Aprovechamiento del grano de café verde (Coffea arabica)
en la elaboración de una bebida refrescante
Use of green coffee grain (Coffea arabica) in the preparation
of a refreshing drink
MSc Johanna Isabel Llerena Moreno
1
imjohisallm@gmail.com
Ing. Carlos Santiago Solís Chamorro
2
sansolis05@gmail.com
MSc. Hitler Abdón Guerrero Hidalgo
2
Hitgh1447@gmail.com
Recibido: 1/04/2018, Aceptado: 1/06/2018
RESUMEN
La presente investigación tuvo como objetivo el desarrollo de una alternativa
tecnológica que permita el aprovechamiento de las propiedades funcionales del
café verde en la elaboración de una bebida refrescante. Mediante un enfoque
cualitativo y alcance correlacional. La muestra tomada fue de la provincia de Loja,
se trabajó con 18kg de café verde de la variedad arábiga. Los factores de estudio
considerados fueron la concentración de café, tiempo de infusión y la concentración
de ácido cítrico. La selección del mejor tratamiento es mediante análisis estadístico
y un panel de catadores semi entrenados (análisis sensorial). Los resultados
transcendentales demuestran que permitió obtener una bebida dentro de las
especificaciones de la norma INEN 2 411:2008 (318 mg de cafeína/L) y una menor
variación en el índice de oscurecimiento (22,41); además presentó las mejores
características sensoriales (color, olor, sabor y aceptabilidad) según el panel de
catadores. La estabilidad de la bebida en condiciones aceleradas (17°C y 65%) en
función de sus parámetros microbiológicos y químicos (turbidez y funcional)
determinando que está puede alcanzar una vida de anaquel de 18 días.
Palabras clave: arábica, café verde, características sensoriales, propiedades
funcionales
1
Universidad Técnica de Ambato, Ecuador
2
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador
Revista científica Ciencia y Tecnología Vol 18 No 19 págs. 125-132
http://cienciaytecnologia.uteg.edu.ec
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ABSTRACT
The objective of this research was to develop a technological alternative that allows
the use of the functional properties of green coffee in the production of a refreshing
drink. Through a qualitative approach and correlational scope. The sample taken
was from the province of Loja, we worked with 18kg of green coffee of the Arabian
variety. The study factors considered were the concentration of coffee, time of
infusion and the concentration of citric acid. The selection of the best treatment is
through statistical analysis and a panel of semi-trained tasters (sensory analysis).
The transcendental results show that it allowed obtaining a drink within the
specifications of the INEN 2 411: 2008 standard (318 mg of caffeine / L) and a
smaller variation in the darkening index (22,41); also presented the best sensory
characteristics (color, smell, taste and acceptability) according to the panel of
tasters. The stability of the drink under accelerated conditions (17 ° C and 65%)
depending on its microbiological and chemical parameters (turbidity and functional)
determining that it can reach a shelf life of 18 days.
Keywords: arabica, green coffee, functional properties, sensory characteristics
Introducción
En los últimos años se vienen desarrollando en el mundo propuestas de productos
alimenticios con características diferentes a las fisicoquímicas y sensoriales, es
decir, alimentos fisiológicamente funcionales; por tal motivo, se ha venido
investigando el café, su composición, propiedades y su relación con la salud.
Actualmente se conoce que este producto agroalimentario posee una serie de
bioactividades, como actividad antioxidante, anticarcinogénica y antimutagénica.
Los granos de café verde contienen antioxidantes como ácidos fenólicos, polifenoles
y alcaloides; especialmente los ácidos fenólicos elágico, cafeico y clorogénico; el
contenido de estos componentes varía entre especies y lugar de origen y le dan al
café la calidad de alimento funcional y nutracéutico (Naranjo, Vélez y Rojano,
2011).
El café es fuente de múltiples historias, leyendas, tradiciones y aceptado como una
bebida universal; en la actualidad se denomina así a la semilla de las bayas que
produce el cafeto (Coffea spp.); inicialmente estas son de color verde, pero
adquieren un color rojo carmesí al madurar (Almazara, 2012). Deriva su nombre del
árabe “kahawh”, “Kawa” o “gawah” traducido al español significa “amargo”
(Guilcapi, 2009).
Existe un consenso casi unánime, acerca del origen del café; se habla de un cultivo
silvestre conocido como Arábica en el altiplano de Abisinia (actual Etiopia), y se
atribuye dicho descubrimiento a Kaldi (850 D.C.), un pastor de la localidad quien
observó que sus ovejas estaban especialmente eufóricas y saltaban llenas de
energía después de haber comido las hojas y frutos de cierto arbusto. Este efecto
suscitó la curiosidad de los monjes locales, estos colocaron las cerezas al fuego y al
tostarse produjeron un exquisito aroma. Mediante la comunicación de estos efectos
a conventos vecinos, el café se difundió con rapidez por todo el mundo (Almazara,
2012).
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Con el tiempo se convirtió en una de las bebidas más populares y consumidas en
todo el mundo, por lo que cada región la adopto de maneras diferentes creando
recetas propias.
Actualmente, el café es la bebida psicoactiva más ingerida, que más allá, de un
efecto estimulante es capaz de promover la salud y prevenir enfermedades. Según
diversos estudios una ingesta moderada tiene efecto protector para la prevención
y/o tratamiento de diversas patologías como: el Ictus, Alzheimer y Parkinson;
además, combate problemas neurológicos, cardiacos, oncológicos, hepáticos,
endocrinos, renales, óseos y reduce el riesgo de enfermedades vasculares (Cirera,
2009).
El café es uno de los productos de mayor facturación en el mundo después del
petróleo y el acero a nivel mundial (Cortijo, 2008).
Desarrollo
Para Arguedas (2013), el aprovechamiento del grano de café o también llamado el
grano de oro, permite optimizar todos los residuos que se obtienen, con el propósito
de disminuir desechos, además de conservar todas características funcionales como
sensoriales que posee el mismo en una bebida refrescante.
Marco Referencial
Café
Según Mora (2008) el café pertenece al género Coffea con aproximadamente 100
especies. No obstante, únicamente tres de éstas se mencionan son cultivadas
comercialmente, destacándose las dos primeras según el orden siguiente: Coffea
arabica L., C. Canephora Pierre exFroehner y C.liberica Bull exHiern.
Catación y características organolépticas
La catación es una prueba que consiste en analizar de formas sistémica y
cuantificada las particularidades organolépticas y sensoriales del café. Esta
evaluación la realiza un catador, que es una persona con amplios conocimientos,
tiene experiencia y habilidades para percibir los atributos y defectos del café. Sin
omitir que los aspectos evaluados son subjetivos ya que se fundamentan en la
opinión y preferencias del catador (Alfaro, 2015). Vida útil de los productos de café
El seguimiento de la vida útil de los productos de café se podría decidir por
determinar únicamente el contenido de fenoles totales y su actividad antioxidante
por el método de ABTS que es un radical artificial que no mimetiza bien la situación
in vivo. Sin embargo, la mayoría de los artículos que caracterizan la actividad
antioxidante en las bebidas de café utilizan varias metodologías (Londoño, Naranjo
y Quintero, 2013).
Cafeína
La cafeína, fue aislada del grano de café en 1820 (Cano, Tarín y Cano, 2013).
También denominada guaranina o teína, es un alcaloide del grupo de las xantinas
(1,3,7- trimetilxantina). Actúa como una droga psicoactiva y estimulante debido a
su acción antagonista no selectiva de los receptores de adenosina. Es por ello que a
la cafeína se la puede considerar la sustancia estimulante de mayor consumo y
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mejor aceptación social a nivel mundial.
Determinación de propiedades físicas y mecánicas
Se determinaron propiedades físicas o mecánicas de las diferentes estructuras del
árbol de café, que se puedan tomar como base para el desarrollo exitoso de
tecnologías que realicen más ágilmente el desprendimiento de los frutos maduros,
la dificultad se debe principalmente a factores tales como una relación fuerza de
desprendimiento sobre peso de los frutos muy alta, pedúnculo con muy buenas
características estructurales, frutos muy apretados en los glomérulos, árboles con
corteza muy débil, tronco de los árboles y sus ramas muy flexibles (Tascón y
Saenz, 2011).
Metodología
Recopilación de datos, descripción y evaluación de la muestra
La concentración de extracto de café verde, tiempo de infusión y ácido cítrico
influye en las características funcionales y sensoriales de la bebida.
Mediante un enfoque cualitativo y alcance correlacional. La muestra tomada fue de
la provincia de Loja, se trabajó con 18kg de café verde de la variedad arábiga. Los
factores de estudio considerados fueron la concentración de café, tiempo de
infusión y la concentración de ácido cítrico. La selección del mejor tratamiento es
mediante análisis estadístico y un panel de catadores semientrenados (análisis
sensorial).
Resultados
El análisis estadístico permitió identificar el mejor tratamiento a nivel experimental
y sensométrico. Dentro de los parámetros fisicoquímicos estudiados se determinó
que existe una relación directa entre la concentración de café verde y el tiempo de
infusión (min) sobre la concentración de cafeína, estableciéndose que un tiempo
prolongado de infusión incrementa la concentración del alcaloide, un efecto similar
se observa en cuanto a la concentración de café verde puesto que una mayor
cantidad de café incrementa el contenido de cafeína en las bebidas desarrolladas.
Los cambios de tonalidad de la bebida (índice de oscurecimiento) presentaron una
relación directa entre la concentración de café verde y la concentración de ácido
cítrico; presentando una relación directa sobre el incremento del índice de
oscurecimiento. En concentraciones inferiores a 1000 ppm se observa una mayor
variación de tono, determinándose que en los tratamientos con mayor contenido de
café este proceso es más marcado que en muestras con un menor contenido de
café crudo.
A continuación se presentan los resultados obtenidos mediante el análisis estadístico
y las pruebas sensoriales se estableció que la concentración de extracto de café
verde, el tiempo de infusión y ácido cítrico influyen en las características funcionales
y sensoriales de la bebida, a un nivel de significancia de 95% (α=0,05; p>0,05), los
Análisis de varianza para el contenido de cafeína, el índice de oscurecimiento y las
características sensoriales respectivamente, aceptándose la hipótesis alternativa
que indica que el efecto combinado de los factores de estudio influyen en el
desarrollo de la bebida y que no existe un efecto individual de estos sobre la
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formulación desarrollada y sus propiedades organolépticas.
Tabla 1. Análisis de varianza del índice de obscurecimiento en bebidas
refrescantes a base de café
Fuente: elaboración propia
Se determinó que no existe un efecto significativo individual de la concentración de
café verde (%), el tiempo de infusión (min) y la concentración de ácido cítrico en el
desarrollo de la bebida puesto que los valores p son superiores a 0,05 para todos
los factores y las interacciones; de tal modo que tanto los términos lineales y los
cuadráticos de los tres factores son importantes para el desarrollo de la bebida.
Tabla 2. Análisis de varianza para la Concentración de cafeína para bebidas
refrescantes de café verde
Fuente: elaboración propia
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Con respecto a la concentración de cafeína, se estableció que no existe un efecto
significativo individual de la concentración de café verde (%), el tiempo de infusión
(min) y la concentración de ácido cítrico en el desarrollo de la bebida puesto que los
valores p son superiores a 0,05 como se muestra en la tabla nº 2, para todos los
factores y las interacciones; de tal modo que tanto los términos lineales y los
cuadráticos de los tres factores son importantes para el desarrollo de la bebida.
Tabla 3. Análisis de varianza de las características sensoriales obtenidas
de la bebida refrescante a base de café verde
Fuente: elaboración propia
El análisis de varianza de las características sensoriales (color, olor, astringencia,
sabor y aceptabilidad) para las 15 formulaciones desarrolladas, determinándose que
estadísticamente no existe un efecto altamente significativo (Ft: 1,87<Fc: 0,23;
0,413; 0,325; 0,508; 0,98; 0,896; 0,761; 0,969; 0,4 y 0,659) de la concentración
del café (%), el tiempo de infusión (min) y la concentración de ácido cítrico (ppm)
a un nivel de significancia del 5% (α=0,05), en la ponderación asignada a cada
tratamiento; esto puede ser atribuido al efecto de la adición de una concentración
estándar de stevia (10g) y saborizante de manzana verde (0,7ml) en la bebida (1
L), lo que enmascara el efecto de las sustancias astringentes responsables del
amargor del café verde y la acidez de los ácidos cítrico y ascórbico.
Tabla 4. Tiempo de vida útil de la bebida refrescante de café verde en
función de la turbidez y el deterioro de polifenoles totales
Fuente: elaboración propia
Posteriormente se evaluó la estabilidad de la bebida considerando parámetros como
turbidez y degradación de polifenoles totales; estableciéndose que a condiciones
aceleradas (17°C y 65% de humedad relativa), esta presenta un incremento
acelerado de la turbidez; esto puede ser atribuido a procesos de deterioro del
edulcorante acalórico empleado.
La vida útil de la bebida se mantiene a través del tiempo observando una ligera
disminución a partir de los 32 días de almacenamiento.
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Discusión
Adicionalmente, en la concepción moderna de alimentos con declaraciones de
propiedades nutricionales y de salud, es necesaria la estandarización de los
productos en cuanto a su composición química, garantizando la estabilidad de los
componentes bioactivos durante su vida útil, hasta llegar al consumidor final
(Londoño, Naranjo y Quintero, 2013). La importancia de incluir nuevos parámetros
no considerados hasta ahora en los estudios de vida útil de productos de café,
especialmente aquellos relacionados con las declaraciones de contenido de
antioxidantes (Blandón, Rodríguez y Dávila, 1998).
La calidad de un alimento está relacionada generalmente con su valor nutritivo y
con el gusto obtenido durante la ingestión, así como con la ausencia de defectos en
su presentación, sin que se perciba degradación de sus componentes o alteración en
el sabor, la definición o ausencia de control de contaminantes químicos u orgánicos,
para la comercialización y valoración del café, las características sensoriales son
más importantes que el valor nutritivo.
Conclusiones
El trabajo investigativo proporciona una visión expectante para generar una
alternativa tecnológica para el aprovechamiento de café verde (Coffea arabica) en
la elaboración de una bebida refrescante, con propiedades funcionales por su aporte
de cafeína natural y polifenoles propios del grano de café verde; además de la
adición de un edulcorante acalórico; que lo convierte en una alternativa de
consumo para segmentos de mercado exigentes con regímenes especiales de
alimentación.
Además, el mejor tratamiento obtenido desarrollado contiene 4% de café verde, un
tiempo de infusión de 10 minutos y 1000 ppm de ácido cítrico, permitiendo obtener
una formulación dentro de los parámetros de calidad establecidos en la normativa
nacional (Norma NTE INEN 1081:1984) en cuanto a la concentración de cafeína
318mg/L y con un índice de oscurecimiento de 22,41.
El tiempo de vida útil estimado del mejor tratamiento seleccionado es de 18 días,
considerando una disminución de polifenoles y un incremento de turbidez. El
porcentaje de deterioro por la turbidez es de 5,99 disminuyendo la vida de anaquel
del producto hasta en 0,37 meses, los polifenoles se mantienen y tienen una ligera
disminución a partir de los 18 días de almacenamiento
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física química de los subrproductos del beneficio del café en proceso de
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