales,loscualessecaracterizanporunsabormsastringentedebidoaltipo de fermentacin que se produjo. Igualmente se considera un producto demenor calidaddebidoaalgunosfactoresentre losqueseencuentrandiversosgradosdemadurezde losfrutoscosechadosysobrefermentacionesdurantelostiemposdesecado(Alton,1998a).Lavahmeda,porsuparte,estconstituidaporunaseriedepasos,quevandesdelarecepcinylimpiezadelacerezadecafhastalageneracindecafpergamino,elcual,hasidoconvertidoenun producto no perecedero que puede ser almacenado. De manera generalizada, podemossealarqueesteprocesamientoestconformadoporlossiguientespasos:a)recepcinylimpiezadelcafcereza,b)despulpado,queconsisteen laseparacinde lacscaradelgranodecaf,c)

Pieldelgranorojo(epicarpio)

Pulpa

Muclago

Pergamino(endocarpio)

SIlverskin(espermodermo)

Endospermo

Mesocarpio

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remocindelmuclago,esdecir limpiaralgranodecafdetodamateriaazucaradayprotenicaquecontiene.Comostees insolubleenagua,sehacecomnmenteatravsde lafermentacinnaturalengrandestanquesdeaguaporespaciode24hasta36hrs.d)Lavadodelgrano.Ellavadodelcafse llevaacaboutilizandodiferentesprocedimientosquevandesdecanastos,canalesdecorreteo,hastabombasde lavado.e)Secadodelcaf,etapaqueconsisteen laeliminacinde lahumedaddelgrano,atravsdetrespasos:elescurrido,oreadoysecadopropiamentedicho.Esteltimo,sedageneralmenteatravsdelasmquinassecadoras,enlascualeselgranoserecirculaacontracorrientedeairecaliente.Al finaldeesteproceso loqueseobtieneescafpergaminosecoelcualcontieneungradodehumedadde12%.Porestava,sehanproducido importantesvolmenesdecafssuaves(Alton,1998a).Ahora bien, el beneficio seco es la ltima etapa del proceso que recibe el caf cuyo fin es laexportacinobienpara consumonacional,el cual serutilizadopor la industria torrefactora ysolubilizadora. El proceso de esta etapa inicia con la recepcin del caf pergamino que serbeneficiadoyconsucorrespondienteevaluacin lacualser labaseparaestablecerelprecioapagarse. En esta evaluacin se determina la calidad del grano, cuidando que no tenga oloresextraos, el rendimiento de pergamino a verde, as como tambin la humedad e impurezas.Posteriormente, el caf pergamino es depositado en una tolva que abastece a lamquina deprelimpieza,lacualmediantelavibracinseparalasimpurezasquepuedatener.Acontinuacin,el caf es enviado a la mquina morteadora, la cual se encarga de eliminar la pajilla pordesgarramientoofriccin,obteniendoconelloelcafverdeuoro(Alton,1998a).Otrodelospasosqueguardaunasingularimportanciadentrodeesteproceso,eselqueserefierea la clasificacin del grano, el cual se hace a travs de varias etapas. Primero, se hace unaclasificacinporformaytamao,detalmaneraquemediantediferentescribas,seseleccionanlosgranos,dependiendodeldestinodelcaf:cribade6mmparacafcuyoenvioesEstadosUnidosyde7mmparaEuropa.La segundaclasificacinesporpeso,utilizandomquinasneumticas seseparael cafen tres clases: caracol, grano superiordeprimera y cafde segunda. La terceraclasificacinespordensidadyforma,llevndoseatravsdemquinascombinadasquefuncionanmediantevibracinyaireacontracorriente,obtenindosecuatroclasesdecaf:superiorprimera,segunda, tercera y granza. La preparacin de lotes para exportacin requiere de sistemas yequiposelectrnicosqueoptimizanlacalidaddecadapartida(Alton,1998a).

2.1.4.2 TORREFACCINDELCAF

Sin embargo, las cualidades aromticasdel cafno aparecenni sedesarrollan sino esbajo laaccindealtastemperaturasalaqueessometidoenelcursodelatorrefaccin,llamadatambinquemadootostado.Apartedelasmodificacionesqueseproducenensuaspectoexterior(color,volumen) y su contextura en esta operacin, el producto es resultado de profundastransformaciones qumicas, algunas de las cuales originan el aroma y el sabor especiales ycaractersticosdecaf(figura2)(Coste,1969d).La accin de las temperaturas que van elevndose progresivamente, da lugar a las siguientesmodificaciones. Hacia los 100C el color verde de los granos comienza a volverse amarillo; la

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desecacinestacompaadapordesprendimientode vaporde agua yolorapan tostado.Porencima de 120130C, el grano adquiere un tinte castao que se acenta poco a poco haciavariantespardasmsomenososcuras.Enestafase(150C),elcafcomienzaadesprenderunolorquerecuerdaaldelosgranostostados,sinquepuedapercibirsetodavasuaromacaracterstico,yaquesteslosecomienzaaproduciralrededordelos180C(Coste,1969d).

Figura2.TostadorarotatoriaconparedslidaEnestamaquinariaesdondesegeneraelcambioqumicodelgranodecaf,formandounanumerosalistadecompuestosaromticos(Schwartzberg,2002)

Aestatemperaturalosgasesdecombustinpuedenserapreciadosconuncolorblancoazulysedesprende CO2 y CO. Se observa tambin que el color de los granos cambia amarrn y queaumenta el volumen de los mismos. A temperatura ms alta, el gas desprendido es msabundante y de color ms oscuro. El aroma alcanza ahora su plenitud. Los granos de cafaumentananmssuvolumen,crepitanyensusuperficieapareceunexudadobrillantemsomenosabundante(Coste,1969d).Hacia los270Celdesprendimientodehumosseacenta, losgranosseennegrecenysetornanmates; su volumen ya no aumenta. Hacia los 300C los granos son negros, carbonosos,desmenuzables a lams ligera presin y el aroma se ha desaparecido por completo. En esteestadoexcesivodetorrefaccin,elcafestcarbonizado(Coste,1969d).Losespecialistas sitan lazonade la torrefaccinentre185Cy240C, siendo la temperaturaptima comprendida entre 210C y 230C. Por encima de estas temperaturas se inicia lasobretorrefaccin.Latemperaturadelatorrefaccinyloscuidadosconquestaseefectatienenunaconsiderableinfluenciasobrelascualidadesfinalesdelcaf(Coste,1969d).

1.Horno4.Lneadegasreciclador7.Compartimientodecafverde2.Tambortostador5.Piladedescargadegas8.Enfriador3.Cicln6.Postquemador9.AireFresco

GasCombustible

Direccindelflujodegas

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Lacomplejidaddelosfenmenosquetienenlugarenelcafenelcursodelatorrefaccinhasidosubrayada por Ornano (1964). Este autor ha determinado experimentalmente que durante latorrefaccin se producen cuatro grupos principales de reacciones (deshidratacin, hidrlisis,desmlisisycatlisis),quese realizanconmayor intensidada temperaturasbiendeterminadas.Igualmentesehacomprobadoquealgunasdeestasreaccionescomienzancuandootrasnohanterminadotodava.Enmuchos lugareseltostadodelcaf,serealizadeunmodoemprico.Esdesuma importanciaentoncesquesetengaunperfectoconocimientode loscafsverdesparapoderdeterminar,nosolamente las especies, variedades y proveniencia, sino tambin sus caracteres propios, enfuncindesuorigen,desulugardealmacenamiento,desucalibre,delacantidadynaturalezadelasimpurezasquecontienen.Cadatiporespondedistintamentealosdiferentesparmetrosdelatorrefaccin:duracin, ndicedehinchamiento,colorde losgranos,prdidaporelfuego,etc.Latorrefaccindebejugarconestosfactoresdemodoqueseconsigaobtenerdecadaloteelptimodecualidadesorganolpticasconunmnimodeprdidasdesubstancias(Coste,1969d).Laduracinde latorrefaccinesdedoceaquinceminutos.Esmsrpidaconalgunosaparatosqueconotrosypuede terminarseencincominutos.La recuperacindesubstanciasaromticasvoltilesquesedesprendenenelmomentodelatorrefaccinyquesonarrastradasalexteriorporgases calientes, han sido objeto de estudio. Al mismo tiempo que proporciona al caf suscualidadesgustativas yaromticas, la torrefaccinprovocaalgunasmodificacionesenelgrano.Primero se registra la prdida de peso (llamada prdida por el fuego), consecuencia de laevaporacindeunagranpartedelaguacontenidaenelcafverde,quevarade14%a23%.Suimportanciadependeprimerodelporcentajeoriginaldeaguadelgranoverde,quepuedevariarde acuerdo a su origen botnico, del modo de preparacin de las semillas en el lugar deproduccin,delascondicionesdealmacenaje,delatcnicadetorrefaccin,etc.(Coste,1969d).Loscafstorrefactosaumentandevolumen.Estefenmeno,debidoa laexpansinde losgasesque se produce entre los 180C y 220C, provoca asimismo un comienzo de desarrollo delalbumen,quese traduceporunaexpansinvolumtricadelordende50%a80% (losextremosson 30% y 100%). El origen botnico, la procedencia, el contenido de humedad son tambinfactorescapacesdeinfluirenlaintensidaddeestefenmeno(Coste,1969d).Elcolordelassemillasvaramuchoconlatorrefaccin,siendofuncinsobretododelaintensidadyde laduracindeestaoperacin.Elenfriamientomsomenosrpidode losgranosalsalirdelosaparatosproporcionatambinmodificacionesdematiz.Elgustodelosconsumidorestiene,enestecaso,mayorimportancia;ylatorrefaccinclara(canelaoroblebure),olamedianauoscura(francesao italiana),sonotrostantoscriteriosquesignificanunaromayunsabordeterminados(Coste,1969d).

2.1.4.3 MODIFICIONESQUMICASPORELTOSTADO

Las substancias minerales no se modifican sensiblemente y su cantidad relativa aumenta aconsecuenciade laprdidadeaguayde loscompuestosorgnicosvolatilizados.Lassubstancias

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nitrogenadastotalesrepresentanenelcaftostadocasilamismaproporcinqueenelverde.Estaobservacindemuestraque los compuestosnitrogenadosdesaparecidos son aproximadamenteproporcionalesalasumadelosconstituyentesvoltileseliminadosenelcursodelatorrefaccin.Es errneo deducir la aparente fijeza de las cantidades de nitrgeno total o deducir que loscompuestosnitrogenadosnohansufridomodificaciones(Navellier,1959).Estasmodificacionesprovocanlaaparicindesubstanciasfijasquepermanecenenelgrano,ydesubstancias voltiles que desaparecen en sumayor parte. Pero el caf tostado, que tiene unaestructura porosa, retiene por absorcin una parte de los compuestos voltiles formados: losrastrosde lassubstanciasnitrogenadasvoltiles,creadasenelcursode la torrefaccin,aportanunapreciosacontribucinalcomplejoaromtico(Navellier,1959).Lassubstanciasgrasasconservanigualmenteunnivelrelativomsomenosestableoqueinclusoavecespareceaumentar.Estoindicaquelaprdidademateriagrasaesproporcionalmentemenorquelaprdidatotaldesustanciasfijasiniciales.Porconsiguiente,lamateriagrasaproporcionaunapequeacantidaddeprincipiosvoltiles, loquenoexcluyequeeventualmenteestosprincipiosalcancenunaciertaimportanciacuantitativa(Navellier,1959).Sin embargo, bajo la influencia del calor, lasmaterias grasas son liberadas de los complejosaromticosoglucdicosenqueestnincluidas.Seobservaquelamateriagrasaexudaconmayorfacilidaddelcaftostadoquedelcafverde.Estamateriagrasalibrejuegaelpapeldesolventeyfijador de diversos principios aromticos, por un fenmeno anlogo al del enfleurage(enflorecimiento) que se utiliza en perfumera, y puede igualmente proteger a los principiosaromticos contraeloxgenoatmosfrico.Dehecho, sibiennoparecequeuna granpartedelaromadelcafestoriginadaporlamateriagrasa,staintervieneenlafijacinypreservacindelaroma(Navellier,1959).Losglcidossonmuyafectadospor latorrefaccin.Lasmolculasmsgrandesseescindeny lasmspequeassetransformanenproductosvoltiles,porloquepareceserqueunabuenapartedeloscomponentesspidosdelcaftostadoprovienendelosglcidos.Sinembargo,tambinsoncapacesdeformarcidosvoltiles,aldehdos,yotroscompuestosquematizanelaroma.Loscidossubsistenparcialmentetraseltueste,peroesnecesarioadvertirqueelcontenidodelcaf en cidos solubles evolucionamucho en el curso de esta operacin. Los cidos voltilesdesempeanunpapelimportanteenelaromayenelsabordelabebida(Navellier,1959).Los alcaloides sufren diversas transformaciones: la cafena se volatiliza parcialmente sindescomponerseyprobablementeparticipaenlaformacindepiridinaydecidonicotnico.Cabepensarquelosprincipiosaromticosderivandelassubstanciasfijasmsafectadasporeltueste.En lo que concierne a la naturaleza del aroma, se estima que la complejidad de lamezcla deprincipios aromticos es tal, que no se puede discernir cul de ellos es el olor dominante.Actualmente,noseconoceningnprincipioqueporssolohuelaacaf,yporotraparteeloloracafsealterasiselesustraetalocualdesuscomponentes(Navellier,1959).El equilibrio del complejo aromtico del caf tostado es muy precario. Puede perdersecompletamenteuncomponentevoltilosufrirunaalteracinfundamentalmedianteunareaccinqumicaconotraespecie,porejemplo,pormediodeoxidacin.Estasmodificacionesdeprecian

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profundamenteelproductoafectadodelquesedicequehaenvejecidooqueestventilado.Laausenciadeunprincipioaromticodominante,haceuntotalcambioyextremalacomplejidadenlamezcladeestoscompuestosaromticos(Navellier,1959).

2.1.5 COMPONENTESQUMICOSDELCAF

Loscompuestosresultantesdeltostadodelcafnosonnecesariamenteencontradosenelgranodecaftostadofinal,slopocosdeellossonretenidosenelgranotostado(HolscherySteinhart,1994).Enuna listade componentes voltilesdealimentos, seencontrqueparael cafestnenlistadosms de 800 compuestos en su estado de tostado, y de stos, 60 a 80 son los quecontribuyenalaroma(HolscherySteinhart,1994).Enlatabla1sepuedeobservarunalistadeloscompuestosgeneralesqueseencuentranenelcaftostado(Vitzthum,1976;Alton,1998a).

Tabla1.ComposicinaproximadadelcafArbicatostado

COMPONENTES ESPECFICOSTOTAL(%)

ACUOSOLUBLE(%)

Protenas Comoaminocidos 9 1.5Carbohidratos:Polisacridos Polisacridos:

Aguasoluble 24 Aguainsoluble 6 6Sacarosa 0.2 0.2Glucosa,Fructosa,Arabinosa 0.1 0.1

Lpidos Triglicridos 9.5 Terpenos:libres,steres,glucsidos 2 Algunos

cidosVoltiles cidofrmico 0.1 0.1cidoactico 0.2 0.2

cidosnovoltiles Lctico,pirvico,oxlico,tartrico,cidosctricos 0.4 0.4cidosclorognicos 3.8 3.8

Alcaloides Cafena 1.3 1.2Trigolena

Cenizas Minerales 4 3.5Agua 2.5 2.5Parcialmenteconocidos Compuestosvoltilesdearoma 0.1 0.1

Compuestosdetostado,fenoles,etc. 35 7.5TOTAL 100 27.5

AdaptadodeVitzthum(1976).

Latabla2muestralasconcentracionesdelos14compuestos,quecontribuyenmayoritariamenteal aroma del caf para los dos tipos de variedades, Arbica y Robusta. Esta comparacin fuerealizadaporSemmelrochycol.,(1995), lacualreveladiferenciassignificativasen lascantidadesdeestoscompuestos.

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Tabla2.ComparacindearomaspotentesdeloscafsArbicayRobusta

COMPUESTOCONCENTRACINENCAFArbica

(mg/Kg)CONCENTRACINENCAFRobusta

(mg/Kg)

2Furfuriltiol 1.08 1.73Metional 0.24 0.095Formatode3mercapto3metilbutilo 0.13 0.1152Etil3,5dimetilpirazina 0.33 0.942,3Dietil5metilpirazina 0.095 0.31Guayacol 4.2 28.24Vinilguayacol 64.8 177.74Etilguayacol 1.63 18.1Vainillina 4.8 16.1(E)damascenona 0.195 0.2054Hidroxi2,5dimetil3(2H)furanona 109 574Hidroxi4,5dimetil2(5H)furanona 1.47 0.635Etil3hidroxi4metil2(5H)furanona 0.16 0.0855Etil4hidroxi2metil3(2H)furanona 17.3 14.3

AdaptadodeSemmelrochycol.,(1995)

2.1.5.1 COMPUESTOSALIFTICOS

Las principales fuentes de los compuestos alifticos en el caf tostado son fragmentos decarbohidratos y protenas. Los cidos libres alifticos son generados durante la transformacintrmicadeloscarbohidratoscomplejos.Enunsistemamodelo,diseadoparasercomparadocongranosdecafverde,hechoconcelulosayarabinogalactanos,seprodujeron loscidosfrmico,oxlico, malnico, y succnico (Nakabayashi, 1978). Estos cidos libres, formados durante eltostado, son fcilmente perdidos durante el almacenamiento y tostado del caf, como esevidenciadoporundecrecimientoenelvalordeacidez(Haraycol.,1979).LoscidosgrasosvoltilessonencontradosenunaproporcinmsaltaencafsRobustatostadosqueencafsArbicatostado(Vitzthum,1976).Loscidosgrasosparecenserformadosduranteelalmacenamientodegranosdecafenverde,bajocondicionestropicales(WajdayWalczyk,1978).Los cidos carboxlicos formados de esta forma son a su vez una fuente de otros compuestosalifticos,asque loscidoscarboxlicos libresde tamaomayora C10sonencontradossloentrazas (Vitzthum, 1976). La descarboxilacin de los cidos alifticos produce una serie dehidrocarburoscuandoelcafestostado(Vitzthum,1976).Loscarbohidratos,adems,puedenformarotroscompuestoscarbonlicos(Vitzthumycol.,1976),por ejemplo, glioxal,metil glioxal, y diacetilo; los cuales han sido identificados en cafmolido(Kasai y col., 1982). Las reacciones de oscurecimiento involucran aldosas y aminocidos quepueden explicar la produccin de algunos compuestos, tales como acetol y diacetilo (Meyer,1960).Algunosdienalesencafverdehansidorecientementeidentificadoscomo(E,E)2,4y(E,Z)2,4nonadienal y (E,E)2,4 y (E,Z)2,4decadienal (Boosfeld y Vitzthum, 1995). Las poliaminasalifticas,putrescina,espermina,yespermidina,estnpresentesen losgranosdecafenverde,perotodasellassondescompuestasenelprocesodetostado(Amorimycol.,1977).

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Los aminocidos que contienen azufre, como metionina y cisteina, son probablemente losprecursoresdemercaptanos,sulfuros,ydisulfuros.Eldimetilsulfuroformadimetilsulfxido,ysuproducto oxidado dimetil sulfona, los cuales probablemente estn presentes en caf verde ytostado (Pearson y col., 1981).Dimetiltrisulfuro ha sido identificado en grano de caf tostado(TresslySilwar,1981);elcafrecintostadoslocontienetrazasdealquildiytrisulfuros,perolasconcentracionesdeestasespeciesaumentanencafprocesadoaejo(TresslySilwar,1981).

2.1.5.2 COMPUESTOSALIFTICOSDEAROMAYSABOR

Variosdeloscompuestosalifticosdebajopesomolecular,enunamezcla,sonpartedelaromadecaftostado.Enunamezcladenuevecompuestosconaromaacaftostado,seencontraron lossiguientescompuestos:isopentano,nhexano,acetaldehdo,dimetilsulfuro,propanal,isobutanal,isopentanal,metanoly2metilfurano(Osajimaycol.,1979).Adems,lafrescuradelaromaysabordecafhansidocorrelacionadosconalgunoscompuestos,principalmentecon2metilpropanalydiacetilo.Cuando laconcentracindeestos2compuestosdecrece, lo hace tambin el sabor de caf fresco (RadtkeGranzer y Piringer, 1981). Otroscompuestos alifticos que son perdidos desde su empaque y sin un vaco en elmismo, sonformiato demetilo, acetato demetilo, tioacetato demetilo y acetona (Vitzthum yWerkhoff,1979).Latabla3muestra lasconcentracionesdecuatrocompuestosquecontribuyenaunsaborfresco en la bebida de caf tostado, preparada con 5 g de caf por 100mL de agua (Sivetz yDesrosier,1979).Porotro lado,elolora rancio segeneraenpresenciadehumedadyoxgeno.Ellosprobablementecausan las reaccionesdecondensacina losaldehdosy laoxidacina losdimetilsulfuros (SivetzyDesrosier,1979).Loscompuestosalifticosmsvoltilessepierdenengranmedida en alguna etapa del proceso de tostado. Por ejemplo, en un ensayo hecho porFigueiredoeIovaldo(1975),elacetaldehdofueunode12compuestosvoltilesqueseperdieronenuntuestede8minutosa220C.Normalmenteeldesperdiciodegasesapartirdeunafbricade caf contiene ciertos compuestos,entreellos,metanol,acetona ycidoactico (Tijmensen,1978).Una listadecompuestosalifticosquehansidoreconocidosenelcafverdeytostadoseencuentraenelanexo11.1.

Tabla3.Concentracindecompuestosdesaboresencialesparaunsaborfrescoenlabebidadecaf

COMPUESTOCONCENTRACINPARAUNSABORFRESCO(ppm)

UMBRALESDESABOR(ppm)

Dimetilsulfuro 4 0.1

Formiatodemetilo 12 0.5

Isobutanal 20 0.5

Diacetilo 40 1

(AdaptadodeSivetzyDesrosier,1979)

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2.1.5.3 COMPUESTOSALICCLICOS

El tostado preliminar de un caf produce fragmentos de bajo peso molecular, los cuales seconviertenencompuestoscarbonlicosalicclicosvacondensacinaldlica.Lasciclopentadionasprobablementesurgendelafructosaenespecfico(Vitzthum,1976).Varioscompuestosalicclicosidentificablesencaftostadosonterpenos,ystoscontribuyenpresuntamentealaceitedecaf.LascaractersticasdesaboryaromaatierraysperoencafsRobustasonmayormenteatribuidosal2metilisoborneol.AlgunascantidadesdeestecompuestofueronencontradasencafRobustaverde,lascualesoscilaronentre0.03a0.3ppb,estopodrasercompletamenteremovidoporuncalentamientoabasedevaporotostado (Rougeycol.,1993).En losgranosdecafRobustaseencuentra10vecesmsestecompuestoqueencafArbica(BadeWegnerycol.,1993).Mientrastanto,elcontenidodefitatosdelosgranosdecafesde1.2a5.4mg/g,yslounaporcindeestoes extrable en agua (Harland, 1985; Arnaud, 1993). El inositol con 6 grupos fosfato esdescompuestoenel tostado con formacinde inositoles conmenornmerodegrupos fosfato(FranzyMaier,1994).Una listadecompuestosalicclicosencontradosencafsemuestraenelanexo11.2.

2.1.5.4 COMPUESTOSAROMTICOS

2.1.5.4.1 HidrocarburosAromticos

Los hidrocarburos policclicos aromticos son normalmente asociados con la formacin dealquitrnyhollnenprocesosdetostado,sinembargo,compuestoscomoelfluorantenoypirenotambinhansidoencontradosencafverde(Vitzthum,1976).Dependiendodelascondicionesdetostado,lascantidadesdeestoscompuestossernaltas.Benzo(a)pirenohasidovistoalnivelde14g/Kgencafmolido(Levi,1980).CuandoelcafArbicaescuidadosamentemantenidolibredealquitrn,y losgasescalientessonrealzadosdelsistemadetostado, losnivelesdebenzo(a)pireno son de 1 g/Kg. Si los gases calientes son reciclados, los valores de benzo(a)pirenoalcanzanalrededorde3g/Kg,perosielhollnesacumuladoconelcaf,losvaloresdebenzo(a)pirenolleganaalcanzarunvalorde350g/Kgbenzo(a)pireno(Guyotycol.,1982).Sinembargo,enunestudioitaliano,elbenzo(a)pirenoqueestuvopresenteencafverdeyanofuedetectabledespus del proceso de tostado (Morgante, 1980). Se encontraron hidrocarburos policclicos,entreellos,el2,3benzofluorenoa22g/Kgencafverde,elcualfuedecreciendoa12g/Kgenun proceso Italiano de tostado (Morgante, 1980). Se ha encontrado que los granos de cafcontienenpequeascantidadesdeestireno(1.57a7.85ng/g)(Steeleycol.,1994).

2.1.5.4.2 Fenoles

Una alta proporcin de compuestos aromticos en caf son fenlicos, y presuntamente sonderivadosde la ligninay taninosprovenientesde laestructura celulardelcaf (TreaseyEvans,

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1978).Lahidroquinonaestpresenteenlabebidadecaf,aunnivelde0.3ppm,aligualqueensu forma libre como Dglucopiransido (Deisinger y col., 1996). La extraccin de flavonoles(catecoly4etilcatecol)apartirdelvaporgeneradoporelcafverdetratado(Rahnycol.,1979),puede ser correlacionado con la presencia de los llamados taninos condensados (Windholtz,1976).

Lossteresdeloscidoscarboxlicosderivadosdetrihidroxibencenosformadosporesterificacincon un azcar, son caractersticos de los llamados taninos hidrolizables (Windholtz, 1976).Tambinstospuedenestarpresentesenlosgranosdecaf,comoseevidencaporlapresenciade pirogalol (Vitzthum, 1976) y 1,2,4trihidroxibenzeno, en los granos de caf tostado (Rahn yKoenig, 1978). Sin embargo, la fuente de trihidroxibencenos a partir del caf es msprobablementeelcidoqunico(Tresslycol.,1978).

2.1.5.4.3 cidosclorognicos

Enel cafhayuna seriede compuestos fenlicos, los cuales sederivande loscidos cafeicoyferlicos.Estoscidosestnpresentescomosteresdelcidoqunico,ysonbienconocidoscomocidosclorognicosyferulilqunicos(Figura3).Elpatrndeloscidosclorognicosenloscafsenverdeytostadopuedeserusadoparadistinguirentreellos(Bichiycol.,1995).La inclusin de cerezas inmaduras en el caf verde tiene un efecto negativo en el saborde labebidafinal.As,esinteresantereconocerquecerezasinmadurasdeCoffeaarabicaostentanaltosvaloresdelarazncidomonocafeoilqunico:cidodicafeoilqunico(DeMenezes,1994).Elcidoqunico libre es usado en elmejoramiento de sabor en las bebidas, y puede ser obtenido engrandescantidadesapartirdelosgranosdecaf(Hatsutoriycol.,1995).Loscidosclorognicossonbienreconocidoscomoantioxidantes;enalgunascircunstanciassonmspoderososcomoantioxidantesqueeltocoferoloelcidoascrbico(MorishitayKido,1995),ysontilescomointerceptoresderadicaleslibresinvivo(Nakayama,1995).Por otra parte, la naturaleza antibacterial del caf ha sido atribuida al contenido del cido 5cafeoilqunicoenel caf tostado (Daglia y col.,1994),mientrasen los residuosde caf, la3,4dihidroxiacetofenona fue reconocida comounagenteantimicrobiano (Nishinay col.,1994). Lascantidadesdecidosclorognicossepresentanenlatabla4.

Tabla4.Cantidadesdecidosclorognicospresentesencaftostado

CIDOSCLOROGNICOSENCAFTOSTADO CONTENIDO(%p/p)

cido3cafeoilqunico(cidoclorognico) 2.0cido4cafeoilqunico(cidocriptoclorognico) 0.2cido5cafeoilqunico(cidoneoclorognico) 1.0cido3,4dicafeoilqunico(cidoisoclorognicoa) 0.01cido3,5dicafeoilqunico(cidoisoclorognicob) 0.09cido4,5dicafeoilqunico(cidoisoclorognicoc) 0.01

(AdaptadodeVitzthum,1976)

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Ms recientemente, una serie de 11 cidos clorognicos, incluyendo los de la tabla 3, fueronidentificados en granos de caf Robusta (Murata y col., 1995). De lamisma forma Fujioka yShibamoto(2008) identificaron9cidosclorgenicos, incluyendo losmismosde latabla3,en12cafstostadosdemarcascomerciales.

Figura3.Algunoscidospresentesenlosgranosdecaf(AdaptadodeVitzthum,1976)

El tratamiento y el ambiente en el que se encuentran los granos de caf verde, afectan lasconcentraciones de los cidos cafeoilqunico y feruloilqunico (Belyaya y Clifford, 1995), dandolugar a la descomposicin de stosmismos. El sumergimiento de los granos de caf en aguadurante48horasprovocaunaprdidade40%decidoclorognico,apesardequelosgranosslo

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sehinchanpormuypoco,porsloel5.5%(Vincent,1977).Porotrolado,laradiacin(gamma)parecenocambiar lasconcentracionesde loscidosclorognicoocafeico(DeshpandeyAguilar,1975).La importanciadeestoscidos radicaenque constituyenel segundogrupoms importantedecompuestos,representandoel6a10%delamateriasecadelosgranosdecaf.Ademsloscidosclorognicossonuncomponenteclaveenladeterminacindelacalidaddelabebida.Lacantidaddecidosclorognicosseencontrmayorparalosgranosdecafdefectuososcomparadoconlosnodefectuosos (Frana y col.,2005).Porotro lado, sehaencontradoqueel tostado causaundecrecimiento del cido clorognico de 7 a 4.3% (Goldoni y col., 1974), acompaado de unincremento inicialdecidoqunico.Enuncafmstostadoelcidoqunicoesdisminuido.Estosugiere que los azcares endgenos pueden estar reaccionando con el cido clorognico,formndoseelcidoqunico.Elcontenidodecidoqunicoencafssometidosadiferentesnivelesdetostadosemuestraenlatabla5(NakabayaishiyKojima,1980).Aparte de los contenidos cambiantes de cido qunico a lo largo del proceso de tostado, lasconcentracionesdelosdiferentesismerosdecidoqunicocambiantambin,correlacionndoseel grado de isomerizacin con los diferentes niveles de tostado, sin importar origen del caf(ScholtzBoettcheryMaier,1991).Laprdidadecidoclorognicoestambincorrelacionadaconsu incorporacin en productos de oscurecimiento (Vitzthum, 1976). Durante el tostado, losdifenoles,4etilpirocatecolypirocatecolsonformadosapartirdelcidocafeico,mientrasqueelcido qunico genera fenol y cido benzoico, as como dihidroxibencenos y trihidroxibencenos(Tresslycol.,1978).Laslactonasdelcidoclorognicosonproducidasenelprocesodetostadoyalcanzanunrangodeentre1.5a3.5g/Kgenlasmuestrasdecafcomerciales.Doslactonasquehansidoidentificadasenelcaftostadoson3cafeoly4cafeollactonadelcidoqunico(Bennatycol.,1994).Unalistadecompuestosaromticosencontradosencafverdeytostadoespresentadaenelanexo11.3.

2.1.5.5 COMPUESTOSHETEROCCLICOS

2.1.5.5.1 HeterocclicosconoxgenoLos furanos que son comnmente monosustituidos en la posicin 2, o disustituidos en lasposiciones2y5,sondestruidosenelprocesodetostado.Laglucosacalentadaporssolaproducecercade20 furanos,de loscuales9hansidoreportadosenelcaftostado (Vitzthum,1976).Elsabor a fresco de caf tostado puede ser estimado de acuerdo a la concentracin del 2metilfurano(RadtkeGranzeryPiringer,1981).El furfural esmuy caracterstico por su aroma en los cafs instantneos y es probablementeformadojuntoconelfuranocuandoloscarbohidratossonsometidosaunatemperaturade172Cparaproducirelextractode caf (SivetzyDesrosier,1979).Porotro lado,el contenidodeunafraccindefurfurilalcoholenelcaftostado,sehaobservadocomouncomponentedeunsabor

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indeseable(Shibamotoycol.,1981).Ladistribucindeloscompuestosheterocclicosconoxgenodifiere entre los cafs tostados Robusta y Arbica; algunas de las concentraciones estnpresentadasenlatabla6(Tresslycol.,1978).

Tabla5.Contenidodecidoqunicodeacuerdoalincrementodetostadodelosgranosdecaf

GRADODETOSTADO(INCREMENTO)

CIDOQUNICO(%)

Granosverdes 1.3

TostadoMedio 1.4

TostadoFrancs 3.5

TostadoHielo 2.0

TostadoItaliano 1.7

(AdaptadodeNakabayaishiyKojima,1980)

2.1.5.5.2 Heterocclicosnitrogenadosyazufrados

Loscompuestosheterocclicosnitrogenadosyazufradossonformadosduranteeltostadocuandolosazcaresyfuranosreaccionanconaminocidos.Porejemplo,unsistemamodeloconsacarosaen presencia de serina, y calentado a 225C produce mayormente pirazinas, piridinas,quinoxalinas,ascomofuranos.Algunoscontribuyentesalaromadelcaf,sonproducidosapartirdelfurfural,5metilfurfural,cistenaymetionina(Tresslycol.,1981).Algunosde loscompuestosheterocclicosenelcafmolidotostadosonsubstancialmenteprdidosdespusdedossemanas;porejemplo,eltiofeno3aldehdoesperdidoenun80a90%enesteperiodo(RadtkeGranzeryPiringer,1981).

Tabla6.Concentracindealgunoscompuestosfurnicosypirnicosengranosdecaf

COMPUESTO Arbica(ppm) Robusta(ppm)

Furfurilalcohol 300 520cidofurancarboxlico 80 555(Hidroximetil)2furaldehido 35 10Furaneol 50 25Etilfuraneol 8 2Isomaltol 8 1.5Maltol 39 455Hidroximaltol 15 65Hidroxi5,6dihidromaltol 13 10

(AdaptadodeTresslycol.,1978)

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2.1.5.5.3 Heterocclicosconaromaysabor

Varioscompuestosheterocclicoscontribuyena lasnotasparticularesdesaboryaromadelcaftostado, por ejemplo: furfural con una nota a heno (Sivetz yDesrosier, 1979),Nfurfuril pirrolposeenotasverdes(Tresslycol.,1981),laspirazinassonasociadasalolordenuecestostadasylaspiridinas a quemado o alquitrn (Vitzthum, 1976). Las concentraciones de varios compuestosheterocclicosconsustituyentesazufrados,semuestranenlatabla7.Loscompuestossulfurososcomofurfurilmercaptano,tienenunaromaapodrido,peroparticipanenmuypequeascantidadesenelaromadecaf(SivetzyDesrosier,1979).Lapiridinaesformadaapartirdelatrigoleinaduranteeltostado(Vitzthum,1976)ysepresumeacontribuiralsabordecaf,especialmenteencafs tostados.Sepresentauna listadecompuestosheterocclicosenelanexo11.4.

Tabla7.FuranosquecontienenazufreencafsArbica,RobustaeInstantneo,despusde10dasdelprocesodetostado

COMPUESTO Arbica(ppb)

Robusta(ppb)

Instantneo(ppb)

Furfurilmercaptano 1100 2000 3900Furfurilmetilsulfuro 1100 2200 2800Furfurilmetildisulfuro 120 650 600(5Metilfurfuril)mercaptano 190 110 10(5Metilfurfuril)metilsulfuro 90 60 40(5Metilfurfuril)metilsulfuro 30 20 15Furfuriletilsulfuro + 10 Difurfurilsulfuro 60 130 2Metil3(metiltio)furan + 25 2Metil3(metilditio)furan + 10 Kahweofuran 1160 850 600

(AdaptadodeTresslySilwar,1981)

2.1.5.6 PROTEINAS,AMINOCIDOSYCIDOSNUCLEICOS

El caf tostado contiene cerca del 10% de protena cuando sta es estimada en trminos deaminocidos liberadosdurante lahidrlisis (ver tabla8) (Vitzthum yWerkhoff,1979).Arginina,cistena, histidina, lisina, serina y treonina son los aminocidosms reducidos en proporcin,despusdelprocesodetostado.Elcidoglutmicoyleucinasonparticularmenteincrementadosenproporcin,porelprocesodeltostado.Enelcafenverdetambinseencuentranaminocidoslibres.Dieciochoaminocidosyelcidopipeloicohansidoencontradosdemanera libreocomopartedeunaprotenaenelcafverde(PereirayPereira,1977).Eltratamientoconvaporreducela cantidaddestos, yel tostadopuede causar aminocidos libresno remanentes (Steinhart yLuger,1995).

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Tabla8.Aminocidosobtenidosapartirdecafverdeytostado,porhidrlisiscida,expresadoscomoporcentajesdelcontenidototaldeaminocidos

AMINOCIDO CAFVERDE(%) CAFTOSTADO(%)

Alanina 4.75 5.52Arginina 3.61 0cidoAsprtico 10.63 7.13Cistena 2.89 0.69cidoGlutmico 19.80 23.22Glicina 6.40 6.78Histidina 2.79 1.61Isoleucina 4.64 4.60Leucina 8.77 10.34Lisina 6.81 2.76Metionina 1.44 1.26Fenilalanina 5.78 6.32Prolina 6.60 7.01Serina 5.88 0.80Treonina 3.82 1.38Tirosina 3.61 4.35Valina 8.05 8.05

(AdaptadodeVitzthum,1976).

Investigaciones sobre el contenido de nucleopurina en caf mostr que hubo una pequeadiferencia en su naturaleza entre los cafs Arbica y Robusta. En promedio el contenido denucleopurinaencaf,esde120mg/Kgenmateriaseca.Sinembargo,lacantidadencafRobustafuemsaltayesto fue correlacionado con sumayor sntesisde cafena.Elprocesode tostadoreducelacantidaddenucleopurinas,yenbebidasdecaflacantidadesmuchomenosque1mgportaza(150mL)(GoschyMontag,1995).Algunasprotenasenparticularhansidoreconocidasydocumentadas.Unalrgenoenelgranodecafverdeentre18,000y40,000daltonesesprobablementeunaglicoprotenaheterogneaquesepuedeprecipitaraunpHde4.0o4.5(Lehrerycol.,1981;Becker,1982).

2.1.5.7 CARBOHIDRATOS

2.1.5.7.1 Polisacridos

Lamayoradelosheteropolisacridosenelgranodecafverdesonformadosapartirdemanano,galactanoyarabinano(Thaler,1975,1976).Haytresfraccionesdelosheteropolisacridosencafverdequepueden ser reconocidas: laprimerade ellas, laholocelulosa remanentedespusdeltratamientoconunreactivocomodixidodecloro,elcualpuededisolverglicoprotenastanbiencomo los carbohidratos simples solubles en agua. Esta holocelulosa es formada con una

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proporcin de manano: galactano: celulosa de 2:1:1 (Thaler, 1975, 1976). Y las otras dosfracciones:lasglicoprotenasyloscarbohidratosacuasolubles,lascualescontienenprincipalmentegalactanoconalgodearabano(Thaler,1975,1976).Porotrolado,elprocesodetostadopareceproducirotrogrupodepolisacridosacuasolublesquecontienenmanosaygalactano,apartirdeholocelulosa;estospolisacridosaportande1.8a4.4%delpesodelcaf tostado (ArayThaler,1976).La tabla9presentaalgunosde loscarbohidratosencontradosencafverdeytostado.

2.1.5.7.2 Disacridos

El cafverdeArbica contiene7%de sacarosa,perostaesperdida continuamenteduranteelprocesodetostado,slosehareportadoel0.05%remanenteengranosdecaftostadoItaliano(oseminegro)(Kakabayashi,1977).

Tabla9.CarbohidratosencontradosencafVerde(V)yTostado(T)

COMPUESTO FRMULA FUENTE

Arabinano VTArabinogalactano VLArabinosa C5H10O5 VTCelobiosa C12H22O11 VTCelulosa (C6H10O5)n VFructosa C6H12O6 Galactano VTDGalactose C6H12O6 VTcidoDGalacturnico C6H10O7 VGlucano TGlucogalactomanano VDGlucosa C6H12O6 VTcidGlucurnico C6H10O7 VTMaltoso C12H22O11 VTDManano (C6H10O5)n VTDManosa C6H12O6 VTMelibiosa C12H22O11 VTRafinosa C18H32O16 VTRamnosa C6H12O5 VTSucrosa C12H22O11 VTEstaquiosa C24H42O21 VTAlmidn (C6H10O5)n VXilosa C5H10O5 VTLignina VMioinositol C6H12O6 cidoQunico C7H12O6 VTRibosa(Oliveiraycol.,1976) TPectina(NakabayaishiyKojima,1980)

V

(AdaptadodeVitzthum,1976)

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El caf verde Robusta contiene predominantemente azcares reductores, ms que sacarosa(Sabbaghycol.,1977a).Loscarbohidratosengeneralsonperdidosduranteelprocesodetostado,enpartecomoresultadodelainteraccinconlosaminocidosprovenientesdelasprotenas.

2.1.5.7.3 Monosacridos

Losmonosacridos slo estn presentes en cantidades trazas en el caf verde, pero puedenaumentarhasta2.6%enelcaftostado,enparteporlaaparicindegalactosa,manosa(Ollroge,1981), arabinosa y ribosa (Sabbagh y col., 1977b), formadas a partir de la degradacin de losheteropolisacridos.

2.1.5.7.4 Melanoidinas

Losmonosacridosestnprobablemente involucradosen las reaccionesdeoscurecimientoqueocurrenduranteelprocesodetostado.Lacaramelizacinocurreconsloazcares,mientrasquela reaccin deMaillard, ocurre entre azcares y aminocidos libres, produciendo substanciaspolimricas de color amarillo a caf oscuro, conocidas comomelanoidinas. Estasmelanoidinaspuedenserextradas(conaguacaliente),separadasycaracterizadas(SteinhartyPackert,1993).

2.1.5.8 LPIDOS

Los lpidos del grano de caf incluyen triglicridos, esteroles, tocoferoles y diterpenos, de loscualessesabequeseencuentranenelaceitedecaf.Elaceitedecafesgeneralmentedescritocomolafraccinsolubleenterdepetrleoapartirdegranosdecaf.ElcafArbicacontienede11a13.6%enaceite,mientrasqueelcafRobustacontieneslo4.4a4.8%enaceite(Wurziger,1977).Lostriglicridosconstituyenel79%deesteaceite,lossteresterpenos17%,yelremanente4%,escontribuidoporesteroles,terpenoslibres,tocoferoles,ytodavasedesconocenalgunassubstancias(Vitzthum,1976).Loscidos linoleicoypalmtico,comprendenel40y30%, repectivamente,de loscidosgrasosencontradosenlosgranosdecafverdeytostado(Haraycol.,1979).Mientrasqueenunatazadecaf,obtenidadeunapreparacinconelusodepapel filtro,elcontenidode lpidoses

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de colesterol. Las substabcias responsablesdeesteefecto fueron identificadas como cafestol ykahweol(Weustenycol.,1994;KatanyUrgert,1995).

2.1.5.9 ALCALOIDES

En el caf existen diferentes alcaloides como cafena y teobromina, as como algunas xantinas(hipoxantina,adeninayguanina)queestnpresentesencantidades trazasenelcafverde;ascomolatrigoleinaigualmentepresenteenelcaftostado(Vitzthum,1976).

2.1.5.9.1 Cafena

La cafenaesunalcaloidepresenteenel frutodel cafya suvez, inspiradeseode tomarunabebidadecaf.Lacafenaes,probablemente,tambinpartedelsistemadedefensadelasemilladelcaf,estoporquelacafenahasidoreconocidacomoantifngica(Rizviycol.,1980),comounafitotoxinaselectiva (Rizviycol.,1981),ycomounquimicoesterilizantedelcaparazndeciertosinsectos (Rizviycol.,1980).Elcontenidodecafenaendistintosgranosdecafestdadoen latabla10. Estudios recientes revelanqueel contenidode cafenadeuna tazade cafbrasileopuede llegaraunvalorpromediode109mg/150mL(taza)(DeAndrageycol.,1995).Algode lacafenaesperdidaporsublimacinduranteelprocesodetostado (Dongycol.,1977).Cercadel90%de lacafenaesextradaenelprimerminutoquecomienza lapreparacinde labebidadecaf(Ndjouenkeuycol.,1981).

Tabla10.Contenidodecafenaenelcaf

CAF ARABICA ROBUSTA

Granosverdesysecos(Charrier,1975) 0.581.7%(promedio1.16)

1.163.27%(promedio2.15)

Granostostados(SivetzyDesrosier,1979) 1% 2%

Bebida(Gilbert,1976) 29176mg/taza(media74)

2.1.5.10 VITAMINAS

Existenvariasvitaminasquehansidoreconocidasenelcafverde.SegnVasudeva(1974)sehaasociadounacantidadrelativamentealtadecidoascrbicoconungradodefinezadelosgranosdecaf.Porotrolado,lavitaminaEtambinsehaidentificadoenelaceitedecaf(Folstarycol.,

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1977).Enlatabla11semuestranalgunasdelasvitaminasqueseencuentranenlosgranosdecafverdeytostado.

Tabla11.Vitaminasencontradasencafverdeytostado

COMPUESTO FRMULAEMPRICA FUENTEVitaminaB1(tiamina) C12H18N4O2 VVitaminaB2(riboflavina) C17H20N4O6 VTcidoNicotnico C6H5NO2 VTNicotinamida C6H6N2O VTcidoPantotnico C9H17NO5 VTVitaminaB6(piridoxina) C8H11NO3 VTVitaminaB12(cianocobalamina) C63H88CoN14O14P VTFactorCitrovorum C20H23N7O7 TcidoFlico C19H19N7O6 VTVitaminaC(cidoascrbico) C6H8O6 V

V=cafverde,T=caftostado(AdaptadodeVitzthum,1976).

2.1.5.11 MATERIASMINERALES

Elcontenidodecenizasenelcafverdecomprendeunporcentajemediodel3al4%; lascualescontienenprincipalmentepotasio,sodio,calcio,magnesio,fsforo,azufre,etc.Igualmentesehanidentificadodiversosoligoelementos,comohierro,aluminio,cobre,yodo,flor,boro,manganeso,etc.Elcontenidodenitratosynitritoshasidodeterminado,siendoque losgranosdecafverdecontienendeentre1y109mg/kgdenitratoyde2.18a5.66mg/kgdenitrito.Enelcaftostado,losvaloresparanitratoseincrementanaunacantidadde8.8y129mg/kg,ylosvaloresdenitritosdecrecenavaloresde0.16 3.33mg/kg.Deestaforma,unatazade labebidadecafcontienecercade1.57mgdenitrato y0.05mgdenitritos (Leszczyska,1994). La tabla12muestra lassubstanciasinorgnicasencontradasenelcafverdeytostado(Vitzthum,1976).

2.1.5.12 AGUA

Loscafsverdescomercializadosreportan,generalmente,unniveldeaguacomprendidoentre10y13%. Las legislacionesde losestadosproductores,as comode lospases consumidores, fijanentre12y13%comolmiteadmisible.Sehademostradocmociertasreaccionesqumicasqueseproducen en los cafs hmedos modifican su capacidad de formar, tras la torrefaccin,compuestos aromticos favorables al sabor, y seestimaqueesta alteracin seevita cuandoelcontenidodeaguaesmenoral10%(Vitzthum,1976).Este porcentaje ejerce influencia sobre la torrefaccin, ya que ocurre demanerams rpidacuandolosgranosseencuentranmssecos.Dehecho,sehacomprobadoquelaoperacindela

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torrefaccinhaceobservarunaprdidadeaguamayoralaquetieneelcafnatural,estodebidoala liberacin de agua cuyos tomos de hidrgeno y de oxgeno son extrados de molculasorgnicastransformadas(Vitzthum,1976).

Tabla12.Substanciasinorgnicasencontradasenelcafverdeytostado

SUSTANCIAFRMULAEMPRICA

FUENTE

Amonio NH3 TOxgeno O2 TMonxidodecarbono CO TDioxidodecarbono CO2 TNitrgeno N2 TDioxidodeazufre SO2 VTSulfurodehidrgeno H2S TBorato BO3

3 VTFosfato PO4

3 VTSilica SiO2 VTSulfito SO3

2 VT(AdaptadodeVitzthum,1976).

2.1.6 FACTORESQUEDETERMINANELSABORDECAF

En labibliografasehareportadoqueexistenciertos factoresquedeterminanelsabordelcaf,tales como el origen, el mtodo de cultivo, la cosecha, tipo de suelo, riego, zona climtica,nutrientes(Carvalho,1988;Mitchell,1988;BarelyJacquet1994),elalmacenamiento,elprocesodetostado,yotrosprocesamientosadicionalesdelgranodecaf(VarnamySutherland,1994).Elgranodecafqueesexpuestoa200Cduranteelprocesodetostadopuedeservistocomounbioreactor, donde los compuestos del grano de caf en verde logran interaccionar unos conotrosatravsdealgunasreaccionesqumicascomoMaillard,degradacindeStrecker,pirlisisyalgunasotrasreaccionesqueformanunagrancantidaddecompuestosvoltilesresponsablesdelaromacaractersticodelcaf.Enlosltimosaossehacentradolaatencinenobservarloscompuestosqumicosresponsablesdeciertosaromasenespecficoenglobadosenelconjuntodearomaacaf.Paraelloserecurreatcnicasquepermitenelanlisisdeloscompuestosvoltiles,talescomoextraccin,identificacinycuantificacindelosmismos,seguidadeunasubsecuentecorrelacinconunanlisissensorial.Gonzlez y col., (2007a) estudiaron el impacto de un proceso ecolgico postcosecha en elcontenidode compuestos voltilesde granosde caf verde yde caf tostado (Gonzlez y col.,2007b) por medio de extraccin SPME, cromatografa de gases y olfactometra. Estosinvestigadoresencontraronqueelprocesoecolgico,alternativoalprocesohmedotradicional

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decerezasdecaf,elcualpretendeeliminarlacantidaddeaguautilizadaenelprocesohmedo,reducelacalidaddelaromadelcaf,alcrearnotasdesagradables.Enotroestudio,Selmarycol.,(2008)investigaronloscambiosenlosprecursoresdesabordecafdurante el almacenamiento. Encontraron que el caf verde almacenado en pergamino (concascarilla)tiendeapermanecerenbuenestadoporeldobledetiempo,comparadoconelcafsincascarilla,yqueeltiempodealmacenajereducelaconcentracindeprecursoresdecompuestosdesabor,probablementedebidoareaccionesdeMaillardqueocurrendentrodelgranoverde.Otros autores, Jhama y col., (2008), encontraron que el contenido de triacilgliceroles, que soncompuestos relacionados con la produccin de sabores indeseables en caf, no cambia con eltiempodealmacenamiento.Probablemente,elfactormsimportanteeneldesarrollodesaborenelcafeselprocesodetostado.Suimportanciaradicaenqueelcafenverdeposeeunacantidadmuchomenordecompuestosdesabor,encomparacinalcafquehasidotostado.Adems,eltostadoesindispensableparaquesegenerenlossaborescaractersticosdecaf.Nebesnyycol.,(2007)estudiaronelefectodelmtododetostadoenelcontenidodevoltilesdelcafRobusta.Determinaronquelosprocesosqueutilizanmenostiempoymenorestemperaturasdetostadoson losqueretienenmscompuestosdesabor,peronodeterminaron lacalidaddelsaborgeneradoporlaaplicacindelosdiferentesprocesos.

2.1.7 CALIDADENELCAF

Lacalidadde losgranosdecafproducidossepuedeevaluardeacuerdoamuchosparmetros,por ejemplo el tamao del grano, su rendimiento alpreparar labebida, el color, el sabor y elaroma. Lamayorade losexpertos coincidenenqueel saboryaroma son losparmetrosmsimportantesparadeterminarlacalidaddelcaf(Franaycol.,2005).Actualmente, la compra y determinacin del precio del caf a grandes volmenes se siguehaciendopormediodecatadoresprofesionalesquesebasanprincipalmenteenelsabor,aromaylasensacinalpaladardelcafpreparado.Aunqueestaprcticaes relativamentesubjetiva, loscatadoreshandesarrolladounprotocoloestrictoparaprobarelcafyestablecersucalidad.Por estomismo, se han hecho varios intentos por relacionar el proceso de cata del caf conanlisis instrumentales.EnestudioshechosporFeldmanycol.,(1969)sehicieronalgunosde losprimerosexperimentosparadeterminarlaimportanciadeloscompuestosnovoltilesdelcafensusabor.Ellosencontraronqueelcontenidodeaminocidos,azcares,arabinogalactanos,cidosymanosadisminuyenduranteeltostado,reaccionandoentreellos,paradarpasoacompuestossecundariosdesabor,mientrasqueelcidoclorognicoesuncomponentemuy importantequepuedeserutilizadocomoindicadorparadeterminarelniveldetostado.Tambin, en muchos trabajos, se ha hecho investigacin para correlacionar los compuestosqumicospresentesenelaromadel caf con lapercepcin sensorialdel cafpreparado.Enuntrabajo realizado por Maeztu y col., (2001), se realiz la caracterizacin del aroma del caf

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espressopreparado condiferentes variedadesbotnicasde granosde caf (Arbica,Robusta yRobustatorrefacto)pormediodecromatografadegasesacopladaadeteccindemasas,yperfilsensorialde sabor. Identificaron77compuestos,de loscuales13 fueroncorrelacionadoscon lapercepcin sensorial alutilizarmtodosde anlisisde componentesprincipales. Los resultadosmostraronque loscompuestospresentesenelaromapuedendeterminareltipodecafqueseestanalizando,yqueestoscompuestosserelacionanconlasnotasdesaborpercibidasparacadauno.Enotroestudio,Czernyy col., (1999) realizaronunestudio sensorialacercade los compuestosaromticos de impacto en el carcter de caf tostado. De los compuestos cuantificados,escogieron27paracrearunsaborartificial,quesegnlaspruebassensorialesdedoytringuloefectuadas, se asemejaba mucho al de las muestras reales. Por eliminacin secuencial decompuestosenlamezclaartificial,sedeterminaronloscompuestosmsimportantesparaelcaf,entreellosalgunaspirazinas,furanonas,2furfuriltioly4vinilguayacol.Porotro lado,BuckingySteinhart (2002) investigaron la influenciadediferentesaditivos lcteosen la liberacin del sabor en caf preparado. Los anlisis fueron realizados por medio decromatografadegases yolfactometra, ydeteccindemasas. Seencontrque losaditivosengeneralreducenlaliberacindeloscomponentesmsimportantesdelaromadelcaf.Akiyamaycol.,(2007)usarontcnicasavanzadasdemicroextraccinenfaseslida,cromatografadegases,deteccindemasasyolfactometra,paradeterminarelcontenidodevoltilesencafpreparadoenagua.Determinaronqueelcompuesto4(4hidroxifenil)2butanona,que imparteunolordulceafrutado,esun compuestoque contribuye considerablementealaromadel caf.Adems, se report por primera vez la 1(3,4dihidro2Hpirrol2il)etanona, con un aromacaractersticoanuezasada,yquetambincontribuyeconsiderablementealaromadelcaf.Ahorabien,enestudiosrealizadospor investigadoresdelsabordecaf(Ohiokpehaiycol.,1982;CliffordyOhiokpehai,1983;Cliffordycol.,1987;CliffordyKazi,1987yFranaycol.,2005)sehademostradoque lapresenciadeciertoscidos(clorognicos)en losgranosdecaf,brindana labebidafinaldecafunamayorpercepcindesaborescomoamargo,astringencia,contribuyendoacatalogaraesecafcomodemalacalidad.Porotro lado,enunestudiohechoporMazzarefa(1999)seasociunaaltaacidezconunabajacalidaddeunatazadecaf,posiblementeporlapresenciadegranosdecafdefectuosos.TambinClarke

desacidificación y composición del café

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