La vainilla: Una esencia muy mexicana

Escrito por Herbert Jair Barrales-Cureño y Braulio Edgar Herrera-Cabrera

 

Importancia económica de la vainilla

El aroma de vainilla es sutil e inconfundible, siendo la vainilla la responsable de esta importante fragancia balsámica y dulce que se utiliza en alta perfumería por sus distintas y delicadas notas que evocan agradables sensaciones y nos hacen sentir bien. La vainilla (Vanilla planifolia Andrews) es una orquídea aromática epífita (que crece sobre otro vegetal) de gran importancia económica por su uso en la valiosa industria alimenticia y cosmética (perfumería). El género Vainilla pertenece a la familia Orchidaceae, la cual comprende 788 géneros y 18,500 especies, siendo una de las principales y mayores familias de plantas florales del mundo. La especie V. planifolia es la única orquídea que tiene una importancia económica directa porque es la principal fuente del aroma de la vainilla. Aunque existen cientos de orquídeas de vainilla, que derivan de la especie V. planifolia, solo algunas contienen las valiosas vainas aromáticas con alto valor comercial, con un precio muy fluctuante, ya que este puede bajar hasta los 30 dólares el kg, incluso más, como en Madagascar, donde llega a los 20 dólares el kg.

La vainilla es una orquídea que, a nivel mundial, se comercializa como una especia de alto precio después del azafrán (Crocus sativus) y el cardamomo (Elettaria cardamomum), otra especie aromática. En México, el costo de la vainilla natural es de $1,000 a $2,350 pesos por kg. Los precios suben debido a los eventos de cambios climáticos como las altas temperaturas, la sequía y las lluvias intensas, que impactan de forma severa sobre el cultivo, debido a que se requieren condiciones biológicas específicas, tales como clima cálido y húmedo, temperatura media anual de 21 a 32 ºC, altitud de 0 a 600 metros sobre el nivel del mar y un suelo con buen drenaje y mucha materia orgánica. No existe un aroma de vainilla idéntico al natural, que iguale al extracto de vainilla.

Un poco de historia de la vainilla

La vainilla, deriva de la palabra vaina, fue cultivada por tribus mesoamericanas de la época precolombina; una vez realizada la conquista por Hernán Cortés, los aztecas la emplearon para saborizar y aromatizar el cacao (chocolate caliente) que solían tomar, conocido también como xocoatl. Otros usos de la vainilla se reflejan en sus aplicaciones como fragancia, rituales, adornos ceremoniales, saborizante y medicinal. Se ha demostrado que posee actividad antibacteriana, antimicótica, antioxidante, antidepresiva y se ha utilizado contra el dolor de cabeza y acelerador del parto, e incluso en algunos lugares es considerada afrodisíaca.

La vainilla es originaria de las selvas tropicales del sureste de México y Centroamérica. Se distribuye desde Veracruz, San Luis Potosí, Puebla, Tabasco, Oaxaca, Chiapas hasta la Península de Yucatán en México. Actualmente, alrededor del 80% de la vainilla natural del mundo proviene de pequeñas explotaciones agrícolas de Madagascar e Indonesia, donde los agricultores siguen polinizando manualmente las orquídeas y cuidando las vainas de forma tradicional.

La vainilla, principal componente aromático de la vainilla, se aisló como una sustancia pura en 1858 por Theodore Gobley, al evaporar la vainilla desde extractos secos y posteriormente recristalizando los sólidos con una solución con agua caliente. En 1874, los científicos alemanes Ferdinand Tiemann y Wilhelm Haarmann, dedujeron su estructura química. La vainillina o 4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído, es un compuesto orgánico cuya fórmula molecular es C8H8O3. Sus grupos funcionales incluyen el éter, fenol y aldehído. La vainillina es un compuesto de coloración ligeramente amarilla, volátil, con un olor dulce y carácter cremoso que se encuentra acumulado en las vainas verdes de vainilla como un glucósido.

 

Gastronomía y cultivo de la vainilla

Su ingreso a Europa cambió para siempre la gastronomía: al mezclar la vainilla con cacao, azúcar y leche, se transformó en el famoso chocolate caliente. Antes de integrarse en el mundo de las fragancias, la vainilla y su aroma se integraron en recetas gastronómicas.

Las vainas son firmes, gruesas, de color verde amarillento, sin olor, que contiene semillas muy pequeñas de color obscuro casi negro y globoso con la testa sólida. La vainilla es una planta herbácea, trepadora, que utiliza diversos árboles como tutores y sombra. Las raíces se desarrollan sin profundizar en el suelo a varios metros de distancia. Las flores son hermafroditas, su rostellum es un órgano especial que hace imposible el contacto del polen con el estigma, lo que causa que la polinización natural deba ser realizada por insectos o por el corte o fisura del órgano, en el caso de la polinización manual.

La vainilla se cultiva en pequeña escala, floreciendo solo una vez al año. La polinización se realiza manualmente por la mañana o bien se fertiliza naturalmente con la ayuda de la abeja melipona o por el pájaro colibrí, ambos nativos de México. Para germinar, necesita la colaboración de un hongo que le ayuda a obtener nutrientes de la tierra, nos referimos a los hongos micorrícicos tipo orquidoides. Sus frutos tardan nueve meses en madurar. La vainilla más apreciada se cultiva en Madagascar, tarda tres años en florecer y debe ser polinizada en forma manual antes de 24 horas desde que brote la flor.

El fruto, son las vainas que producen las semillas, de las cuales se extrae la esencia aromática, la vainillina. México tiene un potencial cultivable de siete mil hectáreas que representarían 4,100 toneladas de vainilla, lo que lo coloca como la primera potencia en este cultivo. Actualmente, México es el quinto productor a nivel mundial, siendo Madagascar e Indonesia los líderes actuales.

 

Curado o beneficiado de la vainilla

Para obtener la esencia de vainilla, se realiza un proceso de fermentación natural conocido como curado, seguido del secado de las vainas verdes de vainilla, lo que permite que se produzcan reacciones químicas y enzimáticas, útil para que se forme la esencia, el aroma de la vainillina, adquiriendo un color chocolate. Cada país cultivador de vainilla ha desarrollado su propio proceso de curado. A pesar de todas las investigaciones realizadas sobre la química y la tecnología de la curación de la vainilla, los procesos tradicionales de curación de la vainilla se mantienen. El proceso de curación o beneficiado es laborioso y se desarrolla en las vainas o granos, lo cual evita la respiración de las vainas, aplicándoles calor para provocar una deshidratación y una lenta fermentación.

Los beneficiadores y productores de vainilla consideran que 5 kg de vainilla verde son requeridos para producir 1 kg de vainilla curada. Los cosechadores mexicanos desarrollaron el proceso de curado de las vainas con una duración de cinco a seis meses. Las colonias francesas de Madagascar y Comoras desarrollaron el proceso llamado Bourbón.

Una vaina en perfecto estado debe tener un color oscuro y ser muy fragante y flexible, hasta el punto de poder enrollarse en un dedo sin romperse, siendo sinónimo de calidad de la vaina de vainilla. Una vainilla curada puede tener cerca de un 2% de su peso en vainillina, que se visualiza como un polvo blanco.

Recientes investigaciones del perfil químico de los extractos de vainilla, la colocan como el componente principal de las vainas curadas con una concentración del 0.3 al 3% de vainillina, representando un tercio del sabor y olor de los extractos de vainilla. Las vainas beneficiadas de la orquídea de vainilla, además de la vainillina natural, tienen distintos compuestos volátiles que, de acuerdo a sus concentraciones, forman diferentes perfiles aromáticos. Estas concentraciones aromáticas se correlacionan con factores como la zona geográfica donde se siembra, condiciones climáticas, nutrición de la orquídea y el beneficiado o curado.

Química de la esencia de la vainilla

Además de la vainillina, el componente principal del sabor y olor de los extractos de vainilla, la esencia tiene otros componentes atribuidos al sabor, como algunos compuestos no volátiles (glucósidos) o macromoléculas, los cuales realzan y complementan el sabor. Como compuestos no volátiles se tienen a todos aquellos que presentan elevado peso molecular como glucosa, sacarosa, piranos, glucósidos y otros compuestos separados o fraccionados por métodos de cromatografía, como la de líquidos de alta resolución (HPLC) o la cromatografía en columna, cuyas estructuras se determinan por un Espectrómetro de Masas (estructura conocida) y/o Resonancia Magnética Nuclear (estructura desconocida).

Este atractivo aroma de la vaina de vainilla, contiene más de 500 compuestos volátiles, aunque solo se han aislado e identificado 250 hasta ahora. Se han identificado más de 400 componentes distintos, desde proteínas, azúcares y celulosa, hasta resinas, taninos y minerales. La vaina contiene agua, fibra, azúcares, grasa, aminoácidos y fenoles. La mayoría de los componentes volátiles se forman de su precursor inmediato o glucósido fenólico al curarse las vainas. La hidrólisis de varios glucósidos origina componentes del tipo monohidroxifenoles, siendo algunos de los componentes fenólicos oxidados a quinonas aromáticas. La molécula de vainillina natural es el componente principal y representa el 25% del sabor y olor de la vainilla.

 

Lo esencial de la vainillina

El aroma de la vainilla es mucho más complejo que la simple vainillina que se utiliza para aromatizar. Su aroma es liberado solo después del curado, en el cual el glucósido de la vainillina (glucovainillina) se hidroliza enzimáticamente por la beta-glucosidasa, liberando a la glucosa y a su aglicona la vainillina. Pese a esto, se pueden clasificar como componentes volátiles a todos aquellos que se separaron de los diversos extractos de vainilla mediante cromatografía de gases, como la misma vainillina, alcohol vainillínico, ácido vainillínico, ácido anísico, etil hexanoato y p-metoxibenzaldehído, entre otros. A estos compuestos se les atribuyen totalmente las propiedades de aroma debido a su volatilidad, además del sabor que otorgan a los extractos de vainilla.

Se han analizado diversos extractos de vainilla para determinar los perfiles químicos de autenticidad de estos, a través de la caracterización química de los componentes. La mayoría de los compuestos volátiles son los responsables de la esencia de las vainas de vainilla (carbonilos, alcoholes aromáticos, ácidos aromáticos, ésteres aromáticos, alcoholes alifáticos, ácidos, ésteres, lactonas, hidrocarburos aromáticos, terpenoides, hidrocarburos alifáticos y heterocíclicos), los cuales se pueden separar por cromatografía de gases e identificar por espectrometría de masas.

 

Alternativas de producción

El uso de cultivo in vitro de células vegetales podría ser una alternativa para aumentar la producción de vainillina. El uso de microorganismos que producen rendimientos de vainillina y compuestos relacionados superiores a 1 g/L, acaba de iniciarse a escala de laboratorio.

 

Para Saber Más:

Díaz-Bautista, M., Francisco-Ambrosio, G., Espinoza-Pérez, J., Barrales-Cureño, H.J., Reyes, C., Herrera-Cabrera, B.E. y Soto-Hernández, M. (2018). Morphological and phytochemical data of Vanilla species in Mexico. Data Brief., Sep. 7(20), 1730-1738. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352340918310722

 

Díaz-Bautista, M., Marcos Barrientos, F., Sotero Francisco, M.A., Espinoza-Pérez, J., Reyes-Reyes, C., Soto-Hernández, M., Herrera-Cabrera, B.E., López-Valdez, L.G., Montiel-Montoya, J. y Barrales-Cureño, H.J. (2022). Quantification of Vanillin in Fruits of Vanilla planifolia by High-Resolution Liquid Chromatography. Letters in Applied NanoBioScience, 12(1), 1-12. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352340918310722

 

Salazar-Rojas, V.M., Herrera-Cabrera, B.E., Delgado-Alvarado, A., Soto Hernández, M., Castillo-González, F. y Cobos-Peralta, M. (2012). Chemotypical variation in Vanilla planifolia Jack. (Orchidaceae) from the Puebla-Veracruz Totonacapan region. Genet. Resour. Crop Evol., 59, 875-887. https://www.researchgate.net/publication/237997016_Chemotypical_variation_in_Vanilla_planifolia_Jack_Orchidaceae_from_the_Puebla-Veracruz_Totonacapan_region

 

Hebert Jair Barrales-Cureño. Profesor e Investigador de la carrera de Ingeniería en Innovación Agrícola Sustentable, Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Zamora. Morelia, Michoacán, México.

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Braulio Edgar Herrera Cabrera. Profesor e Investigador Titular en el Colegio de Postgraduados, Campus Puebla. Puebla, México.

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