VARIACIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE POR EFECTO DEL TOSTADO EN GRANOS DE CAFÉ (COFFEA ARABICA), ESTADO MIRANDA, VENEZUELA

Introducción

El café (Coffea arabica) es un arbusto de la familia de las rubiáceas nativo de Etiopía, el cual alcanza los 12 metros de altura en estado silvestre, con hojas encontradas, ovales u oblongas de color verde oscuro (Miranda et al., 2007; Chávez et al., 2012) (Figura 1). El grano de café ha sido históricamente, uno de los productos más comercializado y consumido en el mundo, por su sabor y aroma característico, con casi mil compuestos volátiles (Budryn et al., 2009; Ludwig et al., 2012; Aguiar et al., 2016). A nivel mundial es consumido como bebida caliente, catalogada como alimento funcional con capacidad antioxidante, atribuyéndosele de acuerdo a diversos estudios epidemiológicos, de prevenir diabetes tipo 2, cirrosis hepática, cáncer de hígado y colonrrectal, enfermedades cardiovasculares, inflamatorias y neurodegenerativas como el Alzheimer y Parkinson (Kocadağlıa & Gökmen, 2016; Shang et al., 2017).

Por otra parte, dentro de su composición química, el grano de café posee una variedad de compuestos fenólicos; tales como, flavonoides, ácidos clorogénicos, cafeico, fenílico y cumárico; que se ven afectado por la temperatura en el proceso de tostado (bajo, medio y alto), la cual dependen de cada empresa comercializadora y de la calidad del grano de café (Ribeiro et al., 2010; García et al., 2016). Este proceso de tostado es una etapa obligatoria y de gran importancia; que proporciona el producto de consumo propiamente dicho que es el café, el cual consiste en pasar los granos de café por una fuente de calor para así tomar el color y el aroma característico con que se le conoce (Schenker et al., 2002).

En tal sentido partiendo variabilidad post tostado, de los compuestos antioxidantes presentes en el café y su beneficio en la salud humana, el estudio tuvo como objetivo determinar el efecto final de la temperatura en la concentración de compuestos fenólicos totales y la actividad antioxidante de extractos de café verde y tostado (Coffea arabica), cultivados durante el año 2019 en el estado Miranda, Venezuela.

Materiales y Métodos

Material vegetal

Se contó con 300 gramos de café verde por saco muestreado (3 en total), utilizándose un calador de granos según la Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN 383:1995) proporcionados por la empresa, ubicada en la ciudad de los Teques, estado Miranda, Venezuela. Este fue dividido para su procesamiento y cuantificación de fenoles totales, flavonoides y evaluación de la actividad antioxidante de acuerdo al siguiente protocolo propuesto por Reyes-Luengas et al., 2012, con modificación en el contenido de la muestra:

a) 150 gramos de café verde: subdivididos en tres porciones de 50 gramos, pulverizados con un molino manual.

b) 150 gramos de café tostado: subdivididos en tres porciones de 50 gramos. El proceso de tostado fue realizado por la empresa donadora de los granos de café. El tipo de tostión fue tostado medio (aproximadamente 195 °C). Al igual que el café verde, este fue pulverizado con un molino manual. Es importante destacar que por política de la empresa solo se proporcionó una temperatura aproximada. Figura 2.

Obtención del extracto acuoso

Para la obtención del extracto acuoso se mezcló 5 g de muestra (café verde molido y café tostado) con 100 mL de agua destilada y se colocaron en una plancha de calentamiento y mantuvo durante 5 min en ebullición. Luego se procedió a filtrar la muestra a través de papel filtro Whatman No. 1 y se aforó a 200 mL con agua destilada (Reyes-Luengas et al., 2012). Este procedimiento se realizó por triplicado.

Determinación de fenoles totales

Para la determinación de fenoles totales se empleó el método descrito por Jeszka-Skowron et al., 2015. Las lecturas de absorbancias se midieron en un espectrofotómetro UV/VIS Génesis 20 (Thermo Scintific, Waltham, Massachusetts, USA). Se preparó una curva de calibración con un estándar de Ácido Gálico (Sigma-Aldrich, Berlín Alemania) a concentraciones de 50, 100, 200, 300, 400, 500 y 1000 ppm. Los resultados fueron expresados en mg equivalentes de ácido gálico por gramo de café molido (mg EAG/ g CM).

Determinación de flavonoides

Para la determinación de flavonoides se empleó el método descrito por Marinova et al., 2005. 100 µL de extracto fueron mezclados con 30 µL de NaNO2 al 5% (p/v), 30 µL de AlCl3 10 % (p/v), 200 µL de NaOH a 1M y completándose con agua destilada hasta un volumen final de 1000 µL. Las lecturas espectrofotométricas se realizaron a 510 nm y se comparó con la curva patrón usando como estándar (+)-catequina (50, 100,150, 200 y 250 µg/mL). Los resultados fueron expresados como mg Equivalente de Catequina por gramos de café molido (mg EC / g CM).

Actividad Antioxidante

Método del radical libre 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH)

Para evaluar la actividad antioxidante se usó el método del radical libre 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) (Sigma Aldrich Co^®) con una solución 100 µM de DPPH en metanol al 80 %, la cual permite observar una disminución de la absorbancia, debido a la cesión de un átomo de hidrogeno por parte de los compuestos antioxidantes presentes en los extractos. En una cubeta de vidrio se colocaron 100 µL de extracto y 2,9 mL de DPPH. La absorbancia se monitoreó cada 5 min por 30 min a una longitud de onda de 515 nm. La absorbancia de referencia (A0 ) fue obtenida al sustituir el volumen de extracto por metanol al 80 %. El porcentaje de reducción de DPPH se obtuvo de la expresión: DPPH (%)= (A₀ -A_n ) 100 / A₀ , donde A₀ y A_n fueron las absorbancias de referencia y de la muestra, respectivamente (Soler-Rivas et al., 2000).

Determinación de la capacidad antioxidante por el ensayo del poder reductor férrico (FRAP)

Este ensayo permite determinar la capacidad reductora de los extractos (Benzie & Strain, 1996). Para esto 100 μL de cada extracto se mezcló con 3 mL de reactivo FRAP (300 mM de tampón de acetato de sodio y ácido acético, solución de diamonio de 2, 4,6-tri (2-piridil)-s-triazina) de 10 mM y solución FeCl₃ 20 mM), en una relación de volumen de 10: 1: 1. Se dejó reposar a temperatura ambiente durante 4 minutos, para luego leer las absorbancias a 593 nm, empleando un espectrofotómetro UV/ VIS Génesis 20 (Thermo Scintific,). Se empleó FeSO₄ como estándar y los resultados se expresaron en µmol Fe⁺² / g CM.

Análisis estadístico

Todas las determinaciones se realizaron por triplicados y se expresaron los valores como los promedios± la desviación estándar (DE). Para la comparación de la concentración tanto de fenoles totales, flavonoides y actividad antioxidante se aplicó un análisis de varianza de dos vías con interacción (ANOVA) pruebas de comparación de medias (Tukey; p≤0,05) usando el programa Statistix 9.0 para Windows.

Resultados y Discusión

Un aspecto fundamental para obtener un café de alta calidad y que conserve el mayor contenido de sustancias químicas que aporten beneficios al consumidor, es el tostado, etapa unitaria más importante en la tecnología del café, en la cual se fijan y forman químicamente sustancias orgánicas que originan el aroma, color, olor y sabor que se verán reflejados en la taza (Garay, 2014). El análisis de los extractos arrojó que la concentración de fenoles totales y flavonoides resultó ser mayor en café verde, con una notable disminución de dichos compuestos post tostado, observándose además una significancia estadística al comparar ambos extractos (p<0,05).

Estos resultados son comparables con la hallado por Odžakovi et al., 2016, el cual observó que la concentración de fenoles totales y flavonoides disminuyó posterior al proceso de tostado. Así mismo Król et al., 2020, reportaron una diferencia estadística al comparar la concentración de compuestos fenólicos totales en granos de café verde y sometidos a tostado ligero, medio y alto.

Por otra parte, diversos estudios indican que, para evaluar la actividad antioxidante de cualquier tipo de extracto natural, es indispensable el empleo de dos o más métodos (Fu et al., 2011; Gan et al., 2017). En este sentido con el método FRAP se observó un mayor poder reductor en el extracto de café verde (149,34±1,48 µmol Fe⁺²/g CM) en comparación con el tostado (99,12±1,09 µmol Fe⁺²/g CM); arrojando además diferencia estadística (p=0,025). En relación al método DPPH, el porcentaje de reducción y el IC₅₀, que representa la concentración a la cual se obtiene el 50 % de reducción del DPPH se observan en la Figura 3.

La diferencia observada puede deberse a que el café verde posee compuestos fenólicos, como los ácidos clorogénicos, cafeicos, fenílico y cumárico, que al tostarse afecta marcadamente la composición de fenoles debido a la reacción de Maillard (Gutiérrez, 2002). Estos resultados indican que la actividad antioxidante del café depende de una variedad de componentes bioactivos que se ven alterados en cuanto a su concentración una vez que estos son tostados (Jeszka-Skowron et al., 2015; Odžakovi et al., 2016; Benigno et al., 2018; Lazcano et al., 2015). Por último vale la pena resaltar que la presencia de estos compuestos en el grano de café verde, también depende de la variedad y origen del grano, condiciones ambientales propias de cada región, tipo de suelo, genética de la planta entre otras (Ramírez et al., 2011).

Conclusiones

En el presente estudio se evidenció que el proceso tostado influye en la concentración de los compuestos fenólicos, que ha su vez afecta directamente la capacidad antioxidante de este material vegetal. Cada empresa posee y se justa a normativas establecidas en cada país. Sin embargo, uno de los datos poco conocidos y que no se expresa en el empaque comercial es la temperatura de tostado, siendo categorizadas simplemente como tostado ligero o suave, medio y alto u oscuro. Si bien el estudio se limitó al efecto del tostado, vale resaltar que la calidad del grano de café juega un papel importante en la expresión de los compuestos fenólicos.