Introducción

Cada paso del procesamiento del café, incluidos la cosecha, el despulpado, la remoción del mucilago, la separación de las semillas de café, el tostado, el empaquetado y la preparación de la bebida, generan subproductos (Iriondo-DeHond et al., 2020). El primer subproducto generado durante el procesamiento húmedo del café es la pulpa, la cual puede incluir la cáscara (exocarpio), la pulpa propiamente dicha (mesocarpio) y parte de la capa de pectinas que le sigue (Marín-Tello et al., 2020). La pulpa de café constituye entre el 40 % y el 50 % del peso fresco de la cereza de café, es decir, que por cada tonelada de cereza de café procesada se genera aproximadamente media tonelada de pulpa (Iriondo-DeHond et al., 2020).

Por otro lado, los subproductos del procesamiento de las bayas de café, donde sobresale la pulpa, representan una fuente importante de contaminación y amenaza ambiental, especialmente para los cuerpos de agua ubicados cerca de las mismas fincas cafeteras procesadoras del café (Desai et al., 2020). En este sentido un estudio de Cenicafé reportó que la pulpa de café representa el 73.7 % de la contaminación potencial de los subproductos del beneficio (Rodríguez-Valencia et al., 2013). Este potencial contaminante se atribuye a los componentes bioorgánicos de la pulpa de café (polifenoles, pectina, azúcares), que sirven como sustrato para bacterias aeróbicas que los descomponen en productos como el dióxido de carbono, los nitratos, los sulfatos y los fosfatos, los cuales ingresan a los cuerpos de agua o son depositados en el suelo aumentando su acidez, lo que reduce su fertilidad y provoca la formación de tierras baldías (Manasa et al., 2021).

Hasta la fecha, la mayoría de los esfuerzos se han dirigido al manejo de la pulpa de café como efluente y no tanto a su reutilización (Manasa et al., 2021), pero debido a su importante aporte de nutrientes, se considera un producto aprovechable para la nutrición humana. En la literatura se han reportado amplios rangos de nutrientes de la pulpa de café; 4 a 12 g de proteína (por 100 g de materia seca), 1 a 2 g de lípidos y 45 a 89 g de carbohidratos (incluida la pectina). Además, se han reportado minerales como P, K, Ca y Mg en 2.48, 25.13, 4.10 y 1.39 g/kg de pulpa de café, respectivamente, y Fe y Mn, en 77 y 46 mg/ kg (Marín-Tello et al., 2020).

El porcentaje de cafeína está entre el 0.12 y 0.26 %; la pectina y los taninos oscilan entre 1 y 9 g/100 g de materia seca, o alrededor del 6 % del peso. La pulpa de café también contiene ácido cafeico, ácido gálico y ácido clorogénico en aproximadamente 16 mg/g, 3 mg/g y 62 mg/g de materia seca, respectivamente, lo que la convierte en una excelente materia prima para la producción de alimentos funcionales (Marín- Tello et al., 2020).

Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue desarrollar un ingrediente culinario artesanal derivado de la pulpa de café, que además de contribuir con la reducción del impacto ambiental que ocasiona este subproducto de la industria del café, pueda ser producido por las mismas familias caficultoras, lo que implicaría un bajo costo y un aporte extra de nutrientes para mejorar la alimentación de poblaciones de menores recursos económicos.

Materiales y métodos

Este es un estudio experimental realizado por La Cooperativa de Caficultores de Antioquia y la Universidad de Antioquia, para el desarrollo de un protocolo de recolección y secado de pulpa de café y la obtención de un ingrediente alimentario que cumpla criterios microbiológicos. Este proyecto está clasificado como de mínimo riesgo y tiene aprobación 133-2022 del Comité de Bioética de la Facultad de Odontología de la Universidad de Antioquia.

Protocolo de recolección y secado de pulpa de café

La pulpa de café correspondió a pulpa de café fresca (recién despulpada) de Variedad Castillo® y se obtuvo de dos fincas cafeteras en Antioquia que no aplican agroquímicos en la producción del café. Fue recolectada en un recipiente limpio al momento del despulpado y antes de que hubiera caído al piso. Posteriormente se lavó brevemente con agua potable y se eliminó el exceso de agua utilizando un cedazo. Para evitar la contaminación y la pérdida excesiva de los componentes nutritivos, la pulpa se sometió a un secado, para lo cual se extendió sobre una superficie limpia y se cubrió con una tela negra a manera de malla mosquitera. Se diseñaron y probaron varios protocolos de secado, a saber:

12 h de secado al sol.

24 h de secado al sol.

36 h de secado al sol.

24 h de secado en marquesina.

36 h de secado en marquesina.

Desinfección de la pulpa con 600 ppm de ácido acético y secado al sol 36 h.

En todos los casos, cada 2 horas se recomendaba remover la pulpa para obtener un secado uniforme. No obstante, dependiendo de las condiciones climáticas se podía remover cada hora (días soleados) o cada 6 horas (días más húmedos).

Análisis microbiológico

Para determinar cuál protocolo de recolección garantizaba inocuidad microbiológica, las pulpas obtenidas de los diferentes tratamientos de secado fueron sometidas a análisis microbiológico por triplicado. Las muestras de pulpa de café secas fueron llevadas al laboratorio en frascos de vidrio, a temperatura ambiente (21°C). Allí se realizaron los siguientes análisis: recuento de mesófilos UFC/g (norma ISO 4833-1: 2013, técnica de siembra en profundidad); coliformes fecales NMP/g (Manual FDA-BAM capítulo 4); y salmonella sp. (método horizontal, Norma ISO 6579-1:2017/Amd.1:2020). Los resultados se analizaron frente a la resolución 1407 de 2022 (Ministerio de Salud y Protección Social, 2022), que establece los criterios microbiológicos que deben cumplir los alimentos y bebidas destinados para consumo humano; específicamente se contrastó con los parámetros de frutas deshidratadas.

Obtención del ingrediente culinario

La pulpa seca que cumplió los parámetros microbiológicos fue trasladada al Laboratorio de Alimentos de la Escuela de Nutrición y Dietética de la Universidad de Antioquia. Se eliminaron algunos contaminantes como trozos de hojas o ramas y se realizaron diferentes pulverizados:

Con licuadora, marca Oster (1.25 L-700 Watts).

Con procesador de alimentos (picatodo), marca Black and Decker (2 L-450 Watts).

Con mortero de porcelana de 130 mm.

En todos los casos, la pulpa pulverizada se pasó por cedazo, separando la harina gruesa de la harina fina. Con ambas harinas se realizaron pruebas caseras de comportamiento en tostión y en presencia de agua o aceite. Para esto se pusieron 50 g de harina fina o gruesa en 200, 500, 750 y 1000 mL de agua; 50 g de harina en 200 mL de aceite vegetal y 50 g de harina para tostión en sartén.

Caracterización de ingrediente culinario

Se realizaron análisis de micotoxinas (aflatoxinas totales ug/Kg [AOAC-IUPAC993.16 [2019] método de ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas], ocratoxina A ug/Kg) (AOAC 991.44-1996 [2002] HPLC); pesticidas mg/Kg (UNE-EN 15662:2019, cromatografía de gases y HPLC acoplada a la espectrometría de masas); análisis proximal básico (humedad g/100g [gravimetría], cenizas g/100g [AOAC 923.03 [2019], incineración], grasa g/100g [AOAC 922.06 [2019]], proteína g/100g [ISO 1871, [2009]], carbohidratos g/100g [reglamento técnico 2492 de 2022], calorías Kcal/100g [reglamento técnico 2492 de 2022], fibra dietética soluble e insoluble g/100g [AOAC 991.43 [2019], micronutrientes básico según FDA Elemental Analysis Manual for Food and Related Products V1.1 [2010] [calcio mg/100 g, potasio mg/100 g, fósforo mg/100 g [ASTM D 820:2016], magnesio mg/100 g, hierro mg/100 g, sodio mg/100 g y zinc mg/100 g]); y ácidos clorogénicos mg/100g, catequina, epicatequina, teobromina y cafeína mg/100g mediante cromatografía líquida de alta resolución con detector de arreglo de diodos y fluorescencia (HPLC-DADFLD) y capacidad antioxidante (ORAC-H).

Análisis estadístico

El análisis microbiológico de la pulpa y la caracterización del ingrediente alimentario (pesticidas, cafeína, ácidos clorogénicos, ocratoxinas, antinutrientes y capacidad antioxidante) se presentan con medidas de tendencia central y dispersión. Para la base de datos se usó Microsoft Excel.

Resultados

Análisis microbiológicos

Se determinó que los tratamientos indicados para la obtención de una pulpa seca microbiológicamente aceptable fueron aquellos llevados a cabo en marquesina (tratamientos 4 y 5). Ningún protocolo de secado al sol cumplió con los parámetros establecidos en la norma colombiana (Tabla 1). Para realizar este trabajo, se eligió la harina de pulpa obtenida con el tratamiento 5 (36 h), dado que proporcionaba más seguridad microbiológica.

Obtención del ingrediente culinario

La pulpa de café seca fue sometida a 3 ensayos para su pulverización (Figura 1). Después de observar el aspecto físico de los pulverizados obtenidos con licuadora, con procesador de alimentos (picatodo) y con mortero, y de considerar cuál podría ser el utensilio más factible de encontrar en las cocinas de las familias caficultoras, se seleccionó el pulverizado con licuadora como la mejor opción para procesar la pulpa de café y obtener el ingrediente culinario.

Con las harinas gruesa y fina se realizaron diferentes ensayos para conocer sus propiedades culinarias. Allí se observó:

Alta plasticidad, alta capacidad de atrapamiento de agua, pero con poca retención. La harina fina tuvo un mejor comportamiento que la gruesa.

Poca solubilidad (por la alta cantidad de fibra). La harina fina tuvo más solubilidad que la harina gruesa.

Poca posibilidad de interacción con lípidos.

Tendencia al daño por alta temperatura, por pérdida de olor y sabor durante la tostión.

Se concluye, entonces, que la mejor opción para trabajar en la cocina es la harina fina de pulpa de café.

Caracterización del ingrediente culinario

El análisis fisicoquímico, de micotoxinas, ácidos clorogénicos, catequinas, potencial antioxidante, cafeína, taninos y teobromina de la harina fina de pulpa de café se presenta en la Tabla 2. Además, era importante garantizar la ausencia de agrotóxicos que pudieran afectar la salud humana. La Tabla 3 muestra los resultados de plaguicidas presentes en la harina de pulpa de café.

Discusión

El principal reto del manejo de la pulpa de café para incorporar a la alimentación humana es su inocuidad. Por lo que controlar la carga microbiológica es fundamental para garantizar la calidad y seguridad del producto final (Abaya et al., 2020). Se determinó que el protocolo de secado de pulpa de café con mayor inocuidad microbiológica implica el uso de marquesina, y a mayor tiempo de secado se obtuvo mayor inocuidad en la pulpa. También se observó que, para utilizar la pulpa de café como ingrediente culinario, esta requiere ser pulverizada en la licuadora y cernida para obtener una harina fina, de mayor plasticidad y solubilidad. La caracterización de la harina fina de pulpa de café informó un aporte importante de proteínas, carbohidratos, fibra, similar a lo reportado por Klingel et al. (2020), Iriondo-DeHond et al. (2020) y Santos et al. (2021) para la pulpa de café (Tabla 4). Se encontró un alto aporte de cafeína; poco aporte de taninos y teobromina, que representa menor cantidad de antinutrientes; y también se identificó aporte de compuestos fenólicos que le confieren cierto potencial antioxidante al ingrediente culinario (Tabla 4). En la caracterización de la harina se destaca una baja presencia de residualidad de plaguicidas y micotoxinas, lo cual indica que es pertinente su uso a nivel alimentario.

En la harina de pulpa de café es significativo el aporte de carbohidratos, específicamente de fibra dietaria y dentro de los tipos de fibra, la fibra insoluble. La ingesta de fibra dietética se asocia con diferentes beneficios para la salud, dentro de los que se destacan la regulación de la motilidad intestinal, el control de la adiposidad abdominal y el control del peso, el aumento de la sensibilidad a la insulina y la salud metabólica, el mejoramiento de la microbiota intestinal y la producción de metabolitos (Barber et al., 2020). También se destaca el aporte de micronutrientes que tienen funciones biológicas importantes, como el potasio en la contracción muscular y el calcio en la salud ósea. No obstante es importante resaltar que por estar en una matriz vegetal, no tendrán una alta biodisponibilidad (Shkembi y Huppertz, 2021). Se analiza que los resultados en micronutrientes de la harina de pulpa son similares a los reportes de Iriondo-DeHond et al. (2020) sobre pulpa de café.

El contenido de cafeina en la harina fina de pulpa de café es mayor a lo reportado por Klingel et al. (2020), Iriondo-DeHond et al. (2020) y Santos et al. (2021); posiblemente como explican Eckhardt et al. (2022), la cafeína tiene gran variabilidad a razón de las diferencias del tipo de café, también el despulpado en húmedo (que fue el usado en este trabajo) conserva un mayor contenido de cafeína por la imposibilidad de degradación microbiana de la cafeína. Adicionalmente la mayor exposición de la pulpa al contacto con agua puede disminuir la cafeina; en este trabajo solo se realizó un enjuagado leve, por lo tanto, no hubo posibilidad de disminución de este componente.

En el análisis de la harina fina no se detectaron taninos ni ácido cafeico. Con relación a los taninos, el resultado se considera una ventaja debido a que los factores antinutricionales de la pulpa de café son los taninos y la cafeína, los cuales se deben reducir para optimizar su uso como complemento en formulaciones de alimentos para animales (Marín-Tello et al., 2020). Contrario a la anterior postura, Hu et al. (2023), plantea que la lignina, la cafeína y también los compuestos fenólicos como los taninos son considerados como compuestos bioactivos, debido a que presentan propiedades antioxidantes y biológicas en humanos; por lo tanto, queda la duda si estos componentes de la pulpa del café funcionan como compuesto antinutricional solo en la nutrición animal y no en la nutrición humana (Hoseini et al., 2021).

En trabajos realizados en Panamá en café arábica, se reportó que el contenido de cafeína se encontraba entre 927.8 mg/100 g y 1349.3 mg/100 g (Vega et al., 2018), lo que, comparado con nuestros resultados, es menor cantidad, e indica que la harina de pulpa de café aporta una alta cantidad de cafeína. De acuerdo con la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) el límite seguro de consumo de cafeína al día es 400 mg (Rodak et al., 2021), por lo anterior, si 100 g de la harina de pulpa tienen 1763 mg, el consumo seguro sería 23 g/día.

En cuanto a los compuestos bioactivos o fitoquímicos, se han identificado en la pulpa de café diverso polifenoles, como los flavonoles, y, por su parte, ácidos fenólicos, como ácido cafeico, ácido ferúlico y ácido clorogénico (Bondam et al., 2022). En el estudio de Ormaza et al. (2018) la cantidad de ácido clorogénico en el café tostado y molido fue 44.72 mg/100 g y en el café tostado y molido en barril mg/100 g, cantidad inferior a lo encontrado en la harina de pulpa de café, que fue 202.68 mg/100 g, por lo que se analiza que la pulverización y separación de partes entre harina gruesa y fina puede disminuir estos compuestos. Por otro lado, la harina de pulpa tiene un contenido alto de epicatequina, mientras que la catequina está en baja cantidad o incluso ausente, contrario al estudio de Ormaza et al. (2018), en el que se observa una cantidad alta de catequinas (1932.2 mg /100 g). En el estudio de Bondam et al. (2022) los principales compuestos fenólicos reportados en los subproductos del café, como la pulpa, son el ácido clorogénico y sus derivados, tal como los resultados de este estudio.

En la investigación de Serna-Jiménez et al. (2018), se cuantificó la actividad antioxidante de muestras de pulpa de café, con lo cual se identificó que tenía una equivalente trolox de 2024.26 μM ET/g, que es muy similar al té verde y te negro; estos resultados son inferiores a los del presente estudio al transformarlos (83.46 mmol Trolox/100 g). Por lo anterior, posiblemente se podría analizar que el secado en marquesina, más el pulverizo y la separación de partes puede afectar el contenido fenólico y antioxidantes de la pulpa de café, y que, si bien esta harina puede ser considerada como una materia prima con elevado contenido de compuestos de importancia en salud y su consumo, se podría potencializar haciendo uso en el diseño de alimentos o bebidas (Serna-Jiménez et al., 2018), no tendría tanto potencial si se usa la pulpa de café seca sin otro procesamiento.

Respecto a la cuantificación de micotoxinas analizadas en el ingrediente culinario está dentro de los límites permitidos en Colombia según la resolución 4506 de 2013 (Ministerio de Salud y Protección Social, 2013), en la cual se establece que para alimentos similares las aflatoxinas totales máximas permitidas son 4.0 µg /kg y para ocratoxina A el límite es 10.0 µg /kg. Las aflatoxinas totales se analizaron respecto a Frutas pasas y sus productos transformados para el consumo humano directo o su utilización como ingredientes de productos alimenticios y la ocratoxina A se analizó respecto a Uvas pasas (pasas de Corinto, sultanas y otras variedades de pasas).

El análisis de plaguicidas se realizó con base a la resolución 2906 de 2007 (Ministerio de la Protección Social, 2007) en lo referente a café en grano. En este sentido, se observa que, en los resultados, los parámetros están inferiores a los de la resolución en mención, debido a que compuestos como Aldicarb, Carbofuran, Endosulfan, Propiconazol, Triadimenol están inferiores a 0.1 mg/ kg y Cipermetrin, Clorpirifos, forato, Permetrin, Terbufos y Triazofos están inferiores a 0.05 mg/ kg. Adicionalmente, al revisar los límites máximos de residuos para café establecidos por la Organización Internacional del Café (OIC, 2022), también se cumplirían; además es importante resaltar que no todos los compuestos aparecen en el listado. La principal recomendación a las familias caficultoras para la utilización de la harina de pulpa como complemento a su alimentación es la no utilización de agrotóxicos como insecticidas, fungicidas y herbicidas que pueden generar contaminación y residualidad en la pulpa.

Conclusión

Este trabajo constituye una muestra del potencial de la pulpa de café como ingrediente alimentario. Se pudo desarrollar un ingrediente artesanal de bajo costo, haciendo uso de elementos que son comunes para las familias caficultoras, como la marquesina, la licuadora y el cedazo. Se pudo determinar que si se sigue el protocolo se puede obtener un ingrediente inocuo desde los puntos de vista microbiológico, de residualidad y de micotoxinas. Además, ofrece un aporte importante en fibra, proteína y compuestos antioxidantes. Este ingrediente culinario presenta un bajo contenido de antinutrientes de taninos y teobromina, y contiene un alto contenido de cafeína, que le da un máximo de consumo al día de 23 g. Por estas características, este ingrediente derivado de la pulpa de café tiene gran potencialidad para ser usado en recetas comunes en familias caficultoras, haciendo uso de un residuo y aportando a la soberanía y seguridad alimentaria de las familias.

Referencias

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