Effect of bean mass and turning frequency on the physicochemical and sensory quality of cocoa (Theobroma cacao L.) in the Colombian Amazon

Authors

DOI:

https://doi.org/10.34069/RA/2026.17.06

Keywords:

acidity, fermentation, pH, polyphenols, postharvest.

Abstract

Cocoa (Theobroma cacao L.) is a crop of economic importance in the Colombian Amazon, and its quality largely depends on fermentation management. This study evaluated the effect of bag filling proportion and turning frequency on the physicochemical and sensory quality of CCN 51 cocoa. A completely randomized 3 × 3 factorial design was used, with three bag filling levels (25, 50, and 75%) and three turning frequencies (1, 2, and 3 times per day), for a total of nine treatments with five replicates. Fermented mass pH, dried bean pH, titratable acidity in fermented mass and dried beans, polyphenol content, and sensory profile were evaluated. The results showed significant differences in fermented mass pH, dried bean pH, titratable acidity of the fermented mass, and polyphenol content. The treatment with intermediate turning frequency and higher filling proportion promoted greater acidification, whereas three turnings per day preserved higher polyphenol content. Sensory evaluation showed greater intensity of aroma, acidity, and cocoa flavor, although with low aromatic complexity. It is concluded that turning management and fermented mass proportion influence the final quality of cocoa in small-scale fermentation systems.

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Author Biographies

Laura Isabela Muñoz Marín, Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Tecnóloga en Producción Agroindustrial, Institución Universitaria del Putumayo – UniPutumayo. Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Pijeidi Londoño Peña, Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Tecnóloga en Producción Agroindustrial, Institución Universitaria del Putumayo – UniPutumayo. Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Camila Andrea Jurado Noguera, Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Tecnóloga en Producción Agroindustrial, Institución Universitaria del Putumayo – UniPutumayo. Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Cesar Hernando Bolívar Herrera, Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Ingeniero Químico. Institución Universitaria del Putumayo – UniPutumayo. Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Juan Pablo Narváez-Herrera, Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

Zootecnista, Doctor en Ciencias Animales. Institución Universitaria del Putumayo – UniPutumayo. Semillero de Investigación Victoria Amazónica, Mocoa, Putumayo, Colombia.

References

Afoakwa, E. O., Paterson, A., Fowler, M., & Ryan, A. (2008). Flavor formation and character in cocoa and chocolate: A critical review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 48(9), 840–857. https://doi.org/10.1080/10408390701719272

Apraez Muñoz, J. J., Burgos Jiménez, G., & Burbano Ijaji, E. J. (2024). Caracterización morfoagronómica in situ de cacao nativo (Theobroma cacao L.) de Puerto Asís, Putumayo, Colombia. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 16(1), 81–102. https://doi.org/10.22490/21456453.7569

Calvo, A. M., Botina, B. L., García, M. C., Cardona, W. A., Montenegro, A. C., & Criollo, J. (2021). Dynamics of cocoa fermentation and its effect on quality. Scientific Reports, 11, 16746. https://doi.org/10.1038/s41598-021-95703-2

Camu, N., González, Á., De Winter, T., Van Schoor, A., De Bruyne, K., Vandamme, P., Takrama, J. S., Addo, S. K., & De Vuyst, L. (2008). Influence of turning and environmental contamination on the dynamics of populations of lactic acid and acetic acid bacteria involved in spontaneous cocoa bean heap fermentation in Ghana. Applied and Environmental Microbiology, 74(1), 86–98. https://doi.org/10.1128/AEM.01512-07

Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria, AGROSAVIA. (2016). PECTIA: Plan Estratégico de Ciencia, Tecnología e Innovación del sector Agropecuario colombiano 2017–2027. http://hdl.handle.net/20.500.12324/12759

Cortez, D., Quispe-Sanchez, L., Mestanza, M., Oliva-Cruz, M., Yoplac, I., Torres, C., & Chavez, S. G. (2023). Changes in bioactive compounds during fermentation of cocoa (Theobroma cacao) harvested in Amazonas-Peru. Current Research in Food Science, 6, 100494. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2023.100494

García-Rincón, P. A., Núñez-Ramírez, J. M., & Bahamón-Monje, A. F. (2021). Características fisicoquímicas y sensoriales de almendras fermentadas de cacao nacional (Theobroma cacao L.) con adición de probióticos en el Centro de Investigaciones Amazónicas, CIMAZ Macagual (Caquetá, Colombia). Ingeniería y Competitividad, 23(2), e21210885. https://doi.org/10.25100/iyc.v23i2.10885

Góngora-Duarte, A.F., Morales-Espitia, F.J., Trujillo-González, J.M., & Torres-Mora, M.A. (2023). Caracterización de los procesos en el beneficio del cacao (Theobroma cacao L) en producciones a pequeña escala en el municipio de Guamal del Piedemonte llanero colombiano. TecnoLógicas, 26(57), e201. https://doi.org/10.22430/22565337.2633

Horta-Téllez, H. B., Sandoval-Aldana, A. P., García-Muñoz, M. C., & Cerón-Salazar, I. X. (2019). Evaluation of the fermentation process and final quality of five cacao clones from the department of Huila, Colombia. DYNA, 86(210), 233–239. https://doi.org/10.15446/dyna.v86n210.75814

Hurst, W. J., Krake, S. H., Bergmeier, S. C., Payne, M. J., Miller, K. B., & Stuart, D. A. (2011). Impact of fermentation, drying, roasting and Dutch processing on flavan-3-ol stereochemistry in cacao beans and cocoa ingredients. Chemistry Central Journal, 5, 53. https://doi.org/10.1186/1752-153X-5-53

Instituto Colombiano de Normas Técnica y Certificación, ICONTEC. (2004). Análisis sensorial. Directrices para el uso de escalas de respuesta cuantitativas (NTC 5328).

Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC. (1996). Análisis sensorial. Metodología. Guía general (NTC 3925).

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, IDEAM. (2018). Metodología de la operación estadística variables meteorológicas. https://www.ideam.gov.co/transparencia/datos-abiertos/seccion-de-datos-abiertos

López-Hernández, M. del P., Melo-Martínez, S. E., & Criollo-Núñez, J. (2023). Efecto del estado de madurez, genotipo y localización geográfica sobre las características fisicoquímicas del grano de cacao durante la fermentación. Ingeniería y Competitividad, 25(3), e-20412503. https://doi.org/10.25100/iyc.v25i2.12503

Parra Pineda, M. A., & Orozco Calero, A. (2021). Alternativas de comercialización para el cacao en el marco de la sustitución de cultivos de uso ilícito en San Miguel, Putumayo. Una mira desde la Asociación de Productores de Cacao La Florida (ASOPROCAF). https://hdl.handle.net/20.500.14625/30674

Penagos Muñeton, A. (2019). Estandarización del proceso de fermentación de cacao (Theobroma cacao L.) en función de la relación entre la masa de grano y el volumen del cajón fermentador (Tesis de grado), Universidad Nacional de Colombia. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/76069

Peña González, M. A., Ortiz Urgiles, J. P., Santander Pérez, F. A., Lazo Vélez, M. A., & Caroca Cáceres, R. S. (2023). Physicochemical changes during controlled laboratory fermentation of cocoa (CCN-51) with the inclusion of fruits and on-farm inoculation. Brazilian Journal of Food Technology, 26, e2023013. https://doi.org/10.1590/1981-6723.01323

Polanía-Hincapié, P. A., Suárez, J. C., Hernández, H. E., Ramón-Triana, V. Y., Cuéllar-Álvarez, L. N., & Casanoves, F. (2023). Influence of fermentation time on the chemical and functional composition of different cocoa clones from southern Colombia. Fermentation, 9(11), 982. https://doi.org/10.3390/fermentation9110982

Portillo, E., Labarca, M., Grazziani, L., Cros, E., Assemat, S., Davrieux, F., & Boulager, R. (2011). Influencia de las condiciones del tratamiento poscosecha sobre la temperatura y acidez en granos de cacao Criollo (Theobroma cacao L.). Revista de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia, 28(Supl. 1), 646–660. https://www.revfacagronluz.org.ve/indsupl_2011.html

R Core Team. (2023). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. https://cir.nii.ac.jp/crid/1370298755636824325

Ramírez González, A. F., Gutiérrez García, G. A., Polanía-Hincapié, P. A., López, L. J., & Suárez, J. C. (2024). Fermentation and its effect on the physicochemical and sensory attributes of cocoa beans in the Colombian Amazon. PLOS ONE, 19(10), e0306680. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0306680

Rivera Fernández, R. D., Barrera Álvarez, A. E., Guzmán Cedeño, Á. M., Medina Quinteros, H. N., Casanova Ferrín, L. M., Peña Galeas, M. M., & Nivela Morante, P. E. (2012). Efecto del tipo y tiempo de fermentación en la calidad física y química del cacao (Theobroma cacao L.) tipo Nacional. Ciencia y Tecnología, 5(1), 7–12. https://doi.org/10.18779/cyt.v5i1.120

Solórzano, C. Y. E., Franco, K. J. B., García, D. A. T., Escobar, Á. O. F., Navarrete, Y. T., & Vera, J. (2021). Efecto de la fermentación de cacao (Theobroma cacao L.), variedad nacional y trinitario, en cajas de maderas no convencionales sobre la calidad física y sensorial del licor de cacao. Revista de Investigación Talentos, 8(2), 42–55. https://doi.org/10.33789/talentos.8.2.153

Vázquez-Ovando, A., Ovando-Medina, I., Adriano-Anaya, L., Betancur-Ancona, D., & Salvador-Figueroa, M. (2016). Alcaloides y polifenoles del cacao, mecanismos que regulan su biosíntesis y sus implicaciones en el sabor y aroma. Archivos Latinoamericanos de Nutrición, 66(3), 239–254. https://doi.org/10.37527/2016.66.3.010

Velásquez-Reyes, D., Gschaedler, A., Kirchmayr, M., Avendaño-Arrazate, C., Rodríguez-Campos, J., Calva-Estrada, S. de J., & Lugo-Cervantes, E. (2021). Cocoa bean turning as a method for redirecting the aroma compound profile in artisanal cocoa fermentation. Heliyon, 7(8), e07694. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e07694

Published

2026-06-30

How to Cite

Muñoz Marín, L. I., Londoño Peña, P., Jurado Noguera, C. A., Bolívar Herrera, C. H., & Narváez-Herrera, J. P. (2026). Effect of bean mass and turning frequency on the physicochemical and sensory quality of cocoa (Theobroma cacao L.) in the Colombian Amazon. Revista Científica Del Amazonas, 9(17), 79–94. https://doi.org/10.34069/RA/2026.17.06

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Articles