Resumen
El extracto de vainilla es un producto comercial derivado de los frutos maduros procesados de las orquídeas de Vanilla. Esta publicación proporciona una visión general del proceso de producción del extracto natural de vainilla; también describe cómo los frutos (botánicamente llamados cápsulas, pero conocidos coloquialmente como "vainas") se transforman en extractos. Esta publicación está dirigida a consumidores, productores de todos los niveles y agentes de Extensión. Se describe cada etapa de la producción del extracto natural de vainilla, desde la polinización de la flor y la cosecha, hasta la clasificación, el curado y la extracción de las cápsulas.
Introducción
En la actualidad, el género de orquídeas Vanilla comprende 140 especies conocidas, pero solo algunas de estas enredaderas amantes de la sombra se cultivan con fines comerciales, principalmente Vanilla planifolia, V. pompona y V.odorata y el híbrido Vanilla x tahitensis (Cameron 2011). Aparte de estas cuatro especies principales, otras especies de vainilla tienen usos locales o limitados. La esencia de vainilla natural es una de las especias más valiosas a nivel global (Arenas y Dressler 2010). Cabe destacar que, aunque el precio de la cápsula cruda es altamente volátil ($5,06 a $17,86 por libra) (Hänke 2024), el precio del extracto natural generalmente es más estable ($1,37 a $6,23 por onza) y fluctúa según el origen y la calidad.
Los Estados Unidos y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) tienen un estándar de identidad para el extracto de vainilla comercial, establecido en el Título 21 del Código de Regulaciones Federales. Esta regulación restringe el uso del término "vainas de vainilla" a frutos curados de V. planifolia y V. × tahitensis. También define una unidad de vainas de vainilla como equivalente a 13,35 onzas de cápsulas con un contenido de humedad del 25 % y especifica que la concentración de extracto de vainilla simple (1x) es equivalente a una unidad de vainas de vainilla por galón de producto final con una concentración mínima de etanol del 35 %.
Polinización
La mayoría de las especies de vainilla son autofértiles (es decir, el polen de una flor puede fertilizar con éxito tanto a ella misma como a otras flores de la misma enredadera). Mientras que las flores de vainilla atraen a muchos insectos e incluso colibríes, solo las abejas del género Eulaema (tribu Euglossini, familia Apidae) son polinizadores efectivos de las especies comerciales de vainilla (De Oliveira et al. 2022). La polinización natural ocurre a una tasa baja, incluso en entornos nativos, con tasas reportadas de solo alrededor del 1 % en Vanilla planifolia y alrededor del 2,42 % al 5 % en V. pompona (De Oliveira et al. 2022).
Las flores de las orquídeas de vainilla aparecen en grupos llamados racimos. En cada racimo, una o pocas flores se abren a la vez, comenzando desde la base y avanzando hacia la parte superior (Arenas y Dressler 2010). Las flores de vainilla tienen una corta duración, siendo receptivas a la polinización solo durante seis a siete horas. Si son polinizadas dentro de este período, el ovario se hincha y se alarga, desarrollándose finalmente en una cápsula. Si no tiene éxito, la flor cae.
Dado que la tasa de polinización natural es baja, las plantaciones comerciales de vainilla dependen de la polinización manual, una técnica descubierta por Edmond Albius en 1841 (Melbourne 2019). Durante la polinización, debe moverse un pliegue de tejido llamado rostelo que separa los tejidos masculinos (polinias) de los femeninos (estigma), permitiendo que ambas partes de la flor entren en contacto y se logre la polinización. Para este procedimiento, se utiliza un objeto delgado, como un palillo de dientes, para levantar suavemente el rostelo y presionar las polinias contra el estigma (Figura 1).
Crédito: Manual Gastelbondo, UF/IFAS
Cosecha
Las cápsulas de vainilla alcanzan su estado óptimo de cosecha entre ocho y nueve meses después de la polinización (Van Dek et al., 2014). Las cápsulas cosechadas antes de los ocho meses pueden no producir extracto de alta calidad, mientras que las cápsulas cosechadas después de los nueve meses pueden abrirse. El rajado reduce el valor del cultivo en el mercado comercial ya que introduce el riesgo de descomposición. Sin embargo, si los frutos rajados no muestran signos de deterioro y van a ser procesados rápidamente, podría ser posible producir un extracto de alta calidad si el fruto tiene un alto contenido de vainillina.
La vainilla es cosechada ya sea por el racimo completo o por cápsulas individuales (Figura 2). Aunque cosechar cápsulas individuales permite un control más preciso de madurez, es un proceso laborioso y puede causar el daño de otras cápsulas del racimo. Cosechar el racimo entero, cortándolo desde su base, es más común en la producción comercial.
Crédito: Manuel Gastelbondo, UF/IFAS
Curado y clasificación
El curado de las cápsulas de vainilla es un proceso crucial que transforma un compuesto llamado glucovanilina, el cual se acumula en las cápsulas verdes, en vainillina, el compuesto responsable del aroma y sabor distintivos de la vainilla. La calidad de vainilla curada depende en gran medida de la madurez de las cápsulas en el momento de la cosecha. Las cápsulas inmaduras o verdes darán como resultado un producto de menor calidad comparado al de las cápsulas completamente maduras ya que contienen mucho menos glucovanilina. Por lo tanto, la cosecha y selección cuidadosa de las cápsulas de vainilla es un paso crucial para el proceso de clasificación.
El tamaño, la humedad y el contenido de vainillina son características clave que determinan la clasificación de las cápsulas de vainilla y, por lo tanto, el valor de mercado del cultivo. Las cápsulas de Grado A1 miden más de 12 cm, son de color café oscuro y tienen un nivel máximo de humedad del 30 %. Los grados inferiores incluyen Grado A2 para cápsulas abiertas y Grado B para cápsulas más cortas e irregulares con un nivel máximo de humedad del 25 % (Tabla 1). El cálculo del nivel de humedad se deriva del porcentaje del peso de una cápsula curada en comparación con su peso original cuando está fresca. Por ejemplo, una cápsula fresca que pierde el 75 % de su peso original durante el curado pesará el 25 % de su peso original. Por lo tanto, el contenido de humedad es del 25 %. (Havkin-Frenkel & Belanger 2011).
Tabla 1. Estándares de clasificación de cápsulas de vainilla.
Aunque el proceso de curado puede variar significativamente en cada sitio de producción, en general, se lleva a cabo en cinco pasos, descritos en la Tabla 2 e ilustrados en la Figura 3.
Tabla 2. Pasos para del proceso de curado.
Crédito: Manuel Gastelbondo, UF/IFAS
Extracción
La vainillina, el principal compuesto responsable del sabor en el extracto de vainilla, se obtiene mediante un proceso llamado maceración etanólica. El proceso de extracción implica triturar las cápsulas curadas y sumergirlas en etanol de grado alimenticio. La vainillina, junto con otros metabolitos que contribuyen al perfil de aroma y sabor, se disuelve en etanol. El etanol es el disolvente preferido para este proceso, ya que es seguro para el consumo y eficaz en la extracción de vainillina (Jadhav et al. 2009). Se recomienda utilizar únicamente etanol de grado alimenticio para esta extracción.
Al emplear el proceso de extracción Soxhlet, una proporción de 1 g de vainilla curada por 100 ml de etanol se considera óptima. El proceso de extracción es más eficiente a altas temperaturas (>78 °C). Utilizar una solución de etanol al 50 % es ideal para la extracción de vainilla, ya que su mayor polaridad mejora la solubilidad de la vainillina (Jadhav et al. 2009). Después de dos semanas, filtre los sólidos (Figura 4). Como alternativa, los extractos pueden almacenarse a temperatura ambiente en la oscuridad durante dos semanas, lo cual ayudará a obtener las tasas de extracción satisfactorias de los metabolitos deseados.
Crédito: Manuel Gastelbondo, UF/IFAS
Métodos de extracción alternativos y más complejos incluyen la percolación, la extracción de oleorresina y la extracción con fluidos supercríticos, los cuales ofrecen ventajas como mayor rendimiento y pureza (Sinha et al. 2008). Las técnicas de extracción enzimática también pueden mejorar el rendimiento de la vainillina al descomponer la glucovanilina atrapada en estructuras de celulosa (Liaqat et al. 2023).
Se recomienda el uso de materiales de grado alimenticio y condiciones higiénicas durante el proceso. El metanol y otros disolventes no son seguros para el consumo y no deben utilizarse para la elaboración de extracto natural de vainilla.
Referencias
Arenas, M. A. S., and R. L. Dressler. 2010. “A Revision of the Mexican and Central American Species of Vanilla plumier ex Miller with a Characterization of Their ITS Region of the Nuclear Ribosomal DNA.” Lankesteriana 9 (3): 285–354. https://www.lankesteriana.org/lankesteriana/Vol.9(3)/Lankesteriana%209(3)%20complete%20issue.pdf
Cameron, K. 2011. Vanilla Orchids: Natural History and Cultivation. Timber Press.
de Oliveira, R. T., J. P. da Silva Oliveira, and A. F. Macedo. 2022. “Vanilla beyond Vanilla planifolia and Vanilla x tahitensis: Taxonomy and Historical Notes, Reproductive Biology, and Metabolites. Plants 11 (23): 3311. https://doi.org/10.3390/plants11233311
Hänke, H. 2024. 2024 Living Income Reference Price Update for Vanilla Sourced from Madagascar. Fair Trade International. https://www.fairtrade.net/en/get-involved/library/living-income-reference-prices-for-vanilla-from-uganda-and-madag.html
Havkin-Frenkel, D., and F. C. Belanger. 2011. Handbook of Vanilla Science and Technology. Blackwell Publishing.
Jadhav, D., B. N. Rekha, P. R. Gogate, and V. K. Rathod. 2009. “Extraction of Vanillin from Vanilla Pods: A Comparison Study of Conventional Soxhlet and Ultrasound Assisted Extraction.” Journal of Food Engineering 93 (4): 421–426. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.02.007
Liaqat, F., L. Xu, M. I. Khazi, S. Ali, M. U. Rahman, and D. Zhu. 2023. “Extraction, Purification, and Applications of Vanillin: A Review of Recent Advances and Challenges.” Industrial Crops and Products 204 (Part B): 117372. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.117372
Melbourne, L. 2019. “Edmond Albius: The Boy Who Revolutionised the Vanilla Industry.” The Linnean Society of London, October 16. https://www.linnean.org/news/2019/10/16/edmond-albius
Sinha, A. K., U. K. Sharma, and N. Sharma. 2008. “A Comprehensive Review on Vanilla Flavor: Extraction, Isolation and Quantification of Vanillin and Others Constituents.” International Journal of Food Sciences and Nutrition 59 (4): 299–326. https://doi.org/10.1080/09687630701539350
Van Dyk, S., P. Holford, P. Subedi, K. Walsh, M. Williams, and W. B. McGlasson. 2014. “Determining the Harvest Maturity of Vanilla Beans.” Scientia Horticulturae 168: 249–257. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.02.002