Los granos de cacao pueden absorber metales pesados tóxicos como el cadmio del suelo. Algunas áreas de cultivo, especialmente en América del Sur, están contaminadas con estos metales pesados, en algunos casos de manera considerable.
por Antonia Rötger, Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes
Al combinar diferentes técnicas de fluorescencia de rayos X, un equipo de BESSY II ahora ha podido medir de forma no invasiva por primera vez dónde se acumula exactamente el cadmio en los granos de cacao: principalmente en la cáscara.
El trabajo se publica en la revista Analytical Chemistry , y posteriores investigaciones muestran que el procesamiento de los granos de cacao puede tener una gran influencia en la concentración de metales pesados .
La gente ha estado cosechando los granos del arbusto de cacao durante al menos 5.000 años. Han aprendido a fermentar, tostar, moler y procesar los granos con azúcar y grasa para hacer deliciosos chocolates. Hoy, alrededor de 5 millones de toneladas de frijoles están en el mercado cada año, provenientes de solo unas pocas áreas de cultivo en las regiones tropicales .
El chocolate se considera un alimento para el alma: los aminoácidos como el triptófano alegran el estado de ánimo. Los granos de cacao también contienen compuestos antiinflamatorios y oligoelementos valiosos. Sin embargo, las plantas de cacao también absorben metales pesados tóxicos si los suelos están contaminados, por ejemplo, por la minería, lo que puede envenenar gradualmente las aguas subterráneas y los suelos.
Una pregunta importante es dónde exactamente se acumulan los metales pesados en el frijol, ya sea en la cáscara o en el endospermo dentro del frijol. Desde la cosecha hasta la materia prima para el chocolate, los granos pasan por muchas etapas de diferentes tratamientos, lo que posiblemente podría reducir la contaminación. E idealmente, el tratamiento podría optimizarse para garantizar que se reduzcan los metales pesados pero se conserven los elementos traza deseables.
Mapeo de los frijoles en BESSY II
Un equipo dirigido por la Dra. Ioanna Mantouvalou (HZB) y la Dra. Claudia Keil (TU Berlin/Toxicology) ahora ha combinado varios métodos de imágenes en la BAMline de BESSY II para mapear con precisión las concentraciones de metales pesados en los granos de cacao.
Examinaron muestras de cacao de una región de cultivo en Colombia, que estaban contaminadas con un promedio de 4,2 mg/kg de cadmio. Esto está muy por encima de los límites europeos de 0,1-0,8 mg de cadmio/kg en productos de cacao.
El equipo trabajó con tres técnicas diferentes de fluorescencia de rayos X para examinar los granos de cacao. Entre otras cosas, desarrollaron un nuevo método analítico para la corrección de la absorción cuando se toman imágenes con una cámara de rayos X en color.
«Ha habido poca comprensión de cómo el cadmio migra del suelo a través de las raíces hacia la planta y dónde se acumula el elemento en los frijoles. Especialmente porque no fue posible localizar con precisión el contenido de cadmio de forma no invasiva», dice Mantouvalou. Doctor. los estudiantes Frank Förste (TU Berlin) y Leona Bauer (TU Berlin y HZB) llevaron a cabo los experimentos.
El cadmio es particularmente difícil de detectar, explica Mantouvalou. Esto se debe a que la señal de cadmio, que produce la excitación de los electrones externos, se encuentra exactamente debajo de la señal de fluorescencia mucho más fuerte del elemento potasio, que se presenta en concentraciones más altas en el cacao.
«Por lo tanto, excitamos una capa de electrones más profunda del átomo de cadmio, lo que solo es posible con rayos X duros en BAMLine», dice Frank Förste. «Esto nos permitió mapear las secciones transversales de los granos de cacao con alta resolución y mostrar que el cadmio se acumula predominantemente en la capa exterior «, dice Leona Bauer.
También descubrieron diferencias interesantes entre los granos antes y después del proceso de tostado. «Pudimos probar que el tostado cambia la distribución de elementos en los granos», dice Mantouvalou. La combinación de los diferentes métodos experimentales permite por primera vez a los investigadores medir con precisión la acumulación de cadmio . Investigaciones adicionales podrían explorar sistemáticamente cómo mejorar los pasos de procesamiento para minimizar la exposición.
Más información: Frank Förste et al, Análisis cuantitativo e imágenes elementales 2D/3D de granos de cacao utilizando técnicas de fluorescencia de rayos X, Química analítica (2023). DOI: 10.1021/acs.analchem.2c05370
