El cafetal descafeinado

El café es, después del petróleo, el producto más importante del comercio internacional. Los principales países productores (Brasil, Vietnam, Colombia, Indonesia y Etiopía) están lejos de los principales países consumidores (Estados Unidos, Alemania, Italia, Japón y Francia) lo que implica grandes redes logísticas y un importante movimiento de divisas.

El valor económico del café para los países exportadores está entre 15.000 y 20.000 millones de dólares al año. Es la segunda bebida más popular del mundo después del agua.

El café como bebida es un invento relativamente reciente comparado con el té o el vino. Se calcula que su origen está en torno al siglo XV cuando un místico yemení popularizó una infusión revitalizante preparada en Etiopia tostando e hirviendo unas bayas de unos arbustos que ahora llamamos plantas del café o Coffea. género Coffea tiene en torno a 125 especies, dos de las cuales dominan el mercado: Coffea arabica, la que produce los mejores cafés con mayor riqueza de sabores y aromas, y que solo se puede cultivar en climas fríos y Coffea canephora, normalmente denominada robusta, que se usa principalmente para hacer café instantáneo y para las mezclas de poco valor y que se da bien en regiones más cálidas.

El café contiene unos 2.000 compuestos químicos diferentes que dan a la bebida su apreciado aroma y sabor. Uno de ellos es la cafeína, cuya presencia en la planta se cree que es debida a sus propiedades insecticidas. Como es de todos sabido, la cafeína también actúa sobre el sistema nervioso humano generando excitación, siendo un estimulante típico. Es la sustancia psicoactiva más consumida en el mundo. Se calcula que el 90% de los adultos estadounidenses toman cafeína diariamente en el café, el té, los refrescos o las bebidas energéticas. cafeína está presente en una concentración del 1.2% en las variedades comerciales de C. arabica y en un 2-3% en las de C. canephora. Esta molécula tiene propiedades adictivas lo que ha hecho que el mercado del café haya ido siempre en aumento.

El efecto estimulante de la cafeína que gusta a tantos (“necesito un café para empezar el día”) es la mayor pega para otros que son especialmente sensibles a sus efectos, lo evitan por motivos religiosos o simplemente no quieren que les desvele. En 1901, Gabriel Bertrand un investigador del Instituto Pasteur descubrió una especie de café que no tenía prácticamente cafeína en la Isla Grande de las Comores, cerca de Madagascar. De hecho, la mayoría de las especies de plantas del café no tienen cafeína o el nivel es tan bajo que no causan un efecto estimulante pero el café resultante es de mala calidad. También hay un grupo de especies que tienen niveles intermedios de cafeína (entre el 0.6 y el 1%) algunas de las cuales han llegado ya al mercado, en particular una impulsada por el fabricante de café italiano Illy. Desafortunadamente, la mayoría de las plantas pobres en cafeína o producen poco fruto o contienen una cantidad alta de sustancias amargas lo que no les hace buenos candidatos para su explotación comercial.

Desde muy pronto se planteó la necesidad de poder disponer de café descafeinado. En 1905, Ludwig Roselius de Bremen, Alemania, fundador de la compañía Kaffee HAG patentó el primer proceso químico de descafeinización. Al principio se utilizaba benceno para la extracción de la cafeína pero además de su fuerte olor, es tóxico por lo que se fue sustituyendo por otros disolventes. En la actualidad el proceso consiste en tratar los granos de café verdes en una atmósfera de CO₂ líquido o de agua hirviendo durante horas y luego tratar con disolventes para quitar la cafeína antes de empezar el tostado. El proceso se repite de ocho a doce veces hasta conseguir extraer al menos el 97% de la cafeína que es el estándar aceptado internacionalmente para el café descafeinado. Aunque muchos amantes del café dicen que el descafeinado es una mala versión del verdadero café y que su sabor y aroma están gravemente afectados, el valor comercial del café descafeinado supera los 2.000 millones de dólares al año, lo que es un buen aliciente para profundizar en la investigación.

Se llevan décadas intentando disponer de una planta que no produzca cafeína de forma natural y poder tratar los granos de café de esa variedad como los de cualquier otra planta evitando el proceso de extracción de la cafeína. Se pensaba que el cafetal descafeinado sería algo sencillo de conseguir pero no está resultando nada fácil. Los métodos utilizados han sido los siguientes:

–        Extracción química. Buscar disolventes de la cafeína que afecten lo menos posible al resto de las sustancias químicas del grano de café. Las pegas son que el proceso extractivo puede ser laborioso y costoso y que los aficionados al café dicen que el sabor queda gravemente afectado en todos los sistemas extractivos probados hasta ahora.

–        Hibridación. La planta principal para la producción del café es Coffea arabica. Se cruza con otras especies del género Coffea que tienen un menor contenido en cafeína. Se ha conseguido un híbrido de tres especies que produce una cantidad baja de cafeína (0,37%) aunque tanto su cultivo como el sabor resultante resultan problemáticos.

–        Cruce. Se trata de cruzar plantas productoras de Coffea arabica con otras cepas de la misma especie bajas en cafeína.  Las pegas son que las variedades no productoras de cafeína son difíciles de encontrar y en los cruces es difícil excluir de la planta resultante las características no deseadas que hacen que el otro progenitor no sea usado para la producción comercial de café.

–        Ingeniería genética. Se trata de bloquear o destruir los genes que intervienen en la síntesis de la cafeína. Las desventajas en este caso son que todos los biólogos moleculares de plantas saben que el café es una especie con la que es notoriamente difícil trabajar y que hay un rechazo en muchos países a los alimentos que provengan de especies modificadas genéticamente.

Una de las principales dificultades es que el café no es una planta sencilla de cultivar. Primero, tarda años en producir fruto, después puede ser caprichosa cuando lo hace. Para que la plantación, el cafetal sea productivo, las plantas tienen que producir grano en alta cantidad, tienen que madurar sincrónicamente y tienen que tener un tamaño y una forma que permita que se puedan cosechar con facilidad los granos ya sea con la mano o utilizando maquinaria. Si cualquiera de estas condiciones se pierde al manipular la planta para conseguir una variedad sin cafeína, el espécimen resultante no sirve para la producción agrícola. Hasta el momento, la búsqueda de un planta sin cafeína ha producido resultados interesantes de investigación pero nada viable comercialmente.

El caso del café descafeinado es un excelente ejemplo de una mala noticia: que la investigación básica realizada en los laboratorios no es fácil de trasladar a la agricultura industrial. Como decía Rod Sharp, un biólogo celular jubilado que intentó producir plantas de café sin cafeína en los 1980 “Los del laboratorio de investigación somos siempre un poco ingenuos. Saltamos de alegría cuando conseguimos algo, pero convertir eso en una operación viable comercialmente es otro reto totalmente distinto”. Ello no obstante, Sharp se muestra confiado en que la planta del café desvelará algún día sus secretos: “Sucederá” dice “es solo que necesita un período largo de incubación”.

Investigadores brasileños centraron su atención en un grupo de semillas recolectada por una expedición de la ONU a Etiopía y Eritrea. Las semillas se plantaron en varios países incluyendo Costa Rica. 308 de esos linajes fueron enviados a Brasil y una de esas plantas mostró resultados prometedores al medir mediante HPLC la producción de cafeína. Tras el análisis bioquímico se vio que tenía un defecto en el último paso de la ruta biosintética, el que convierte la teobromina, un estimulante suave y diurético, en cafeína. La idea es utilizar esta planta mutante para la obtención de cafetales sin cafeína y el gobierno brasileño, el principal productor mundial, ha apoyado con contundencia esta investigación dirigida por Paulo Mazzafera.

La llegada de la Ingeniería Genética impulsó a muchos investigadores a conseguir plantas de café descafeinado atacando a los genes apropiados en las plantas apropiadas. Pero el café ha sido muy resistente a este tipo de manipulación. Se puso en marcha un estudio en Hawái aplicando la técnica que se conoce como del “antisentido” en la cual se introduce un gen en la planta que reduce la producción de una proteína determinada. Con esta técnica se “creó” el tomate Flavr Savr, que tiene una proteína importante en la maduración bloqueada lo que hace que se pueda cosechar más tarde en la planta puesto que aguanta mucho mejor el trasporte y la comercialización. En el caso del café, la proteína a bloquear era una que intervenía en la ruta de síntesis de la cafeína.

Sin embargo, los problemas se acumularon prácticamente desde el inicio de la investigación. Para crear una planta modificada genéticamente se cultivan células aisladas en un medio nutritivo. Después se inyecta el material genético modificado en esas células y finalmente se estimula que esa pelota de células vegetales inicie su diferenciación hacia una planta. Por razones que no se conocen bien el proceso funciona muy mal en la planta del café.

Posteriormente se han utilizado tecnologías más modernas como el ARN de interferencia. También se ha trabajado con la variedad robusta confiando en que sea más dócil en el laboratorio obteniendo también malos resultados. Muy pocas células admitían el ADN modificado y tras mucho tiempo de trabajo solo se obtuvieron 35 plantones transgénicos lo que les hacía inviables comercialmente, aunque al comprobar los niveles de cafeína en algunas hojas pudieron demostrar que tenían un 70% menos de cafeína que sus plantas control. Posteriormente se han adaptado los métodos a C. arabica pero esas plantas tienen todavía que dar fruto. Cada año, el pistilo, la parte femenina de las plantas, madura y se deteriora una semana antes de que el polen esté listo para su fecundación, por eso no se produce ningún fruto. No se sabe todavía cómo evitarlo.

Otro problema que se ha visto es que la ruta de síntesis de cafeína tiene varios caminos alternativos, vías laterales. Por eso, aunque se consiga bloquear la ruta principal, esos otros sistemas producirán cierta cantidad de cafeína y el café resultante nunca será libre de cafeína al 100%. Otra dificultad añadida es la aceptación del consumidor. La mayoría de las plantas transgénicas están pensadas para resultar atractivas al agricultor, mediante la incorporación de resistencia a plagas, tolerancia a herbicidas, etc. Pero aquí quien debe decidir si paga una cantidad extra por el café es el consumidor y la etiqueta de modificado genéticamente no es que sea muy atrayente para una gran parte de la sociedad.

El rechazo existente en muchos países desarrollados a los alimentos procedentes de organismos modificados genéticamente y la regulación subsiguiente puede hacer que las variedades etiópicas libres de cafeína tengan un mayor atractivo. En la estación de floración, una investigadora pasa todo el día en los campos de cultivo, cortando los estambres productores de polen de las plantas y tapando los pistilos de forma que ella pueda polinizarlos a manos después. El resultado de todo ese esfuerzo son unas 800 plantas al año. Los granos de café que se han recolectado tienen un buen sabor, según catas por especialistas, pero las plantas tienden a formar copas arbustivas y a no florecer uniformemente, lo que dificulta la cosecha. El equipo trabaja ahora en repicar plantas que sean bajas en cafeína pero que aumenten su productividad.

Hay también dudas sobre los riesgos derivados de eliminar la cafeína: está ahí por una buena razón. La cafeína es un insecticida natural y eso explica porqué las plantas salvajes que son bajas en cafeína contienen tanta cantidad de otros productos amargos: buscan otro camino para espantar a los animales herbívoros.

A pesar de tantos fracasos, numerosos grupos de investigación siguen buscando una planta que sea buena productora de café sin cafeína. Benoit Bertrand, del Centro Francés de Investigación y Desarrollo Agrícola en Montpellier ha estado testando la colección de plantas del centro para determinar sus niveles de cafeína. Chifumi Nagai del Centro de Investigación Agrícola de Hawai ha estado trabajando en Madagascar con el apoyo de una empresa cafetera de Japón UCC Ueshima para desarrollar un híbrido de tres especies que tenga un buen sabor, una producción adecuada y contenga solo un 0,37% de cafeína. Van avanzado.

Mazzafera viendo que sus resultados con las variedades etiópicas no le llevaban a ninguna parte, intentó un nuevo enfoque. Cogió las semillas de una variedad de C. arabica de alta producción y las sumergió en mutágenos, sustancias químicas que originan cambios en el ADN y producen numerosas mutaciones. A continuación determinó los niveles de cafeína en 28.000 plantones, seleccionando siete plantas que tienen solamente un 2% de los niveles normales de cafeína. Ya ha registrado incluso un nombre: Decaffito. Aún así, el tema no está resuelto. La cepa encontrada es susceptible a la polinización cruzada, que puede reinstalar la síntesis de cafeína en los granos pero Mazzafera está decidido a cultivar esta cepa de forma que sea viable comercialmente. El propio Mazzafera ha dicho: si tuviera una finca, lo cultivaría yo mismo. Quizá el cafetal descafeinado está ya a punto de aparecer.

Para leer más:

• Borrell, B. (2012) Plant biotechnology: Make it a decaf. The enduring quest for a coffee bean without the buzz. Nature 483: 264–266 http://www.nature.com/news/plant-biotechnology-make-it-a-decaf-1.10212?nc=1332641171617
• Mazzafera, P., Baumann, T. W., Shimizu, M. M. & Silvarolla, M. B. Trop. Plant Biol. 2, 63–76 (2009).
• Nagai, C., Rakotomalala, J. J. & Katahira, R. Euphytica 164, 133–142 (2008).
• Ogita, S., Uefuji, H., Yamaguchi, Y., Koizumi, N. & Sano, H. Nature 423, 823 (2003).
• Silvarolla, M. B., Mazzafera, P. & Fazuoli, L. C. (2004) Nature 429, 826 (2004).