Introducción

El cafeto (Coffea arabica L.) es uno de los principales cultivos industriales en México, ya que su topografía, altura, climas y suelos le permiten cultivar y producir variedades clasificadas dentro de las mejores del mundo (^{Gasperín-García et al. 2023}). Este cultivo es una actividad estratégica de gran importancia porqué participan más de 500 mil productores, en su mayoría minifundistas e indígenas que habitan en las áreas montañosas del centro y sureste del país, donde la venta del grano de café les permite obtener ingresos económicos para la subsistencia (^{Canet et al. 2016}, ^{López-García et al. 2016}, ^{Gasperín-García et al. 2023}). En zonas marginadas del Estado de Guerrero, específicamente en las regiones Montaña, Costa Grande y Chica, predomina población indígena (Tlapaneco, Mixteco, Amuzgo y Náhuat) que se caracteriza por ser agricultores de pequeña escala de café y maíz (sistema milpa) y que emplean la mano de obra familiar (^{Tablas et al. 2021}, ^{Oropeza-Guevara et al. 2023}). En este sentido, los cafeticultores guerrerenses manejan pequeñas parcelas bajo sombra (asociada con árboles forestales y frutales) distribuidas en diversas condiciones geográficas (de 100 a más de 2 000 msnm) (^{González y Hernández 2016}), en terrenos con pendientes suaves a muy pronunciadas, con escaso uso de tecnología para la producción; sin un marco de plantación y aplican pocos insumos para el control de plagas y enfermedades (^{Tablas et al. 2021}, ^{Oropeza-Guevara et al. 2023}). Respecto a las variedades, las más cultivadas son Typica, Bourbon, Caturra Rojo, Mundo Novo, Garnica y Caturra Amarillo (^{Oropeza-Guevara et al. 2023}), cuya producción promedio de fruto de café (cereza) es inferior a 2.0 Mg ha^-1 (López-García et al. 2016).

La mayoría de las variedades de Coffea arabica son genéticamente parecidas; sin embargo, morfológicamente presentan diferencias notables, debido a que sus frutos contrastan en calidad en pre y poscosecha (^{Illy y Viani 2005}, ^{Kathurima et al. 2009}, ^{Canet et al. 2016}). En este contexto, diversos estudios han descrito factores que influyen en la calidad del café como la variedad, la altitud o ubicación de la plantación, intensidad de la sombra, manejo agronómico, condiciones agrometeorológicas de la región y el manejo poscosecha, son los factores más importantes en el sistema de producción, ya que el genotipo y su adaptación al ambiente permite expresar su potencial productivo en cuanto a cantidad y calidad de los frutos a cosechar (^{Escamilla et al. 2015}, ^{López-García et al. 2016}, ^{Barrera et al. 2019}). No obstante, hay otros factores poscosecha que tienen relación con la calidad del café en taza (^{Orozco et al. 2011}, ^{Suárez et al. 2015}).

La altitud influye en la composición bioquímica, la calidad física y organoléptica del café en taza (^{Barrera et al. 2019}, ^{Guevara-Sánchez et al. 2019}); por ejemplo, cafés provenientes de zonas altas (altitud mayor de 800 msnm) resaltan por presentar mejor sabor, aroma y acidez. Otro aspecto que altera la calidad es el beneficio del grano, ya que problemas durante este proceso pueden disminuir en 80% la calidad en taza (^{Puerta 2011}, ^{Puerta et al. 2017}). Entre los procesos más sobresalientes durante el beneficio se tiene el tostado del grano, que es considerado como el parámetro más importante en el resultado final en taza (^{Wei y Tanokura 2015}, ^{Santos et al. 2016}, ^{Barrera et al. 2019}), ya que promueve el desarrollo de componentes volátiles, como el aroma, atributo característico del café; sin embargo, este estará influenciado por la composición de los granos, que a su vez difiere según la especie o variedad de cafeto, así como, del origen y el grado del tostado (^{Araúz et al. 2019}). Lo anterior se debe a que, en el proceso de tostado, los granos verdes son sometidos a altas temperaturas (> 150 °C) por lo que sufren cambios físicos y químicos, es por ello que las condiciones de este proceso influyen fuertemente en la calidad, siendo la bioactividad y el sabor los más afectados (^{Farah 2012}, ^{Santos et al. 2016}).

En Colombia, diversos autores han reportado resultados en la composición química del café; por ejemplo, ^{Puerta et al. (2017)} indicaron que, en café verde y tostado de variedades Arábica; el nitrógeno (1.88% N) y potasio (1.34% K) son los elementos más abundantes. También, se ha documentado que, en café verde, el contenido de minerales no presentó diferencias entre especies cultivadas (Coffea arabica, C. canephora, C. liberica y C. congensis), ni entre localidades (^{Villarreal et al. 2008}). Comportamiento similar también fue registrado por ^{Clarke y Walker (1974)} quienes no encontraron diferencias en el contenido de potasio (K) en café verde y soluble, proveniente de Colombia, Brasil, Uganda y Angola. Por otro lado, ^{Roffi et al. (1971)} y ^{Ferreira et al. (1971)} no encontraron relación entre el contenido de 16 elementos químicos con la calidad de la bebida, ni diferencias por la procedencia del grano de café verde y tostado de Angola.

La diferencia en la composición química del grano de café se ha observado más entre regiones geográficas productoras (Indonesia, África Oriental y América Central y del Sur). Por ejemplo, los granos provenientes de Colombia presentan mayor contenido de zinc (Zn), que los granos de Sumatra, que registraron niveles bajos de manganeso (Mn), K y sodio (Na); pero, con niveles altos de hierro (Fe) y aluminio (Al). Mientras que, los contenidos de fósforo (P), Zn, magnesio (Mg), calcio (Ca), K y azufre (S) presentaron poca variación entre orígenes (^{Anderson y Smith (2002)}. En el caso de bebidas y espresso de café, se obtuvieron mayores contenidos de Mn y Zn en la especie Arábica que en Robusta (^{Pertoldi et al. 2001}). Es importante señalar que, no todos los trabajos de investigación son concluyentes en la calidad del café en taza y su relación con la composición del grano (^{Ramos y Criollo 2017}). No obstante, se resalta que la composición química del grano depende de la variedad, las condiciones agronómicas y ambientales donde se establece el cultivo.

En México, las investigaciones en café referentes a las características productivas y de calidad son limitadas por ser un cultivo perenne y por su requerimiento de procesos poscosecha (^{Avelino et al. 2005}, ^{Pérez-Portilla et al. 2011}). En este sentido, la presente investigación busca aportar información de la química mineral poscosecha del café del Estado de Guerrero, bajo el objetivo de evaluar el contenido de marco y microminerales del café tostado molido proveniente de diferentes alturas del Estado de Guerrero. La hipótesis planteada fue que al menos un rango de altitud altera el contenido mineral del café producido en Guerrero, México.

Materiales y métodos

Recolecta de los cafés

El café tostado molido se recolectó en octubre y noviembre de 2022, con productores de las localidades de: i) San Miguel el Progreso y Paraje Montero, Municipio Malinaltepec; ii) Páscala del Oro, Municipio San Luis Acatlán; iii) El Carrizal, Municipio Tlacoapa; iv) Barranca Pobre, Municipio Acatepec (Figura 1). Las muestras de café tostado molido son producto de la cosecha de enero de 2022. Una vez obtenidas las muestras, estas se almacenaron en bolsas de plástico trasparente de un kg de capacidad (12 x 30 cm) y se etiquetaron con sus datos respectivos.

Figura 1 Mapa del Estado de Guerrero, con las localidades donde se realizó la recolecta del café tostado molido. 

Resultados

Los análisis de varianza mostraron significancia (α ≤ 0.05) en el contenido de macro (N, P, K y Ca) y microminerales (Cu y Fe) en el café tostado molido (Tabla 3) proveniente de diferente altitud del Estado de Guerrero.

El N fue estadísticamente diferente entre cafés (α ≤ 0.05) (Tabla 3); en este sentido, el café proveniente de 2 041 m de altitud obtuvo el mayor contenido de este elemento (2.92%), estadísticamente superior al resto de cafés, donde los menores contenidos se tuvieron en cafés provenientes de altitudes menores de 1 660 m (Figura 2a). Para el P, los mayores contenidos se registraron en los cafés obtenidos en altitudes de 1 060, 1 089 y 2 041 m, que oscilaron de 0.87 a 1.0%, estos valores fueron superiores a los de altitudes de 1 089 y 1 986 m (excepto el café de la variedad Colombia) que presentó contenidos menores (0.63 a 74%). En el caso del café procedente de 1 986 m registró el promedio más bajo, inferior en 37%, con respecto al mayor promedio (altitud de 1 089 m) (Figura 2b). La variabilidad de los cafés en este mineral se puede relacionar con el valor del CV que fue 22%, lo que sugiere que la altitud puede alterar este parámetro químico.

Figura 2 Contenido (%) de nitrógeno (N) y fósforo (P) de cafés tostados-molidos recolectados en diferentes altitudes del Estado de Guerrero. Medias con la misma letra en cada variable son estadísticamente iguales, Tukey, p > 0.05. DMS (a y b) = 0.26. Ty = Typica. Co = Colombia. CR = Costa Rica 95. 

En el contenido de K, mostró un comportamiento diferente al del N y P, ya que los contenidos mayores se registraron en altitud menor (1 060 m) e intermedia (1 660 y 1 986 m) los cuales son estadísticamente superiores de 10 a 26% al resto. Dicha diferencia fue más notoria en cafés provenientes de 1 089 y 2 041 m, que tuvieron contenidos estadísticamente similares, pero fueron los más bajos. Por otro lado, los cafés de 1 060 y 1 986 m fueron estadísticamente iguales, pero con una diferencia en contenido de 9% entre ellos (Figura 3a). Para el Ca, el comportamiento también fue diferente entre cafés (α ≤ 0.05), además registro un CV de 10%, lo que sugiere que los cafés pueden tener mayor variabilidad en mineral. En este sentido, el café más sobresaliente fue el proveniente de 1 986 m de altitud, al presentar el mayor contenido de Ca (0.17%), superior en 29% al registrado en café de mayor (2 041 m) y menor (1 089 m) altitud. Por otro lado, altitudes de 1 060 y 1 986 m originaron cafés con contenido de Ca estadísticamente similares, pero con una diferencia de 5.85% entre ambos (Figura 3b).

Figura 3 Contenido (%) de potasio (K) y calcio (Ca) de cafés molidos recolectados en diferentes altitudes del Estado de Guerrero. Medias con la misma letra en cada variable son estadísticamente iguales, Tukey, p > 0.05. DMS(a) = 0.35. DMS(b) = 0.02. Ty = Typica. Co = Colombia. CR = Costa Rica 95. 

El mayor contenido de Cu (42.64 mg) se presentó en café recolectado a 2 041 m de altitud, cuya diferencia osciló de 18 a 124%, con respecto al resto de cafés; mientras que, la variedad Costa Rica proveniente de 1 089 m de altitud tuvo el menor contenido de Cu (Figura 4a). Con respecto al contenido de Fe, se registró un CV de 10%, indicando que los cafés presentaron un comportamiento diferente, ya que la altitud de 1 089 m originó el café con mayor contenido de este mineral, promedio que es estadísticamente diferente a los registrados en los cafés provenientes de mayor altitud (1 660 a 2 041 m). El promedio más bajo se encontró en cafés de 1 660 y 2 041 m, que fueron inferiores en más de 200%, con respecto al promedio más alto registrado (Figura 4b).

Figura 4 Contenido (mg kg^-1) de cobre (Cu) y hierro (Fe) de cafés molidos recolectados en diferentes altitudes del Estado de Guerrero. Medias con la misma letra en cada variable son estadísticamente iguales, Tukey, p > 0.05. DMS(a) = 3.12. DMS(b) = 23.67. Ty = Typica. Co = Colombia. CR = Costa Rica 95. 

Discusión

Estudios previos han señalado que la composición bioquímica de los granos de café está influenciada por el factor genético (^{Kathurima et al. 2009}); por ejemplo, en la variedad Arábica se reportó 4.20% de minerales y 4.40% en la variedad Robusta (^{Illy y Viani 2005}). Al respecto se sabe que la calidad está relacionada directamente con el microclima de la región donde se establece el cafeto (^{Avelino et al. 2005}, ^{Olechno et al. 2021a},^b). En general, la especie, latitud, altitud, clima, cuidados sanitarios, prácticas agronómicas, madurez, fermentación, secado, almacenamiento y el tostado son los aspectos que más influyen en la composición fisicoquímica y posteriormente en el sabor, acidez, cuerpo, amargo, dulzor y aromas de una taza de café (^{Canet et al. 2016}).

Los resultados de N de los cafés de Guerrero, se encuentran dentro del rango reportado en cafetales de Colombia, ubicados en altitudes de 1 050 a 2 050 m, donde el café verde se presentó de 1.31 a 3.24% de N, con promedio de 2.04%, y en café tostado de 1.52 a 2.64%, con promedio de 2.10% (^{Puerta et al. 2017}). Por otro lado, en la variedad Colombia se reportó 1.89% de N en café almendra (^{Sadeghian et al. 2006}). La diferencia en el contenido de N es más notable entre variedades, ya que en Borbón se reportó 1.65%, en Typica 1.69%, Caturra y Colombia de fruto rojo 2.10%, y Colombia fruto amarillo 2.06%; mientras que, en granos tostados de estas variedades se encontraron contenidos de 2.06 a 2.11% (^{Cenicafé 2000}). La importancia del N en el grano es porque constituye entre el 1.30 y 3.23% del peso seco, con promedio de 2.05%, por lo que su adición como fuente de fertilización natural al cafetal es fundamental para el crecimiento vegetativo, la formación de frutos y la producción (^{Puerta et al. 2017}). La variabilidad del N de los cafés de Guerrero contrasta con lo reportado en cafés de Colombia, donde no se observaron diferencias significativas entre los rangos de altitud; sin embargo, los autores observaron que las regiones de Antioquia, Quindío, Caldas, Cesar, Santander, Huila y Tolima (cosechas de 2005 al 2007) presentaron granos con mayor contenido de N, que los producidos en Malabar, Quindío, Chinchiná y Suroeste. Además, identificaron que las variedades de Maragogipe, Typica y Tabi cultivadas en Antioquia y la Sierra Nevada registraron el menor contenido de este mineral (^{Puerta 2011}).

En Colombia, en cafés de altitudes de 1 050 a 2 050 m se reportaron contenidos de P en el rango de 0.02 a 0.20%, con promedio de 0.14% en café verde, y en café tostado de 0.09 a 0.50%, con promedio de 0.15% (^{Anderson y Smith 2002}, ^{Puerta et al. 2017}). En general, en variedades Arábica se describen contenidos de 0.11 a 0.16% (^{Cenicafé 2000}), donde la variedad Colombia registró 0.16% de P en café verde (^{Sadeghian et al. 2006}). Este mineral es importante porqué forma parte de las moléculas que transportan energía en la planta; interviene en la formación de los órganos reproductores de la estructura floral y en el metabolismo de los carbohidratos, grasas y proteínas; además, interviene en la asimilación del N (^{Colina-Navarrete et al. 2017}).

En café tostado, el comportamiento variable del N y P puede deberse al proceso de tueste, ya que se tiene liberación de gases de combustión como el dióxido (CO₂) y monóxido de carbono (CO), así como, la descomposición de carbohidratos, grasas, proteínas y aminoácidos, siendo 140 °C; la temperatura donde se presenta la fase de crepitación y descomposición del grano (^{Coelho et al. 2014}, ^{De-Luca et al. 2016}, ^{Oliveros et al. 2017}). Entre las sustancias nitrogenadas que se forman durante este proceso son pirazinas, aldehídos, cetonas, melanoidinas, pirroles, piridinas, ácido nicotínico, y que se relacionan con el sabor, color y aroma a la bebida de café (^{Clarke y Vitzhum 2001}). La relevancia del tostado, es por el tipo y la relación tiempo-temperatura del proceso (temperaturas mayores de 150 °C) (^{Gamboa et al. 2013}, ^{Cheng et al. 2016}). Al respecto, se ha observado una tendencia creciente del contenido de cenizas a medida que aumenta el grado de tueste (tostado claro, 3.95%; tostado medio, 4.12%; tostado oscuro, 5.82%), esto se debe a que durante la etapa de tostado se incrementa el contenido de minerales (^{Caudillo-Ortega et al. 2020}).

Los resultados de K se encuentran en el rango reportado en granos de la variedad Colombia, que contienen de 1.23 a 2.55%, con promedio de 1.85% (^{Sadeghian et al. 2006}, ^{Puerta 2011}); pero son mayores a los reportados en café Colombia Excelso (1.63 a 1.70%) (^{Clarke y Walker 1974}), cafés de Costa Rica y Kenia (1.68%), Brasil (1.52 a 1.98%) (^{Clarke 1985}), y de Uganda, Costa de Marfil, Ghana y Sierra Leona (en café Robusta; 1.84 a 2.00%) (^{Clarke y Walker 1974}). Por otro lado, en café tostado de Colombia se reportó de 1.09 a 2.91% de K, con promedio de 1.99% (^{Puerta 2011}), 1.86% para Costa Rica, 1.90% para Guatemala y 1.75% para Kenia (^{Anderson y Smith 2002}). En Ca, los valores obtenidos coinciden con los señalados en otros estudios, con contenidos de Ca de 0.02 a 0.4%, representando el 2.1% del peso de las cenizas del grano (^{Macrae et al. 1993}). En variedades Arábica se describen valores entre 0.11 y 0.16% (^{Cenicafé 2000}), y en la variedad Colombia de 0.16% (^{Sadeghian et al. 2006}). Por otro lado, en Colombia y Brasil en café tostado se reportan contenidos de 0.08 a 0.12% (^{Anderson y Smith 2002}, ^{Morgano et al. 2002}).

La relevancia del K y Ca en el café, es por qué el primero es el elemento que más abunda en los granos, este constituye entre 40 y 45% del peso de las cenizas. En variedades de café Arábica se reporta que integra el 1.7%, del 4.2% de los minerales (S, Mg, P, Ca, K) y en la variedad Robusta representa el 1.8%, del 4.4% de los minerales (^{Puerta 2011}, ^{Gómez-Merino et al. 2018}). La abundancia del K, es porque es el segundo nutriente requerido por el cafeto después del N, ya que participa en el crecimiento vegetativo, la regulación de la temperatura y la humedad en la planta, formación de frutos y calidad de la semilla (^{Munguía-Hernández et al. 2018}). Otro aspecto es que el K también influye en las características fisicoquímicas de los frutos de café al favorecer la actividad enzimática de la polifenoloxidasa, enzima cúprica que cataliza la oxidación de fenoles que influyen en el sabor y el aroma de la bebida de café (^{Dubberstein et al. 2016}). Mientras que, el Ca participa en el desarrollo productivo, la maduración y la obtención de granos de calidad (^{Sadeghian et al. 2013}).

En la salud humana, el K participa en la regulación de la presión arterial, que es la principal causa de enfermedades cardiovasculares (^{Houston 2011}). En este sentido, ^{Ferruzzi et al. (2020)} señalaron que una taza de café (150 mL) proporciona el 5% de las necesidades diarias de este mineral, mientras que, el Ca contenido en la bebida, tiene actividad vasodilatador y antidepresivo en el organismo (^{Gómez-Leyva et al. 2021}). Es por ello, que se recomienda una Ingestión Diaria Recomendada (IDR) para la población mexicana de 900.00 mg de Ca (^{SS 2008}). La actividad anterior define al café y sus sustitutos como alimentos con alta biodisponibilidad natural de K (^{Bolton et al. 2019}). y de magnesio (Mg) (^{Olechno et al. 2021b}).

La variabilidad de Cu y Fe observada en los cafés de Guerrero se encuentra dentro del rango reportado en áreas productoras de café de África, Asia y América. Por ejemplo, los valores de Cu obtenidos tienen similitud con lo reportado en Colombia, donde en café verde se observó que el Cu varió de 0.79 a 35.76 mg kg^-1, con promedio de 10.67 mg kg^-1; en cambio, en café tostado se obtuvieron valores de 0 a 41.07 mg kg^-1, con promedio de 10.72 mg kg^-1 de Cu (^{Puerta et al. 2017}). Rango similar también se registró en café Angola, 1.00 a 33.00 mg kg^-1 de Cu (^{Ferreira et al. 1971}). En el caso de Fe, en general se reportan contenidos de 16.46 a 632.33 mg kg^-1 de Fe, donde en cafés de variedades Arábica provenientes de Colombia, tienen contenidos de 2.55 a 150 mg kg^-1 en café verde y de 38.47 a 208.70 mg kg^-1, con promedio de 36.05 mg kg^-1 de Fe para café tostado (^{Cenicafé 2000}, ^{Sadeghian et al. 2006}, ^{Puerta et al. 2017}), Por otro lado, los cafés analizados superaron (> 100 mg kg^-1; Figura 3) el contenido de Fe reportado en la variedad Colombia (37.15 mg kg^-1) (^{Sadeghian et al. 2006}) y el de cafés de Brasil (22.89 a 37.58 mg kg^-1 de Fe) (^{Macrae et al. 1993}).

Es importante mencionar que la bebida de café no suele considerarse como fuente de minerales, sino por sus propiedades funcionales; pero su consumo frecuente contribuye como complemento de la dieta diaria para consumir la proporción necesaria de macrominerales (^{Poole et al. 2017}), y microminerales con propiedades antioxidantes, como el Mn, Zn, Cu y Fe (^{Olechno et al. 2021a},^b). En este sentido, la Norma Oficial Mexicana NOM-247-SSA1-2008 recomienda una ingesta diaria (IDR) para la población mexicana de 650.00 µg de Cu y 17. 0 mg de Fe. Sin embargo, la cantidad presente de 11 minerales en la infusión está condicionada principalmente por el origen, que determina los elementos presentes en el lugar del cultivo; es decir el suelo, otro factor influyente en la composición es el método de preparación, que establece la cantidad de agua y café utilizado (^{Severini et al. 2017}).

A pesar de que los resultados reportados en investigaciones previas tienen cierta similitud con los encontrados en el presente estudio, el contenido de los minerales puede variar entre sitios y variedades, dependiendo de las condiciones edafoclimáticas y de manejo del productor. Este comportamiento fue confirmado por ^{Laviola et al. (2007} y ²⁰⁰⁸⁾, quienes describieron que la acumulación de macrominerales se modifica por el clima, destacando la temperatura y la altitud del sitio. En el mismo contexto, ^{Aguilar-Bustamante et al. (2015)} detectaron que las concentraciones de macrominerales en frutos de café bajo sombra y sin sombra, presentaron una reducción en el contenido de N, K y Ca a los 60 ddf (días después de la floración) y de P y Mg a los 90 ddf. Por otro lado, ^{Ramírez et al. (2002)} reportaron que la acumulación mineral en la variedad Caturra es K > N > Ca > Mg > P > S; mientras que, ^{Puerta et al. (2017)} señalaron que los elementos químicos más abundantes en el grano de café verde en cafés de Colombia fueron N, K, S, P, Ca, seguidos por Na, Rb, Fe, Mn, Si, Sr, Cu y Al, y en café tostado el orden de abundancia de los minerales fue relativamente similar. Estos autores también indicaron que el K, S, Mg, P y Ca constituyeron el 63% del peso de las cenizas del café.

Conclusiones

La altitud diferenció el contenido mineral del café tostado molido, donde el orden de abundancia de los minerales fue K (2.85 a 3.62%), N (2.10 a 2.92%), P (0.63 a 1.00%), Ca (0.12 a 0.17%), Fe (63.93 a 268.64 mg kg^-1) y Cu (19.02 a 42.64 mg kg^-1). El café de mayor altura (2 041 m) sobresalió en N y Cu, y los de menor altura (1 060 a 1 089 m) destacaron en P, K y Fe; mientras que, el de altura intermedia (1 989 m) resaltó en Ca. Esta diferenciación en el contenido mineral del café puede estar asociada a las condiciones agroclimáticas y al proceso de beneficio, especialmente al tostado del grano que realiza el productor en cada localidad. Los valores hallados en el contenido mineral en el café tostado molido en esta investigación pueden usarse como atributos de diferenciación para su comercialización, asociados a características sensoriales (aroma, color, sabor) del café en las diferentes regiones del estado de Guerrero, México.