Factores que determinan la calidad de los granos de cacao y uso de la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) Como herramienta de Caracterización
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
Currently, the cocoa production industry faces several challenges involving sustainability in both production and marketing, as various factors such as climate, technology, the proliferation of diseases, and lack of investment in improvement programs have created a conflict between demand and annual production. Additionally, the use of costly technologies like high-performance liquid chromatography (HPLC) for analyzing raw materials and finished products has left some small producers uncompetitive in the production chain. Other options, such as near-infrared spectroscopy (NIRS), promise to be a versatile tool with low operational costs and short response times. Furthermore, this technology does not require specialized personnel since analyses can be performed in situ without destroying the sample, which favors the development and competitiveness of small cocoa farmers. Studies in different scientific fields such as chemistry, medicine, and agriculture employ NIRS technology as a source of information for evaluating quality parameters. However, one of the main obstacles of this technique is the need to use standard reference methods for calibration and its low sensitivity when dealing with very small samples, in addition to the complexity of reading its spectra. Nevertheless, this technology relies on chemometric models to predict the quantity of a compound of interest. Additionally, to correct the effect of scattering in the data, vector normalization (SNV) is used, which occurs due to spectral differences in particle size of solid samples, as it minimizes baseline shift variations. The review addressed important topics about the application of near-infrared spectroscopy in cocoa production and how genetic variability influences the results. Moreover, results reported by various researchers show that the main changes in composition are not only related to the variety but also to the geographic area and climatic conditions. It is worth noting that most cocoa varieties correspond to hybrid species and that current studies do not focus on existing clones, since hybridization of cocoa seeds frequently occurs due to incompatible species during pollination. Furthermore, the opportunities and different challenges presented by this technique in agriculture are discussed, not only in cocoa production but also in other grains, with the ultimate goal of providing information on the findings of various authors in determining quality parameters using nearinfrared spectroscopy (NIRS) and its current status as an analytical tool.
Description
En la actualidad la industria productora de cacao enfrenta varios desafíos que involucran la sostenibilidad en la producción y comercialización pues diversos factores como el clima, la tecnológica, la proliferación de enfermedades y la falta de inversión en programas de mejoramiento han creado un conflicto entre la demanda y la producción anual. Sumado a esto, el uso de tecnologías costosas como la cromatografía de alta eficiencia (HPLC) para el análisis de la materia prima y producto terminado han dejado algunos pequeños productores sin competitividad en la cadena productiva. Otras opciones como la espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS) promete ser una herramienta versátil con bajo costo operativo y tiempos cortos de respuesta. Adicionalmente, esta tecnología no requiere personal especializado pues los análisis se pueden realizar in situ sin destrucción de la muestra lo que favorece el desarrollo y la competitividad de los pequeños cacaoteros. Estudios en diferentes campos de la ciencia como la química, la medicina y la agricultura emplean la tecnología Nirs como fuente de información para la evaluación de parámetros de calidad. Sin embargo, uno de los principales obstáculos que presenta esta técnica, es la necesidad de emplear métodos de referencia estándar para realizar las calibraciones y tiene una baja sensibilidad al tener muestras muy pequeñas sumado a esto, la complejidad de la lectura de sus espectros. Sin embargo, esta tecnología se apoya en modelos quimiométricos para predecir la cantidad de un compuesto de interés. Adicionalmente, para corregir el efecto de la dispersión en los datos también se emplea la normalización vectorial (SNV) la cual se produce por diferencias espectrales en el tamaño de partícula de muestras sólidas dado que, minimiza las variaciones de desplazamiento de la línea base. La revisión abordó temas importantes sobre la aplicación de la espectroscopía de infrarrojo cercano en la producción de cacao y como la variabilidad genética influye en los resultados. Adicionalmente, los resultados reportados por varios investigadores evidencian que los principales cambios en la composición no solo se encuentran relacionados con la variedad si no también con la zona geográfica y condiciones climáticas. Cabe resaltar que, la mayoría de las variedades de cacao corresponden a especies hibridas y que actualmente los estudios no se enfocan en los clones existentes. Pues la hibridación de las semillas de cacao ocurre con frecuencia debido a especies no compatibles en la polinización. Además, se discuten las oportunidades y los diferentes desafíos que presenta esta técnica en la agricultura no solo en la producción de cacao sino también en otros granos con el objetivo final de brindar información sobre los resultados de varios autores en la determinación de los parámetros de calidad empleando la espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS) y el estado actual como herramienta de análisis.
Keywords
Parámetros de calidad del cacao, Variedades de cacao, Nirs en la agricultura
Citation
Gallo, A. H. (2025). Factores que determinan la calidad de los granos de cacao y uso de la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) Como herramienta de Caracterización. Universidad Santiago de Cali.