Evaluación de componentes físicos, químicos,
organolépticos y del rendimiento de clones universales
y regionales de cacao (Theobroma cacao L.) en las
zonas productoras de Santander, Arauca y Huila
Nubia Consuelo Martínez Guerrero
Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Agrarias
Bogotá D.C., Colombia 2016
Evaluación de componentes físicos, químicos,
organolépticos y del rendimiento de clones universales
y regionales de cacao (Theobroma cacao L.) en las
zonas productoras de Santander, Arauca y Huila
Nubia Consuelo Martínez Guerrero
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título
de:
Magister en Ciencias Agrarias
Director:
Ph.D. Gustavo Ligarreto Moreno
Codirector:
Ms.C. Fabio Aranzazu Hernández
Línea de Investigación:
Genética y Mejoramiento
Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Agrarias
Bogotá D.C., Colombia
A los que día a día en el campo, con tesón y humildad, labran la tierra y siembran con esperanza las semillas que alimentan y dan felicidad
Agradecimientos
La realización de este trabajo fue posible por el apoyo de los directivos de la Federación
Nacional de Cacaoteros a quienes brindo mis más sinceros agradecimientos por creer en
mi trabajo.
A Fabio Aranzazu por su apoyo incondicional, por ser mi mentor y mi faro en el camino
de la investigación en cacao.
Al profesor Gustavo Ligarreto por sus conocimientos, comentarios oportunos y por sus
enseñanzas en el mejoramiento vegetal.
A mis compañeros de trabajo de la Federación por su contribución, su apoyo y su afecto.
A la doctora Aidé Perea y al CICTA de la UIS por el apoyo en los análisis químicos.
Al INIAP por la hospitalidad, los conocimientos en mi entrenamiento y los análisis
sensoriales de cacao.
A mi mamá por su amor y su gran apoyo en mi formación académica.
Resumen y Abstract IX
Resumen
Se evaluaron componentes del rendimiento, características físicas, químicas y sensoriales de 16 cultivares de cacao, de diferentes orígenes, en los departamentos de Arauca, Huila y Santander. Se apreciaron características relacionadas con componentes del rendimiento como frutos por árbol al año, tamaño de almendra, índice de mazorca y resistencia a Monilia, así como también el contenido de cascarilla, proteína, fibra y grasa y características de sabores específicos que les confieren perfiles sensoriales propios. Se registraron datos de producción de 2011 a 2013 en parcelas establecidas en las tres localidades. Se realizó análisis de varianza combinado, diferencia mínima significativa y análisis de componentes principales para establecer diferencias entre localidades. Los resultados demostraron que los componentes del rendimiento, las características físicas, químicas y el perfil sensorial varían considerablemente entre genotipos y localidades. Algunos genotipos presentaron mayores rendimientos, índice de grano y contenido de grasa que el testigo CCN 51. Los perfiles sensoriales demostraron el potencial que posee el cacao de Colombia como fino de aroma.
Abstract
An evaluation was done for the efficiency components and physical, chemical and sensorial characteristics of 16 cacao cultivars from different origins, in the departments of Arauca, Huila and Santander. Characteristics related to the efficiency components such as pods per tree per year, size of the bean, pod index and resistance to frosty pod were evaluated, as well as the shell content, and the content of protein, fiber, and fat; and specific flavor traits, which give specific sensorial profiles. Production data was recorded from 2011 to 2013 from three plots established in the three fore mentioned locations. Combined analysis of variance, least significant difference and principal component analysis to differentiate between locations was performed. The results showed that the efficiency components, the physical and chemical characteristics, and the sensorial profile change considerably between genotypes and locations. Some genotypes presented higher efficiency, bean index and fat content compared to the reference, CCN 51. The sensorial profiles showed the potential for fine aroma in Colombian cacao.
Contenido XI
Contenido
Pág. Resumen ... IX Abstract ... X Lista de figuras ... XIII Lista de tablas ... XIV
Introducción ... 15
1. Generalidades ... 19
1.1 Planteamiento del problema ... 19
1.2 Objetivos ... 20
1.2.1 Objetivo General ... 20
1.2.2 Objetivos Específicos ... 20
2. Estado del arte ... 21
2.1 El rendimiento en cacao ... 21
2.2 Características físicas y químicas del cacao ... 23
2.3 La calidad sensorial del cacao ... 25
3. Metodología ... 29
3.1 Localización ... 29
3.2 Materiales ... 30
3.3 Diseño y registro de la información ... 34
3.3.1 Componentes del rendimiento ... 34
3.3.2 Análisis físico y químico ... 34
3.3.3 Análisis sensorial ... 35
3.4 Análisis estadístico ... 36
3.4.1 Análisis de varianza combinado ... 37
3.4.2 Gráficas de medias ... 37
3.4.3 Test de comparaciones múltiples ... 37
3.4.4 Análisis de componentes principales ... 38
4. Resultados y discusión ... 39
4.1 Componentes del rendimiento ... 39
4.1.1 Frutos por árbol ... 41
4.1.2 Índice de grano ... 43
4.1.3 Índice de mazorca ... 46
4.1.5 Rendimiento ... 50
4.2 Análisis físico y químico ... 52
4.2.1 Contenido de cascarilla ... 53 4.2.2 Contenido de grasa ... 55 4.2.3 Contenido de fibra ... 57 4.2.4 Contenido de proteína ... 59 4.3 Análisis sensorial ... 61 5. Conclusiones y recomendaciones ... 75 5.1 Conclusiones ... 75 5.2 Recomendaciones... 76
A. Anexo: Formato de registro de información ... 79
B. Anexo: Protocolo para fermentación de muestras de cacao ... 81
C. Anexo: Formato para la evaluación sensorial de muestras de cacao ... 85
D. Anexo: Tablas de valores medios de componentes del rendimiento ... 87
E. Anexo: Tablas de valores medios de características físicas y químicas... 91
Contenido XIII
Lista de figuras
Pág. Figura 3-1: Frutos inmaduros y maduros de genotipos de cacao introducidos y regionales. ... 32
Figura 4-1: Grafica de medias de número de frutos por árbol al año entre localidades y genotipos.
... 41
Figura 4-2: Gráfica de medias de índice de grano para localidades y genotipos de cacao. ... 44 Figura 4-3: Gráfica de medias de índice de mazorca para localidades y genotipos de cacao. ... 46 Figura 4-4: Gráfica de medias de porcentaje de monilia entre localidades y genotipos de cacao. . 49 Figura 4-5: Gráfica de medias del rendimiento para localidades y genotipos de cacao. ... 51 Figura 4-6: Gráfica de medias del contenido de cascarilla para localidades y genotipos de cacao. 54 Figura 4-7: Gráfica de medias del contenido de grasa para localidades y genotipos de cacao. ... 56 Figura 4-8: Gráfica de medias del contenido de fibra para localidades y genotipos de cacao. ... 58 Figura 4-9: Gráfica de interacción entre localidades y genotipos de cacao para el contenido de
proteína... 60
Figura 4-10: Representación gráfica del análisis de componentes principales de los atributos
sensoriales de 16 genotipos de cacao en tres regiones de Colombia... 64
Lista de tablas
Pág.
Tabla 3-1: Localización y condiciones ambientales de localidades donde se evaluaron 16
genotipos de cacao. ... 29
Tabla 3-2: Relación de genotipos evaluados su identificación y procedencia. ... 31
Tabla 4-1: Análisis combinado de varianza y cuadrados medios de 16 genotipos de cacao en tres localidades, para componentes del rendimiento en cacao. ... 39
Tabla 4-2: Resultado de comparaciones entre localidades para el número de frutos por árbol al año. ... 42
Tabla 4-3: Clasificación de 16 genotipos de cacao para el índice de grano, promedio de tres años en las regiones de Arauca, Huila y Santander. ... 44
Tabla 4-4: Resultado de comparaciones entre localidades para el índice de grano. ... 45
Tabla 4-5: Resultado de comparaciones entre localidades para el índice de mazorca. ... 47
Tabla 4-6: Resultado de comparaciones entre localidades para el porcentaje de monilia. ... 50
Tabla 4-7: Resultado de comparaciones entre localidades para el rendimiento. ... 52
Tabla 4-8: Análisis combinado de varianza y cuadrados medios de 16 genotipos evaluados en tres localidades, para variables físicas y químicas de cacao. ... 52
Tabla 4-9: Resultado de comparaciones entre localidades para el contenido de cascarilla. ... 54
Tabla 4-10: Resultado de comparaciones entre localidades para el contenido de grasa. ... 57
Tabla 4-11: Resultado de comparaciones entre localidades para el contenido de fibra. ... 59
Tabla 4-12: Resultado de comparaciones entre localidades para el contenido de proteína. ... 61
Tabla 4-13: Contribución de los componentes principales de los atributos sensoriales evaluados en 16 clones de cacao, en tres regiones de Colombia. ... 62
Tabla 4-14: Matriz de correlación entre atributos sensoriales de 16 genotipos de cacao en tres regiones de Colombia. ... 63
Introducción
El cacao (Theobroma cacao L.), es una especie alógama y diploide, perteneciente a la familia Malvaceae (Alverson et al., 1999), nativa de las regiones tropicales de la zona norte de Suramérica, cuyo centro de origen son las laderas bajas del este de los Andes entre Perú, Ecuador, Colombia y afluentes de los ríos Napo, Putumayo y Caquetá (Cheesman 1944; Cuatrecasas 1964; Bartley 2005, Motamayor et al., 2008; Thomas et al., 2012).
El cacao ha sido ampliamente cultivado por pequeños productores en los trópicos húmedos y contribuye significativamente a la economía de muchas regiones del mundo en África Occidental, Asia, Centro América, Suramérica y el Caribe (Argout et al., 2011, Boza et al., 2013).
La importancia del cacao radica en que de éste árbol se obtienen frutos (mazorcas) de los cuales, se extraen de 30 a 50 semillas (almendras), que son utilizadas en la industria alimentaria, farmacéutica y cosmética; las cuales demandan licor de cacao (pasta de cacao) para la elaboración de chocolates, manteca de cacao (grasas) y torta de cacao o cocoa (Vásquez et al., 2012).
El grano es la base de la materia prima para la industria chocolatera y para la obtención de manteca de cacao, polvo de cacao y la industria de confitería, también es importante en la industria cosmética y recientemente ha sido reportado como buena fuente de antioxidantes (Rusconi & Conti, 2010). En el año Cacaotero 2014/2015 la producción mundial de cacao fue de 4.23 millones de toneladas (ICCO 2016).
Según Bartley (2005) en la época precolombina existían dos poblaciones de cacao, la región amazónica y la región mesoamericana, encontrándose en esta última un alto nivel de domesticación de la especie, siendo estas poblaciones las encontradas inicialmente por los conquistadores españoles con las que tuvieron sus primeros contactos con la planta y sus productos
Inicialmente la especie fue clasificada en dos grupos genéticos: Forastero y Criollo (Cheesman 1944; Cuatrecasas, 1964), siendo este último domesticado por los Mayas y Aztecas y considerado
una de las variedades de cacao fino que aún se encuentra en Centroamérica, Colombia y Venezuela, sin embargo este tipo de cacao tiene una base genética estrecha. El grupo Forastero está compuesto por numerosas poblaciones silvestres heterogéneas y variedades cultivadas que pueden ser encontradas desde Guyana, bajo Amazonas (Brasil) y el valle del Orinoco (Venezuela) hasta el alto Amazonas (Brasil, Perú, Ecuador y Colombia). Las poblaciones híbridas entre Criollo y Forastero del Alto Amazonas, son usualmente identificadas como grupo Trinitario y debido a su vigor y capacidad de rendimiento, el Trinitario se extendió dentro de plantaciones de Criollo puro dando lugar a nuevas recombinaciones entre Criollo y Trinitario (Motamayor et al., 2002).
En el año 2008 Motamayor et al., observaron que la estructura de la diversidad de germoplasma de cacao va más allá de la clasificación tradicional de Criollo, Forastero y Trinitario, proponiendo una nueva clasificación conformada por 10 grupos genéticos; Marañón, Curaray, Criollo, Iquitos, Nannay, Contamana, Amelonado, Purús, Nacional y Guyana, que reflejan con más precisión la gran diversidad genética de la especie disponible para el mejoramiento genético.
Entre 1962 y 1966 se realizaron los primeros cruces híbridos de cacao mejorado que se originaron en Trinidad y en el CATIE (Costa Rica) y fueron introducidos a varios países de Suramérica y el Caribe. Los materiales híbridos obtenidos lograron mejorar características como: precocidad, alta resistencia a enfermedades y productividad. El número de híbridos probados en el mundo fue muy alto, con objetivos muy variados, principalmente buscando rendimiento y resistencia a enfermedades (Enríquez, 1985, citado por Aranzazu & Martínez, 2008).
En Colombia en la misma década, se inició el mejoramiento genético del cacao por el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), quien fortaleció el banco de germoplasma en Palmira, Valle, para lo cual se importó de Trinidad y Ecuador un gran número de variedades y se dio inicio a la producción de semilla híbrida que era entregada para el establecimiento de cultivos comerciales en diversas regiones del país (Aranzazu & Martínez, 2008), lo que generó poblaciones con alta variabilidad.
En los años 90, la Federación Nacional de Cacaoteros inició el proceso de selección y evaluación de árboles sobresalientes, en cultivos comerciales en fincas de agricultores, enfocándose en el rescate y conservación de la diversidad genética que había sido generada con el uso de la semilla híbrida, a través de un proceso sistemático de selección varietal participativa, con el fin de obtener genotipos regionales de alta productividad, tolerancia a enfermedades y calidad.
Introducción 17
A partir del año 2000 en Colombia se inició el fomento de siembras comerciales con materiales introducidos mediante clonación (injertación), debido al envejecimiento de las plantaciones híbridas con bajos rendimientos (400 kg ha-1 en promedio) y la susceptibilidad de enfermedades,
con el fin de incrementar la productividad (Aranzazu & Martínez, 2008).
Este trabajo se realizó como un aporte para el conocimiento de la expresión de características del rendimiento y la calidad de algunos de los genotipos de cacao utilizados actualmente en cultivos comerciales, que están siendo establecidos en las regiones cacaoteras más importantes del país.
El proyecto fue financiado por la Federación Nacional de Cacaoteros, con recursos del Fondo Nacional del Cacao y Colciencias.
1. Generalidades
1.1 Planteamiento del problema
A partir del año 2000 el país fomentó el establecimiento del cultivo de cacao mediante propagación vegetativa (clonación) de materiales productivos, resistentes a Monilia y con características de buena calidad, como uno de los esfuerzos para incrementar la productividad que hasta ese momento estaba basada en cultivos envejecidos, que fueron establecidos con semilla híbrida obtenida de cruces entre cacao tipo Amazónico y Trinitario. El proceso de clonación se empezó a realizar con materiales que fueron importados de países como Trinidad, Ecuador y Perú que habían sido utilizados como progenitores de la semilla híbrida desde los años 60, distribuida en muchos países productores de cacao, especialmente en América Latina.
En la misma época se desarrollaron proyectos de selección de árboles promisorios en fincas de agricultores. La Federación Nacional de Cacaoteros desarrolló una estrategia compuesta por varias fases de selección, evaluación, caracterización y conservación de nuevos genotipos promisorios con características de alto rendimiento, respuesta a enfermedades y calidad. La estrategia pretende obtener nuevos clones de cacao que permitan superar la producción y rescatar la diversidad genética presente en muchas regiones del país.
En el año 2008, el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural incluyó el cultivo de cacao dentro de los diez renglones exportables que el gobierno nacional ha definido para apoyar el desarrollo del sector agrícola y aumentar la competitividad del país. En el caso especial del cacao, se tiene la necesitad de suplir la demanda nacional insatisfecha, teniendo en cuenta que en Colombia existe industria procesadora que anualmente debe importar para elaborar el chocolate en taza que la población colombiana acostumbra consumir desde la época de la colonia.
En el país existe una amplia variedad de microclimas y de regiones, donde el cacao es cultivado en forma dispersa a través del territorio nacional, que junto con la oferta de una gran variabilidad en la
composición genética, química y sensorial afectan las características del producto final y su comercialización. Aunque se ha ido profundizando significativamente en el mejoramiento de la productividad y la calidad, es necesario evaluar la expresión de características relacionadas con el rendimiento y la calidad de genotipos de cacao internacionales y regionales promisorios, con el fin de establecer cuál es la respuesta de los materiales a las diferentes condiciones ambientales dadas por la diversidad climática y ambiental que posee el país, para crear pautas de manejo de los clones para ser establecidos en cultivos comerciales, que permita contribuir en la construcción de conocimiento para el desarrollo de productos basados en "Denominación de Origen" y ña participación del país en mercados competitivos de calidad.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General
Determinar la expresión de características relacionadas con el rendimiento, la respuesta a monilia y la calidad de 16 clones de cacao en las tres regiones más productoras de Colombia.
1.2.2 Objetivos Específicos
Evaluar los componentes del rendimiento del cacao para 16 clones, en las regiones productoras de Arauca, Huila y Santander.
Evaluar la calidad física y química de las almendras de cacao de 16 clones en las zonas productoras de los departamentos de Arauca, Huila y Santander.
Evaluar el perfil sensorial de 16 clones de cacao en tres zonas productoras de los departamentos de Arauca, Huila y Santander.
2. Estado del arte
2.1 El rendimiento en cacao
En el año cacaotero 2014/2015, la producción mundial de cacao en grano por continentes fue: África 3’068.000 Ton (72,5%), América 760.000 Ton (18%) y Asia y Oceanía 401.000 Ton (9,5%) (ICCO, 2016). En Colombia, la producción del grano de cacao en los últimos cinco años ha ido incrementando como resultado de proyectos de nueva siembra y renovación de plantaciones. El registro de producción del año 2015 fue de 54.798 toneladas métricas, con un incremento de 7.066 toneladas con respecto al año 2014.
En la actualidad el departamento de Santander es el mayor productor, con 22.424 ton, siendo el 40.9% del total nacional, seguido de Arauca con 10,3% y Huila con el 7% (Departamento de estadística, FEDECACAO, 2016), mientras que el consumo de cacao en Colombia es aproximadamente de 60.000 toneladas métricas, lo que ha generado un mercado deficitario, obligando a su compensación mediante las importaciones.
El cultivo de cacao en Colombia es una actividad de pequeños propietarios de tierras (3.3 hectáreas, en promedio), con la participación de numerosas familias (aproximadamente 25.000) y es cultivado entre los 0 y los 1.200 m de altitud. El cultivo se ha adaptado a las condiciones agroecológicas de la geografía nacional, siendo la montaña santandereana la subregión natural que acoge la mayor área establecida del cultivo en el país, con aproximadamente el 50% del total nacional (FEDECACAO, 2009).
En el país hay establecidas alrededor de 150.000 hectáreas, de las cuales aproximadamente la tercera parte aún conservan materiales comunes e híbridos y el resto con materiales clonados. El rendimiento promedio es de unos 400 kg ha-1año, afectado por la presencia de cultivos envejecidos
por el hongo Moniliophthora roreri (Cif.) H.C. Evans, Stalpers, Samson & Benny que reduce la producción hasta en un 60% (Perea et al., 2013).
La producción de un árbol de cacao en un determinado periodo de tiempo depende del número de mazorcas producidas, el número de almendras por mazorca y el peso promedio de las almendras (Lachenaud, 1995; Cilas, Machado & Motamayor, 2010). Estas variables son determinantes en el valor comercial del grano y están directamente relacionadas con el rendimiento.
Para el mejoramiento de cacao, el proceso de selección tiene que optimizar el rendimiento dado en kilogramos de cacao seco por árbol, al aumentar el número de mazorcas producidas, el número de semillas por mazorca y el peso medio de las semillas producidas (Cilas, Machado & Motamayor, 2010).
La explotación de la heterosis es una de las mejores estrategias de mejoramiento usadas en cacao. Se ha realizado selección de árboles élite mediante la detección y uso de la mutación en el código genético asociado con enfermedades e identificación de grupos de genes con gran influencia en rasgos deseables (Boza et al., 2014). Sin embargo, como lo comentó Dias et al., (2001), se han realizado pocos estudios acerca de la heredabilidad de los componentes de la producción y otros caracteres de importancia para el mejoramiento del cacao, aunque en la actualidad existe gran interés en su conocimiento.
La Federación Nacional de Cacaoteros inició la selección de genotipos promisorios a partir del año 2000 mediante un proceso de selección varietal participativa (SVP) en fincas de agricultores de diferentes regiones del país. Hasta el año 2014 se han evaluado alrededor de 500 árboles y de éstos se han seleccionado 73, nueve fueron aceptados para ser establecidos en cultivos comerciales, según el acuerdo 003 del Consejo Nacional Cacaotero (CNC) de Octubre de 2012. En diciembre 2 de 2014, se otorgó el registro comercial por parte del ICA, a ocho materiales según las resoluciones: 4179 (FEAR 5), 4180 (FEC 2), 4181 (FLE 2), 4182 (FLE 3), 4183 (FSA 12), 4184 (FSA 13), 4185 (FSV 41), 4186 (FTA 2).
En el país para la comercialización del cacao fermentado y seco tipo premio, la normatividad exige un índice de grano superior a 120 gramos por cada 100 granos, equivalente a un promedio de peso por grano de 1,2 g (Norma Técnica Colombiana [NTC] 1252, 2003).
Estado del arte 23
El tamaño de grano (Índice de grano) es un rasgo de importancia para comercializadores y fabricantes. La variación en la forma y tamaño del grano está relacionado con el origen genético del genotipo. El grupo Criollo generalmente posee almendras grandes y rollizas, mientras que los amazónicos varían en tamaño y son más bien planas. En general el peso del grano es un criterio de selección que se utiliza en programas de mejoramiento y variedades con granos por debajo de un gramo son eliminadas (Clement et al., 2003).
2.2 Características físicas y químicas del cacao
Los parámetros de calidad que presentan mayor variación dentro de las características físicas del grano fermentado y seco, según el tipo de material genético, son el tamaño o peso del grano y el contenido de cascarilla (Alvarado & Bullard, 1961). Los componentes almacenados en el cotiledón comprenden 50% de grasa, 15% de fenoles, 12% de proteína, 5% de almidón y 2% de azúcares en base seca (Kadow et al., 2013).
En Colombia existen normas para la comercialización del tamaño de grano, sin embargo, no hay un valor normalizado para el contenido de la cascarilla, la industria transformadora se interesa en materiales con bajo contenido de cascarilla (11% - 12%) para obtener así mayor porcentaje de almendra (FEDECACAO, 2003).
La manteca de cacao es una materia prima importante para la industria chocolatera, farmacéutica y cosmética. El contenido y calidad de la manteca en el grano de cacao son características controladas genéticamente y afectan su valor comercial e industrial (Araújo et al., 2009). Uno de los parámetros químicos más empleados para definir la calidad y precio del grano es el contenido de grasa, debido a que es la característica más determinante en la calidad y textura de los productos de chocolatería fina, además de tener alta demanda en las industrias de cosméticos, productos farmacéuticos y de alimentos (Li & Hartland, 1996). La manteca de cacao es el mayor componente en el grano, con valores que oscilan entre 50% y 60% de grasa (punto de fusión: 34ºC), (Salinas & Bolívar, 2012). El costo de la manteca de cacao es superior al del grano; una tonelada de manteca de cacao en la bolsa de Nueva York fluctúa entre $ USD 5.500 a 6.000 (ASERCA, 2015).
Varios estudios han demostrado que el contenido de grasa varía con el material genético, al igual que la composición de ácidos grasos y triglicéridos (Liendo, Padilla & Quintana, 1997, Chaisery &
Dimick, 1989). Según Salinas & Bolívar, (2012), la grasa de cacao contiene predominantemente triglicéridos de ácidos grasos consistentes de ácidos oleico (37,3%), esteárico (34,4%), y palmítico (26,2%). El ácido esteárico es un ácido graso saturado que, a diferencia de otros, no aumenta el nivel de colesterol en la sangre, también contribuye a la mejora de la salud cardiovascular de las personas que consumen de manera frecuente cacao natural.
Según Daymond & Hadley, (2008), la variación estacional de temperatura demostró tener un efecto significativo en el contenido de grasa en dos genotipos de cacao en Brasil, lo que sugiere que existe una respuesta del contenido de ácidos grasos a la temperatura, dando como resultado diferencias en las propiedades especiales de la grasa como son la dureza y el perfil de fusión, que son de gran utilidad en la elaboración de productos con texturas específicas (Liendo, Padilla & Quintana, 1997; Afoakwa, Paterson, Fowler & Ryan, 2008)
En el grano de cacao también se encuentran otros componentes mayoritarios relevantes por su calidad nutricional, como las proteínas, la fibra y algunos minerales esenciales en la dieta como el potasio, el magnesio y el fósforo (Ramírez & Villamizar, 2008; Perea, Villamizar & Ramírez, (2011).
Según Bertazo et al., (2011) los granos de cacao contienen 10 a 15% de proteína, que se compone de 52% y 43% de albúmina y globulina respectivamente. La globulina del cacao está compuesta principalmente de vicilina, que sufre una extensa degradación durante la fermentación (Amin, Jinap & Jamilah, 1997), conduciendo a la producción de aminoácidos y péptidos hidrófobos, considerados precursores de aromas de cacao específicos (Voigt et al., 1994).
La degradación de las proteínas de los cotiledones en péptidos, produce los precursores específicos del aroma y sabor del cacao (González, Pérez & Palomino, 2012). Durante el secado y el tostado, péptidos y aminoácidos libres, junto a la reducción de azúcares también presentes en granos fermentados de cacao, son sometidos a la reacción de Maillard, responsable del típico aroma a cacao. Así la fermentación y el tostado junto con el tipo de suelo, clima, condiciones de cosecha y secado, afectan en gran medida las características del cacao. En particular la fermentación involucra reacciones microbiológicas y enzimáticas, la cual conduce a la extensa degradación de las proteínas del cacao (Bertazo et al., 2011). Se ha encontrado que estos contenidos también varían según el material genético, las condiciones del suelo y la región de origen (Liendo, Padilla & Quintana, 1997; Perea, Villamizar & Ramírez, 2011).
Estado del arte 25
El cacao es una buena fuente de fibra dietética (FD), pues contiene hasta un 12%. La fibra de cacao es un ingrediente funcional con un papel activo en el mantenimiento de la salud humana y en la prevención de enfermedades con elevadas tasas de incidencia en las sociedades actuales, como enfermedades cardiovasculares o el cáncer (Lecumberri et al., 2006).
Los estudios sobre los efectos de la temperatura en los frutos de cacao, hasta la fecha, se han limitado a algunos genotipos y sin embargo se sabe que el cacao muestra una considerable variación genética en el tamaño del fruto, la forma y tamaño del grano (Bekele et al., 2006; Daymond & Hadley, 2008), por lo tanto es necesario evaluar si los genotipos regionales de cacao en Colombia varían en su respuesta a las diversas condiciones ambientales de las zonas productoras.
2.3 La calidad sensorial del cacao
El chocolate es un ingrediente clave en muchos tipos de alimentos y es catalogado como uno de los sabores más preferidos alrededor del mundo. El aroma particular del chocolate se debe a la mezcla de cientos de compuestos que se originan no solamente en los precursores del aroma presentes en los granos de cacao, sino también durante los tratamientos de poscosecha (Di Carro, Ardini & Magi, 2015).
La calidad de grano de cacao se clasifica en dos categorías: Cacao corriente o “Bulk” y cacao fino de aroma o “Flavor”. En el mundo se producen aproximadamente 4 millones de toneladas de cacao por año, de las cuales sólo el 5% es catalogado como cacao fino (Afoakwa, Paterson, Fowler & Ryan, 2008), siendo América Latina y el Caribe la región que aporta el 80% de este tipo de cacao. La Organización Internacional de Cacao y Chocolate (ICCO) ha calificado al cacao colombiano como fino y de aroma, debido a que proviene de variedades cuya base genética han sido cacao tipo Criollo y Trinitario. Este reconocimiento permite la generación de valor agregado para la comercialización y transformación del grano (UNCTAD, 2010).
La clasificación de la calidad se debe primordialmente a la composición aromática que el cacao posee, siendo el genotipo el factor de mayor importancia, sin embargo las condiciones agroclimáticas en las que se desarrolla el cultivo, los procesos de cosecha fermentación, secado y procesamiento son factores que tienen importantes efectos en la formación de componentes
volátiles y no volátiles y definen la calidad final del producto (Afoakwa, Paterson, Fowler & Ryan, 2008; de Brito et al, 2001; Sim et al., 2016).
Diferentes estudios realizados en países como Ghana, Trinidad y Tobago, México, Venezuela y Ecuador, han demostrado que las características físicas, químicas y el perfil sensorial del cacao varía con el genotipo y las condiciones de la región de origen (Frauendorfer & Schieberle, 2008; Luna et al., 2002; González, Pérez & Palomino, 2012; Pino, Llera & Roncal, 2011;Sánchez, 2007; Solórzano, 2011).
En T. cacao se han detectado más de 500 compuestos volátiles (Argout et al., 2008), cuya mezcla incluyendo los alcoholes, aldehídos, ketonas, ácidos y pirazinas desarrollados durante la fermentación, el secado, tostado y conchado generan el característico aroma del chocolate (Batista et al., 2015). Según Cambrai et al., (2010), los compuestos que proporcionan al cacao y chocolate sus aromas son moléculas como por ejemplo las pirazinas y aldehídos que proporcionan el aroma a cacao y nuez, ésteres involucrados en el aroma frutal y componentes fenólicos responsables de las propiedades astringentes. El mismo autor reportó que existen diferencias en los compuestos volátiles de cacao de diferentes orígenes geográficos.
Los microorganismos presentes durante la fermentación del cacao son responsables de la producción de metabolitos y precursores del aroma que afectan la calidad de la cual resulta el chocolate. (Batista et al., 2015), por lo que en los últimos años se han realizado muchos estudios relacionados con la actividad microbial en la pulpa de cacao durante el proceso de fermentación, debido a que los diferentes compuestos volátiles como alcoholes, aldehídos, ketonas, ésteres, ácidos, pirazinas y azúcares son producidos como consecuencia del proceso (Rodríguez-Campos et al., 2011). La actividad microbial en el proceso de fermentación del cacao se ha determinado como una sucesión de etapas que en las primeras horas es afectada por levaduras, seguida de bacterias acido lácticas, las cuales disminuyen después de 48 horas de iniciado el proceso, para dar espacio a las bacterias ácido acéticas (da Veiga et al., 2013). Durante la fermentación, el etanol y el ácido acético se difunden dentro del grano, que junto con el incremento de la temperatura, matan el embrión de la semilla y la estructura interna del grano se descompone, liberando compuestos y pigmentos que interactúan bioquímicamente con hidrolasas endógenas activadas, para desarrollar precursores del aroma y color (Afoakwa, Paterson, Fowler & Ryan, 2008).
Estado del arte 27
Toda esta interacción de compuestos y procesos interfiere con el aroma del chocolate, el cual también puede variar con la población microbiana y con la cantidad de azúcar disponible en la pulpa, por lo que es necesario realizar estudios de fermentación de variedades que pueden definir estándares para la producción de chocolates de alta calidad (da Veiga et al., 2013).
Adicionalmente, la variación en las condiciones en las que se desarrolla la fermentación tales como el almacenamiento de los frutos y la duración del proceso, afectan la acidez titulable y la temperatura y por lo tanto influyen en la actividad microbial y finalmente en el sabor del chocolate (Nazaruddin et al., 2006).
El proceso de secado de los granos fermentados también es importante en la generación de los sabores y aromas típicos de chocolate debido a que reduce el contenido de humedad a menos del 8% (Afoakwa, Paterson, Fowler & Ryan, 2008), reduciendo también los niveles de acidez y astringencia mediante la disminución de compuesto volátiles (Rodriguez-Campos et al., 2011).
El sabor es uno de los más importantes criterios de calidad para los fabricantes de chocolate (Argout et al., 2008), en los últimos años se han realizado avances importantes, sin embargo debido a su complejidad se han utilizado técnicas de evaluación sensorial y química a través de cromatografía. La evaluación sensorial es considerada una técnica importante para determinar la calidad de un producto por sus propiedades de aroma, sabor y textura. Se ha utilizado como herramienta de medición, mediante el entrenamiento de un panel de evaluadores, quienes como “instrumentos” de medición emiten su veredicto a través de técnicas de medición precisas sobre las respuestas humanas a los alimentos. Ha sido ampliamente utilizado en el campo de los alimentos, tanto para el desarrollo de productos, como para los estudios de clasificación y determinación de la calidad de productos de alto valor comercial (Luykx & Van Ruth, 2008; Vázquez-Obando et al., 2012).
En el cacao se han identificado los sabores básicos dulce, amargo, ácido y la sensación astringente (Fisher y Scott, 2000). Otros aromas identificados en el cacao son los denominados específicos como cacao, floral, frutal y nuez, entre otros (Sánchez, 2007; Reed, 2010). El cacao clasificado como corriente, que generalmente corresponde a cacao tipo Forastero del Bajo Amazonas, está constituido principalmente por materiales amelonados producidos en África Occidental y algunos cultivados en Brasil; el aroma a chocolate de este tipo de materiales no está acompañado de otros aromas, mientras que el “flavor” se puede describir como una combinación de varios descriptores
de aroma y sabor donde se encuentran sabores adicionales como frutales, florales, nuez y caramelo (Brito, 2007) que es utilizado para la elaboración de chocolates especiales o gourmet (Amores, 2004).
Los rasgos sensoriales del cacao incluyen aquellas características que se pueden observar, oler, probar y sentir. Especialmente para los consumidores estos rasgos sensoriales son importantes debido a que determinan el atractivo del producto final y por lo tanto el deseo de compra de cacao y productos de chocolate (Felperlaan, 1997). En los últimos años el interés de los consumidores en alimentos de alta calidad con una clara identidad geográfica ha crecido rápidamente (Luykx & Van Ruth, 2008).
A pesar que se han realizado estos avances, que Colombia ha sido reconocida como un país productor de cacao fino de aroma y que se está impulsando al cultivo como uno de los más importantes para el desarrollo agrícola en la región, es necesario realizar evaluaciones comparativas de la expresión de características relacionadas con la calidad, teniendo en cuenta la diversidad de clones que son establecidos en las diferentes regiones cacaoteras.
3. Metodología
3.1 Localización
El trabajo de investigación se realizó entre los años 2011 y 2013, en las regiones cacaoteras de Santander, Arauca y Huila, en las siguientes granjas de propiedad de la Federación Nacional de Cacaoteros (Tabla 3-1).
Tabla 3-1: Localización y condiciones ambientales de localidades donde se evaluaron 16
genotipos de cacao. Granja Coordenadas * Altitud (msnm) * Precip (mm) ** Temp Media (ºC)** Humedad Relativa (%)** Brillo Solar (Horas)** Villa Mónica 6º 51’ 48.27” N 73º 24’ 47.97”W 879 2.022 23 84 1.642 Santa Helena 7º 01’ 06.03” N 71º 23’ 06.17’’ W 162 1.968,6 26,9 79 2.274 Alto Magdalena 2º 23’20” N 75º 32’17” W 960 1.108,4 19,9 79 1.173 *Tomado de registros del Departamento de Investigación de Fedecacao. 2013
**Tomado de Sistema de Información Ambiental de Colombia. www.siac.gov.co
Las zonas geográficas en donde se realizó el estudio fueron elegidas por representar las zonas de mayor producción de cacao en Colombia y por presentar diferencias climáticas que de acuerdo al sistema de clasificación de Zonas de Vida de Holdridge, las localidades ubicadas en Santander y Arauca con clasificadas como Bosque Húmedo Tropical y Huila como Bosque seco Tropical (Lugo et al., 1999).
Para la evaluación de los genotipos se utilizaron las parcelas de evaluación regional de materiales, establecidas en las granjas Villa Mónica en San Vicente de Chucurí, Santander, Santa Elena en Arauquita, Arauca y Alto Magdalena en Gigante, Huila. Considerando que el tamaño óptimo de parcela se ha establecido de 1 a 6 plantas por genotipo (dos Santos et al., 2001; Barreto, 2001),
cada material se estableció en hileras de 15 plantas y los datos se registraron de 10 árboles de cada material en cada localidad, dejando los restantes como bordes.
Cada parcela se tomó como una repetición (Dias, 1998) y cada material como un tratamiento. Como testigos se utilizaron los materiales comerciales CCN 51 e ICS 39, los cuales son reconocidos internacionalmente por su alto rendimiento (CCN 51) y características de calidad (ICS 39), lo que permite sean comparados con los demás materiales en evaluación. Como referencia para seleccionar los testigos se utilizaron los resultados del Departamento de Investigación de Fedecacao, según los resultados encontrados por Aranzazu et al., (2009).
Algunos de los datos registrados en el departamento de Santander que se utilizaron para el presente trabajo, hacen parte del proyecto “Caracterización fisicoquímica, organoléptica y funcional de materiales introducidos y regionales promisorios de cacao más comercializados en el país”, desarrollado entre Fedecacao y la Universidad Industrial de Santander – UIS-, cofinanciado por Colciencias, donde los resultados fueron publicados en el libro “Características de calidad del cacao de Colombia. Catálogo de 26 cultivares” (Perea et al., 2013).
3.2 Materiales
En el presente estudio se evaluaron 16 genotipos, con diferentes orígenes y características relacionadas con componentes del rendimiento como tamaño de almendra, índice de mazorca y resistencia a monilia, así como también características de sabores específicos que les confieren perfiles sensoriales propios. Ocho fueron materiales que son usados comercialmente en Colombia y fueron introducidos de otros países y reconocidos por sus características de rendimiento y calidad y ocho genotipos seleccionados en diferentes regiones del país, mediante proyectos de Selección Varietal Participativa (SVP) en fincas de agricultores, por características relacionadas con el rendimiento, la resistencia a monilia y calidad. En la Tabla 3-2 se relaciona la identificación, procedencia, características de interés y registro comercial de los materiales utilizados en el presente trabajo.
El genotipo CCN 51 fue usado en el presente estudio como referencia para comparar el comportamiento de las variables evaluadas, debido a que es actualmente uno de los genotipos de mayor reconocimiento en varios países productores por su alta productividad, resistencia a
Metodología 31
enfermedades, que produce grandes frutos y almendras con alto contenidos de manteca y perfil sensorial aceptable si es fermentado apropiadamente (Boza et al., 2014).
Tabla 3-2: Relación de genotipos evaluados su identificación y procedencia.
Introducidos Comerciales
Nomenclatura Identificación y procedencia Características de interés ICS 1, ICS 39, ICS 60,
ICS 95
Imperial College Selection (Trinidad, Nicaragua y Venezuela)
Presentes en cultivos comerciales en varios países. Buen índice de grano y mazorca (Bekele et al., 2006).
EET 8
(Sinónimo: UF 650) United Fruit Company (Costa Rica)
Cultivado comercialmente. Buen Índice de grano (Bekele et al., 2006).
CCN 51 Colección Castro Naranjal (Ecuador)
Cultivado Comercialmente. Alto rendimiento. Resistencia a Monilia (Boza et al., 2014).
IMC 67 Iquitos Mixed Calabacillo (Perú)
Alta compatibilidad sexual y resistencia a Phytophthora spp. (Zhang et al., 2009).
TSH 565 Trinidad Selection Hybrid (Trinidad)
Resistencia a Monilliphthora
perniciosa, alta productividad
(Johnson et al., 2009). Regionales
FLE 2, FLE 3
Fedecacao Lebrija (Santander) Híbrido trinitario
RC ICA 4181 y 4182
Alto rendimiento y calidad (Perea
et al., 2013)
FTA 2
Fedecacao Tame (Arauca) Híbrido trinitario
RC ICA 4186
Alto rendimiento y calidad (Perea
et al., 2013)
FEAR 5
Fedecacao Arauquita (Arauca) Híbrido trinitario
RC ICA 4179
Alto rendimiento y calidad (Perea
et al., 2013)
FEC 2
Fedecacao El Carmen (Santander) Híbrido trinitario
RC ICA 4180
Resistencia a Monilia, Buen rendimiento y calidad (Perea et al., 2013)
FSV 41
Fedecacao San Vicente (Santander) Híbrido trinitario
RC ICA 4185
Alto índice de grano, rendimiento y calidad (Perea et al., 2013)
SCC 61
Selección Colombia Corpoica (Santander)
Híbrido trinitario
Alto índice de grano (Perea et al., 2013)
FSA 13
Fedecacao Saravena (Arauca) Híbrido trinitario
RC ICA 4184
Alto rendimiento y calidad (Perea
et al., 2013)
En la Figura 3-1se ilustran los frutos inmaduros y maduros de los 16 genotipos evaluados. Las imágenes se tomaron en la granja Villa Mónica, Municipio de San Vicente de Chucurí, departamento de Santander, en el año 2013.
Metodología 33
3.3 Diseño y registro de la información
3.3.1 Componentes del rendimiento
La toma de datos para los componentes del rendimiento se realizó durante los años 2011 al 2013 en las granjas ubicadas en las tres regiones cacaoteras de Santander, Arauca y Huila. Se registró mensualmente el número de frutos sanos y enfermos discriminados por enfermedad al momento de la cosecha y semestralmente se registraron los índices de grano y mazorca con 20 frutos seleccionados al azar, de los 10 árboles evaluados por cada material. Para el registro de datos se utilizó un formato establecido por Fedecacao (Anexo A).
El índice de grano (IG) hace referencia al peso promedio de un grano de cacao, obtenido de una muestra de 100 granos fermentados y secos.
El índice de mazorca (ÍM), está dado por el número de mazorcas necesarias para obtener 1 kg de cacao fermentado y seco. Fue calculado según la ecuación establecida por Enríquez, (1985).
𝐼𝑀 = [ 1000
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 (𝑔)] 0,4
El rendimiento (expresado en kg ha-1 año) se calculó utilizando las variables: número de frutos
sanos por año producidos por los 10 árboles muestreados y el índice de mazorca, teniendo en cuenta una población de 1.000 árboles por hectárea.
El porcentaje de monilia es expresado como el porcentaje de frutos afectados por la enfermedad del total de frutos colectados.
3.3.2 Análisis físico y químico
Las muestras para los análisis físicoquímicos se colectaron en las mismas localidades donde se registraron los datos de producción, en el año 2013. Los frutos se cosecharon en estado de madurez en la temporada de cosecha de Abril-Mayo. Para confirmar el estado de madurez de la fruta se utilizó como indicador el color del fruto, teniendo en cuenta que en el fruto de cacao existe un cambio de color evidente, de tal manera que los frutos inmaduros verdes se tornan amarillos y los morados cambian a naranja brillante.
Metodología 35
El proceso de poscosecha (fermentación y secado) se realizó en cada región, colectando los granos de cada genotipo y colocándolos en el mismo cajón, en el mismo momento, para realizar el proceso de fermentación espontánea. Los granos de cada genotipo fueron dispuestos en mallas plásticas, utilizando el protocolo de microfermentación y secado para muestras de cacao, propuesto por Jiménez et al., (2011) y ajustado por el Departamento de Investigación de Fedecacao para las condiciones del cultivo en Colombia (Anexo B).
En términos generales, las muestras se fermentaron en mallas plásticas dentro de masa en fermentación espontánea durante 6 días. Las mallas se ubicaron dentro de cajas de madera y el secado se realizó en casa elba, hasta alcanzar una humedad cercana al 7%.
Se extrajo una muestra de un kg por cada material, para realizar los análisis físicos y químicos en el Laboratorio del Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Universidad Industrial de Santander, en Piedecuesta, Santander y otra muestra de 500 g para el análisis sensorial.
Para realizar el análisis físico se partió de una muestra homogénea de 100 granos de cacao, según la metodología descrita por la Norma Técnica Colombiana NTC1252 (2003). El peso del grano o índice de grano se expresó como el peso promedio de un grano de cacao seco. El contenido de cascarilla se expresó como porcentaje de cascarilla.
Para el análisis químico se utilizaron los métodos descritos en los respectivos numerales de la norma internacional de la Association of Official Analytical Chemists [AOAC]: Proteína (970.22), año 2000, fibra cruda (930.20), año 1930 y grasa (963.15), año 1973. Estos valores se expresaron en base seca, teniendo en cuenta la humedad de las muestras.
3.3.3 Análisis sensorial
La caracterización de los perfiles sensoriales de los clones evaluados fue realizada por el Laboratorio de Calidad Integral de Cacao, en el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias – INIAP - en la Estación Experimental Tropical Pichilingue, en Quevedo, Los Ríos, Ecuador.
La caracterización sensorial se realizó con el fin de conocer los perfiles sensoriales de cada uno de los materiales evaluados. Las muestras fueron una parte de las mismas utilizadas para los análisis físicos y químicos. Las muestras fueron procesadas para obtener licor, según el protocolo establecido en el laboratorio. Los granos se tostaron a 112º C por 12 minutos, se enfriaron, descascarillaron y molieron hasta obtener la pasta o licor de cacao que luego fue almacenada en refrigeración para después de una semana realizar la evaluación sensorial.
Los licores fueron evaluados a través de análisis cuantitativo descriptivo mediante un panel de evaluación sensorial entrenado de acuerdo a la norma ISO 8586, compuesto por 4 personas. Se evaluaron muestras de licor de cada material, realizando tres repeticiones por cada muestra. El panel de jueces asignó puntajes según la intensidad de cada atributo en una escala de 0 a 10, siendo 0 ausencia del atributo y 10 intensidad máxima. Se evaluaron 9 atributos para licor de cacao: sabores ácido y amargo; sensación astringente y aromas como cacao, frutal, floral, nuez, dulce y verde (crudo). Los panelistas también determinaron la presencia de otros aromas como moho, tierra y sobrefermentado clasificados como desagradables en cacao. Los valores medios de las calificaciones asignadas por los panelistas se presentan en gráficos radiales. Se incluye el formato utilizado en la evaluación sensorial (Anexo C).
3.4 Análisis estadístico
Todos los datos obtenidos en este estudio, se analizaron mediante métodos estadísticos descriptivos (media, desviación estándar y rango), con el fin de identificar el comportamiento de las variables evaluadas. En el Anexo C se encuentran los valores medios para los 16 genotipos en las tres localidades para los componentes del rendimiento evaluados y en el Anexo D los valores medios para las características físicas y químicas evaluadas.
Con el fin de estudiar la información generada en la evaluación de variables de rendimiento y calidad de cacao, en tres localidades, se aplicaron técnicas de análisis de varianza combinado, gráficas de medias, test de comparaciones múltiples y análisis de componentes principales. Los análisis se realizaron utilizando los programas Excel, Statgraphics Centurion XVI Software (Versión 16.0.07 para Windows, Statpoint Technologies, Inc) y XLSTAT 2016.
Metodología 37
3.4.1 Análisis de varianza combinado
Se aplicó un análisis combinado de varianza para cada una de las variables tanto de componentes del rendimiento como de componentes físicoquímicos del grano, de los 16 materiales evaluados. El análisis combinado se realizó con el objeto de evaluar la información generada en las diferentes localidades, para verificar la influencia ambiental en el comportamiento de los genotipos evaluados.
El modelo estadístico utilizado es el siguiente:
𝑌
𝑎𝑏𝑡𝑘= 𝑂 + 𝑎
𝑎+𝑔
𝑡+ 𝑔
𝑡∗ 𝑎
𝑎+ 𝑒
𝑎𝑡𝑘Donde:
Y
abtk= Observación para la variable analizada.
O = Media general.
a
a= Efecto del ambiente a.
g
t= Efecto del tratamiento t.
g
t*a
a= Efecto de interacción tratamiento t × ambiente a.
e
abtk= Error de la observación.
Los Análisis de Varianza se realizaron usando el programa Statgraphics Centurion XVI Software. Los genotipos fueron considerados como efectos fijos y los ambientes y las repeticiones como efectos aleatorios. Las significancias de los cuadrados medios fueron estimadas con el test F.
3.4.2 Gráficas de medias
Con el fin de observar el comportamiento de los valores medios de cada característica evaluada, se realizaron gráficas con los valores medios para cada característica, en cada uno de los genotipos, para las tres localidades.
3.4.3 Test de comparaciones múltiples
Para determinar cuáles pares de medias fueron significativamente diferentes en las localidades, se realizó un análisis de comparaciones múltiples mediante el método de la Diferencia Mínima Significativa de Fisher (DMS). Estos pares de medias muestran diferencias estadísticamente significativas a un nivel de confianza del 95%.
La Diferencia Mínima Significativa (DMS) se define como la diferencia mínima que podría existir entre dos medias de muestras significativamente diferentes. La prueba determina el valor mínimo
necesario para considerar diferentes dos tratamientos mediante el uso de la prueba t de Student, cuyo estadístico de contraste es:
𝑡0=
𝑦̅𝑖.− 𝑦̅𝑖′.
𝑆𝑦̅̅̅̅𝑖.− 𝑆𝑦̅̅̅̅𝑖.´
Si este valor calculado es mayor que el valor teórico, la diferencia entre µ1 y µ2 es significativa, por lo que la DMS se considera:
DSM = |𝑋̅ − 𝑋̅𝑖 𝑗| = 𝑡√ 2𝑠2 𝑛 Siendo: DSM = 𝑡1∝ 2𝑔𝑙𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 √2𝐶𝑀𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑛
Aunque los genotipos fueron evaluados en diferentes localidades para conocer su respuesta diferencial en cada localidad, en el estudio solo se realizó análisis de varianza combinado y diferencia mínima significativa y no se aplicaron otros modelos, como el de Efectos Principales Aditivos y Multiplicativos de la Interacción (AMMI), que ha mostrado ser efectivo en el análisis de ensayos multirregionales, debido a que solo se evaluaron los genotipos en tres ambientes.
3.4.4 Análisis de componentes principales
En este caso el Análisis de Componentes Principales (ACP) fue usado para discriminar el efecto del ambiente en la expresión de los atributos sensoriales de los 16 clones de cacao evaluados en las tres localidades.
Finalmente se construyeron los perfiles sensoriales de los genotipos evaluados en las tres regiones, realizando gráficos radiales con los valores medios de las calificaciones dadas por los jueces sensoriales a los atributos evaluados.
4. Resultados y discusión
4.1 Componentes del rendimiento
En la Tabla 4-1 se presentan los cuadrados medios del análisis combinado de varianza. Se observan diferencias significativas al 0.05 de probabilidad entre localidades, genotipos y la interacción localidades por genotipos, para cada una de las variables relacionadas con los componentes del rendimiento como número de frutos por árbol al año, índices de grano y mazorca, porcentaje de monilia y rendimiento dado en kg ha-1 al año.
Tabla 4-1: Análisis combinado de varianza y cuadrados medios de 16 genotipos de cacao en tres
localidades, para componentes del rendimiento en cacao.
Fuentes de variación GL Frutos/árbol Índice de Grano
Índice de
mazorca % Monilia Rendimiento Localidad 2 1940,27* 0,402153* 925,694* 293,049* 1,08E+11* Genotipos 15 253,018* 0,822296* 665,181* 24,181* 1,37E+11* LOC X GEN 30 168,582* 0,0746713* 756,806* 262,782* 786731* ERROR 96 416,528 0,0161111 205,556 51,875 248449 * Significativo al 0,05 GL: Grados de libertad
Según los resultados, existen diferencias significativas entre las localidades, lo que indica que los valores promedio de los caracteres frutos por árbol, índices de mazorca y grano, porcentaje de monilia y rendimiento fueron por lo menos estadísticamente diferentes en una de las localidades. Con referencia a los genotipos, los resultados indican el reflejo de la gran diversidad del comportamiento promedio de las variables que componen el rendimiento. La interacción localidad – genotipo fue significativa, lo que demuestra que el comportamiento de las características evaluadas de los materiales varió considerablemente en las tres localidades. Estos resultados
coinciden con los encontrados por Quintero, (1981), al evaluar la interacción genotipo –ambiente en clones de cacao en el Valle del Cauca, en Colombia.
Para la variable frutos por árbol se encontraron diferencias significativas entre las localidades, los materiales y la interacción localidades y materiales, demostrando que existen diferencias en el número de frutos que cada material produce y que es una característica que puede ser afectada por el ambiente, dependiendo de factores como la compatibilidad sexual y las condiciones naturales de polinización (Cilas, Machado & Motamayor, 2010).
Un rasgo de gran importancia en el rendimiento del cacao es el promedio del peso de la almendra, definido como el índice de grano. El tamaño de la almendra es la característica de mayor interés para la industria procesadora y la uniformidad del grano permite un mejor procesamiento durante la poscosecha y el procesamiento. Varios autores coinciden que esta característica presenta alto nivel de heredabilidad (Cilas, Machado & Motamayor, 2010; Lachenaud, 1995; Lockwood & Pang 1995), lo que permite demostrar las diferencias encontradas entre los genotipos evaluados.
En el análisis de varianza se encontraron diferencias significativas entre genotipos, dadas por la variabilidad que presentan, como resultado de la mezcla de varios parentales de diverso origen que fueron utilizados en la obtención de semilla híbrida en el país. También se encontraron diferencias significativas entre las localidades, como resultado de la influencia que ejercen los factores climáticos como precipitación y temperatura en el llenado del grano y el tiempo de maduración de los frutos. En este caso el índice de mazorca también presentó diferencias entre genotipos y localidades y es importante porque influye en el rendimiento final y está relacionado con el número de semillas por fruto y el tamaño del grano, siendo inversamente proporcional al rendimiento (Cilas, Machado & Motamayor, 2010).
A continuación se presentan gráficas de medias, cuadros de DMS y pruebas de contrastes para componentes del rendimiento evaluados. En el anexo D se presentan los valores medios de las variables relacionadas con los componentes del rendimiento en cada una de las localidades.
Resultados y discusión 41
4.1.1 Frutos por árbol
Los valores medios del número de frutos por árbol al año de los tres años de evaluación de los 16 genotipos en las localidades de los departamentos de Arauca, Huila y Santander, se presenta en la Figura 4-1.
Según los resultados, para la variable número de frutos por árbol al año, en Arauca se destacaron los genotipos FSA 13 y TSH 565 con 32,6 y 32 frutos por planta, respectivamente, mientras que el material SCC 61 presentó el valor más bajo con 7,6 frutos. Para el departamento del Huila los materiales con mayor número de frutos por árbol fueron ICS 95 (25,6), y CCN 51 (21,33); mientras que FEC 2 presentó el número más bajo. Para el Departamento de Santander los materiales con mayor número de frutos por árbol fueron FLE 3 y FSA 13 con 43 y 42 frutos e IMC 67 como el de menor número con 10. Se destaca que FSA 13 en Arauca y Santander presentó el mayor número de frutos.
El departamento de Santander presentó el mayor promedio de frutos en todos los genotipos con 24,4 frutos por árbol, mientras que en Arauca fue de 18,4 y Huila el menor con 11,6, que demuestra la influencia que ejerce el ambiente, especialmente la disponibilidad de agua, sobre el número de frutos producidos, teniendo en cuenta que Huila es la localidad con menor
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
CCN 51 EET 8 FEAR 5 FEC 2 FLE 2 FLE 3 FSA 13 FSV 41 FTA 2 ICS 1 ICS 39 ICS 60 ICS 95 IMC 67 SCC 61 TSH 565
Frutos por árbol año
Arauca Huila Santander
precipitación. De acuerdo con Daymond & Hadley, (2008), la producción de frutos está afectada por otras condiciones como la disponibilidad de insectos polinizadores que pueden estar siendo afectados por el contenido de agua en el mantillo del suelo del sistema de cultivo de cacao, donde se desarrollan.
Según Yamada et al., (2013) los materiales CCN 51 y TSH son considerados de alto rendimiento por presentar alto número de frutos por árbol al año, sin embargo con los resultados del presente estudio, algunos de los genotipos regionales presentaron mayor número de frutos en promedio que CCN 51 como FSA 13, FLE 3; ICS 60 presentó también mayor número de frutos por árbol que CCN 51, demostrando la efectividad del proceso de selección de nuevos genotipos con mayor rendimiento.
La comparación entre pares de medias para el número de frutos por árbol, se observa en la Tabla 4-2, donde se identifican tres grupos diferentes, uno por cada localidad, mostrando que existen diferencias significativas entre las localidades para el número de frutos por árbol al año.
Tabla 4-2: Resultado de comparaciones entre localidades para el número de frutos por árbol al
año.
Localidad N Media MS SigmaMS Grupos Homogéneos* Huila 48 11,67 0,93154 A Arauca 48 18,40 0,93154 B Santander 48 24,375 0,93154 C
* Filas con la misma letra no difieren significativamente al 0,05
Según los resultados, hay diferencias significativas entre los valores medios del número de frutos por árbol entre las tres localidades, a nivel de significancia del 95%, indicando que todas las localidades son diferentes para el número de frutos por árbol al año, lo que permite concluir que la expresión de ésta característica está afectada por las condiciones ambientales presentes en donde se desarrolla el cultivo. Para Marcano et al., (2009), el número de mazorcas por árbol al año es un componente importante del rendimiento, siendo el tipo Forastero el que presenta mayor cantidad de frutos, sin embargo, esta variable está regulada por el marchitamiento de frutos (cherelle wilt) que se ha considerado como una necesidad fisiológica de la planta, relacionada con la intensidad
Resultados y discusión 43
de polinización y competencia por nutrientes, para conservar los recursos necesarios para su desarrollo vegetativo y de frutos (Adjaloo, Oduro & Banful, 2012).
Algunos autores coinciden en que el número de frutos por árbol puede variar en los genotipos, basándose en las grandes diferencias que se observan en la marchitez de frutos, así como también la temperatura puede afectar el rendimiento de un clon dado en diferentes regiones, debido a la incidencia que tiene sobre la resistencia a plagas y enfermedades y los ciclos de floración, y su permanecia, afectando la duración de los periodos de cosecha (Vogel et al., 1981, citado por Daymond & Hadley, 2008; Cilas, Machado & Motamayor, 2010).
4.1.2 Índice de grano
El peso de la almendra es uno de los componentes de la eficiencia y rendimiento para cacao, y ha sido utilizado en el proceso de selección de genotipos domesticados, como los ancestros de Trinitario o Criollo (Motamayor et al. 2002), y considerado un rasgo deseable por los productores de cacao (Cilas, Machado & Motamayor, 2010). El rango encontrado en los valores medios del índice de grano de los materiales evaluados en Arauca, Huila y Santander (Figura 4-2), demuestra la gran variabilidad que existe en el cacao cultivado en Colombia, tanto de los genotipos que se introdujeron como parentales para la obtención de híbridos, como en las selecciones regionales de los últimos años, muchas de las cuales descienden de progenies híbridas.
Según la figura el genotipo IMC 67 presentó el menor tamaño de almendra en las tres localidades con un promedio de 1,1 para Santander y Huila y 1,2 para Arauca. En las tres localidades el genotipo ICS 60 presentó alto índice de grano, siendo mayor en Huila con 2,2. El genotipo EET 8 presentó el mayor índice de grano en Santander con 2,4 gramos por grano. En Arauca ICS 39 presentó el mayor valor de índice de grano con 2,3. Bartley, (2005) reportó que el tamaño de las semillas secas de algunos genotipos pueden ser muy pequeñas con un promedio de peso de 0,5 g, mientras que las grandes pueden llegar a pesar 2,0 g.
Con los valores medios de índice de grano de cada genotipo, obtenidos de las tres localidades en los tres años, se organizaron tres grupos: pequeño, mediano y grande (Tabla 4-3). El grupo con índice de grano pequeño está compuesto por genotipos con granos de menos de 1,4 gramos por grano, el medio por granos con peso entre 1,4 y 1,7 y el alto por índices mayores a 1,7. Esta clasificación permite reconocer cuales materiales se encuentran en los mismos rangos de índice de grano para posteriormente y en conjunto con otras características establecer los arreglos de siembras para cultivos comerciales que presenten uniformidad en el tamaño de la almendra, con el objetivo de mejorar las condiciones de poscosecha y procesamiento del grano.
Tabla 4-3: Clasificación de 16 genotipos de cacao para el índice de grano, promedio de tres años
en las regiones de Arauca, Huila y Santander.
Clasificación Genotipos IG pequeño < 1,4 IMC 67, TSH 565, FLE 3, FSA 13
IG medio 1,4 -1,7 FEAR 5, ICS 95, FTA 2, FEC 2, CCN 51, ICS 1, FLE 2 IG Alto > 1,7 FSV 41, SCC 61, ICS 60, EET 8, ICS 39
Figura 4-2: Gráfica de medias de índice de grano para localidades y genotipos de cacao.
0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4
CCN 51 EET 8 FEAR 5 FEC 2 FLE 2 FLE 3 FSA 13 FSV 41 FTA 2 ICS 1 ICS 39 ICS 60 ICS 95 IMC 67 SCC 61 TSH 565
