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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Artículos Originales
128
El cacao y sus productos como fuente de
antioxidantes: Efecto del procesamiento
The cocoa and its products as antioxidant
source: Processing effect
Janeth Aidé Perea-Villamil
1
, Tatiana Cadena-Cala
2
, Jenny Herrera-Ardila
2
1. Doctora en Química, Magister en Química, Química. Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de Alimentos, Escuela de
Química, Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander.
2. Química, Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de Alimentos, Escuela de Química, Facultad de Ciencias, Universidad
Industrial de Santander.
Correspondencia:
Janeth Aidé Perea Villamil, Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de Alimentos-CICTA-, Sede UIS
Guatiguará, Km. 2 vía Refugio, Piedecuesta, Santander, Tel: 6550804, E-mail: aperea@uis.edu.co.
Recibido:
4 de junio de 2009
- Aceptado:
15 julio de 2009
RESUMEN
Objetivo
: Evaluar el contenido de polifenoles y la actividad antioxidante de productos derivados del
cacao obtenidos bajo diferentes condiciones de procesamiento.
Materiales y métodos
: Las muestras
fueron tomadas durante las etapas de procesamiento del chocolate amargo, chocolate de mesa con azúcar,
chocolate
clavos y canela y un sucedáneo de chocolate obtenido a partir de polvo de cacao y grasa vegetal.
El contenido de polifenoles se midió usando el método
de Folin-Ciocalteu y la actividad antioxidante
fue evaluada sobre los radicales
2,2-difenil-2-picrilhidrazil
(DPPH) y
2,2’-azino-bis-(3-etiltiazolina-
bencenosulfónico-6)
(ABTS). Adicionalmente se evaluó la habilidad reductora de las muestras sobre el
hierro usando el método de FRAP.
Resultados
: Todos los productos estudiados presentaron diferencias
signi±cativas en contenido total de polifenoles y actividad antioxidante frente a las diferentes especies
radicalarias. El chocolate amargo presentó el mayor contenido de polifenoles y la mayor actividad
antioxidante después de las semillas de cacao secas y fermentadas.
Conclusión
: Existe una correlación
directa entre el contenido de polifenoles y la actividad antioxidante, pero estas variables se ven afectadas
por el proceso de transformación del grano, especialmente durante la etapa de tostado, en la que se
presenta una pérdida de polifenoles y de actividad antioxidante alrededor del 23% con respecto a la
materia prima sin tratar.
Salud UIS
2009; 41: 128-134
Palabras clave:
Cacao
,
polifenóles, actividad antioxidante
ABSTRACT
Objective
: To evaluate the content of polyphenols and the antioxidant activity of cocoa products obtained
under different processing conditions.
Materials and methods
: The samples were taken during the
processing stages of the chocolate with sugar, chocolate with cloves and cinnamon, bitter chocolate and
chocolate from cocoa powder and vegetable oil.
The content of polyphenols was measured by the Folin-
Ciocalteu’s method; the antioxidant activity was evaluated on the 2,2-Diphenyl-β-Picrylhydrazyl (DPPH)
Radical and 2,2’-azino-bis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) radical. Additionally the
ferric reducing ability was evaluated using FRAP’s method.
Results
: All the products studied showed
signi±cant differences in the total phenolic content and the antioxidant activity against various radical
129
El cacao y sus productos como fuente de antioxidantes: Efecto del procesamiento
species. The bitter chocolate had the highest polyphenol content and antioxidant activity followed by the fermented
and dried cocoa beans.
Conclusion
: There is a linear correlation between the polyphenol content and antioxidant
activity, but these variables are affected by grain processing especially during the roasting stage, in which the loss is
about 23% compared to the raw material without treat
Salud UIS
2009; 41: 128-134
Keywords:
Cocoa, polyphenols, antioxidant activity
INTRODUCCIÓN
El creciente interés en los últimos años por el consumo
de alimentos que además de nutrir tengan un impacto
favorable en la salud, ha incentivado el estudio de
componentes naturales como los polifenoles presentes en
plantas y frutos, los cuales han recibido especial atención
debido a sus propiedades funcionales como antioxidantes,
anticancerígenos,
antiinFamatorios,
antitrombóticos,
antimutagénicos, antibacteriales y analgésicos
1
.
Se ha considerado que alimentos como el vino, las
frutas, el té verde y algunas verduras son las principales
fuentes de compuestos polifenólicos, sin embargo, en
los últimos años diversos autores han demostrado que el
cacao y sus productos: licor de cacao, chocolate amargo,
polvo de cacao o cocoa, son alimentos ricos en estas
sustancias, principalmente en catequinas (epicatequina,
epigalocatequina, galocatequina y catequina), además de
otros Favonoides como las procianidinas, antocianinas,
Favononas y Favonol glicosídicos
1-6
. La concentración
de polifenoles en las semillas de cacao secas y libres de
grasa oscila entre el 15-20% (p/p) y están constituidos
por un 37% de catequinas, un 4% de antocianinas y un
58% de proantocianidinas.
Entre los hallazgos más recientes están los reportados
por
los
investigadores
de
la
Universidad
de
Harvard
7
,
quienes a±rman que los indios Kuna de
Panamá presentan bajos niveles de enfermedades
cardiovasculares, coronarias, cáncer y diabetes, debido
al consumo de cuarenta tazas de chocolate semanales.
El tratamiento del grano de cacao durante el proceso
de bene±cio y su transformación industrial, pueden sin
embargo, afectar el contenido de polifenoles y por tanto,
la funcionalidad del grano como agente antioxidante.
En etapas como la fermentación y el secado, donde
se desarrollan los precursores del aroma y sabor, y
en el tostado y la alcalinización donde se de±nen las
características organolépticas, se han detectado pérdidas
importantes de catequinas y procianidinas
3, 8 y 9
, por lo
cual es necesario conocer las concentraciones en que las
sustancias con propiedades funcionales están presentes
en los productos que llegan al mercado.
En Colombia el cacao es uno de los principales productos
agrícolas ya que constituye una alternativa económica
y sostenible para el desarrollo rural. Adicionalmente
el procesamiento del grano de cacao ocupa uno de
los principales renglones de la economía
10
, siendo el
chocolate de mesa el producto derivado del cacao con
mayor consumo en el país (0,9 kg /año por persona).
En este trabajo se planteó como objetivo determinar el
contenido en polifenoles y la actividad antioxidante de
productos derivados del cacao que habitualmente son
de consumo masivo, teniendo en cuenta la incidencia de
la transformación industrial del grano de cacao.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materiales
Las muestras se obtuvieron en cada una de las etapas de
la línea de producción: a) entrada de la
materia prima
consistente en semillas de cacao secas y fermentadas
(MP), b) tostado de las semillas (T) a 160 ºC, c) molienda
de las semillas tostadas (Mol) para obtener el licor de
cacao, d) maduración (Mad) del licor de cacao para
obtener el chocolate amargo (ChA), e) mezclado (Mez)
del licor de cacao madurado con: lecitina de soya, azúcar
y saborizantes f) atemperado y moldeo para elaborar el
chocolate con azúcar (Ch) y el chocolate clavos y canela
(C). Adicionalmente se realizaron muestreos de un
sucedáneo de chocolate elaborado a partir de polvo de
cacao y grasa vegetal (P).
Preparación de los extractos y determinación de
polifenoles totales.
Las
muestras
previamente
homogenizadas
se
desengrasaron con
n
-hexano en baño ultrasónico,
y
posteriormente
se
extrajeron
sus
polifenoles
usando etanol/agua 80:20. Los extractos obtenidos
se almacenaron en frascos ámbar bajo refrigeración
por un tiempo no superior a 5 días
11
. El contenido
de polifenoles totales de los extractos etanólicos se
determinó mediante el
ensayo de ²olin-Ciocalteu (²-
C), siguiendo el procedimiento descrito por Wollgast
12
.
El contenido de polifenoles fue expresado como
equivalentes de ácido gálico (mg ÁG/g muestra).
Salud UIS
130
PEREA-VILLAMIL J. A., CADENA-CALA T., HERRERA ARDILA
J.
Ensayo de potencial antioxidante de reducción
del hierro FRAP
La habilidad reductora de las muestras se evaluó
mediante el ensayo de FRAP,
siguiendo el procedimiento
planteado por Benzie y Strain
13
. El cambio en la
absorbancia (
D
A
593
) entre la lectura fnal después de
los 4 min de reacción y la lectura inicial del reactivo,
se calculó y se relacionó con
D
A
593
de las soluciones
estándar de Fe
2+
analizadas simultáneamente.
Los
resultados se expresaron como
m
moles equivalentes de
Fe
2+
/g de muestra en base seca.
Ensayo espectrofotométrico de antioxidantes
totales sobre ABTS
+
El e±ecto antioxidante de los extractos de cacao y las
sustancias patrón sobre el catión radical ABTS
+.
, se
cuantifcó de acuerdo al método reportado por Re y col
14
.
Los resultados se expresaron como mmol equivalentes
de Trolox/kg de muestra en base seca a partir de la curva
de calibración realizada con concentraciones entre 0,25
y 2 mM.
Ensayo de actividad antioxidante sobre el
radical 2,2-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH)
El e±ecto antioxidante de las semillas, de los di±erentes
chocolates de mesa, y de las sustancias de re±erencia
sobre el radical DPPH, se analizó de acuerdo al método
propuesto por Lai
15
. El porcentaje de atrapamiento de
las muestras sobre el radical DPPH se calculó mediante
la siguiente ecuación:
Donde el %SE (scavening e±±ect) es el porcentaje de
atrapamiento del radical DPPH.
La concentración e±ectiva media (EC
50
) que se defne como
la cantidad total
de antioxidante necesaria para disminuir
la concentración inicial del radical DPPH en un 50%, se
determinó a partir del gráfco de %SE vs la concentración
de los extractos o de las sustancias de re±erencia.
Análisis estadístico
Todos los valores de las mediciones de poli±enoles
totales por F-C y de actividad antioxidante se sometieron
a un tratamiento estadístico y
se les aplicó el test de
normalidad
de
Kormogoro±-Smirnov,
seguido
del
análisis de varianza ANOVA, para determinar si existen
de±erencias signifcativas entre las variables evaluadas;
fnalmente se usó la prueba a posteriori de Tukey que
permitió establecer las di±erencias signifcativas entre las
medias y clasifcar los productos en tres grupos:
grupo a
que involucra
aquellos que tienen mayor contenido de la
variable analizada,
grupo b
con un contenido intermedio
y
grupo c
y d
que presenta los menores valores. Las
di±erencias ±ueron consideradas a un nivel de p < 0,05.
El análisis estadístico se realizó usando el So±tware
estadístico
SPSS 10.0 para WINDOWS.
RESULTADOS
Cuanti±cación de polifenoles totales
Al aplicar el análisis de varianza Anova a los resultados
obtenidos
se
encontró
que
existen
di±erencias
signifcativas
entre
los
productos
analizados,
procediéndose a aplicar la prueba de Tukey que
permitió clasifcar los productos en tres grupos
(Figura
1)
: grupo
a
con alto contenido de poli±enoles en el cual
se ubica el chocolate amargo, grupo
b
con un contenido
intermedio en el cual se encuentra el chocolate de mesa
con azúcar y el chocolate clavos y canela y el grupo
c
,
con contenido minoritario, donde se halla el sucedáneo
de chocolate ±abricado con cocoa y grasa vegetal.
Figura 1.
Contenido de Poli±enoles Totales de los di±erentes
chocolates de mesa
*
Todos los resultados se expresan como la media ² desviación
estándar para n=12 y para MP n=20. Las letras expresan
di±erencias signifcativas con un nivel de confanza P<0,05.
El chocolate amargo tiene una concentración de
poli±enoles tres veces superior (33,98 ² 3,13 mg ÁG/g
muestra) a la determinada en el chocolate de mesa con
azúcar (12,56 ² 1,99 mg ÁG/g muestra) y el chocolate
de mesa clavos y canela (11,70 ² 0,75 mg ÁG/g
muestra), y cuatro veces superior a la del sucedáneo de
chocolate (8,11 ² 1,59 mg ÁG/g muestra).
De igual ±orma, durante el procesamiento del grano se
observaron di±erencias signifcativas entre las muestras
100
*
517
517
1
%
=
nm
Abs
nm
Abs
SE
Control
Muestra
131
El cacao y sus productos como fuente de antioxidantes: Efecto del procesamiento
tomadas en cada etapa
(Figura 2)
. La materia prima que
entró al proceso (semillas de cacao secas y fermentadas)
presentó el mayor contenido de polifenoles (39 mg
ÁG/g), el cual disminuyó en un 23% después del tostado.
En las etapas de molienda y maduración, la cantidad
de polifenoles alcanzó un valor de 34 mg ÁG/g, valor
Figura 2.
Variación del contenido de polifenoles totales en el proceso de elaboración de chocolate de mesa
*
Todos los resultados se expresan como la media ± desviación estándar para n=12 y para MP n=20. Las letras expresan
diferencias signiFcativas con un nivel de conFanza P<0,05.
Actividad antioxidante
El contenido de polifenoles totales está relacionado directamente con la actividad antioxidante de los alimentos que fue
medida en el presente estudio, mediante los métodos de ²RAP, ABTS y DPPH. En la
Tabla 1
se resumen los resultados
obtenidos para los productos derivados del cacao, además de los correspondientes a la actividad antioxidante medida
en sustancias patrón como el ácido gálico y el ácido ascórbico.
que nuevamente disminuyó durante el mezclado por la
dilución que se presenta al adicionar al licor de cacao
ingredientes como azúcar y lecitina. Etapas como el
atemperado, el moldeo y el enfriamiento no tuvieron
efecto sobre el contenido total de polifenoles.
Tabla 1.
Valores de actividad antioxidante medida por los métodos de ²RAP y ABTS.
Muestra
FRAP
(
m
mol Fe(II)/g)
ABTS
+.
(mmol TROLOX/kg)
Proceso
MP
369,96 ± 54,25
a
361,45 ± 44,68
a
T
261,15 ± 55,17
b
274,40 ± 37,61
b
Mol
299,69 ± 33,25
b
283,51 ± 42,64
b
Mad
260,29 ± 31,79
b
270,11 ±
82,40
b
Mez
104,05 ± 11,33
c
129,70 ± 27,78
c
Productos
ChA
260,29 ± 31,79
a
270,11 ±
82,40
a
Ch
104,05 ± 11,33
b
129,70 ± 27,78
b
C
107,96 ± 7,30
b
93,41 ± 14,81
b,c
P
76,15 ± 1,59
c
51,42 ± 16,57
c
Patrones
A.Gálico
16153,37
±
110,69
3258,71
±
7,3
A.Ascórbico
8300,19
±
258,23
6185,37
±
15,2
Todos los resultados se expresan como la media ± desviación estándar para n=12 y para MP n=20. Las letras expresan diferencias
signiFcativas con un nivel de conFanza P<0,05
Salud UIS
132
PEREA-VILLAMIL J. A., CADENA-CALA T., HERRERA ARDILA
J.
Ensayo de potencial de reducción del hierro
FRAP
Mediante este ensayo se evaluó la habilidad reductora de
los extractos de cacao sobre el complejo de hierro (III).
Todos los resultados se expresaron como
m
mol Fe (II)/g.
La actividad antioxidante medida por el método FRAP
mostró que el chocolate amargo presenta el mayor valor,
seguido de los chocolates de mesa con azúcar y clavos y
canela, los cuales no presentaron diferencias signi±cativas
entre si; el sucedáneo de cacao presentó la menor actividad
antioxidante (100
m
molFe (II)/g). En cuanto a las etapas
de procesamiento, se observó que todas tienen un efecto
signi±cativo sobre la actividad antioxidante del grano,
disminuyendo la habilidad reductora del Fe.
Adicionalmente
se
calcularon
los
equivalentes
de
Fe (II) para las sustancias de referencia (Tabla 1) y se
compararon con los obtenidos para las muestras de cacao,
encontrándose que el ácido gálico (16153,37
±
110,69
m
mol Fe(II)
/g) y el ácido ascorbico (8300,19
±
258,23
m
mol Fe(II)
/g) poseen una actividad antioxidante muy
superior a la de las semillas de cacao secas y fermentadas
(MP) y a la del chocolate amargo (ChA), que presentaron
valores de 369,96
±
54,25
m
mol Fe(II)
/g y 260,29
±
11,33
m
mol Fe(II)
/g, respectivamente.
Antioxidantes totales sobre le radical ABTS
+
.
Mediante este ensayo se estudió la habilidad de las
muestras de cacao para eliminar el catión radical ABTS
+
presente en el medio de reacción. Se observó que entre
los productos evaluados se destaca nuevamente el
chocolate amargo con una actividad de 270,11 mmol
Trolox/g. Los demás chocolates presentaron valores
inferiores que oscilaron entre 129,7 y 51,42 mmol
Trolox/g, siendo el sucedáneo de cacao el que presenta
menor eliminación del radical ABTS
+
. En este caso,
la actividad antioxidante obtenida para las sustancias
de referencia también fue muy
superior a la de las
muestras de cacao analizadas.
Se encontró además, que el tostado, la molienda y la
maduración disminuyen la actividad antioxidante en
un 24%, de forma que después del mezclado el valor
obtenido fue de 129,70 mmol Trolox/g.
Ensayo de actividad antioxidante sobre el
radical 2,2-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH)
En la
Figura 3
se presenta la variación del %SE con
la concentración de los extractos etanólicos de las
muestras y se observa que todos los productos tienen un
comportamiento cinético similar, presentando un rápido
incremento en la actividad antioxidante a concentraciones
de 0,5 a 2,5 mg/mL.
Figura
3.
Actividad antioxidante sobre el radical DPPH en cuatro tipos de chocolate de mesa y
de las semillas o materias primas. Los resultados se expresan como la media ² desviación estándar
para n = 6.
133
El cacao y sus productos como fuente de antioxidantes: Efecto del procesamiento
A partir de las curvas presentadas en la Figura 3
,
se
determinaron los valores de EC
50
que se presentan
en la
Tabla 2
. En el caso del chocolate amargo, los
valores alcanzados muestran que la concentración de
extracto necesaria para inhibir en un 50 % la actividad
del radical DPPH es 3 veces menor que la requerida
con los demás tipos de chocolates de mesa, lo cual se
traduce en una
mayor actividad antioxidante. Similar
comportamiento se observó para las semillas de cacao
secas y fermentadas.
de presentar menor contenido de polifenoles
presentan
valores superiores a los reportados para
las frutas
17.
Los valores de polifenoles obtenidos para el chocolate
amargo fueron superiores a los reportados para diferentes
chocolates negros de los Estados Unidos
3
(12,30-14,88
mgÁG/g) y similares a los reportados por Vinson y
col
18
(36,5 mgÁG/g). La cantidad de polifenoles y la
actividad antioxidante parecen depender del contenido
de sólidos no grasos presentes en los productos ±nales
como lo describe
Miller y col
3
.
La actividad antioxidante del cacao medida por el
método FRAP y el método ABTS, mostró diferencias
signi±cativas para los productos derivados de cacao y se
encontró que
la mayor actividad antioxidante la posee
el chocolate amargo o licor de cacao puro, en tanto que
el
chocolate de mesa con azúcar y el chocolate clavos
y canela presentaron una actividad antioxidante 2,5
veces menor debido a que estos productos contienen
aproximadamente
un
30%
de
licor
de
cacao.
El
sucedáneo de chocolate fue el producto con menor
actividad antioxidante, debido a que este derivado es
fabricado con cocoa y grasa vegetal. En todos los casos la
actividad antioxidante fue menor a la de las sustancias de
referencia ácido gálico y ácido ascórbico que mostraron
valores muy altos (Tabla 1), sin embargo es importante
tener en cuenta que estos compuestos son sintéticos
mientras que los antioxidantes contenidos en el cacao son
de origen natural.
Las diferentes etapas del proceso de manufactura
también
afectan
la
actividad
antioxidante
presente
inicialmente en las semillas de cacao secas y fermentadas
siendo el tostado la de mayor incidencia debido a las altas
temperaturas utilizadas; durante esta etapa la pérdida de
actividad antioxidante es del 24% aproximadamente.
Algunos autores
19
reportan pérdidas durante los procesos
de pretostado (100 ºC) y tostado (130 ºC), en un rango
de 32,6% a 54,7% atribuyendo esta tendencia al efecto
de la temperatura y a
la posible formación de otros
compuestos en la reacción de Maillard.
Finalmente a partir de los resultados obtenidos
y según
lo reportado en la bibliografía,
se puede establecer que
comparado con otros alimentos el orden de clasi±cación
en cuanto a contenido de polifenoles totales es: vino
tinto > cacao = té verde > manzana > pera > kiwi, lo que
permite considerar al cacao y sus productos derivados
como buenas fuentes de antioxidantes, resaltando entre
ellos el chocolate amargo como derivado del cacao sin
azúcar.
Tabla 2.
Concentración Efectiva media para las semillas de
cacao y los diferentes chocolates de mesa.
Muestra
EC
50
mg/ml
MP
0,38 ² 0,04
ChA
0,40 ² 0,06
Ch
1,20 ² 0,17
C
1,27 ² 0,20
P
1,85 ² 0,19
A.Gálico
0,027² 0,00
A. Ascórbico
0,07² 0,02
Los resultados se expresan como la media ² desviación
estándar
para n = 6.
Al establecer una relación entre los valores de actividad
antioxidante medidos por los tres métodos utilizados y el
contenido de polifenoles de cada una de las muestras, se
encontró que existe una correlación positiva entre estas
dos variables, lo que demuestra la importancia de los
polifenoles en las propiedades funcionales del cacao.
DISCUSION
El consumo de alimentos con alto contenido de
antioxidantes como los polifenoles es cada día más
trascendente por sus bene±cios sobre la salud. En este
estudio se encontró que el chocolate amargo presenta
un contenido de polifenoles comparable al del té verde
(46,46 mg ÁG/g)
16
y superior al de la manzana (3,6-5,3
mg AG/g), la pera (3,3-4,6 mg AG/g) y el kiwi (3,0 mg
AG/g)
17
, que lo posiciona como un alimento funcional.
Los otros productos analizados: chocolate con azúcar,
chocolate clavos y canela, y sucedáneo de cacao, a pesar
Salud UIS
134
PEREA-VILLAMIL J. A., CADENA-CALA T., HERRERA ARDILA
J.
AGRADECIMIENTOS
Al Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de
Alimentos CICTA por la fnanciación de esta investigación
y a la Fábrica de Chocolates Gironés S.A por suministrar las
muestras para llevar a cabo este estudio.
APOYOS RECIBIDOS
Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de
Alimentos de la Universidad Industrial de Santander:
±inanciación del proyecto.
CONFLICTO DE INTERESES
Los autores declaran no tener con²ictos de intereses
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