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Introducción
El café, para ser considerado de calidad, debe tener buenas características físicas y organolépticas (Rodríguez et al., 2012), las mismas que asegurarían buenos precios de venta, mejorando los ingresos económicos de los agricultores y la sustentabilidad de las fincas (Márquez et al., 2016).
El mercado internacional del café reconoce como cafés especiales, a los que tienen más de 80 puntos en las pruebas sensoriales, y son excelentes a los que están encima de 86 puntos (Renard, 2010).
Las pruebas de calidad sensorial lo realizan catadores especializados siguiendo estrictamente los protocolos de la Asociación de Cafés Especiales de América (SCAA por sus siglas en inglés), la misma que involucra 10 atributos, siendo el máximo puntaje 100, donde las calificaciones cualitativas finales del café son: imbebible, pasable, bueno, muy bueno, excelente, extraordinario y ejemplar o único (SCAA, 2015).
Son muchos, los factores involucrados con la calidad del café, entre ellos está la variedad de café utilizada, tal es así que Figueiredo et al. (2018) encontraron que algunos genotipos de Bourbon resultaron adecuados para la producción de cafés especiales, el ambiente (como la altitud donde se cultiva el café, características físico químicas del suelo, latitud, niveles de sombra), la cosecha y pos cosecha (como la forma de despulpado, fermentado y secado), el procesamiento industrial (tipo de tostado y molienda), y los métodos de extracción (Rodríguez et al., 2012; Selmar et al., 2014; Suárez et al., 2015; Silveira et al., 2016; Ramos et al., 2016; Ko et al., 2017; Gamonal et al., 2017; Guevara et al.,2019;). Además, existe una gran variabilidad del perfil sensorial del café a nivel de países, microrregiones y sitios de siembra (Borém et al., 2020).
Lara (2005) y Caviedes (2017) encontraron que, en condiciones ambientales de temperatura baja, el café toma más tiempo para el proceso de maduración del fruto, produciéndose bajo estas condiciones granos con mejores características físicas (granos más grandes, más pesados y con menos defectos). Estas condiciones favorables ocurrieron en las fincas de café ubicadas a mayor altitud. Así mismo, Lara (2005) reporta que, en estas condiciones la cafeína, los ácidos clorogénicos y la materia grasa (compuestos determinantes de la calidad) están más concentrados en los granos de café. Sin embargo, en estudios más recientes Figueiredo et al. (2018) y Barbosa et al. (2019), encontraron que los cafés de calidad superior tienen menor contenido de cafeína. En Etiopia (Girma et al., 2020), encontró que la cafeína disminuye a medida que se incrementa la altitud mientras que las concentraciones de ácido nicotínico aumentan al incrementarse la altitud. La composición química de los granos de café verde pueden ser indicativos de la calidad sensorial de la bebida de café (Barbosa et al., 2019).
En el Perú se producen más de 425 mil hectáreas de café y Cusco contribuye con más de 58 mil ha (INEI, 2012). En la provincia de La Convención en el 2011, la variedad Typica fue la que se cultivaba en más del 80% del área cafetalera, este porcentaje se redujo por la “crisis de la roya del café” causada por Hemileia vastatrix Berkeley & Broome a nivel de Latinoamérica (Avelino et al., 2015), siendo reemplazada por variedades resistentes a roya. Los productores de café de la zona de estudio (localidad de Tunquimayo) son pequeños agricultores, con cultivos perennes y de economía restringida, calificadas como del Tipo I (Merma y Julca, 2012), que comercializan su producción a través de asociaciones, cooperativas y empresas privadas cafetaleras bajo criterios de calidad física (Márquez et al., 2016). Con la finalidad de evaluar el efecto del ambiente en la calidad sensorial del café, planteamos los siguientes objetivos: caracterizar los suelos en la zona de estudio, evaluar la calidad sensorial del café variedad Typica y establecer relaciones entre la calidad sensorial y las características ambientales en la que se desarrolla el café.
Materiales y métodos
Área de estudio: localidad de Tunquimayo
La localidad de Tunquimayo, forma parte del distrito de Quellouno (Figura 1), en la provincia de La Convención, se encuentra entre 1300 y 1950 metros de altitud con temperaturas que varían de 18 a 25 ºC y 1200 mm de precipitación pluvial promedio anual, el mismo que corresponde a un paisaje montañoso con topografía accidentada.
Población y tamaño de muestra
La población de estudio estuvo conformada por 285 fincas cafetaleras, de los cuales 56 fincas fueron consideradas como muestra, teniendo en cuenta los siguientes criterios: plantaciones de café con 10 a 15 años de antigüedad, variedad de café: Typica, con arreglo agroforestal bajo sombra, pendiente topográfica de la finca: 25 a 35% y que no hayan recibido fertilización en los últimos 4 años.
Análisis de suelos
Las muestras de suelo se obtuvieron de las 56 fincas a una profundidad de 20 cm, para lo cual, en cada finca se tomó 15 submuestras de donde se extrajo una muestra de 1 kg, las mismas que fueron enviadas al Laboratorio de Suelos y Aguas de la Universidad Nacional Agraria La Molina para los análisis de: pH del suelo, Conductividad eléctrica, Materia orgánica, Fósforo disponible, Potasio disponible, Carbonato de calcio (CaCO3), Acidez intercambiable (Al3+ + H+), Textura del suelo (cuantificación del contenido de arena, limo, y arcilla), Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC), Cationes cambiables (Ca2+, Mg2+, K+, Na+) y de elementos menores tales como el Boro, Hierro y Azufre.
Obtención de muestras de café
La cosecha de granos se realizó de la parte media de 20 plantas seleccionadas al azar en cada finca, colectándose 5 kg de frutos maduros, se despulpó de forma manual, se puso a fermentar por 12 horas en baldes de plástico y se lavó con agua limpia. El secado se realizó inmediatamente después del lavado mediante exposición solar sobre malla hasta obtener 11 a 12% de humedad.
Análisis de la calidad sensorial
Fue realizado por tres catadores especializados y con licencia Q Grader, quienes usaron el método de la SCAA, en los ambientes del laboratorio de Control de calidad de café de la Municipalidad Distrital de Quellouno. El procedimiento fue el siguiente: se tomó 120 g de café verde por muestra, se tostó 8 horas antes de la cata, por 8 a 10 minutos a una temperatura de 200 a 220 ºC hasta lograr el tostado medio y se molió finamente. Para la cata se prepararon tres tazas por muestra y se agregó 12 g de café molido y 100 ml de agua purificada, libre de olores, transparente, libre de cloro a 93 ºC de temperatura, seguidamente se determinó y registró la fragancia/aroma, luego se agregó 100 ml más de agua caliente a cada taza y se esperó 4 minutos (antes que el café libere los aromas atrapados), luego con un par de cucharas se retira la espuma que se forma en la superficie de la bebida, se espera unos minutos para la decantación y para que se enfríe a 75 ºC, posteriormente se determinó el sabor, sabor residual, acidez, cuerpo, balance, taza limpia, uniformidad, dulzor y puntaje de catador (SCAA, 2015).
Las sesiones de cata se realizaron por mesas de 10 muestras y tres tazas por muestra. Cada catador registró su apreciación en los formatos de cata de la SCAA. La nota final utilizada para los análisis estadísticos es el promedio de las calificaciones de los tres catadores.
Altitud
Se registraron las variaciones altitudinales de las fincas con la ayuda de un GPS modelo Garmin 76 Marine Navigator, determinándose la altitud en metros sobre el nivel del mar en el área más representativa de la parcela.
Análisis de datos
Para el análisis de los estadísticos descriptivos y los gráficos de boxplot se usó el software RStudio versión 1,2,5. Los análisis y gráficos de correlación y de ameba se realizaron mediante el software Excel. Para el gráfico de biplot y el análisis de componentes principales (en este caso los datos fueron transformados en escala de 0 - 1, se utilizó el método de covarianza), se usó el software Fitopac2. Para el análisis de correlación múltiple se usó el software RStudio versión 1,2,5 y para el gráfico de dispersión de datos se utilizó el paquete ggplot2 en RStudio.
Resultados y discusión
En la zona de estudio, el cultivo de café está asociado a especies forestales tales como guaba (Inga sp), nogal (Juglans neotropica), frutales como palta (Persea americana), naranja (Citrus sinensis) y mango (Mangifera indica) en sistemas agroforestales (SAF), el mismo que provee sombra al cultivo y mejora la calidad sensorial del café (Odeny et al., 2015; Lambot et al., 2017; Sepúlveda y Carrillo, 2015), protege al suelo de la erosión y evaporación (Villatoro-Sánchez et al., 2015), reduce la transpiración de la planta y es apropiado para mitigar el estrés hídrico, además que provee servicios ecosistémicos al ambiente (Cerda et al., 2017).
Características de los suelos
Se encontró que el café se desarrolla con mayor frecuencia en suelos con pH que van de 4,50 - 5,50, condiciones ideales para el cultivo de café, similares a las reportadas por Rosas et al. (2008); y con menor frecuencia en suelos con pH de 4,16 - 4,49 (que son extremadamente ácidos) y suelos con pH de 5,60 -7,29, siendo el promedio para la zona de estudio de 5,29 (Tabla 1). De acuerdo con la Figura 2a, el pH de los suelos va disminuyendo a medida que se va ascendiendo en la cuenca donde están las fincas cafetaleras.
En promedio, los suelos de la zona de estudio tienen un nivel muy alto de materia orgánica (MO) promedio (5,35%) y, de acuerdo con Hameed et al. (2018), es consecuencia de factores ecológicos como la presencia de SAF con plantas de sombra, restos de poda, deshierbe y otros factores. Se encontró con mayor frecuencia niveles de MO entre 4 - 6%, siendo esta, la proveedora de nitrógeno y la promotora de la presencia de vida en el suelo (Hameed et al., 2018). El fósforo disponible promedio fue 7,35 ppm, el mismo que está en un nivel bajo y con mayor frecuencia se encontró 2,1 - 10 ppm. Así mismo se observó un aumento creciente del fósforo en el suelo en condiciones de pH neutro (Figura 2b).
La capacidad de intercambio catiónico promedio fue 18,59 meq/100 g, la misma que está en un nivel bajo, encontrándose con mayor frecuencia 15 - 25 meq/100 g. El calcio cambiable promedio fue 9,56 meq/100 g, el mismo que está en un nivel bajo y con mayor frecuencia se encontró 10 - 15 meq/100 g, estos niveles de calcio va disminuyendo con la altitud (Figura 2a), y de acuerdo con la Figura 2b, el calcio va aumentando con el pH (hay más calcio en condiciones de pH cercanas al neutro), contrariamente, el nivel promedio de magnesio cambiable es alto (3,34 meq/100 g), observándose el mismo patrón que el calcio, ya que va disminuyendo con la altitud y va aumentando en condiciones de pH neutro (Figura 2b). El potasio cambiable promedio fue 0,31 meq/100 g, el mismo que está en un nivel bajo a muy bajo dependiendo de la cantidad de arcilla del suelo concordante con los hallazgos de Rosas et al. (2008), se observa también que estos niveles aumentan con el pH (Figura 2b).
Respecto a las relaciones catiónicas Mg/K, Ca/K y (Ca+Mg)/K no son ideales en la mayoría de las fincas, similares a los reportes de Cerda (2015) evidenciándose que hay serias deficiencias de potasio en el suelo. Contrariamente, la relación Ca/Mg es ideal en la mayoría de los casos.
La acidez cambiable promedio fue 0,36 meq/100 g, encontrándose con menor frecuencia niveles de 0,60 - 3,40 meq/100 g, donde el suelo tiene problemas de toxicidad de aluminio, tal como lo reporta Rosas et al. (2008), inhibiendo el crecimiento radicular y reduciendo la absorción de nutrientes en los cultivos (Eekhout et al., 2017; Bojórquez et al., 2017).
A mayor altitud se encontró mayores niveles de acidez cambiable (Figura 2a), este nivel aumentó en condiciones de pH ácidos (Figura 2b), afectando la fertilidad del suelo por efecto del aumento de concentración de aluminio y permitiendo la perdida de los cationes por lixiviación.
Figura 2 Relaciones existentes entre algunas caracterís ticas químicas del suelo con a): la altitud de la finca y b): el pH del suelo (eje “y” transformado: log10(y+1)).
Figura 3 Estadísticos de calidad sensorial (izquierda) y atributos de la calidad sensorial del café (derecha).
Calidad sensorial
El percentil 50 o el 50% de las fincas evaluadas (Figura 3, izq.) presentaron un café especial de calidad Premium las mismas que alcanzaron puntajes de 80 - 84 en la calidad sensorial, de acuerdo con la escala de calificación de la SCAA (2015). La calidad sensorial promedio en la zona de estudio fue de 79,58 puntos y el valor mínimo fue 75 y el máximo 83,75 puntos.
La calidad sensorial presentó Taza limpia, Uniformidad y Aroma como atributos de mayor puntaje. Los valores promedio obtenidos en cada atributo: Aroma 7,69, Sabor 7,41, Postgusto 7,38, Acidez 7,52, Cuerpo 7,39, Uniformidad 9,96, Balance 7,38, Taza Limpia 9,92, Dulzura 7,41 y Apreciación General 7,54 (Figura 3, der.). Se debe considerar que los valores de los atributos de 7 - 7,9 son considerados como “muy buenos” y de 9 - 9,90 como “extraordinarios” (SCAA, 2015).
La calidad de café de la zona de estudio (Tunquimayo) ha sido muy reconocida en concursos locales, provinciales y nacionales debido a la altitud de la zona, la metodología de producción y el beneficio húmedo (tratamiento pos-cosecha). Según Borem et al. (2020), el beneficio húmedo determina la percepción del sabor floral en la bebida del café Los productores de café utilizan variedades de la especie Coffea arabica, que tienen un sabor fino según Toledo et al. (2016), de igual modo Figueiredo et al. (2018), señalan a la variedad Bourbon como fuente de café especial en Brasil. El café de Tunquimayo se produce en sistemas agroforestales, fertilizan con fuentes orgánicas, realizan cosecha selectiva, despulpan el mismo día de la cosecha, realizan el fermentado por más de 20 horas, lavan con agua limpia y secan sobre mallas bajo cubierta plástica. Por otro lado, Caviedes (2017) en un área aledaña a la zona de estudio encontró valores de calidad sensorial entre 65 - 82, los mismos que fueron influenciados principalmente por los defectos del grano cosechado, siendo el de mayor impacto los daños causados por la broca del café (Hypothenemus hampei).
Efectos ambientales sobre la calidad sensorial
La calidad sensorial alta y media (burbujas roja y verde respectivamente) del café está influenciada por los niveles alto y medio de arcilla que tiene el suelo (burbuja grande y mediana: mayor contenido y contenido medio de arcilla respectivamente) (Figura 4).
Figura 5 Efectos sobre los atributos sensoriales de a): la altitud de las fincas y b): la capacidad de intercambio catiónico del suelo: i (≤ 11), ii (12 - 15 meq/100g), iii (16 - 20 meq/100g), iv (21-25 meq/100g), v (≥ 26 meq/100g).
La ubicación de las fincas cafetaleras en zonas altas cercanas a los 1900 msnm contribuyó a que algunos atributos sensoriales del café tales como apreciación personal, dulzura, balance, aroma y sabor del café mejoraran significativamente la calidad sensorial del café (Figura 5a). La gradiente altitudinal de 598 m (entre el punto más bajo y alto de la zona de estudio) favorece una diversidad de climas debido a que ocurre una disminución de la temperatura ambiental de 0,65 ºC por cada 100 m de elevación, lo cual permite que los frutos logren completar su maduración en mayor tiempo y proporciona condiciones para incrementar la materia grasa que favorece la intensidad de las características organolépticas: aroma, cuerpo, acidez, sabor y preferencia (Lara, 2005) esta respuesta ha sido mencionada por diversos autores que ratifican el efecto de la altitud sobre la calidad sensorial (Suárez et al., 2015; Silveira et al., 2016; Duicela et al., 2017; Hameed et al., 2018; Borém et al., 2020), aunque Ferreira et al. (2016) consideran que no solo el ambiente influye en la calidad sensorial del café. Girma et al. (2020) concluyen que la naturaleza inherente de los granos y la altitud son parámetros cruciales que afectan la composición bioquímica del café.
De la misma manera, niveles superiores o iguales a 26 meq/100 g de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) del suelo, produjeron efectos similares en la calidad sensorial del café, tal es así que los atributos sensoriales del café: apreciación general, dulzura, balance, cuerpo y post gusto contribuyeron a una mejor calificación de la calidad sensorial del café (Figura 5b).
Correlacionando los atributos sensoriales con el contenido de aluminio del suelo, se encontró una mayor correlación positiva entre el aluminio y el balance (atributo sensorial) con un valor de r = 0,41 (Figura 6), sin embargo, Suárez et al. (2015) encontraron una corre lación positiva entre contenido de K, Na y Al con el aroma.
Figura 6 Correlación entre el aluminio del suelo y los atributos sensoriales de balance, dulzura y apreciación.
El análisis de correlación múltiple entre calidad sensorial del café y las variables ambientales evaluadas evidencia que el fósforo (P), la capacidad de intercambio catiónico (CIC) y la altitud, son las variables que tienen más influencia en la calidad sensorial del café (Tabla 2) y la ecuación predictiva sería:
Calidad sensorial = 67,6720 - 0,0906*P + 0,2735*CIC + 0,0045*Altitud
Tabla 2 Resultados de la correlación múltiple entre la calidad sensorial del café y las variables ambientales evaluadas en las fincas cafeteras
| Variable | Estimado | Error estándar | Valor de t | Pr(>|t|) | Significación |
| Intercepto | 67,672 | 31,526 | 21,466 | 0,0000 | *** |
| Fósforo | -0,0906 | 0,0376 | -2,412 | 0,0194 | * |
| CIC | 0,2735 | 0,0745 | 3,674 | 0,0006 | *** |
| Altitud | 0,0045 | 0,0017 | 2,613 | 0,0117 | * |
Signif. codes: 0 ‘***’ 0,001 ‘**’ 0,01 ‘*’ 0,05 ‘.’ 0,1 ‘ ’ 1
Múltiple R: 0,5529
Figura 7 Dispersión de datos de la calidad sensorial y la capacidad de intercambio catiónico del suelo en función del contenido de arcilla y del fósforo del suelo, además del nivel altitudinal de las fincas de café: baja (1312 - 1541 msnm), media (1612 - 1739 msnm), alta (1740 - 1910 msnm).
En concordancia con el análisis de correlación múltiple, el gráfico de la Figura 7 muestra que existe un coeficiente de correlación alto (r = 0,47) entre la calidad sensorial del café y la capacidad de intercambio catiónico del suelo para las fincas que se encuentran en la zona más alta de estudio. Este coeficiente de correlación es más bajo (r = 0,28) en la zona media de estudio.
Conclusiones
La mayoría de las fincas tiene suelos con pH que van de 4,50 a 5,50, encontrándose los suelos más ácidos en las zonas más altas, donde hay mayor concentración de aluminio. Por efecto de la asociación del café con árboles en sistemas agroforestales, el contenido de materia orgánica de los suelos es alto y el fósforo disponible es bajo. Los niveles de calcio y potasio son bajos y los de magnesio altos. El café de la zona de estudio fue de calidad Premium en el 50% de los casos, los atributos sensoriales tales como balance, dulzura y apreciación personal contribuyeron a mejorar la calidad sensorial del café en las zonas más altas, el mismo efecto produjo las concentraciones altas de capacidad de intercambio catiónico del suelo; así mismo, el análisis de correlación múltiple mostró que, la calidad sensorial del café está influenciada por el contenido de fósforo del suelo, capacidad de intercambio catiónico y altitud del lugar. Por lo tanto, se recomienda cultivar café encima de 1500 m de altitud y fertilizar de forma completa. En trabajos futuros se debe investigar la composición química del café verde y su relación con la calidad sensorial del café.
