Descubriendo el sabor de las moléculas en el chocolate Más que un simple dulce o amargo, el chocolate esconde un amplio mundo de sabores

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Flor del cacao Criollo Lobatera, Táchira - Venezuela.
Foto. Darwin Márquez, productor Leopoldo Guerra.

 

Por Alexis J. Zambrano G.

Soy químico. Y generalmente no se piensa en la química cuando toma una deliciosa taza de chocolate. Pero he estudiado la composición química de chocolate por 20 años y me gustaría compartir lo que he aprendido con ustedes.

Desde hace más de tres décadas se habla de las propiedades del chocolate y cada vez más se dice que el chocolate es un excelente producto para controlar la angustia o estrés o simplemente para relajarse y mejorar el estado de ánimo. Se ha conseguido que dicha sensación de bienestar, se deba a la liberación de endorfinas producto del consumo del cacao y chocolate. Además, ya varios países han catalogado el chocolate como un alimento, debido a sus propiedades nutricionales y beneficios para la salud. Esto sin duda producto de los compuestos químicos que contiene. 

La composición química de los granos de cacao y sus subproductos es muy compleja, cambiando a lo largo del desarrollo y transformación bioquímica y fisicoquímica del grano. Donde, las diferentes variedades de cacao, debido a su genética pueden aportar una amplia gama de compuestos químicos, además de las condiciones ambientales tales como microclima y suelo, el manejo agronómico y el beneficio poscosecha y almacenamiento, influyen sustancialmente en el desarrollo de compuestos de aroma y sabor. 

 

Los granos de cacao 
Los granos de cacao son las semillas del árbol Theobroma cacao L. denominado así por Carl von Linneo en el año 1753. Theobroma del griego θεός/teos/dios y βρώμα/broma/alimento) “alimento de los dioses”. Mientras que el epíteto cacao es un término que proviene del náhuatl y se considera latinizado. El cacao pertenece a la familia Malvaceae, originaria de Sudamérica.

Fundamentalmente, existen tres tipos de cacao, los Criollos, Forasteros y Trinitarios. Inicialmente, la semilla almacena parte de los elementos químicos y moléculas necesarios para su germinación y desarrollo inicial. No obstante, de no ser germinada la semilla, ésta se someterá a un proceso de beneficio poscosecha—fermentación y secado—, donde una serie de compuestos tales como los azúcares, polifenoles, aldehídos, alcoholes, ésteres, cetonas, entre otros, sufren una serie de reacciones químicas que finalmente se complementaran al tostar el cacao, dándole sabores y olores muy particulares. Deleitando de esta manera los paladares más desarrollados y exigentes de todas las culturas. Dibujando una sonrisa de satisfacción como la de un niño, aquella novia enamorada o aquel adulto que recuerda alguna escena de su vida a través de la exquisitez que ahora disfruta.

 

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Cacao Criollo Porcelana, Sur del Lago de Maracaibo Venezuela. 
Uno de los cacaos ancestrales, más exquisitos del mundo por su particular sabor nueces.

 

El grano de cacao está compuesto aproximadamente por la mitad de grasa o manteca, en la cual existen un importante número de triglicéridos, fosfolípidos y ácidos grasos libres, fundamentalmente ácido oleico, palmítico y esteárico, cuyos contenidos y tipos de ácidos dependen de la madurez del fruto, condiciones ambientales del cultivo y en menor escala de la variedad de cacao. Estas características determinan sus propiedades, a saber, el punto de fusión y dureza. Variables muy importantes para la industria chocolatera. 

Una vez cosechado el cacao maduro, las semillas de cacao son fermentadas y secas, produciendo numerosos cambios químicos y bioquímicos tanto en la pulpa o mucilago que las rodea como dentro de las mismas. El tiempo de fermentación, depende del tipo de cacao; los cacaos Criollos se fermentan durante tres y cuatro días, los Trinitarios durante cinco a seis días y los Forasteros por siete a ocho días, en todos los casos bajo control de la temperatura de la masa fermentante como de la aireación. En esta etapa de fermentación y secado, se producen cambios que permiten el desarrollo del sabor a chocolate así como el cambio de color de las semillas. 

La pulpa o mucilago, es rica en azúcares—principalmente fructosa, glucosa, maltosa y sacarosa—que son metabolizados por las levaduras, formando  ácido acético y etanol. Este último activa a algunas bacterias, por ejemplo, las bacterias acéticas y las bacterias acidolácticas, que lo transforman en sus respectivos ácidos. El etanol y los ácidos son capaces de pasar al interior del cotiledón a través de la cascarilla. Este cambio en la acidez (pH) puede permanecer hasta el producto final como el cacao en polvo natural o el chocolate, producto de ácidos como el ácido acético, cítrico y málico entre otros. En el caso del cacao en polvo, bajo tratamientos químicos industriales con carbonato de potasio se incrementa el pH para reducir la acidez y aumentar la solubilidad del cacao en polvo y cambiar el color.

Una vez fermentado las semillas de cacao, el embrión muere por efecto del aumento de la acidez, incremento de la temperatura y pérdida de oxígeno. A partir de este momento, a las semillas se les denomina granos de cacao. 

 

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Fermentación del cacao en cajones de madera. 
El cacao en malla es una microfermentación para investigación. 
Foto de Satfel Dugarte, Somos Cacao, Norte de Santander, Colombia.

 

Durante la fermentación, muchas de las proteínas se degradan proporcionando sus aminoácidos constituyentes, entre las que se destacan la valina y la glicina, que son muy importantes en la formación del sabor y olor del chocolate. Del mismo modo, se producen compuestos azufrados, polifenoles—tales como cumarina, ácido gálico, ácido caféico, catequina, epicatequina, antocianinas, cianidina y catecol—, acetofenona, benzaldehído, terpenos y linalol. Además, se tienen compuestos cianogenéticos, dopamina, esteroles (campesterol, ergosterol), feniletilamina, furfural, furfurol, isoleucina, lecitina, lisina, luteolina, serina, pectinas, metilxantinas—teobromina, cafeína y teofilina—, vitamina B1 y B2, C y E. También se consigue minerales como calcio, magnesio, fósforo, potasio, cobre, hierro y zinc. Las investigaciones señalan que el cacao tiene más de 400 compuestos volátiles que incluyen ésteres, aldehídos, cetonas, alcoholes, ácidos, piroles y pirazinas.
 

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Granos de cacao durante la fermentación.
Foto de María Forero, Grupo La Palma Sur del Lago, Venezuela.

 

Transformación de los granos de cacao 
Las investigaciones indican que durante las primeras etapas del secado, aún se consigue actividad enzimática, propia de la fermentación, la cual finaliza con la pérdida de humedad y reducción de la temperatura. Después de la fermentación los granos de cacao son secados por diferentes mecanismos (secado natural al sol, con gavetas de madera, patios de secado o guardiolas) para luego almacenar con un máximo de 8 % de humedad y posteriormente trasportar hasta la industria chocolatera. Allí se elabora la pasta de cacao o licor de cacao, el cacao en polvo, la manteca de cacao y el producto tan deseado como es el chocolate. 

Tanto en el secado como en el tostado ocurren reacciones, donde por ejemplo, las proteínas y los péptidos interaccionan con los polifenoles para dar el color marrón asociado al cacao, en los polifenoles también terminan su proceso de oxidación, así como la pérdida de ácidos volátiles. 

 

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Secado de los granos de cacao, en gavetas de madera.
Foto de Avelino Barillas, Grupo La Palma Sur del Lago, Venezuela.

 

Una vez limpio y seleccionado el cacao en la industria, el proceso se inicia con el tostado de los granos, el cual establece el tiempo y temperatura de tostado de acuerdo a criterios tales como: origen, tipo de cacao, porcentaje de fermentación, tamaño de grano e incluso producto final y cliente. Una vez tostado se fragmenta el grano de cacao y se elimina la cáscara o testa. A partir de este momento el grano partido se denomina nibs de cacao. Durante estas dos últimas etapas no hay reacciones químicas, no obstante, el cacao está expuesto a contaminación si no existen los debidos controles sanitarios de rigor.

Durante el tostado se forman otros precursores del sabor y aroma a través de reacciones entre la sacarosa y las proteínas para producir pirazinas a través de la reacción de Maillard. De igual forma dependiendo del tipo de cacao y condiciones de tostado, se pierde parte del contenido de los compuestos volátiles de bajo punto de ebullición. Es por esto que el maestro chocolatero debe mantener un equilibrio, por ejemplo, entre la pérdida de ácido acético y aldehídos o ésteres que le brindan atributos al cacao y al chocolate.

 

La magia del chocolate

El cacao y el chocolate, guardan innumerables reacciones químicas, que —como el café— afectan nuestro estado de ánimo. En este sentido, de acuerdo al tipo de chocolate por ejemplo la teobromina, alcanza valores ligeramente superiores a 1,5 %, siendo el chocolate negro el que mayor concentración presenta. Efectos similares presenta otro compuesto de la misma familia como lo es la cafeína, que actúa como estimulante del sistema nervioso pero con menor intensidad. En el chocolate se ha encontrado cerca 0,2 % de cafeína. Cabe destacar que los contenidos de estos compuestos varían de acuerdo al tipo de cacao, así pues, los cacaos Criollos tienen mayor concentración de cafeína que los cacaos Forasteros, mientras que los cacaos Forasteros mayor contenido de teobromina que los cacaos Criollos y en los cacaos Trinitarios, dependerá de su tendencia hacia Criollos o Forasteros.

Otro alcaloide importante en el chocolate es la feniletilamina, la cual es una amina aromática, neurotransmisor que tiene efectos estimulantes y antidepresivos. También conocida como la molécula del amor, por sus propiedades y sensaciones generadas al consumir chocolate.

Otros de los compuestos presentes en el chocolate y que se mantiene y transforma en el cacao en todas sus etapas de desarrollo y trasformación son los polifenoles. Éstos son sustancias antioxidantes que reaccionan con los radicales libres a través de sus grupos -OH, evitando que oxiden otros compuestos presentes en el organismo, que quedarían modificados y dejarían de ejercer su función. Los antioxidantes del chocolate son los flavonoides (la epicatequina y la catequina, están presentes en mayor cantidad). Se dice que una tableta de chocolate oscuro de 30 gramos puede contener cantidades similares de antioxidantes que una copa de vino tinto. 

Del mismo modo, en el chocolate se ha conseguido anandamida, sustancia que afecta el sistema nervioso central, aliviando el dolor, la sensación de hambre, mejorando la memoria al facilitar la creación de nuevas conexiones neuronales. No obstante, se estima que los niveles de anandamida son muy bajos en el chocolate, por lo que una persona sana debería que comer grandes cantidades de chocolate con el fin de impactar sustancialmente en los niveles normales.

Sumado a todo esto, el chocolate presenta propiedades nutricionales muy importantes dado sus hidratos de carbono, que proporcionan sobre todo los azúcares, que aportan casi la mitad de la energía total. Además contiene almidón y fibra la se encuentra en cantidades apreciables en el cacao en polvo, mas no en el chocolate. El alto contenido de grasa aporta la otra mitad de la energía del chocolate. Excepto el cacao en polvo, que comúnmente solo aporta entre 10 y 12 % de grasa. Por otra parte, dado que las proteínas han reaccionado con los aminoácidos durante el tostado, el chocolate no presenta un aporte importante de estas, salvo en el chocolate con leche y blanco, producto de la incorporación de leche en la formulación. Básicamente sucede lo mismo con las vitaminas, en este caso sólo se resalta el aporte de ácido fólico. Sin embargo, los chocolates blancos y con leche, presentan mayores cantidades de vitamina A que el resto de los derivados del cacao debido a los lácteos que contienen. 
   Normalmente, el chocolate no tiene mayores ingredientes que azúcar (sacarosa) y leche, salvo el chocolate blanco que no tiene sólidos de cacao, solo grasa de cacao. A menudo se  añade vainillina, regularmente en su versión sintética que imita las propiedades del compuesto extraído de la planta de la vainilla, para realzar su sabor. Otro ingrediente incorporado al chocolate es la lecitina, la cual es aplicada al final del proceso de conchado para que no interfiera en la eliminación de la humedad. Su presencia reduce considerablemente la viscosidad de la masa debido a la disminución de la tensión interfacial entre la manteca de cacao y las partículas de azúcar, evitando así la utilización de cantidad adicional de manteca de cacao.

 

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Momentos únicos, llenos de alegría y bellas sonrisas ante un excelente chocolate.
   
Realmente, el cacao y el chocolate, poseen una serie de interacciones químicas, las cuales no solo dependen de la genética del cacao, sino también de las condiciones ambientales del cultivo, el manejo y más aún del tratamiento poscosecha y los procesos de trasformación al cual ha sido sometido. Detrás de cada chocolate hay infinidad de sabores y olores dados por moléculas sencillas y otras más complejas como los polifenoles, que no solo deleitan al consumirlos, sino que también activan y desembocan en una gran cantidad de reacciones bioquímicas en el organismo. Sin lugar a dudas los aztecas no se equivocaron al decir que el cacao es el alimento de los dioses. Sólo nos queda preservar este árbol tan emblemático con características particulares y apreciar, la paciencia, dedicación y arte que se esconde en cada chocolate que degustamos.

 

Alexis J. Zambrano G., es profesor del Departamento de Química en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Los Andes en Venezuela. Pertenece al área de química analítica. Coordinador del Laboratorio de Investigaciones en Análisis Químico Industrial y Agropecuario (LIAQIA). Es Licenciado en química, MSc. en Ciencias del Suelo, Doctorado  en Biotecnología de Microorganismos. Investigador en el área de química analítica, control de calidad, materia orgánica del suelo y beneficio poscosecha del cacao. Coordinador del panel de análisis sensorial del LIAQIA. E-mail: alexiszve@gmail.com; alexisz@ula.ve