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Publicado

2025-03-17

Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product

Efecto de la fermentación sólida con Rhizopus oryzae en pulpa de café para obtención de un producto alimentario

DOI:

https://doi.org/10.15446/dyna.v92n235.116626

Palabras clave:

Aprovechamiento de subproductos, Fermentación en estado sólido, Pulpa de café, Rhizopus oryzae (es)
by-product utilization, solid state fermentation, coffee pulp, Rhizopus oryzae (en)

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La pulpa de café es uno de los subproductos más voluminoso en el tratamiento húmedo del grano. Con el propósito de dar un mejor aprovechamiento de este subproducto, se le realizó un proceso de fermentación en estado sólido (FES) con Rhizopus oryzae (MUCL 28168). En el proceso de FES se evaluó el efecto del pH y la fuente de carbono sobre el contenido de compuestos nutricionales y taninos condensados. Aplicando un diseño factorial, se encontró que la interacción de los factores tuvo un efecto significativo (p < 0,05) sobre el contenido de proteínas, azúcares y taninos condensados, mientras que el contenido de fenoles y la capacidad antioxidante se vio afectada únicamente por el pH. Las condiciones óptimas para el proceso de fermentación fueron pH 6, fuente de carbono del 75%, temperatura de 32 °C y 28 h de proceso. Se logró obtener una infusión de pulpa de café con notas dulces, a miel y madera. El proceso SSF redujo los taninos condensados en la pulpa de café hasta en un 60%, lo que indica su eficacia en la liberación de compuestos funcionales y la reducción de factores antinutricionales.

Coffee pulp is one of the most voluminous by-products in the wet processing of coffee beans. To maximize the use of this by-product, we conducted a solid-state fermentation (SSF) process with Rhizopus oryzae (MUCL 28168). In the SSF process, the effect of pH and carbon source on the content of nutritional compounds and condensed tannins was evaluated. Applying a factorial design revealed a significant (p < 0.05) interaction of factors affecting protein content, sugars, and condensed tannins, while phenol content and antioxidant capacity were only impacted by pH. The optimum conditions for the fermentation process were pH 6, 75% carbon source, temperature of 32 °C, and 28 h of processing. A coffee pulp infusion with sweet, honey, and woody notes was obtained. The SSF process reduced condensed tannins in coffee pulp by up to 60%, indicating its effectiveness in releasing functional compounds and reducing anti-nutritional factors.

Referencias

[1] Federación Nacional de Cafeteros. Producción anual de café de Colombia cierra 2022 en 11.1 millones de sacos [Online]. 2022. [date of reference February 15th of 2023]. Available at: https://federaciondecafeteros.org/wp/listado-noticias/produccion-anual-de-cafe-de-colombia-cierra-2022-en-111-millones-de-sacos/#:~:text=a%20prolongadas%20lluvias-,Producci%C3%B3n%20anual%20de%20caf%C3%A9%20de%20Colombia%20cierra%202022%20en%2011,los%20mercados%20internacionales%20en%202021

[2] Rodríguez, N., Balance energético en la producción de etanol a partir de la pulpa y el mucílago de café y poder calorífico de los subproductos del proceso del cultivo de café. Disciplina de Calidad y Manejo Ambiental, Cenicafé; Colombia, 2007.

[3] Acevedo, M., y Peñalosa, I., Evaluación de azúcares presentes en la pulpa de café residual para la obtención de bioproductos, BSc. Thesis, Fundación Universitaria de América, Bogotá, Colombia, 2021.

[4] Magoni, C., Bruni, I., Guzzetti, L., Dell'Agli, M., Sangiovanni, E., Piazza, S, et al., Valorizing coffee pulp by-products as anti-inflammatory ingredient of food supplements acting on IL-8 release. Food Research. International, 112, pp. 129-135, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.06.026

[5] Triviño, J., Contreras, J., Amorocho, C., y Sánchez, J., Obtención de bioproductos a partir de residuos del beneficio húmedo del café (pulpa). Revista Colombiana de Biotecnología, 23(2), pp. 6-14, 2021. DOI: https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v23n2.90551

[6] Cubero-Abarca, R., Moya, R., Valaret, J., and Tomazello-Filho, M., Use of coffee (Coffea arabica) pulp for the production of briquettes and pellets for heat generation. Ciência e Agrotecnologia, 38(5), pp. 461-70, 2014. DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-70542014000500005

[7] Heeger, A., Kosińska-Cagnazzo, A., Cantergiani, E., and Andlauer, W., Bioactives of coffee cherry pulp and its utilisation for production of Cascara beverage. Food Chemistry, 221, pp. 969-975, 2017. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.11.067

[8] Londoño, L., Solid State fermentation as technology for anti-physiological compound reduction in sorghum, and coffee pulp to generate an enriched food, PhD. Dissertation, Universidad Autónoma de Coahuila, Saltillo, Mexico, 2018.

[9] Caridad, M., Ricardo, J., y Ramos, L., Fermentación en estado sólido. Producción de alimento animal. Tecnología Química, [Online]. 27, 2007. [date of reference February 8th of 2023]. Available at: https://www.redalyc.org/pdf/4455/445543754003.pdf

[10] Ramírez, J., Compuestos fenólicos en la pulpa de café: determinación cuantitativa por HPLC. Rev Cienc Aliment Agric 43(2), pp. 135-44, 1988. DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.2740430204

[11] Yoplac, I., Yalta, J., Vásquez, H.V., y Maicelo, J.L., Efecto de la alimentación con pulpa de café (Coffea arabica) en los índices productivos de cuyes (Cavia porcellus L) raza Perú. Revista de Investigaciones Veterinarias del Perú, 28(3), pp. 549-561, 2017. https://doi.org/10.15381/rivep.v28i3.13362

[12] Norma Técnica Colombiana. NTC 2558: Café tostado y molido. Determinación del contenido de humedad. Método por determinación de la pérdida en masa a 103 °C (método de rutina), Bogotá: ICONTEC, 2000.

[13] Asociación Internacional de Químicos Analíticos. AOAC 973.41: Método oficial para la determinación de pH, 1998.

[14] Norma Técnica Colombiana. NTC 4491-1: Microbiología de alimentos y alimentos para animales. Preparación de muestras para ensayo, suspensión inicial y diluciones decimales para análisis microbiológico. Parte 1: Reglas generales para la preparación de la suspensión inicial y de diluciones decimales. Bogotá: ICONTEC, 2005.

[15] Norma Técnica Colombiana. NTC 5034: Microbiología de alimentos y alimentos para animales. Bogotá: ICONTEC, 2002.

[16] Norma Técnica Colombiana. NTC 4516: Microbiología de alimentos y productos de alimentación animal. Método horizontal para la detección y enumeración de coliformes técnicas del número más probable. Bogotá: ICONTEC, 2009.

[17] Norma Técnica Colombiana. NTC 5733: Microbiología de alimentos y productos de alimentación animal. Métodos horizontales para la detección y enumeración de enterobacterias. Parte 2: Método de recuento de colonias. Bogotá: ICONTEC, 2009.

[18] Norma Técnica Colombiana. NTC 5698-1: Microbiología de alimentos y alimentos para animales. Método horizontal para la enumeración de mohos y levaduras. Parte 1: Técnica de recuento de colonias en productos con actividad acuosa (aw) superior a 0,95. Bogotá: ICONTEC, 2009.

[19] Londoño, L., Proceso de fermentación sólida para la disminución de taninos en el sorgo, MSc. Thesis, Universidad Del Valle, Cali, Colombia, 2015.

[20] Hartree, E.F., Determination of protein: a modification of the Lowry method that gives a linear photometric response. Analytical Biochemistry, 48(2), pp. 422-427, 1972.

[21] Laurentin, A., and Edwards, C.A., A microtiter modification of the anthrone-sulfuric acid colorimetric assay for glucose-based carbohydrates. Biochemistry, 315, pp. 143-145, 2003.

[22] Polanía, A.M., Toro, C.R., Londoño, L., Bolívar, G., Ascacio, J.A., and Aguilar, C.N., Bioprocessing of pineapple waste biomass for sustainable production of bioactive compounds with high antioxidant activity. Journal of Food Measurement and Characterization, 17(1), pp. 586-606, 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/s11694-022-01627-4

[23] Medina, M., Rojas, R., Rodríguez, R., y Aguilar, C., Manual de métodos de laboratorio del departamento de investigación en alimentos de la Universidad Autónoma de Coahuila, 1. Saltillo: DIA-UAdeC, 2012.

[24] Norma Técnica Colombiana. NTC 602: Norma Técnica Colombiana. Alimentos para animales. Sorgo en grano. Bogotá: ICONTEC, 2020.

[25] Noguera, R., y Posada, S., Efecto del método de secado sobre la digestibilidad in situ de la pulpa de café (Coffea arabica). Livestock Research for Rural Development [Online]. 29(8), 2017. [date of reference January 8th of 2023]. Available at: https://www.lrrd.org/lrrd29/8/nogu29145.html

[26] Londoño, L., Ruiz, H., Ramírez, C., Ascacio, J., Rodríguez, R., and Aguilar, C. Fungal detoxification of coffee pulp by solid-state fermentation. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 23, 101467, 2020. http://dx.doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101467

[27] Blandón, C.G., Dávila, M., y Rodríguez, V., Caracterización microbiológica y físico-química de la pulpa de café sola y con mucílago, en proceso de lombricompostaje. Cenicafé, Colombia, 50, pp. 5-23, 1999.

[28] Kieu, T., Kirkman, T., Nguyen, M., and Van, Q., Effects of drying on physical properties, phenolic compounds and antioxidant capacity of Robusta wet coffee pulp (Coffea canephora). Heliyon, 6(7), art. e04498, 2020. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04498

[29] Torres, L., Sanin, A., Arango, A., y Serna, J., Caracterización fisicoquímica y microbiológica de aguas mieles del beneficio del café. Revista ION, 32(2), pp. 59-66, 2019. DOI: https://doi.org/10.18273/revion.v32n2-2019006

[30] Buck, N., Wohlt, D., Winter, A., and Ortner, E., Aroma-active compounds in robusta coffee pulp puree-evaluation of physicochemical and sensory properties. Molecules, 26(13), art. 3925, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26133925

[31] Paredes, M., Evaluación de las propiedades de tres variedades de pulpa de café para la producción de una bebida tipo té, BSc. Thesis, Fundación Universidad de América, Bogotá, Colombia, 2018.

[32] Puerta, G., Marín, J., y Osorio, G., Microbiología de la fermentación del mucílago de café según su madurez y selección. Revista Cenicafé, Colombia, 63(2), pp. 58-78, 2012.

[33] Martinez, S., Pereira, A., Pavesi, J., Satler, V., Ribeiro, D., and Freitas, R., Dominant microbial communities and biochemical profile of pulped natural fermented coffees growing in different altitudes. Food Research International, 159, art. 111668, 2022. DOI: http://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111668

[34] Pastrana, L., Fundamentos de la fermentación en estado sólido y aplicación a la industria alimentaria. CyTA - Journal of Food, 1(3), pp. 4-12, 2009. DOI: https://doi.org/10.1080/11358129609487556

[35] Martínez, A., and Muñoz, V., Proteínas y péptidos en nutrición enteral. Nutrición Hospitalaria [Online]. 21(Supl 2), pp. 1-14, 2006. [date of reference November 11th of 2022]. Available at: https://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0212-16112006000500002

[36] Roopali, N., Bhoite, P., and Murthy, S., Biodegradation of coffee pulp tannin by Penicillium verrucosum for production of tannase, statistical optimization and its application. Food and Bioproducts Processing, 94, pp. 727-735, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fbp.2014.10.007

[37] Osorio, V., and Pabón, J.m Efecto de las temperaturas y tiempos de tueste en la calidad sensorial del café. Revista Cenicafé, 73(1), art. 73102, 2022. DOI: https://doi.org/10.38141/10778/73102

[38] Londoño, L., Ramírez-Toro, C., Ruiz, H., Ascacio, J., Rodríguez, R., and Aguilar, C., Caracterización del sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench) y pulpa de café (Coffea arabica) como sustrato en fermentación en estado sólido. Agronomía Colombiana, 34(1 Supl.), pp. S1156-S1158, 2016.

[39] Encalada, M., Fernández, P., Jumbo, N., and Quichimbo, A., Ensilaje de pulpa de café con la aplicación de aditivos en el cantón Loja. Bosques Latitud Cero [Online]. 2, pp. 71-82, 2017. [date of reference November 30th of 2022]. Available at: https://revistas.unl.edu.ec/index.php/bosques/article/download/322/293

[40] Fierro, N., Contreras, A., González, O., Rosas, E., and Morales, V., Caracterización química y nutrimental de la pulpa de café (Coffea arabica L.). Agroproductividad, 11(4), pp. 9-13, 2018.

[41] Rosas, J., Escarmilla, E., and Ruiz, O., Relación de los nutrientes del suelo con las características físicas y sensoriales del café orgánico [Online]. Scielo, 2008. [date of reference February 27th of 2023]. Available at: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0187...script=sci_arttext

[42] Ceballos, C., Montes, O., Londoño, L., Ramírez, C., and Bolívar, G., Effect of solid-state fermentation by Rhizopus oryzae on sorghum grains starch content and other physicochemical parameters. Vitae, 23(Supl. 1), pp. S880-S884, 2016.

[43] Navarro, C., and Roa, M., Comparación de la digestibilidad de tres especies forrajeras estimada mediante diferentes técnicas. Orinoquia, 22(1), pp. 15-33, 2018. DOI: https://doi.org/10.22579/20112629.476

[44] Nakilcioğlu-Taş, E., and Ötleş, S., Physical characterization of Arabica ground coffee with different roasting degrees. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 91(2), art. 20180191, 2019. DOI: https://doi.org/10.1590/0001-3765201920180191

[45] Pleissner, D., Katrin, A., Mehlmann, K., and Scheneider, R., Fermentative lactic acid production from coffee pulp hydrolysate using Bacillus coagulans at laboratory and pilot scales [Online]. ResearchGate, 2016. [date of reference January 13th of 2023]. Available at: https://www.researchgate.net/publication/304279577_Fermentative_lactic_acid_production_from_coffee_pulp_hydrolysate_using_Bacillus_coagulans_at_laboratory_and_pilot_scales

[46] Gurram, R., Al-Shannag, M., and Knapp, S., Technical possibilities of bioethanol production from coffee pulp: a renewable feedstock. Clean Technologies and Environmental Policy, 18, pp. 269-278, 2016. DOI: https://doi.org/10.1007/s10098-015-1015-9

[47] Martínez, S., Hernández, F., Aguilar, C., and Rodríguez, R., Extractos de pulpa de café: una revisión sobre antioxidantes polifenólicos y su actividad antimicrobiana. Investigación y Ciencia, [Online]. 27(77), pp. 73-79, 2019. [date of reference December 12th of 2022]. Available at: https://www.redalyc.org/journal/674/67459697009/html/

[48] Díaz, F., Ormaza, A., and Rojano, B., Efecto de la tostión del café (Coffea arabica L. var. Castillo) sobre el perfil de taza, contenido de compuestos antioxidantes y la actividad antioxidante. Información Tecnológica, 29(4), pp. 31-42, 2018. DOI: https://doi.org/10.4067/S0718-07642018000400031

[49] Palomino, L., Rabal, C., Araujo, A., and Del Bianchi, V., Enhanced extraction of phenolic compounds from coffee industry's residues through solid state fermentation by Penicillium purpurogenum. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 35(4), pp. 704-711, 2015.

[50] Melendez, R., Extracción asistida por ultrasonido de compuestos fenólicos y capacidad antioxidante de la pulpa de "café" (Coffea arábica L.), BSc. Thesis, Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, Peru, 2019.

[51] Cruzalegui, R., Orlando Güivin, O., Fernández, A., and Cruz, R., Caracterización de compuestos fenólicos y actividad antioxidante de pulpa de café (Coffea arabica L.) deshidratada de tres fincas cafeteras de la región Amazonas (Perú). Información Tecnológica, 32(5), pp. 157-166, 2021.

[52] Myo, H., and Khat-udomkiri, N., Optimization of ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from coffee pulp using propylene glycol as a solvent and their antioxidant activities. Ultrasonics Sonochemistry, 89, art. 105479, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2022.105479

[53] Shanmugam, S., Coffee, will it be Healthy Choice. IP Journal of Nutrition, Metabolism and Health Science, 3(2), pp. 45-51, 2020.

[54] Fernández, M., Villaño, D., Troncoso, A., and García, M., Revisión de los métodos de evaluación de la actividad antioxidante in vitro del vino y valoración de sus efectos in vivo. Archivos Latinoamericanos de Nutrición, [Online]. 56(2), pp. 110-122, 2006. [date of reference March 3rd of 2023]. Available at: https://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0004-06222006000200002&lng=es&tlng=es

[55] Thy Minh, K., Timothy, K., Minh, N., and Quan, V., Effects of drying on physical properties, phenolic compounds and antioxidant capacity of Robusta wet coffee pulp (Coffea canephora). Heliyon, 6(7), art. 04498, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04498

[56] López, T., Prado, A., Nevárez, G., Contreras, J., Rodríguez, R., and Aguilar, C., Incremento de la capacidad antioxidante de extractos de pulpa de café por fermentación láctica en medio sólido. CyTA - Journal of Food, 11(4), pp. 359-365, 2013. DOI: https://doi.org/10.1080/19476337.2013.773563

[57] Wong, J., Guyot, S., Aguilar, P., Muñiz, D., Contreras, J., and Aguilar, C., Structural characterization of native and oxidized procyanidins (condensed tannins) from coffee pulp (Coffea arabica) using phloroglucinolysis and thioglycolysis-HPLC-ESI-MS. Food Chemistry, 340, art. 127830, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127830

[58] Noriega, A., Silva, R., y García, M., Utilización de pulpa de café en alimentación animal. Zootecnia Tropical, [Online]. 26(4), pp. 411-419, 2008. [date of reference March 3rd of 2023]. Available at: https://ve.scielo.org/pdf/zt/v26n4/art01.pdf

[59] Samayoa-Toledo, A., Borrayo-Herrera, B., Pérez-Solares, A., Morataya-Sazo, M., and Montenegro-Álvarez, L., Extracción de mucilago, azúcares y taninos de la pulpa de café y producción de ácido acético comercial a partir de las mieles del café, BSc. Thesis, Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala, 2014.

[60] Torchio, F., Cagnasso, E., Gerbi, V., and Rolle, L., Mechanical properties, phenolic composition and extractability indices of Barbera grapes of different soluble solids contents from several growing areas. Analytica Chimica Acta, 1-2, pp. 183-189, 2010.

[61] Amorocho, C., and Cortés, Y., Caracterización fisicoquímica, microbiológica y sensorial de bebidas fermentadas de pulpa de café. Ciencia & Café, 16, art. 1889, 2021. DOI: https://doi.org/10.25186/.v16i.1889

[62] Prado, S., Documentación del proceso de producción de aromáticas a base de la pulpa del café para su industrialización, [Online]. 2019 [date of reference January 15th of 2023]. Available at: https://unividafup.edu.co/repositorio/files/original/72a67c57fd65516f00422789b6573fd9.pdf

[63] Serna, A., Torres, L., Martinez, K., and Hernandez, M., Use of coffee pulp as an alternative for the valorization of by-products. Revista Internacional de Contaminación Ambiental. 31(1), pp. 37-45, 2018. DOI: https://doi.org/10.18273/revion.v31n1-2018006

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IEEE

[1]
J. López-Silva, Y. S. Viafara, C. Ramírez-Toro, L. Londoño, y G. Bolívar, «Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product», DYNA, vol. 92, n.º 235, pp. 66–75, ene. 2025.

ACM

[1]
López-Silva, J., Viafara, Y.S., Ramírez-Toro, C., Londoño, L. y Bolívar, G. 2025. Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product. DYNA. 92, 235 (ene. 2025), 66–75. DOI:https://doi.org/10.15446/dyna.v92n235.116626.

ACS

(1)
López-Silva, J.; Viafara, Y. S.; Ramírez-Toro, C.; Londoño, L.; Bolívar, G. Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product. DYNA 2025, 92, 66-75.

APA

López-Silva, J., Viafara, Y. S., Ramírez-Toro, C., Londoño, L. y Bolívar, G. (2025). Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product. DYNA, 92(235), 66–75. https://doi.org/10.15446/dyna.v92n235.116626

ABNT

LÓPEZ-SILVA, J.; VIAFARA, Y. S.; RAMÍREZ-TORO, C.; LONDOÑO, L.; BOLÍVAR, G. Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product. DYNA, [S. l.], v. 92, n. 235, p. 66–75, 2025. DOI: 10.15446/dyna.v92n235.116626. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/116626. Acesso em: 28 mar. 2025.

Chicago

López-Silva, Jhennifer, Yineth Sofia Viafara, Cristina Ramírez-Toro, Liliana Londoño, y Germán Bolívar. 2025. «Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product». DYNA 92 (235):66-75. https://doi.org/10.15446/dyna.v92n235.116626.

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López-Silva, J., Viafara, Y. S., Ramírez-Toro, C., Londoño, L. y Bolívar, G. (2025) «Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product», DYNA, 92(235), pp. 66–75. doi: 10.15446/dyna.v92n235.116626.

MLA

López-Silva, J., Y. S. Viafara, C. Ramírez-Toro, L. Londoño, y G. Bolívar. «Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product». DYNA, vol. 92, n.º 235, enero de 2025, pp. 66-75, doi:10.15446/dyna.v92n235.116626.

Turabian

López-Silva, Jhennifer, Yineth Sofia Viafara, Cristina Ramírez-Toro, Liliana Londoño, y Germán Bolívar. «Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product». DYNA 92, no. 235 (enero 27, 2025): 66–75. Accedido marzo 28, 2025. https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/116626.

Vancouver

1.
López-Silva J, Viafara YS, Ramírez-Toro C, Londoño L, Bolívar G. Effect of solid fermentation with Rhizopus oryzae on coffee pulp to obtain a food product. DYNA [Internet]. 27 de enero de 2025 [citado 28 de marzo de 2025];92(235):66-75. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/116626

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