Celular es utilizado para identificar el origen y fraudes en cafés indígenas de la Amazonía

El método forma parte de una serie de estudios sobre la especie canéfora publicados internacionalmente por brasileños y puede adaptarse para identificar “cafés fake”

Por Karina Ninni  |  Agência FAPESP – Brasil es el segundo mayor productor mundial de cafés de la especie canéfora (Coffea canephora) y también uno de los mayores productores de conocimiento sobre el tema. Durante el doctorado de Michel Rocha Baqueta en la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidad Estatal de Campinas (FEA-Unicamp), por ejemplo, se publicaron diez artículos en distintas revistas científicas internacionales.

En uno de ellos, Baqueta y sus colegas utilizaron imágenes digitales obtenidas con un celular común para autenticar el origen geográfico de cafés canéforas producidos por pueblos indígenas del estado de Rondônia, así como para detectar adulteraciones en el producto.

“Nosotros basamos nuestro método en el sistema RGB [red, green and blue], que permite obtener coordenadas de color en dispositivos electrónicos como celulares a partir de una imagen, por ejemplo. La foto se toma colocando la muestra [el café molido] en un dispositivo diseñado con tecnología de impresión 3D, acoplado a un celular. El proyecto del dispositivo fue creado para mantener el análisis bajo condiciones de iluminación controladas y estandarizar la distancia y otras variables importantes en este tipo de ensayo. Las fotos contienen información física de las muestras mediante medidas de colorimetría. Extraemos esas coordenadas de color mediante el programa de ciencia de datos que usamos y creamos un modelo predictivo. A partir de eso, conseguimos crear una señal que proporciona información sobre esa muestra y logramos entrenar el modelo. Esto es lo que se conoce como aprendizaje automático (machine learning). Tenemos un gran grupo de muestras auténticas y no auténticas, y creamos una base de datos. Cuando el modelo estuvo listo y ‘entrenado’, probamos las muestras restantes – ya sabíamos de antemano cuáles estaban adulteradas y con qué. Las características del café se reflejaron en la imagen y nuestro software logró captarlas. El modelo acertó en el 95 % de los casos”, afirma Baqueta.

Imagen de una muestra de café capturada por el celular para su análisis (foto: Michel Rocha Baqueta)

La profesora Juliana Azevedo Lima Pallone, de la Unicamp, explica que ese modelo específico fue creado para esas muestras de café canéfora y para adulterantes como el café arábica (Coffea arabica), los sedimentos de café, el café canéfora de baja calidad, la cáscara de café, la semilla de açaí, el maíz y la soya, pero puede adaptarse. “Con base en informaciones sobre adulteraciones en cafés, producimos muestras adulteradas en laboratorio y desarrollamos las técnicas. El modelo puede adaptarse para detectar ‘cafés fake’; basta con ajustarlo y ‘entrenarlo’ con otras muestras y otros adulterantes”, comenta.

Los demás estudios de Baqueta y sus colegas se basan en análisis químicos respaldados por diferentes técnicas analíticas instrumentales y características sensoriales de cafés canéforas producidos por caficultores de los estados de Rondônia (indígenas y no indígenas), Espírito Santo y Bahía. Su tesis doctoral aporta información sobre cómo los metabolitos, minerales esenciales, propiedades sensoriales y propiedades espectrales contribuyen a identificar el origen y las características particulares de los cafés canéforas brasileños.

El café de la especie canéfora, que incluye las variedades robusta y conilon, se ha utilizado tradicionalmente en mezclas (blends) o para la producción de café soluble, siendo considerado hasta hace poco como de menor calidad. Se trata de una especie resistente, con alta productividad en regiones tropicales, y que viene ganando nuevo protagonismo especialmente en Brasil, lo que ha convertido al país —ya líder mundial en producción de café arábica— en una referencia también en el segmento de canéfora de calidad.

Los cafés especiales se clasifican con base en sus características sensoriales. Sin embargo, en los casos de indicación geográfica o procedencia del producto, la aplicación de pruebas sensoriales no es eficaz, ya que no ofrece información sobre el origen del café. Los estudios de Baqueta y su equipo buscaron superar las dificultades asociadas a la autenticación de cafés canéforas especiales, en particular aquellos con indicación geográfica o denominación de origen, ya que estos cafés comienzan a aparecer en el mercado.

Indígenas

Según Baqueta, uno de los aspectos a destacar es que los cafés canéforas producidos por pueblos indígenas en Rondônia tienen una calidad singular y presentan características muy distintas de los cafés de la misma especie producidos en el mismo estado o en otras regiones de Brasil. “El estudio integrado de los metabolitos, de la fracción inorgánica, de las informaciones espectroquímicas y el análisis del perfil sensorial evidenciaron cómo los terroirs amazónicos imprimen características únicas a los cafés canéforas cultivados por indígenas, diferenciándolos de otros cafés producidos en la región amazónica y en otros lugares. Esto está relacionado con las condiciones de cultivo, del entorno y del uso del suelo”, revela Baqueta.

Según él, su tesis es la primera en Brasil en estudiar químicamente un café cultivado por indígenas. “La asociación entre Embrapa [Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria] y los pueblos indígenas de Rondônia data de 2015, aproximadamente, y el café tarda tres años en producir. Son los primeros datos de este tipo que tenemos en Brasil. E indican que este café tiene un alto potencial para el mercado premium.”

Financiado por la FAPESP a través de tres proyectos (19/21062-0, 22/04068-8 y 22/03268-3), el trabajo de Baqueta también demostró que los cafés canéforas de Espírito Santo, Bahía y Rondônia (principales productores de la especie en Brasil) son químicamente distintos de todos los cafés arábicas evaluados por el equipo. “Teníamos, en la muestra, arábicas especiales y canéforas especiales de varios estados. Sensorialmente, los canéforas que evaluamos son comparables a los arábicas en cuanto a la puntuación que define los cafés especiales. Pueden ser comercializados como cafés especiales.”

En la clasificación internacional elaborada por la Specialty Coffee Association of America (SCAA), la puntuación que alcanza la bebida al final de la cata va de 0 a 100. Los cafés que obtienen una nota final superior a 80 puntos se consideran especiales. Los productos entre 70 y 80 puntos se consideran cafés comerciales finos. La franja entre 60 y 70 puntos corresponde a cafés comerciales y, finalmente, las bebidas que obtienen menos de 60 puntos se consideran de calidad inferior.

Ciencia de datos

Los científicos utilizaron técnicas avanzadas de análisis químico y ciencia de datos mediante las cuales fue posible identificar, entre los cafés canéforas brasileños, patrones y variables importantes que los distinguen entre sí, así como respecto a los cafés arábicas. “La idea central fue estudiar, entre diversas técnicas analíticas, cuál sería el rendimiento de cada una y cuál era la mejor para identificar el origen, verificar la autenticidad de la indicación de procedencia y clasificar los canéforas brasileños, que comienzan a ganar espacio en el mercado de cafés especiales. Las comparaciones se realizaron utilizando herramientas que involucran ciencia de datos, porque la cantidad de datos a procesar es inmensa. Indicamos cuál es la mejor manera de autenticar los productos, conectando este proceso con la composición química de orgánicos e inorgánicos de los canéforas”, resume Pallone.

Entre las diversas técnicas utilizadas está la espectroscopía en la región del infrarrojo (cercano y medio), incluyendo un equipo portátil. Los científicos también trabajaron con el espectro ultravioleta-visible, con espectrometría de absorción atómica (técnica que provee información sobre los minerales contenidos en el café), espectrometría de masas (que informa la composición orgánica) y resonancia magnética nuclear (usada generalmente para identificar metabolitos secundarios). Todas las técnicas fueron aplicadas en combinación con herramientas de quimiometría (uso de métodos estadísticos o matemáticos para interpretar datos químicos).

“En algunos casos, trabajamos con un extracto lo más cercano posible a la bebida que las personas consumen. Y para otras evaluaciones, empleamos el café molido tostado para realizar un análisis químico directo”, aclara Baqueta. El equipo adoptó este enfoque para identificar el origen y la procedencia, así como para detectar adulteraciones, pensando en la incorporación de la tecnología en el proceso industrial, en el control de calidad interno e incluso para la exportación. “Parte del trabajo lo hicimos con café verde, que es el que se exporta. La idea fue crear métodos que puedan ser utilizados por los productores y las agencias de certificación.”

Adulteración

El grupo prestó especial atención a la detección de adulteraciones, pero invirtiendo los papeles, ya que hasta ahora los estudios realizados en Brasil sobre el tema enfocaban a los cafés canéforas como adulterantes de los arábicas.

“¿Y si la soya, el arábica, el maíz, la cáscara de café, entre otros, fueran usados para adulterar café canéfora especial? Nuestros métodos lograron identificar adulteraciones de hasta el 1 %, lo que es un nivel muy bajo y muy sutil. Pudimos detectar impurezas añadidas como adulterantes en cafés canéforas especiales de Rondônia y Espírito Santo, y demostrar que el propio canéfora de Espírito Santo podría ser usado para adulterar el café conilon de la Amazonía. Las técnicas analíticas aplicadas permitieron identificar alteraciones en el conilon de Espírito Santo como si fuera café de tierras indígenas de la Amazonía, en caso de que eso ocurra”, destaca Pallone.

Ella revela que uno de los adulterantes surgidos en los últimos años es la semilla de açaí tostada. “Logramos detectar adulteración con semilla de açaí, cáscara de café, soya, maíz y canéfora de baja calidad en cafés canéforas especiales. Preparamos diversas muestras adulteradas en nuestro laboratorio, con diferentes proporciones de los adulterantes, las probamos y verificamos que los modelos funcionaron en todos los casos.”

Café fake

Los precios del café han aumentado debido a factores como el cambio climático, las oscilaciones en la producción y el incremento de la demanda global. Según los científicos, este escenario favorece la proliferación de prácticas fraudulentas, como la adulteración con insumos más baratos que no son café. Esta práctica compromete la autenticidad del producto y engaña a los consumidores, quienes pagan más por una bebida que no corresponde al estándar esperado.

“Además, ya podemos notar en las redes sociales la difusión de recetas en las que materias primas alternativas son tostadas al punto de carbonizarse, con el objetivo de crear una bebida que sustituya al café. Esta práctica genera preocupaciones para los profesionales de las áreas de control de calidad y seguridad alimentaria, ya que un proceso de tostado inadecuado puede llevar a la formación de compuestos tóxicos”, alerta Baqueta, destacando que el fenómeno del café fake se ha convertido en una preocupación creciente, pues no se conocen los efectos de su consumo en el organismo.

Para él, esta realidad refuerza la necesidad de avances en los métodos analíticos para la detección de fraudes, así como de una regulación más rigurosa que garantice la transparencia y la calidad en la cadena productiva.

Los diez artículos publicados por el grupo pueden consultarse en:

Multiplatform Path-ComDim study of Capixaba, indigenous and non-indigenous Amazonian Canephora coffees (Food Chemistry): www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308814624031352?via%3Dihub. 

Enhancing mass spectrometry interpretability by ComDim-ICA multi-block analysis: Geographical and varietal traceability of Brazilian Coffea canephora (Talanta): www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914024013067?via%3Dihub.

Independent components–discriminant analysis for discrimination of Brazilian Canephora coffees based on their inorganic fraction: A preliminary chemometric study (Microchemical Journal): www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0026265X23012225?via%3Dihub. 

An overview on the Brazilian Coffea canephora scenario and the current chemometrics-based spectroscopic research (Food Research International): www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0963996924009360?via%3Dihub. 

Authentication of indigenous Brazilian specialty canephora coffees using smartphone image analysis (Food Research International): www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0963996924012031?via%3Dihub. 

Spectroscopic and sensory characterization of Brazilian Coffea canephora terroir and botanical varieties produced in the Amazon and Espírito Santo implementing multi-block approaches (Journal of Food Composition and Analysis): www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0889157524004769?via%3Dihub. 

Brazilian Canephora coffee evaluation using NIR spectroscopy and discriminant chemometric techniques (Journal of Food Composition and Analysis): www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0889157522006834?via%3Dihub. 

Authentication and discrimination of new Brazilian Canephora coffees with geographical indication using a miniaturized near-infrared spectrometer (Food Research International): www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963996923007615?via%3Dihub.

Discrimination of Robusta Amazônico coffee farmed by indigenous and non-indigenous people in Amazon: comparing benchtop and portable NIR using ComDim and duplex (Analyst): pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/an/d3an00104k.

¹H NMR, FAAS, portable NIR, benchtop NIR, and ATR-FTIR-MIR spectroscopies for characterizing and discriminating new Brazilian Canephora coffees in a multi-block analysis perspective. (Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems): www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169743923001570?via%3Dihub.