De residuo a recurso: Explorando soluciones circulares para la cáscara de la vaina del cacao

Introducción

El comercio mundial de productos de cacao alcanzó los 24.500 millones de dólares en 2019 y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) del 3,1% para alcanzar los 30.200 millones de dólares en 2026 (1). Sin embargo, el procesamiento del cacao genera una gran cantidad de subproductos. De todo el proceso de producción del cacao solo el 10% se transformará en un producto apto para comercializar. El 90% restante se desecha en vertederos sin ser utilizado (2). La mazorca del cacao representa entre el 10% y el 17% del peso total del fruto del cacao y es uno de los subproductos más importantes de la producción de éste (3). Eliminarlas de forma sistemática en vertederos plantea graves problemas económicos y medioambientales a los productores de cacao. Las mazorcas de cacao contienen una gran cantidad de teobromina y una variedad de polifenoles con actividad fitotóxica. 

Debido a la escasez de recursos naturales y a los graves problemas medioambientales, el valor de subproductos agrícolas como la cáscara del cacao en grano está llamando cada vez más la atención. La cáscara contiene nutrientes similares a los del cacao en grano, aunque a menudo se considera un subproducto o un residuo (4). Según algunas investigaciones llevadas a cabo, las cáscaras de los granos de cacao tienen un gran valor nutritivo y cuentan con un alto contenido de fibra dietética y compuestos bioactivos como los polifenoles del té (5). La cáscara también contiene nutrientes proteínicos y oleaginosos. Los compuestos bioactivos tienen la función de regular las actividades vitales avanzadas del ser humano. Muchos compuestos fenólicos poseen propiedades antioxidantes y pueden prevenir eficazmente la formación de coágulos sanguíneos (6). También tiene propiedades antiinflamatorias, que pueden bloquear el crecimiento de tumores e inhibir el cáncer (7). 

Los nutrientes de la cáscara de cacao 

Fibra 

La fibra dietética se divide en fibra soluble y fibra insoluble, siendo la proporción ideal de 3:7. En la cáscara de cacao esta proporción de fibra soluble/fibra insoluble se aproxima a la ideal (8). Al regular el metabolismo humano la fibra dietética puede reducir de forma eficaz el riesgo de padecer determinadas enfermedades como la enfermedad intestinal crónica, la obesidad, la diabetes, las enfermedades cardiovasculares y el cáncer. La cáscara de cacao puede ser una fuente alternativa y barata de fibra dietética, con la ventaja añadida de que se puede incorporar a las dietas ricas en fibra como ingrediente a granel bajo en calorías para reducir los niveles de colesterol y controlar los niveles de azúcar en sangre.(9)

Proteínas

El contenido de proteínas de la cáscara es muy similar al de los granos de cacao, pero sólo alrededor del 1% de las proteínas están presentes en su forma natural (10). Todos los componentes del cuerpo del ser humano requieren proteínas por ejemplo para desarrollarse y reparar y renovar las células que han sufrido daños. Las proteínas también son fuente de energía para las actividades del organismo (11).

Ácidos grasos

Los ácidos grasos presentes en la cáscara del cacao son, principalmente, el ácido palmítico y el ácido oleico. El contenido de ácido linoleico en la cáscara del cacao es aproximadamente del doble del que contiene la manteca de cacao (12). El ácido palmítico, uno de los ácidos grasos saturados más comunes, constituye el 20-30% de los ácidos grasos totales del organismo y puede obtenerse de la dieta. La estructura del ácido palmítico es relativamente parecida a la de la grasa de la leche materna y se utiliza como sustituto de ésta (13). El ácido palmítico puede reducir los niveles séricos de colesterol. Algunos estudios han sugerido que sustituir otros ácidos grasos de la dieta por ácido palmítico puede ser beneficioso para tratar los coágulos sanguíneos (14).

Polifenoles

La cáscara del cacao cuenta con flavonoides, un grupo diverso de polifenoles. Los flavonoides poseen efectos antialérgicos, antivirales, antiinflamatorios y vasodilatadores, así como propiedades antiinflamatorias y pueden inhibir la regulación de los factores de transcripción y las poblaciones celulares implicadas en la inflamación.(15) Otros polifenoles como la catequina, la quercetina y el ácido cafeico también se encuentran en la cáscara de los granos de cacao. Las catequinas ofrecen muchos beneficios para la salud. La catequina elimina de forma eficaz especies reactivas de oxígeno in vitro, que puede mejorar eficazmente la capacidad antioxidante del plasma al eliminar los radicales libres y fomentar el metabolismo (16). La cafeína de las cáscaras de cacao afecta al sistema nervioso central y aumenta el neurotransmisor de dopamina del cerebro. Una cantidad adecuada de cafeína puede estimular al ser humano y crear un estado de ánimo agradable. Cantidades moderadas de cafeína pueden aumentar el estado de alerta y hacer que uno esté más despierto (17).

Las aplicaciones de los residuos de cáscara de cacao – ¿Cómo y dónde pueden utilizarse los residuos de cáscara de cacao?

Industria alimentaria

La cáscara de cacao contiene aproximadamente un 9% de pectina (18). La no degradabilidad de los productos de plástico causa un gran daño al medioambiente. A pesar de ello tanto la demanda como la dependencia de los productos de plástico por parte de los consumidores es extremadamente alta. La pectina de la cáscara de cacao puede transformarse para sustituir a los productos fabricados a base de plástico. La pectina también es un biomaterial prometedor para la fabricación de películas y revestimientos de envases ecológicos y sostenibles.

Industria médica

Los flavonoides son potentes antioxidantes que eliminan los radicales libres, reducen su formación y retrasan la apoptosis de las células de los tejidos normales. Debido a esto, los flavonoides se utilizan a menudo en el campo de la medicina (19). Los flavonoides actúan como potentes antioxidantes y nutrientes antialérgicos y afectan significativamente al asma (20).

La catequina también puede inhibir el crecimiento celular, especialmente el de las células vasculares implicadas en la formación de la arteriosclerosis, inhibiendo así la proliferación de las células musculares lisas vasculares. Por lo tanto, las catequinas pueden utilizarse para tratar la arteriosclerosis. Las catequinas inhiben la adhesión de las plaquetas, inhibiendo así la formación de trombos. La catequina puede utilizarse también para tratar diversas enfermedades como la obesidad y las enfermedades cardiovasculares (21).

Industria ganadera

Las sustancias bioactivas de la cáscara de cacao contienen propiedades antiinflamatorias y pueden utilizarse en la cría de animales. El uso de cáscaras de cacao en la alimentación animal puede tener un impacto positivo en el equilibrio del ecosistema microbiano intestinal. Diversos compuestos bioactivos de la cáscara de cacao influyen positivamente en el crecimiento y la diferenciación de las células intestinales de los animales y ejercen efectos antiinflamatorios, reduciendo así la incidencia de diversas enfermedades inflamatorias intestinales. Añadir cáscara de cacao a la alimentación animal contribuye a reducir el riesgo de sobrepeso.

Durante el proceso de transformación de las materias primas del cacao, los residuos de su cáscara generan un gran número de subproductos. Estos subproductos pueden aprovecharse y utilizarse para desarrollar nuevos productos o servir como materias primas de más valor. La cáscara del cacao es rica en fibra dietética, proteínas y diversos compuestos bioactivos valiosos (flavonoides, catequinas, cafeína, etc.). Estos nutrientes pueden utilizarse en la industria farmacéutica, ganadera o manufacturera. Además, reciclar las cáscaras de cacao reducirá en gran medida la carga medioambiental. La reutilización de las cáscaras de cacao puede aportar mayores beneficios económicos, una buena interpretación de la economía circular y conseguir un desarrollo sostenible de verdad.

Referencias

1. Beg, M. S., Ahmad, S., Jan, K. And Bashir, K. 2017. Status, Supply Chain And Processing Of Cocoa – A Review. Trends In Food Science And Technology, 66, 108-116.Https://Doi.Org/10.1016/j.Tifs.2017.06.007
2. Soares, T. F. And Oliveira, M. 2022. Cocoa By-Products: Characterization Of Bioactive Compounds And Beneficial Health Effects. Molecules, 27.Https://Doi.Org/10.3390/Molecules27051625
3. Rojo-Poveda, O., Barbosa-Pereira, L., Zeppa, G. And Stevigny, C. 2020. Cocoa Bean Shell-A By-Product With Nutritional Properties And Biofunctional Potential. Nutrients, 12.Https://Doi.Org/10.3390/Nu12041123
4. Nsor-Atindana, J., Zhong, F. And Mothibe, K. J. 2012. In Vitro Hypoglycemic And Cholesterol Lowering Effects Of Dietary Fiber Prepared From Cocoa (Theobroma Cacao L.) Shells. Food And Function, 3, 1044-1050.Https://Doi.Org/10.1039/c2fo30091e
5. Balentic, J. P., Ackar, D., Jokic, S., Jozinovic, A., Babic, J., Milicevic, B., Subaric, D. And Pavlovic, N. 2018. Cocoa Shell: A By-Product With Great Potential For Wide Application. Molecules, 23.Https://Doi.Org/10.3390/Molecules23061404
6. Rice-Evans, C., Miller, N. And Paganga, G. 1997. Antioxidant Properties Of Phenolic Compounds. Trends In Plant Science, 2, 152-159.Https://Doi.Org/10.1016/S1360-1385(97)01018-2
7. Anantharaju, P. G., Gowda, P. C., Vimalambike, M. G. And Madhunapantula, S. V. 2016. An Overview On The Role Of Dietary Phenolics For The Treatment Of Cancers. Nutrition Journal, 15.Https://Doi.Org/10.1186/s12937-016-0217-2
8. Barisic, V., Jozinovic, A., Flanjak, I., Subaric, D., Babic, J., Milicevic, B., Doko, K. And Ackar, D. 2020. Difficulties With Use Of Cocoa Bean Shell In Food Production And High Voltage Electrical Discharge As a Possible Solution. Sustainability, 12.Https://Doi.Org/10.3390/Su12103981
9. Handojo, L., Triharyogi, H. & Indarto, A. Cocoa bean shell waste as potential raw material for dietary fiber powder. Int J Recycl Org Waste Agricult 8 (Suppl 1), 485–491 (2019). Https://Doi.Org/10.1007/S40093-019-0271-9
10. Martincabrejas, M. A., Valiente, C., Esteban, R. M., Molla, E. And Waldron, K. 1994. Cocoa Hull – A Potential Source Of Dietary Fiber. Journal Of The Science Of Food And Agriculture, 66, 307-311.Https://Doi.Org/10.1002/Jsfa.2740660307
11. Szklarczyk, D. And Jensen, L. J. 2015. Protein-Protein Interaction Databases. In: Meyerkord, C. L. And Fu, H. (Eds.) Protein-Protein Interactions: Methods And Applications, 2nd Edition
12. Elsaied, H. M., Morsi, M. K. And Amer, M. M. A. 1981. Composition Of Cocoa Shell Fat As Related To Cocoa Butter. Zeitschrift Fur Ernahrungswissenschaft, 20, 145-151.Https://Doi.Org/10.1007/Bf02021260
13. Innis, S. M. 2016. Palmitic Acid In Early Human Development. Critical Reviews In Food Science And Nutrition, 56, 1952-1959.Https://Doi.Org/10.1080/10408398.2015.1018045
14. Sundram, K., Hayes, K. C. And Siru, O. H. 1994. Dietary Palmitic Acid Results In Lower Serum-Cholesterol Than Does a Lauric-Myristic Acid Combination In Normolipemic Humans. American Journal Of Clinical Nutrition, 59, 841-846.Https://Doi.Org/10.1093/Ajcn/59.4.841
15. Spagnuolo, C., Moccia, S. And Russo, G. L. 2018. Anti-Inflammatory Effects Of Flavonoids In Neurodegenerative Disorders. European Journal Of Medicinal Chemistry, 153, 105-115.Https://Doi.Org/10.1016/j.Ejmech.2017.09.001
16. Higdon, J. V. And Frei, B. 2003. Tea Catechins And Polyphenols: Health Effects, Metabolism, And Antioxidant Functions. Critical Reviews In Food Science And Nutrition, 43, 89-143.Https://Doi.Org/10.1080/10408690390826464
17. Smith, A. 2002. Effects Of Caffeine On Human Behavior. Food And Chemical Toxicology, 40, 1243-1255.Https://Doi.Org/10.1016/s0278-6915(02)00096-0
18. Mollea C, Chiampo F, Conti R. Extraction and characterization of pectins from cocoa husks: A preliminary study[J]. Food Chemistry, 2008, 107(3): 1353-1356.
19. Abotaleb, M., Samuel, S. M., Varghese, E., Varghese, S., Kubatka, P., Liskova, A. And Busselberg, D. 2019. Flavonoids In Cancer And Apoptosis. Cancers, 11.Https://Doi.Org/10.3390/Cancers11010028
20. Tanaka, T. And Takahashi, R. 2013. Flavonoids And Asthma. Nutrients, 5, 2128-2143.Https://Doi.Org/10.3390/Nu5062128
21. Velayutham, P., Babu, A. And Liu, D. M. 2008. Green Tea Catechins And Cardiovascular Health: An Update. Current Medicinal Chemistry, 15, 1840-1850.