MICROBIOLOGÍA DEL CACAO

Adriana Chiriboga, Juan Pablo Chimbo, Andrea León, Karla Quesada.

Introducción

Theobroma cacao es el nombre científico que recibe el árbol del cacao o cacaotero.

Originario de América del sur, se conoció en el Siglo XVI

Theobroma, en griego, significa 'bebida de los dioses'; cacao viene del nahuatl “cacahualt”.

Variedades de cacao producidas en el Ecuador

• El cultivo del cacao, es exigente en cuanto a altitud, latitud y humedad. • El cultivo del árbol se ve favorecido con el clima cálido y húmedo, con temperaturas óptimas de crecimiento que oscilan entre los 18 y 32°C.• El fruto es una baya denominada maraca o mazorca, se vuelve roja o amarillo purpúrea cuando madura. • El cacao nacional que se produce en Ecuador posee un sabor y aroma característicos.

Mazorca de cacao

La mazorca de cacao tiene entre 30 y 40 granos envueltos en una sustancia mucilaginosa de aspecto gelatinoso.

El cacao crudo tiene un sabor astringente desagradable, de manera que debe ser tratado mediante un proceso en el que los microorganismos, a través de una fermentación, modifiquen sus componentes.

Posteriormente los granos son secados y rostizados, para que se desarrollen las características sensoriales del chocolate.

PROCESAMIENTO DEL CACAO

Cosecha del cacao

• La cosecha se inicia cuando el fruto o mazorca está maduro. • La madurez de la mazorca se aprecia por su cambio de pigmentación: de verde pasa al amarillo o del rojo y otros similares al amarillo anaranjado fuerte o pálido. • Cuando existen dudas respecto del estado del fruto maduro basta golpearlo con los dedos de la mano y si se produce un sonido hueco es señal de que el fruto está maduro.

• No debe recolectarse frutos verdes o verde amarillentos, porque tiene influencia desfavorable sobre la fermentación. Proporcionan un porcentaje elevado de almendras violetas y pizarrosas.

• Si se aguarda mucho tiempo para recolectar una mazorca madura existen serios riesgos de podredumbre y germinación de las almendras. Además, la cosecha de frutos verdes, pintones y sobre maduros disminuye el rendimiento de los granos en peso y en calidad.

Quiebra• Se denomina quiebra a la operación que consiste en partir la mazorca y extraer las almendras las cuales una vez separadas de la placenta, serán sometidas a la fermentación.

• Para realizar la quiebra se pueden utilizar machetes cortos para esta labor efectuándose un corte longitudinal a las mazorcas con sumo cuidado a fin de no cortar las almendras que permanecen adheridas a la placenta.

• La separación de los granos se realiza a mano. Se aprovecha este momento para desechar granos enfermos por moniliasis o escoba de bruja.

Quiebre del cacao

Contaminantes en la mazorca

• La Mazorca Negra: causada por hongos del complejo Phytophthora•Mal de Machete: causada por el hongo Ceratocystis fimbriata•Las Bubas: causada por el hongo Calonectria (Fusarium) rigidiuscula•La Moniliasis: por el hongo Monilia (Moniliophthora) roreri E.

Extracción de los granos y la fermentación

• Los granos son extraídos del interior de la mazorca junto con la pulpa rica en azúcares y ácida (pH entre 3.3 y 4.0) debido a la presencia de ácido cítrico. • La pulpa es viscosa porque contiene pectina y otros polisacáridos, que además dificultan la difusión del aire. • Los granos se apilan y se cubren con hojas de plátano durante unos días, es entonces cuando se produce la fermentación.

• Existen básicamente dos sistemas de fermentación: en pilas y en charolas. • El proceso de fermentación del cacao es natural o espontáneo, ya que no se añaden intencionalmente los microorganismos a los granos, que de hecho se encuentran estériles dentro de las vainas, pero la pulpa es un medio excelente para su desarrollo y éste es favorecido en el proceso de fermentación. • Los granos se contaminan con microorganismos provenientes de todas las superficies con las que entran en contacto: los utensilios y las manos de las personas que manipulan el cacao.

Fermentación en pilas

Fermentación en charolas

FASES DE LA FERMENTACIÓN

Primera fase

En la primera fase aparecen diferentes especies de levaduras, entre las que se puede destacar: •Hanseniaspora guilliermondii, •Hanseniaspora opuntiae, •Pichia kudriavzevii, •Saccharomyces cerevisiae,• Geotrichum ghanense, •Candida halmiae, •Candida awuaii, •Candida silvae, •Candida zemplinina, •Candida krusei y •Candida diversa.

Las levaduras llevan a cabo el proceso de fermentación, transformando los azúcares sencillos de la pulpa en etanol, degradando la pectina, lo que modifica la textura del grano y elimina el ácido cítrico disminuyendo la acidez. Por otro lado, el consorcio de levaduras consume el oxígeno, creando un ambiente anaerobio que favorece el desarrollo de bacterias lácticas.

Segunda fase

Se favorece el desarrollo de bacterias lácticas, que fermentan los carbohidratos residuales y continúan el consumo del ácido cítrico. Se han aislado sobre todo bacterias del tipo: Lactobacillus (Lb. collonides, Lb. fermentum, Lb. mali y Lb. plantarum), Leuconostoc pseudomesenteroides, Leuconostoc pseudoficulneum, y Pediococcus acidilactici.

Las levaduras contienen enzimas del tipo “pectinolítico”, lo que les permite hidrolizar las pectinas, ocasionando una disminución de la viscosidad de la pulpa de mucílago y favoreciendo la entrada de aire. Con este ambiente aerobio y menos ácido -debido al consumo de ácido cítrico- se favorece el desarrollo de bacterias acéticas.

Tercera fase En esta fase ocurre un cambio importante en términos de los productos de la fermentación, ya que intervienen bacterias acéticas que llevan a cabo la transformación del etanol que produjeron las levaduras en ácido acético, con producción de calorLas bacterias acéticas más importantes que se han aislado de la fermentación del cacao, son: Gluconobacter oxydans, Acetobacter aceti, Acetobacter pasteurianus, A. syzygii yB. Acetobacter fabarum.

El etanol y el ácido acético se difunden hacia el interior de los granos y, junto con la temperatura alta, matan al embrión.

Cuarta fase

En la cuarta y última fase de la fermentación, que se desarrolla entre las 48 y las 60 horas, se detectan bacterias del género Bacillus. Al voltear la pila de granos, se favorece la presencia, en las partes externas, de B. licheniformis, B. megaterium, B. pumilus y un grupo pequeño de B. subtilis, B. megaterium y B. pumilus.

La temperatura alta favorece el desarrollo de bacterias del género Bacillus, conocido por la producción de numerosas enzimas, que catalizan reacciones cuyos productos dan al cacao sabores y olores desagradables, como las proteolíticas, que degradan las proteínas y las lipolìticas, que actúan sobre las grasas; pero podrían contribuir en el sabor con la producción de ácidos orgánicos y saborizantes, como 2,3-butanodiol.

• Si la fermentación se prolonga demasiado habría un crecimiento de bacterias consideradas de alteración, como Pseudomonas, Enterobacter, o Escherichia, que darían lugar a pH entre 6 y 7 y a olores putrefactos.

• Los mohos Aspergillus glaucus, A. niger, A. flavus, A. tamarii, y especies de Penicillium y de Mucor son corrientes.

• El Aspergillus fumigatus, que es muy frecuente, da gustos indeseables. El crecimiento de mohos, depende del grado de humedad y de la temperatura de los granos.

• Algunos mohos y bacterias son capaces de liberar lipasas, un problema para los productos terminados como el chocolate, pues dejarían ácidos grasos libres, que harían bajar el punto de fusión de la manteca y producen sabores desagradables.

• Los granos considerados con problemas de mohos llegan a tener recuentos de 109 UFC / g, y generalmente de las especies Penicillium, Aspergillus y Paecilomyces.

Secado

Los granos se extienden para evitar el crecimiento de mohos y se van girando con el fin de que se sequen homogéneamente. Al término de una semana o 10 días, han perdido suficiente humedad, se les ha concentrado el aroma y han adquirido un color más oscuro.

Finalmente la humedad llega al 6,5% (8% sería el nivel crítico para el crecimiento de mohos durante el almacenamiento).

Contaminantes asociados

• Cuando el secado al sol no es posible se recurre a otras técnicas de secado: bajo techo, o haciendo fuego en parrillas. En el primer caso el humo puede dar gusto ahumado a los granos y de presentarse se podría reconocer en el chocolate. Para evitar estos aromas de humo es crítico que los hornos de secado estén bien diseñados y mantenidos.

• Si el proceso se lleva de forma natural se recomienda eliminar los restos de cáscara, granos partidos, restos de placenta, así como cualquier material extraño. El secado inapropiado conduce a la formación de hongos. Por el contrario, el secado exagerado conlleva a que la cáscara se vuelva excesivamente quebradiza colocando en riesgo la integridad de los cotiledones durante su transporte y almacenamiento.

ELABORACIÓN DEL CHOCOLATE

•En la recepción, las habas son inspeccionadas para asegurar que están sanas, que la fermentación ha sido correcta, y se han almacenado en sitios y a temperaturas controladas.

• Antes de procesarlas, las habas se limpian a fondo: se les retiran los residuos de maderas, tierra, metales, todo por procesos físicos (corrientes de aire, imanes). Se debe tener presente que la mayor parte de la flora microbiológica se encuentra en la cáscara de los granos. A partir de aquí hay dos procesos alternativos:La torrefacción del grano entero, y la decortización subsiguiente, o bien primeramente la eliminación de la cáscara y a continuación la torrefacción del grano. Desde el punto de vista bacteriológico este último es el más efectivo.

Decortización y separación de la pulpa

Se separa la cáscara del grano por fricción de las habas entre dos superficies, o por impacto contra una superficie. Por medio de una corriente de aire se le separa la pulpa.

Torrefacción

• Tiene por objetivo principal desarrollar el aroma del cacao. • La torrefacción es más intensa para los cacaos destinados a preparar cacao en polvo, y más suave para los destinados al chocolate, de aroma más sutil. Dura de 20 a 40 minutos, a una temperatura entre 100 y 150ºC. Para optimizar el efecto antimicrobiano, en todas las dos variantes se suele someter a un choque de vapor durante la torrefacción.

• Entre las consecuencias de esta etapa están:o Merma del grado de humedado Evaporación de los ácidos volátileso Desarrollo del aromao Descontaminación microbiana de los granos. Solamente han

de sobrevivir las esporas termoresistentes de Bacillus.

El proceso deberá desarrollarse en una

zona que mantenga la ausencia de

Salmonella y de otros peligros. Dentro

de la metódica APPCC o HACCP la

torrefacción representa el único punto

crítico de control que garantizará el

control del peligro de Salmonella (CCP

1), y de aquí se desprende la

trascendencia pera la seguridad de

una torrefacción efectiva.

Molienda

Mediante unos molinos de alta

velocidad se reduce la medida de las

partículas y por tanto, se modifica la

textura. El calor generado por la

fricción del proceso hace fundir la

manteca de cacao (a 32º C), de forma

que el resultado es la pasta (o licor) de

cacao, una masa untuosa de color

marrón oscuro, de olor intenso y gusto

potente que se solidifica al enfriarse.

Mezcla con otros ingredientes

Los otros ingredientes de dosifican y se adicionan a la pasta del cacao y se mezclan par dar un producto homogéneo: la pasta de chocolate.

Conchage

Es una operación que consiste en calentar la pasta de chocolate a 80 ºC dentro de unas cubas, y la fluidez que adquieren permite que se vaya removiendo durante muchas horas. Durante este proceso se produce una aireación del producto con lo cual se refina su aroma, se evaporan la humedad y los ácidos volátiles, y se homogeniza su textura. Pierde el gusto amargo. La temperatura en este estado del proceso no es considerada como punto crítico del control de la Salmonella.

Dosificación y Moldeado.

Se dosifica la pasta de chocolate y se llenan los moldes.

Enfriamiento

Después de un reposo momentáneo en grandes depósitos, la pasta pasa por una pre-cristalización con el objeto de que una vez el chocolate este frío, tenga una textura untuosa y homogénea. Se pone a 50 ºC, y después a 28, en agitación ligera y constante. Una vez enfriada, podrá salir del molde sin dificultad.

PELIGROS ASOCIADOS A OTROS INGREDIENTES

Materia prima Biológicos Químicos Físicos

Habas de cacao Salmonella

aflatoxinas B1, B2,

G1, G2

Metales pesados

plaguicidas

Cuerpos extraños

Leche en polvo Salmonella

aflatoxinas M1,

M2

Metales pesados

plaguicidas

Cuerpos extraños

Azúcar Cuerpos extraños

Avellanas tostadas Salmonella

aflatoxinas B1, B2,

G1, G2

Ocratoxina A

Metales pesados

Plaguicidas

Cuerpos extraños

Lecitina Salmonella Cuerpos extraños

La microbiología del proceso

Los problemas microbiológicos de la industria chocolatera son particulares y van ligados a tres condiciones principales de los productos:

• Bajo contenido de agua, alrededor 0,3

• Alta proporción de grasas y también de azúcar

• pH alrededor de 5,5

•Estas tres características son ventajosas puesto que dificultan el crecimiento de las bacterias y los hongos, y sobretodo de las levaduras osmófilas y de los mohos xerófilos. Pero en contra, la viabilidad de las esporas de bacterias y de mohos no se ve afectada por estas condiciones tan desfavorables. A la vez, la baja aw no permite tratamientos de temperatura/humedad en ciertos puntos del proceso, para eliminar cualquier bacteria presente.

•En el chocolate con leche suele haber lecitina (como emulgente) y lactosa (de la leche), estas dos sustancias son muy hidrófilas, capaces de “capturar” la humedad presente y evitar que quede disponible para la actividad microbiana.

Salmonella

El principal riesgo microbiológico conocido en el chocolate es la presencia de Salmonella. No es propia del cacao, ni del medio en que se cultiva, sino que es de origen fecal humano, y es introducida en algún momento del proceso: de las manos de los que desgranan las panochas ó de los que giran los granos durante el secado.

Hemos visto que el único estado en que se puede destruir es durante la torrefacción de los granos. Posteriormente, en el proceso del chocolate deberá tomarse todas las precauciones para minimizar el peligro de la introducción de Salmonella, ya que no pasará por un proceso posterior capaz de eliminarla.

La concentración de agua (aw ) en el chocolate está alrededor 0,3, y el

pH de 5,5 así que la Salmonella no se desarrollará, pero si que podrá

sobrevivir.

En el estomago humano, la presencia abundante de manteca de cacao

y la baja concentración de agua (aw ) parecen proteger la viabilidad de

Salmonella y permite su acción toxi-infectiva hasta una dosis de 102

ufc en personas inmunocomprometidas. Con el objeto de mantener el

riesgo al mas bajo nivel posible es necesario seguir unas Buenas

Prácticas de Fabricación en todos los estados de elaboración.

Las buenas prácticas de fabricación vs. Salmonella Son las instrucciones a seguir para minimizar el riesgo de Salmonella. Han de comprender todos los aspectos relacionados con:

• El comportamiento del personal: formación, higiene personal, control de portadores, ropa de protección, tanto para los fijos como contratados temporalmente o externos, etc.

• El entorno externo, y el interno de la fábrica: las zonas sucias, las zonas limpias, la separación física entre las dos, las zonas limpias que incluyen zonas húmedas y secas, las instalaciones, los flujos de materias, de personas y del aire.

• Las materias primas agrícolas, las materias primas procesadas, la calidad del agua y del aire, la utilización de productos reprocesados, la manipulación de las materias primas

• Los procesos de producción, las reparaciones y el mantenimiento, las limpiezas y cuando sea conveniente, las desinfecciones, desinfestaciones y desratizaciones.

• El producto acabado, los planes de muestreo y de análisis, las frecuencias, los puntos de toma de muestras, etc.

• La documentación relativa al sistema, como los registros de los controles

NORMATIVA DEL CACAO EN POLVO Y CHOCOLATE

Norma para el cacao en polvo

Requisitos microbiológicos

NORMA PARA EL CHOCOLATE TABLA 1. Requisitos para los chocolates

TABLA 2. Requisitos microbiológicos para los chocolates

TABLA 3. Límites máximos permitidos para metales tóxicos

GRACIAS