Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN: 1028-0871 Vol. 27, No. 1, ene-mar, p.1-9, 2023
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Fermentación en estado sólido de la harina de cáscara de cacao (Theobroma cacao.
L)con uso del Vitafert
Solid state fermentation of the cocoa husk flour (Theobroma cacao. L) using Vitafert
Autores:
Msc. Suset Hechavarría-Riviaux1, https://orcid.org/0000-0002-9700-343X
Msc. José Lescaille-Acosta1, https://orcid.org/0000-0002-3582-0485
Dr.C. Abel Ortiz-Milán1, https://orcid.org/0009-0004-1646-9433
Yusmari Ross-Ramírez2,https://orcid.org/0000-0002-3294-5864
Yelenni Mancebo-Romero2,https://orcid.org/0000-0003-1962-1299
Organismo: 1Universidad de Guantánamo (Guantánamo, Cuba). 2Estudiante CUM El
Salvador Carrera Ingeniero Agrónomo.
E-mail: susethr@cug.co.cu
Fecha de recibido: 30 oct. 2022
Fecha de aprobado: 8 dic. 2022
Resumen
Con el objetivo de mejorar la composición
bromatológica de la cáscara de cacao, se
realizó un experimento con diferentes
variantes de fermentación en estado sólido,
a temperatura controlada que incluyeron
niveles de Vitafert y los tiempos de
fermentación. Se utilizó un diseño
completamente aleatorizado con arreglo
factorial con 3 repeticiones evaluándose la
materia seca, ceniza, proteína bruta, calcio
fósforo, materia orgánica, fibra detergente
neutra, fibra detergente ácida) y proteína
verdadera. Los resultados permitieron
conocer que no hubo interacción entre el
nivel de Vitafert añadido y el tiempo de
fermentación para unos indicadores no así
para os restantes. Se concluye que la
fermentación de la harina de cáscara de
cacao en estado sólido con la incorporación
de 5 % de Vitafert mejora las características
bromatológicas con incrementos de la
proteína bruta y la proteína verdadera.
Palabras clave: Cáscara de cacao;
Composición bromatológica; Fermentación
en estado sólido; Vitafert
Abstract
With the objective of improving the
bromatological composition of the cocoa
husk. An experiment was carried out with
different fermentation variants in solid state,
at a controlled temperature that included
Vitafert levels and fermentation times. A
completely randomized design with factorial
arrangement with 3 repetitions was used. It
was evaluated Dry matter, Ash, Crude
Protein, Calcium, Phosphorus, Organic
Matter, Neutral Detergent Fiber, Acid
Detergent Fiber and True Protein.The
results revealed that there was no
interaction between the level of Vitafert
added and the fermentation time for some
indicators, but not for others. Concludes that
the fermentation of cocoa husk flour in a
solid state with the addition of 5 % of Vitafert
improves the bromatological characteristics
at 96 hours, with increases in crude protein
and true protein.
Keywords: Cocoa husk; Bromatological
composition; Solid state Fermentation;
Vitafert
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Introducción
Actualmente sostener una alimentación a base de concentrado comercial para animales, es
muy difícil, por lo que es apremiante la búsqueda de nuevas alternativas de alimento con este
fin. De ahí que el principal problema que en la actualidad enfrenta la ganadería en el mundo,
es el aseguramiento alimentario para las distintas especies de animales económicamente
útiles al hombre (FAO, 2012).
Una de las alternativas para corregir esta limitante, es el uso de recursos alimenticios
regionales, tales como residuos de cosecha y subproductos agroindustriales, debido a que
pueden constituir materias primas para generar diversos productos de interés, gracias a su
contenido de materia orgánica, celulosa, hemicelulosa, lignina y pectinas (Rojas et al., 2014).
En Cuba, específicamente en la provincia de Guantánamo se pudieran aprovechar los
beneficios que brinda el cultivo del cacao (Teobroma cacao L.).De este, generalmente se
utiliza, para la producción de chocolate, la almendra, que representa aproximadamente el 20%
del fruto; el resto lo constituye la cáscara, principal subproducto de esta industria. Aunque
muchos campesinos la utilizan empíricamente como alimento animal, este subproducto está
subutilizado para este fin, por su bajo valor nutritivo.
La fermentación en estado sólido (FES), constituye una de las alternativas utilizadas por
investigadores de todo el mundo, con el objetivo de incrementar el valor nutricional de diversas
fuentes de alimentos y reducir sus limitantes nutricionales (Elías y Herrera, 2008 y Brea, 2015).
En Cuba, investigadores del Instituto de Ciencia Animal (ICA) desarrollaron un producto
biológicamente activo compuesto por bacterias ácido lácticas (BAL) levaduras, ácidos
orgánicos de cadena corta y con PH bajo. Es un activador de la fermentación que incrementa
los valores de proteína, disminuye el contenido fibroso de los sustratos sometidos .A este
producto se le denominó Vitafert (Elías y Herrera, 2008).
Teniendo como base resultados de estudios anteriores realizados sobre la fermentación en
estado sólido de la cáscara de cacao con inclusión de urea Hechavarría et al. (2020), se decide
evaluar el efecto de la inclusión del Vitafert en la composición bromatológica de la cáscara de
cacao sometida a un proceso de fermentación en estado sólido.
Materiales y métodos
La investigación se realizó en el Laboratorio de bromatología del Centro de estudios de
Tecnología Agroforestal perteneciente a la Facultad Agroforestal de la Universidad de
Guantánamo, ubicada en el Km. 6½ Carretera Guantánamo - El Salvador.
Diseño experimental: Se utilizó un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial
(3x3) y 3 repeticiones. Los factores bajo estudio o tratamientos fueron niveles de Vitafert (0;
2,5 y 5,0 %) y los tiempos de fermentación (0, 48 y 96 h) (tabla 1) los cuales permitieron
conocer el efecto que producen en los indicadores bromatológicos de la harina de cáscara de
cacao fermentada en estado sólido (HCC-FES).
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Tabla1.Tratamientos para la fermentación en estado sólido. Niveles de Vitafert y tiempos de
fermentación.
Tiempo (h)
Niveles de Vitafert (ml)
0
2,5
5,0
0
T1
T4
T7
48
T2
T5
T8
96
T3
T6
T9
Indicadores Bromatológicos evaluados
Materia seca (MS) según la AOAC (2000).
Proteína bruta (PB) según la AOAC (2000).
Proteína verdadera (PV) según el método de Berstein citado por Meir (1986).
Materia orgánica (MO) (100 – cenizas).
Fibra detergente neutra (FDN) según Van Soest et al. (1991).
Fibra detergente ácida (FDA) según Van Soest et al. (1991).
Cenizas (Cz) según la AOAC (2000).
Fósforo (P) según la AOAC (2000).
Calcio (Ca) según la AOAC (2000).
Procedimiento experimental
La elaboración de la harina de cáscara de cacao se realizó según la metodología descrita
por Hechavarría et al. (2020).
Elaboración del Vitafert: los ingredientes para la elaboración del Vitafert se muestran en la
tabla 2, según la metodología descrita por Elías et al. (1990).
Se pesaron los ingredientes y se mezclaron con agua hasta los 100 litros (L).Se le adicionó un
litro de yogurt a la mezcla anterior, se agitó a intervalos de dos horas y se dejó fermentar por
48 h. Después de este tiempo el producto estuvo listo para su utilización. Vale destacar que
este producto no se descompone y puede durar alrededor de 6 meses bien tapado.
Proceso de fermentación: este proceso consistió en la inclusión de 3 niveles de Vitafert (0;
2,5 y 5,0 %) y los tiempos de fermentación (0; 48; y 96 h) obteniéndose 9 tratamientos o
combinaciones como se observa en la tabla 3, para esto se mezclaron 100 g de muestra y se
depositaron en nylon, sellados con calor y se incubaron a temperatura ambiente (28 ºC)
durante 0; 48 y 96 h, cada nylon constituyó una unidad experimental.
Tabla 2. Fórmula para la obtención del Vitafert
Componentes
Cantidad
Harina de maíz, %
4
Harina de soya, %
4
Urea, %
0,5
Sulfato de magnesio, %
0,25
Premezcla mineral, %
0,5
Azúcar crudo para consumo animal, %
15
Agua, L
100
Yogurt natural, L
1
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Tabla 3. Fórmula empleada en la FES de la harina de cáscara de cacao (HCC)
Composición
1,5
1,5
1,5
48,5
46
43,5
0
2,5
5,0
50
50
50
100
100
100
Después de la incubación, el contenido del nylon se recolectó en su totalidad, se homogeneizó
individualmente y se secó en una estufa a 60ºC por 72h hasta obtener peso constante, para el
análisis bromatológico se enviaron las muestras al Laboratorio de servicios analíticos del
Instituto de Ciencia Animal (ICA).
Análisis estadístico: se realizó un análisis de varianza simple para todas las variables, en los
casos necesarios se aplicó la dócima de comparación múltiple de Duncan (1955) para p<0,05.
Los datos experimentales se procesaron con el paquete estadístico SPSS 15.0.
Resultados y discusión
Composición bromatológica de las variantes de FES de la HCC: referente a la composición
bromatológica, no hubo interacción entre el nivel de Vitafert añadido y el tiempo de
fermentación para los siguientes indicadores: Cz, PB, Ca, FDN y MO no así para la MS, PV,
FDA y P como se observa en las tablas 4 y 5 respectivamente.
La ceniza manifiesta una ligera disminución a las 48 h de fermentación con un posterior
aumento a las 96 h de 0,18 unidades porcentuales con respecto a la hora cero. La inclusión
de Vitafert tuvo un efecto similar al tiempo de fermentación, aumenta la concentración de este
indicador al incluir 2,5 % de este producto y mantiene su valor hasta el nivel de inclusión de
5,0 % sin diferencias entre ellos. Lo que tuvo relación con la disminución de la MO (p<0,001)
al añadir 2,5% de Vitafert sin diferencias con el 5%.
Tabla 4 Efecto de niveles de Vitafert y el tiempo de fermentación en la concentración de Cz, PB, FDN,
Ca y MO durante la FES de la HCC
Factor
Cz(%)
PB (%)
FDN (%)
Ca (%)
MO (%)
Tiempo (h)
0
11,46b
13,81a
64,60a
0,74b
88,53b
48
10,86a
16,37b
65,49c
0,73ª
89,13c
96
11,64c
18,14c
65,02b
0,77c
88,34a
EE±
0,02
0,10
0,08
0,09
0,02
Probabilidad
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
Niveles de
Vitafert (%)
0
14,05a
16,00b
67,24c
0,68ª
88,94b
2,5
11,47b
14,98a
64,23b
0,75b
88,51a
5,0
11,45b
17,34c
63,83a
0,75b
88,54a
EE±
0,02
0,10
0,08
0,09
0,02
Probabilidad
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
abc Medias con letras distintas en cada columna difieren a p<0,05 según Duncan (1955)
Los incrementos de ceniza que se obtuvieron, según la adición de Vitafert al proceso,
posiblemente se deba a la presencia de minerales vigentes en la harina de cáscara de cacao,
fundamentalmente Ca y P, también al Vitafert que se adicionó al inicio de la fermentación por la
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premezcla mineral que posee en su composición y además a la fermentación de azúcares
disponibles así como de los almidones que bacterias y levaduras desarrolladas durante el proceso,
utilizaron como fuente de energía para su desarrollo y síntesis celular lo que provocó una
disminución de la MO, semejante a lo planteado por Blardony (2010).
Las cenizas indican el contenido mineral de un alimento y es necesario para el metabolismo
microbiano o animal. En este sentido Espinosa (2008) en FES de la yuca, encontró
incrementos en 3,2 unidades porcentuales durante el proceso.
La PB aumenta con el tiempo de fermentación y la inclusión de Vitafert, su máximo valor lo
alcanza cuando se añade 5,0 % del producto al proceso (17,34 %) y a las 96 h de fermentación
con un valor de 18,14 %.También se debe este aumento, a la urea presente en la composición
de las variantes fermentativas además del propio producto Vitafert, al respecto Rodríguez et
al. (2010) plantea que durante la fermentación en estado sólido la PB del sustrato se
incrementa con la adición de nitrógeno no proteico, como la urea.
Otros investigadores emplearon urea en la fermentación de diferentes sustratos. Rodríguez et
al. (2010) al determinar el efecto del nivel de urea y pasta de soya en los desechos de manzana
(Malus domesticaB.), Moyano (2014) en la fermentación de la papa (SolanumtuberosumL.) y
Brea (2015) en la fermentación de la harina de frutos del árbol de pan (ArtocarpusaltilisP.).
Valiño et al. (2002) plantea que el crecimiento de microorganismos en la FES está ligado a la
incorporación de la urea existente en los sustratos, por su parte Elías et al. (1990) demostraron
el efecto positivo que tenía la adición de una fuente de nitrógeno no proteico como la urea, en
la síntesis de proteína, el crecimiento de las levaduras y en las modificaciones de la
bromatología de la caña durante su enriquecimiento proteico.
Resultados similares fueron encontrados por Brea (2015) en la fermentación de la harina de
frutos el árbol del pan con inclusión de Vitafert, con niveles de 2,5 y 5,0 % similar a lo estudiado
en la presente investigación, donde a las 48 h con 1,5 % de urea hubo un incremento en la
concentración de la PB con respecto a la 0 h, sin diferencia entre ellos alcanzando valores de
18,06 % y 18,52 % respectivamente.
El incremento en el contenido de PB a las, 96 h de fermentación al incorporar 1,5 % de urea,
pudiera además relacionarse con la pérdida de MS, ya que la proteína bruta pudiera
concentrarse y por lo tanto, en términos relativos se incrementó, similares resultados encontró
Rodríguez et al. (2001) al estudiar diferentes niveles de urea (0,5; 1,0 y 1,5 %) y tiempos de
fermentación (0, 48, 72 y 96 h).
La inclusión de Vitafert provoca una disminución de la FDN, su menor contenido se encontró
en el tratamiento con 5 %, hubo una disminución de 3,41 unidades porcentuales, al comparar
con el tratamiento con 0 % de inclusión .El calcio aumenta su concentración con la inclusión
del Vitafert, lo que pudiera deberse a la premezcla mineral que posee este en su composición.
Resultados similares informaron Elías et al. (2001) y Ramos (2005). Esta reducción pudo estar
determinada también por una mayor solubilidad de la pared celular, como resultado del
aumento de la actividad enzimática de los microorganismos inoculados presentes en el Vitafert,
por el aumento de la disponibilidad de nitrógeno, expresada en el incremento de los valores de
proteína y ceniza, que según Elías y Herrera (2008) es uno de los factores que pueden limitar
la digestión de la pared de la fibra, el que tiene impacto directo en la actividad digestiva
microbiana.
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Deanet al. (2005) reportaron disminución de FDN después de añadir aditivos microbianos
donde ciertas enzimas fibrolíticas pueden aumentar la digestibilidad anaeróbica del producto.
Se refiere además aumento en la digestibilidad de la MS y de la FDN en silos de trigo y de
maíz inoculados con bacterias lácticas, esto se debe al efecto que tienen estas bacterias, de
potencializar la degradación de la pared celular (Elías y Herrera, 2008). Se demuestra que la
acción del Vitafert provocó un efecto estimulante sobre la actividad fibrolítica y funcional de los
microorganismos presentes en el sistema.
La materia seca disminuye su concentración a medida que se incluyó Vitafert y trascurrió el
tiempo de fermentación, alcanza su valor mínimo a las 96 h y 5 % de Vitafert, con 5,71 unidades
porcentuales de diferencia, con respecto al valor de este indicador al inicio de la fermentación
como se observa en la tabla 6.
Durante el curso de las fermentaciones, se ocasionan reducciones del nivel de humedad
debido tanto a pérdidas por evaporación como a la propia actividad metabólica de los
microorganismos Pastrana (1996) las reducciones de MS en el proceso de FES de la HCC
pueden deberse, fundamentalmente, a la utilización de los carbohidratos solubles (sacarosa,
glucosa, fructosa) de la harina de cáscara de cacao fermentada en estado sólido (HCC-FES),
como fuentes energéticas de los procesos metabólicos.
En este sentido, la disminución de la MS que se encontró a partir de las 48 h de fermentación,
se observó en otros procesos de FES según Elías et al. (1990); Rodríguez et al. (2001); Ramos
(2005) y Brea (2015) en donde se incluyó diferentes fuentes amiláceas para incrementar la
síntesis de proteína microbiana.
Tabla 6 Efecto de niveles de Vitafert y el tiempo de fermentación en la concentración de MS, PV, FDA
y P durante la FES de la HCC.
a,b,c,d,e,
Medias con letras distintas indican diferencias a p<0,05 según Duncan (1955).
La PV a la cero hora de fermentación aumenta su concentración con la inclusión de Vitafert,
sin diferencias ente los niveles 2,5 y 5 %, a las 48 h este indicador se mantiene constante hasta
que se añade 5 % de Vitafert al proceso, donde aumenta en 2,02 unidades porcentuales con
respecto al tratamiento sin Vitafert y logra su mayor concentración a las 96 h con 2,88 unidades
porcentuales con respecto al valor del inicio de la fermentación.
Indicadores
Tiempo
(h)
Niveles de Vitafert
EE±
Probabilidad
0
2,5
5,0
MS
0
91,10c
90,27de
88,68bc
0,37
0,001
48
89,93d
89,48cd
88,19b
96
88,23b
86,35a
85,39a
PV
0
9,00a
10,00b
10,12b
0,12
0,001
48
9,06a
10,32b
11,05c
96
10,12b
11,18c
11,88d
FDA
0
50,56ab
49,25ab
48,02ab
3,20
0,001
48
51,24ab
48,16a
49,82ab
96
52,32b
50,79ab
48,71a
P
0
48
96
0,13
0,12
0,13
0,13
0,12
0,13
0,12
0,12
0,13
0,02
p > 0,05
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Según Pandey et al. (2001) la PV puede ser una vía indirecta de medir el crecimiento
microbiano en los procesos de FES, ya que la microbiota mixta que se establece en el sistema,
transforma el nitrógeno no proteico de la urea en nitrógeno proteico. Rodríguez et al. (2010)
informó comportamientos similares de PV en trabajos de FES de caña combinada con otros
residuos de cosecha, así como Brea (2015) en la FES de la harina de árbol de frutos del pan
y Chafla (2016) en la fermentación de este mismo subproducto agrícola, pero de la amazonia
ecuatoriana.
El aumento de la PV en la FES se relaciona estrechamente con el desarrollo de
microorganismos (levaduras y bacterias) que se generan en el sistema. Estos utilizan al
nitrógeno amoniacal como fuente nitrogenada y a los ácidos grasos como fuente de energía
para sintetizar proteína unicelular (Elías et al., 2001) lo que trajo consigo un incremento en este
indicador. El Vitafert, es un activador de la fermentación que estimula la producción de ácidos
orgánicos, disminuye el pH, incrementa y estabiliza la proteína, aumenta la digestibilidad de la
materia seca y disminuye las fracciones de la pared celular de las materias alimenticias que
se someten a su acción (Elías y Herrera, 2008).
La fibra detergente ácida manifiesta un ligero aumento con el tiempo de fermentación en los
tratamientos sin Vitafert, sin embargo, en el resto de las variantes se mantiene constante
mostrando una disminución al finalizar el proceso al añadir 5 % de Vitafert, concluye el proceso
con 1,85 unidades porcentuales menos que al inicio del estudio.
Elías et al. (2001) estudiaron el efecto que producía la harina de maíz, de soya desgrasada, o
ambas, en la FES de la caña inoculada con Vitafert. Con la inclusión de este inóculo en el
proceso se obtuvieron valores de 22,19 % de PB; 15,93 % de PV y 95,39 % de MO y disminuyó
la FB en la caña (testigo). Según Brea (2015) la incorporación de 1,5 % de urea, 5 % de Vitafert
y 0,6 % carbonato de calcio mejora las características químicas de la harina de frutos del árbol
del pan fermentada en 48 h.
Arias (2010) adicionó Vitafert y melaza en la fermentación en estado sólido de la pollinaza, con
el objetivo de incrementar el contenido de PB y PV en el proceso fermentativo. Encontró que
en los tratamientos con mayores niveles de melaza y Vitafert hubo mayor retención de PB y
PV en el sistema a las 24 h. Así mismo, Morales (2013) utilizó el Vitafert como aditivo en la
obtención de un ensilaje de Tithonia y Kingrass, donde encontró que las mezclas del ensilaje
con niveles de Vitafert 4,5 y 6,0 ml/kg, presentaron mayor valor nutritivo, en términos de
superior contenido de PB, ceniza y menor FDN.
Conclusiones
La fermentación de la harina de cáscara de cacao en estado sólido con la incorporación de 5
% de Vitafert mejora las características bromatológicas a las 96 h, con incrementos de la
proteína bruta y la proteína verdadera.
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