Resumen: El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la influencia del mucilago de cacao (theobroma cacao) en las características fisicoquímicas y sensoriales de la cerveza artesanal. Se establecieron 4 concentraciones de mucilago de cacao (1, 3, 7 y 10%), en el cual se aplicaron 4 tratamientos y un testigo. Posteriormente se determinó el mejor tratamiento mediante un análisis sensorial con 40 panelistas no entrenados, donde se evaluaron sabor, olor y color; para ello se aplicó un análisis estadístico no paramétrico Kruskal-Wallis, dando como mejor resultado al tratamiento 1 (1% mucilago-99% mosto). Se procedió a realizar análisis fisicoquímico y microbiológico dando como resultados: Anaerobios: 3,9x104 ufc/ml, mohos: <1x10 upc/ml, levaduras: 1,18x105 upc/ml y los análisis fisicoquímicos: Acidez (expresada como ácido láctico): 0,26%, arsénico: <0,1 mg/dm3, carbonatación: 3,8 L CO2/L bebida, cobre: 0,088 mg/dm3, grado alcohólico a 20ºC: 5,3%v/v, hierro: 2,103 mg/dm3, pH: 4,28, plomo: <0,01mg/dm3, zinc: 0,087mg/dm3, En conclusión, con la adición del mucilago del cacao en concentraciones bajas se pueden elaborar cervezas de mucha palatabilidad para el consumidor en cuanto al sabor, olor y color como lo fue el tratamiento 1, con un nivel de significancia del 0,05.
Palabras clave: Mucilago de cacao, cerveza artesanal, evaluación sensorial, propiedades fisicoquímicas, microbiología.
Abstract: The present work aimed to evaluate the influence of cocoa mucilage (theobroma cacao) on the physicochemical and sensory characteristics of craft beer. Four concentrations of cocoa mucilage were established (1, 3, 7 and 10%), in which 4 treatments and a control were applied. Subsequently, the best treatment was determined by means of a sensory analysis with 40 untrained panelists, where flavor, odor and color were evaluated; for this, a Kruskal-Wallis non-parametric statistical analysis was applied, giving the best result to treatment 1 (1% mucilage-99% must). Physicochemical and microbiological analyzes were carried out, giving the following results: Anaerobes: 3.9x104 cfu/ml, molds: <1x10 cfu/ml, yeasts: 1.18x105 cfu/ml and physicochemical analyzes: Acidity (expressed as lactic acid): 0.26%, arsenic: <0.1 mg/dm3, carbonation: 3.8 L CO2/L drink, copper: 0.088 mg/dm3, alcoholic strength at 20ºC: 5.3% v/v, iron: 2.103mg/dm3, pH: 4.28, lead: <0.01mg/dm3, zinc: 0.087mg/dm3. In conclusion, with the addition of cocoa mucilage in concentrations Low, highly palatable beers can be made for the consumer in terms of taste, smell and color, as was treatment 1, with a significance level of 0.05.
Keywords: Cocoa mucilage, craft beer, sensory evaluation, physicochemical properties, microbiology.
INFLUENCIA DEL MUCILAGO DE CACAO (Theobroma cacao) EN LAS CARATERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE LA CERVEZA ARTESANAL
INFLUENCE OF COCOA MUCILAGE (Theobroma cacao) ON THE PHYSICOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF ARTISANAL BEER
Recepción: 06 Enero 2021
Aprobación: 28 Mayo 2021
URL: http://portal.amelica.org/ameli/journal/527/5274198004/
DOI: https://doi.org/10.51260/revista_espamciencia.v12i1.234
Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
En el Ecuador se cultivan dos tipos de cacao: El cacao CCN-51 y el cacao nacional conocido como cacao fino de aroma. Es probable que por el desconocimiento de las propiedades del mucilago (baba o pulpa de cacao), los productores no aprovechen sus bondades (Caballero y Orozco, 2017). Parte de este mucílago o pulpa es necesaria para la producción de alcohol y ácido acético en la fermentación de las almendras, pero, entre el 5 a 7 % se desecha como exudado (Braudeau, 2001), una sustancia vegetal que es drenada formando parte de una corriente de residuos que afectan a cultivos y al ambiente (Kalvatchev et al., 1998). Otro estudio evidenció que el desperdicio del mucilago de cacao es del 72% debido a la reducida innovación agrícola (Sánchez et al., 2019). Llegandose a desperdiciar mas de 70 litros por tonelada de este subproducto (Arciniega y León, 2020).
Según estudios realizados en laboratorios de la INIAP (Instituto Nacional de Investigadores Agropecuarias), el mucilago blanco que recubre el grano de cacao proporciona grandes cantidades de azúcares, proteínas y nutrientes que podrían ser aprovechados para la elaboración de otros productos, generando un valor agregado (Tituana, 2017). La gran cantidad de azúcar que posee el mucílago, genera alcohol, convirtiéndose en insumo para la elaboración de cerveza artesanal. Arteaga (2013) Expresa que el mucilago de cacao está compuesto de 10 al 15% de azúcar. Esto es importante debido a que las materias primas utilizadas deben tener altos porcentajes de almidón (Guzmán et al., 2019). Otras investigaciones dieron como resultado que el mucilago de cacao promueve el desarrollo de bacterias fermentadoras incluyendo la existencia de antioxidantes que son muy útiles en la prevención de enfermedades cardiacas (Caballero y Orozco, 2017).
Países como Perú utilizan los beneficios de la baba o mucilago de cacao en la elaboración de productos tales como licor, mermelada, jaleas, entre otros. Es posible que, debido a esta experiencia, en Ecuador se utilice este residuo para la elaboración de algunos productos; aunque cabe señalar que no existe una directa intervención de organismos del ramo en asesorar respecto a los beneficios del mucílago, motivo por el que probablemente, al no ser demandado como materia prima por las industrias, algunos agricultores los desechen (Caballero y Orozco, 2017).
La cerveza es uno de los productos más antiguos de la civilización. Los historiadores creen que ya existía en el año 10.000 a.C. (Quintana y Herrera, 2018). Las primeras cervezas artesanales surgieron en Estados Unidos en 1970, fue allí cuando se legalizó la producción de cerveza casera (Jaramillo, 2016).
Existen variedades de cervezas a base de otros productos; cerveza artesanal tipo ale con almidón de papa (Cedeño y Mendoza, 2016), cerveza artesanal utilizando banano de rechazo (Tirado y Zalazar, 2018), cerveza artesanal con cebada malteada de maíz y carbonata con miel (Mencia y Pérez, 2016). Existen investigaciones en la que se demuestra haber utilizado la pasta y polvo de cacao como materia prima para elaborar cervezas artesanales, pero no se ha encontrado evidencia del uso de su mucílago (Soria, 2017).
Lo primero que destaca a las cervezas artesanales de las industriales son sus ingredientes. De forma general los componentes que se emplean en las cervecerías artesanales son; agua, cebadas malteadas, lúpulos y levadura, mientras que, en las industriales se utiliza en arrocillo como un ingrediente de relleno para abaratar costos.
Otros factores que marcan importancia son el cuidado, dedicación y gasificación del maestro cervecero artesanal durante la producción (Bernáldez, 2013); así mismo, no se emplean aditivos ni químicos, que sí se encuentran en las cervezas industriales (Jaramillo, 2016), siendo su elaboración manual o semiautomática con respecto a las industriales (Civitaresi et al., 2017). Por otra parte Godoy Zuñiga et al. (2018) demostraron que los consumidores locales no conocen la diferencia en el método de producción, los distintos sabores, colores y grado alcohólico más elevado. De esta forma las cervezas artesanales son consideradas un producto natural sin afectar el sabor final del mismo.
Teniendo en cuenta lo expresado, el objetivo del presente estudio fue evaluar la influencia del mucilago de cacao en las características fisicoquímicas y sensoriales de la cerveza artesanal, determinando el o los mejores tratamientos con mayor aceptación mediante evaluación sensorial y cumpliendo con las normas y parámetros establecidos por NTE INEN 2262:2013, en relación con el proceso de producción y su control de calidad. Esta investigación servirá como referencia para futuros proyectos enfocados en la producción de cerveza artesanal a base del mucilago de cacao.
Equipos de producción e insumos (malla de maceración, termómetros, fermentadores, malla de maceración, cucharon acero inoxidable, densímetro, sifón, manguera, serpentín, botellas ámbar 330mL, olla de acero inoxidable, maltas, lúpulos, levadura), obtenidos de una casa comercial cervecera; materia prima (cacao de la variedad CCN-51) obtenido de una finca ubicada en el cantón Pichincha.
Para la obtención del mucilago de cacao se siguió el método de Largo (2016); se realizó un lavado y cortado de forma longitudinal con un cuchillo a la mazorca dejando expuesto a los granos con el mucilago, posteriormente se extrajeron manualmente los granos de la mazorca contenidos en la mazorca para el respectivo, obteniendo así el respectivo mucilago de cacao.
Posteriormente se lavó, clarificó y filtró el mosto dulce en la aspersión, donde se agregó agua a 77ºC de manera lenta y recirculando de 2 – 3 litros hasta aclarar, continuamente se dejó caer el agua resultante y al mismo tiempo se evacuó el mosto en un nuevo recipiente. Esta acción finalizó cuando se obtuvo 10000mL de mosto deseado en relación mosto–mucilago con sus respectivos porcentajes, seguidamente se midió grados Brix para llevar un control. Continuando con la cocción, se elevó a temperatura de ebullición (>=100ºc) el mosto con el mucilago de cacao y se agregó en un intervalo de tiempo determinado (0-60 minutos) los lúpulos de amargor y sabor (inicio de ebullición, 0 minutos) y aroma (50 minutos después de ebullición). Pino et al. (2018) expresa que la cocción del mosto a temperatura de ebullición es hecha por varias razones, provocar la desnaturalización de la enzima malta y la esterilización de este.
En la siguiente etapa se enfrió el mosto en un recipiente con hielo hasta llegar en un rango de temperatura (24 -30) ºC para proceder a la fermentación en donde se usó levadura (5,4g); para esto se pasó el mosto frio a un recipiente fermentador en el cual se ubicó la levadura dejando fermentar por 6 días. Al finalizar la fermentación se midió grados Brix para llevar un control, luego se filtró la cerveza utilizando un colador de acero inoxidable y un sifón que permitió obtener una cerveza clara con la menor cantidad de sedimentos.
Para el embotellamiento se adicionó azúcar previa hidratación a la cerveza contenida en el fermentador para gasificar, para el embotellamiento, se utilizaron botellas de 330 mL. Finalmente, para una segunda fermentación por acción de las levaduras faltantes, se almacenaron las botellas con cerveza por 7 días a temperatura ambiente y 5 días a temperatura de refrigeración (4ºC), este proceso ayudó a la generación de espuma, obteniendo el sabor final de la cerveza.
Tratamientos con diferentes porcentajes de mucilago de cacao y mosto de cerveza
La determinación del tratamiento con mayor aceptación se realizó mediante una evaluación sensorial a 40 panelistas no entrenados, en el cual se aplicó una escala hedónica de 5 puntos; donde 1 es el valor más bajo y 5 el más alto. Permitiendo determinar el mejor resultado (tratamiento 1; 1%mucilago de cacao), para evaluar sus características fisicoquímicas y microbiológicas.
El contenido alcohólico, acidez total expresado como ácido láctico, carbonatación, pH, contenido de hierro, cobre, zinc, arsénico y plomo (evaluación fisicoquímica) se realizó de acuerdo con la NTE INEN 2262.
Los microorganismos anaerobios, mohos y levadura (análisis microbiológico) se realizó de acuerdo con la NTE INEN 2262:2013 en el laboratorio de CE.SE.C.CA de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí. (NTE INEN 2262, 2013)
Para el ensayo se utilizó un diseño completamente al azar (DCA) unifactorial con tres repeticiones por tratamiento y un testigo. Mientras que para el análisis estadístico de las variables estudiadas en la evaluación sensorial los datos fueron sometidos a los supuestos del análisis de varianza ANOVA (normalidad y homocedasticidad), posterior al no cumplimiento de los supuestos del ANOVA se procedió a aplicar la prueba de contrastes de Kruskal Wallis, los datos se analizaron mediante el programa SPSS versión libre V24.
El cuadro 2 muestra el resumen de la prueba de contrastes de Kruskal-Wallis; comprobando que para el atributo sabor existe diferencia significativa (<0,05). Mientras que en los atributos olor y color no se observan diferencias significativas (>0,05).
Resumen de la prueba de (Kruskal Wallis)
Se muestran significaciones asintóticas. el nivel de significación es de 0,05
En los atributos olor y color, al no existir diferencia significativa, Barrachina (2014) expresa que el olor de la cerveza suele provenir de productos añadidos durante la elaboración, por lo cual se asume que no hubo influencia del mucilago de cacao en el olor.
Gonzáles (2017) indica que, el color de la cerveza proviene de la mezcla de los diferentes granos de tostado de la malta el cual proporciona una gama de colores, datos que se comprueban en esta investigación donde se obtuvo una cerveza con un SRM (Standard Reference Method) aproximado de 23. Resultado que fue evaluado mediante observación directa en una tabla según la guía de Strong y Englank (2015), por lo que el mucilago de cacao CCN-51 no reflejó un cambio significativo, resultado que se comprueba según lo que expresa Vallejo (2016) en su investigación, afirmando que el color del mucilago de cacao variedad CCN-51 es miel claro.
Los resultados del atributo sabor mostrado en el cuadro 3 demuestran que el mejor tratamiento fue el T1 (1%mucilago de cacao-99%mosto), mientras que los de baja aceptación fueron el testigo (100% mosto) y el tratamiento T3 (7%mucilago de cacao-93%mosto).
Subconjuntos Homogéneos basados en sabor
Los subconjuntos homogéneos se basan en significancias asintóticas. El nivel de significancia es 0,05
Resultado que coincide con lo expresado por Gonzáles (2017) quien menciona que los adjuntos cerveceros deben ser añadidos en cantidades que no afecten significativamente el contenido sacarino del mosto ni desnivelen el sabor con exceso de acidez y astringencia.
Por lo anterior, se piensa que la inclusión de mucilago de cacao no afectó las características sensoriales olor y color de la cerveza artesanal. Esto coincide con Cedeño y Mendoza (2016) quienes obtuvieron resultados satisfactorios al realizar una cerveza artesanal con almidón de papa como adjuntos y especias. Sin embargo, Cinkmains et al. (2014) obtuvieron resultados adversos al incluir ajenjo en la elaboración de cerveza artesanal, debido a su amargor.
Para cada uno de los parámetros fisicoquímicos evaluados se siguió el método de ensayo correspondiente de acuerdo con la NTE INEN 2262: 2013 que incluye los requisitos específicos de las cervezas. En el cuadro 4 se observan los distintos resultados obtenidos como las unidades de medida de cada variable. Se puede observar que los diversos parámetros obtuvieron los siguientes valores; acidez (expresada como ácido láctico): 0,26%, Arsénico: <0,1 mg/dm3, carbonatación: 3,8 L CO2/ L bebida, cobre: 0,088 mg/dm3, grado alcohólico (20ºC): 5,3 v/v, hierro: 2,103 mg/dm3, pH: 4,28 (unidades de pH), plomo: p<.01 mg/dm3 y zinc: 0,087 mg/dm3. Todos los resultados a excepción del parámetro carbonatación e hierro se encuentran dentro del rango de los valores de referencia establecidos por la NTE INEN 2262.
El parámetro de carbonatación excede en su valor: 3,8 L CO2/L bebida con respeto al que establece la norma; que determina un máximo 3,5 L CO2/L bebida. Resultado que pudo ser influenciado por un exceso en la cantidad de azúcar utilizado para la gasificación natural y de igual forma por la inclusión del mucílago de cacao, que de acuerdo con estudios realizados en laboratorios de la INIAP demuestran que el mucilago de cacao proporciona grandes cantidades de azúcares. Siendo este insumo un factor muy determinante en la carbonatación (generación de gas CO2). De igual forma Kunze y Manger (2006) indican que entre más CO2 se encuentre disuelto en la cerveza más espuma se formara, algo que es apreciable cuando reposa más tiempo la cerveza.
Mientras que el parámetro de hierro excede en su valor: 2,103 mg/dm3 con respecto al que establece la norma, que determina un máximo de 0,2 mg/dm3. Esto concuerda con lo obtenido por Chávez (2019) quien desarrollo un estilo de cerveza artesanal tipo Weissbier y obtuvo resultados elevados 1,03 y 0,94mg/dm3 respectivamente, indicando que esto pudo deberse a que los parámetros establecidos en la NTE INEN 2262:2013 son para cervezas industriales más no para artesanales, de igual forma indica que los sustratos que se usan tienen grandes cantidades de hierro. En este caso la semilla de cacao contiene 3,6 mg/100 g hierro mientras que la cebada malteada contiene 4,7 mg/100 g de hierro de acuerdo con base de datos internacional de composición de alimentos (FUNIBER, 2017). Es por ello por lo que la cantidad de hierro presente en esta investigación sobrepasa el límite establecido por la norma antes mencionada.
Valores obtenidos de la evaluación fisicoquímica realizada a la cerveza
Con respecto a la acidez, Panda et al. (2015) indican que la acidez en la cerveza se debe a que la fermentación alcohólica que es un proceso bioquímico complejo en el que el aumento de acidez se atribuye a una serie de conversiones que ocurren en el medio, las levaduras responsables del proceso fermentativo tienen la función de excretar nucleótidos, ácidos orgánicos y dióxido de carbono, el cual aumenta la acidez de la cerveza. Por su parte Terán (2017) en la evaluación de la utilización de amaranto para la elaboración de cerveza artesanal tuvo un valor a 0,3%, mientras que Tirado y Zalazar (2018) quienes determinaron la calidad de la cerveza en sustituir la cebada por el banano de rechazo obtuvieron resultados de 0,24% y 0,25%, resultados que se encuentran dentro de los rangos de referencia de la NTE INEN 2262:2013. Sin embargo, de acuerdo con Galarza (2018) Quien obtuvo 0,37% de acidez en la cerveza, Expresa que rangos mínimamente superiores no compromete la salud de los posibles consumidores.
Los resultados del pH se asemejan a Fuentes y Fuentes (2014) quienes mencionan que los valores de pH menores a 4,2 produce acidez y valores de 4,7 provocan la activación de microorganismos, por lo que es importante evitar la activación de agentes patógenos para obtener el sabor característico de la cerveza. Suárez et al. (2016) Manifiesta que la mayoría de las levaduras les favorece un medio ligeramente ácido con un pH entre 4,5 a 6,5. Otros estudios indican que el pH ideal de Saccharomyces cerevisiae es de 4 a 5,5 (Salari y Salari, 2017). Mientras tanto Mencia et al. (2016) quienes elaboraron cerveza artesanal con malta de maíz, obtuvieron resultados en un rango entre 4,1 a 4,4. De igual forma Di Ghionno et al. (2017) obtuvieron valores de pH similares en elaborar una cerveza sin gluten 4,23, resultados que concuerdan a lo obtenido en esta investigación
En la determinación del grado alcohólico de la cerveza artesanal Suárez (2013) expresa que cuanto más denso sea el mosto, mayor alcohol tendrá la cerveza. El valor que se obtuvo para el tratamiento T1 (1% mucilago de cacao – 99% mosto) fue de 5,3%v/v, esto concuerda con lo obtenido por Tirado y Zalazar (2018) quienes obtuvieron valores de 5,78%v/v en el T1 (25% banano +75% mezcla de cebadas), mientras que en el T2 (50% banano + 50% mezcla de cebadas) obtuvieron 7,11% v/v. afirmando que a mayor densidad en el mosto mayor será el grado alcohólico. Hay que destacar que se pueden formar alcoholes superiores a causa de las levaduras en la fermentación, siento esto un aspecto muy importante en el flavor de la cerveza (Loviso y Libkind, 2019).
Los resultados obtenidos de cobre: 0,088 mg/dm3 concuerdan con los obtenidos por Chávez (2019) en su investigación (0,28 a 0,36mg/dm3) estando dentro de los valores de referencia que indica la NTE INEN 2262:2013 que establece un valor máximo para este parámetro de 1,0, por su parte Centrone (2014) Indica que “En distintas cocciones de cerveza proveniente de la misma cervecería, poseen diferentes concentraciones de cobre y destaca la importancia de una remoción rápida de la levadura del mosto fermentado, del que se sugiere que podría excretarse cobre al mosto, en la etapa final de la fermentación”.
En los resultados obtenidos de zinc: 0,087mg/dm3 están dentro de los valores de referencia que indica la NTE INEN 2262:2013 al igual que Chávez (2019) quien obtuvo 0,41 a 0,79mg/dm3. Gigliarelli (2017) Expresa que la malta de cebada es la que contiene la cantidad adecuada de zinc que necesita la levadura para el crecimiento de esta.
Los resultados obtenidos de arsénico y plomo fueron valores muy bajos; <0,01mg/dm3, casi nulos; comprobando que no hay presencia de estos metales en la cerveza encontrándose dentro de lo permitido por la NTE INEN 2262:2013 que establece un valor máximo de arsénico y plomo de 0,1mg/dm3. Resultados similares a Chávez (2019) quien en su investigación obtuvo resultados muy bajos de arsénico 0,0002 mg/L y de plomo 0,09mg/L respectivamente.
Para cada uno de los parámetros microbiológicos evaluados se siguió el método de ensayo correspondiente de acuerdo con la NTE INEN 2262: 2013 que incluye los requisitos específicos de las cervezas. En el cuadro 5 Se observan los distintos resultados obtenidos, en donde; los diversos parámetros obtuvieron los siguientes valores; Anaerobios: 3,9x104UFC/ml, Mohos: <1x10UPC/ml, levaduras: 1,18x105UPC/ml. Como se puede apreciar los resultados de Anaerobios y levaduras sobrepasan los valores de referencia establecido por la NTE INEN 2262:2013, que especifica un valor Max. 10. Mientas que el resultado de mohos <1x10 UPC/ml se encuentra dentro del valor de referencia que estipula la norma mencionada que es un Max. 10.
Valores obtenidos de la evaluación microbiológica realizada a la cerveza artesanal
Los elevados resultados en Anaerobios y Levaduras se podrían asumir debido a que la cerveza no fue pasteuriza, datos que se asemejan a los obtenido por García (2015), alcanzando valores muy por encima de lo estipulado de acuerdo con la NTE INEN 2262:2013.
Se concluye que con la adición de subproductos derivados del cacao (mucilago) en concentraciones bajas (1%) se pueden obtener cervezas de mucha palatabilidad para el consumidor en cuanto a las características sensoriales sabor, olor y color.
Las características fisicoquímicas no se ven afectadas por la adición de este subproducto, a pesar de que en esta investigación los valores de hierro y cobre se encontraron fuera del rango con respecto a la NTE INEN 2262:2013, lo que se puede atribuir a las características propias del mucilago o al tipo de material utilizado en la elaboración de la cerveza.
Los parámetros microbiológicos analizados en esta investigación (anaerobios y levaduras) que salieron excedidos con lo que respecta a la NTE INEN 2262:2013, se podría atribuir a que la cerveza no fue pasteurizada antes de realizarle los análisis.
Tratamientos con diferentes porcentajes de mucilago de cacao y mosto de cerveza
Resumen de la prueba de (Kruskal Wallis)
Se muestran significaciones asintóticas. el nivel de significación es de 0,05
Subconjuntos Homogéneos basados en sabor
Los subconjuntos homogéneos se basan en significancias asintóticas. El nivel de significancia es 0,05
Valores obtenidos de la evaluación fisicoquímica realizada a la cerveza
Valores obtenidos de la evaluación microbiológica realizada a la cerveza artesanal
