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La Técnica: Revista de las Agrociencias
e-ISSN 2477-8982
https://revistas.utm.edu.ec/index.php/latecnica
Nº. Edición Especial (91-110): 2022
latecnica@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
DOI: https://doi.org/10.33936/la_tecnica.v0i0.4324
Cadmio en el cultivo de cacao (Theobroma cacao L.) y sus
efectos ambientales
Cadmium in cocoa (Theobroma cacao L.) cultivation and its environmental effects
1
Luis Fernando Chancay Alcívar
Egresado de la Carrera de Ingeniería Agronómica, Facultad de Agronomía, Universidad Técnica de Manabí,
Ecuador
lchancay0859@utm.edu
ORCID: 0000-0002-3528-8337
2
Margarita Delgado Demera
Departamento de Agronomía, Facultad de Ingeniería Agronómica, Universidad Técnica de Manabí, Ecuador
margarita.delgado@utm.edu.ec
ORCID: 0000-0002-5997-5991
3
Carlos Alfredo Salas Macías
Departamento de Agronomía, Facultad de Ingeniería Agronómica, Universidad Técnica de Manabí, Ecuador
carlos.salas@utm.edu.ec
ORCID: 0000-0002-1641-1571
Recepción: 22 de enero de 2022 / Aceptación: 12 de abril de 2022 / Publicación: 13 de abril de 2022
Resumen
Un tema de mucha transcendencia en la actualidad agrícola es la presencia del cadmio en el cultivo
de cacao; dado que compromete severamente la salud, seguridad alimentaria y al medioambiente.
Aunque la demanda de cacao crece significativamente, la presencia de este contaminante es una
limitante potencial para su exportación y comercialización. Este artículo describe los efectos
ambientales que provoca el cadmio en la planta de cacao, en los ecosistemas suelo-agua, en la
salud humana y algunos conflictos socioeconómicos. En este sentido, a través de una revisión
bibliográfica sistemática e información disponible en bases de datos, se presenta un enuncio
enfocado básicamente al cadmio como uno de los metales más tóxicos e inhibitorios de los
procesos fisiológicos de las plantas ya que reduce el crecimiento, la actividad fotosintética, la
transpiración y el contenido de clorofilas, además de provocar un desbalance nutricional
importante en las plantas con sus consecuentes efectos sobre la productividad. Su acumulación
degrada el suelo, altera sus propiedades químicas (nutrientes y pH), físicas (textura, permeabilidad,
retención de agua y densidad) y biológicas (hongos y bacterias), perdiendo su capacidad de
autodepuración. En las partes áreas de las plantas permite su paso a la cadena trófica donde se
bioacumula, provocando efectos perjudiciales en la salud de las personas, dañando principalmente
riñones e hígado, pudiendo provocar nefropatía y daño hepático irreversible. La ingesta continuada
de este metal pesado puede provocar fragilidad ósea.
Palabras clave: Cacao, cadmio, ambiente, salud
Abstract
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A critical issue in agriculture today is the presence of cadmium in the cocoa crop, as it severely
compromises health, food safety, and the environment. Although the demand for cocoa is growing
significantly, the presence of this contaminant is a potential limiting factor for its export and
commercialization. This article describes the environmental effects of cadmium on the cocoa plant,
soil-water ecosystems, human health, and some socio-economic conflicts. In this sense, through a
systematic literature review and information available in databases, a statement is presented,
basically focused on cadmium as one of the most toxic and inhibitory metals in plant physiological
processes since it reduces growth, photosynthetic activity, transpiration, and chlorophyll content,
in addition to causing a significant nutritional imbalance in plants with consequent effects on
productivity. Its accumulation degrades the soil alters its chemical (nutrients and pH), physical
(texture, permeability, water retention, and density), and biological (fungi and bacteria) properties,
losing its self-purification capacity. In aerial parts of plants, it allows its passage to the trophic
chain where it bioaccumulates, causing harmful effects on people's health, mainly damaging
kidneys and liver, which can cause nephropathy and irreversible liver damage. Continued ingestion
of this heavy metal can cause bone fragility.
Keywords: Cocoa, cadmium, environment, health
Introducción
El consumo de chocolate a nivel mundial y la oportunidad para el desarrollo de los actores de la
cadena de valor, en particular de los agricultores, se ve reflejada en los 1.8 millones de hectáreas
que actualmente están destinadas para su producción; superficie que ha crecido de manera
sostenida desde el 2006 y que ha significado un incremento en la producción, y, por tanto, oferta
de sus productos, en especial del grano de cacao.(FAO [Organización de las Naciones Unidas para
la Alimentación y la Agricultura], 2018). En varios países de América Latina y el Caribe (ALC),
el cacao es un cultivo tradicional de importancia, pues desde la época de la colonia, ya se lo
producía con fines de exportación, por lo que se ha constituido en un dinamizador de sus
economías (Sánchez et al., 2019).
Existen diversos retos a los que se enfrenta esta especie: la escasa disponibilidad de mano de obra,
la existencia de enfermedades limitantes como las causadas por Moniliophthora roreri y
Phythophthora spp., productores de cacao que a menudo viven por debajo del umbral de la pobreza
(Fountain y Adams 2020) y las restricciones establecidas por los países consumidores frente a la
presencia de metales pesados que son bioacumulados y que generan problemas a la salud humana
(Antolinez et al., 2020). En el caso del cadmio, se ha llegado a evidenciar presencia tanto en la
almendra como en el producto transformado (Gramlich et al., 2018).
En el periodo 2017-2018 la producción de cacao en América fue aproximadamente de 748 mil
toneladas lo que representa un 16,3 % de la producción mundial y aproximadamente 1.700
millones de dólares norteamericanos. Sin embargo, a causa de las regulaciones efectuadas el 1 de
enero de 2019 por la Unión Europea donde se hace énfasis de las concentraciones permitidas de
cadmio (Cd) en el chocolate y productos derivados de cacao, las exportaciones al mercado europeo
estarían afectadas gravemente (Nieves et al., 2019), convirtiéndose también en un impacto
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socioambiental, que afecta las exportaciones y calidad de vida de los involucrados de la cadena de
valor.
A nivel global y local la creciente problemática de contaminación por metales pesados,
especialmente de cadmio en el cultivo de cacao, podría comprometer severamente la salud,
seguridad alimentaria y al medioambiente. Esta situación revela la necesidad de entender la
relación que existe entre el cadmio y sus efectos en la planta de cacao, en los ecosistemas, en el
suelo y agua, en la salud humana, algunos de los conflictos socioeconómicos y ambientales.
Adicionalmente se exponen las concentraciones de cadmio en algunos países productores de cacao,
especialmente del Ecuador.
Metodología
La metodología aplicada para el desarrollo de este artículo es bibliográfica documental, de tal
manera que se obtuvo, se seleccionó, se interpretó y analizo información existente en publicaciones
indexadas en bases de datos como: Scielo, Web of Science, Scopus, Latindex, Redalyc, entre otras;
al igual que en libros y capítulos de libros, resúmenes in extenso de memorias de congresos e
informes técnicos sobre temas relacionados con la descripción general del cultivo de cacao, la
descripción del contaminante (Cadmio) con la finalidad de exponer las relaciones existentes entre
los componentes del ecosistema y el efecto de este metal pesado sobre las plantas de cacao. La
búsqueda se realizó restringiendo los resultados a palabras clave como: cadmio, cadmio en cacao,
toxicidad del cadmio, cadmio en la salud humana, cadmio en plantas y medioambiente.
Resultados
Descripción general del cultivo del cacao
El cacao es una planta originaria de las selvas tropicales del continente americano. Vive a la
sombra de los bosques en suelos húmedos, bien drenados y ricos en materia orgánica. Requiere
precipitaciones anuales superiores a 2000 mm y temperaturas superiores a 16°C. Se distribuye
únicamente entre los 18° norte y los 15° sur de latitud, y prospera desde el nivel del mar hasta los
1.000 metros sobre el nivel del mar. (Ogata, 2007).
La Organización Internacional del Cacao (ICCO), reconoce tres variedades: tipo Criollo, el cual
dominó el mercado hasta mediados del siglo XVIII, considerado como cacao puro; tipo Forastero,
el amelonado es el más cultivado en muchos países de América Latina y el tipo Trinitario que
desciende de un cruce entre Criollo x Forastero (Acebo, et al., 2016).
Al cultivo de cacao establecido se le debe proporcionar sombra adecuada desde el momento del
trasplante hasta que crezca y desarrolle suficientemente para ocasionar autosombramiento, o hasta
que la sombra permanente se haya establecido completamente y de buena cobertura de cacao
(Quiroz y Mestanza, 2012).
Su consumo a nivel mundial es significativo, los granos de cacao son fuente de materia prima para
la elaboración del chocolate, uno de los commodities agrícola con mayor incremento en consumo
de los últimos años, la demanda en cantidad y calidad ha sostenido un aumento en el precio de la
almendra fermentada y seca (Intriago et al., 2019; Lara et al., 2016). Se usa también como
ingrediente básico dada la revaloración de la exquisitez de sus granos para una alimentación
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saludable, (Huamanchumo, 2017), su alto contenido vitamínico, como de minerales, antioxidantes
y calorías; además de su exquisito aroma y sabor, le ha permitido conquistar el mercado
internacional, (Mendoza et al., 2021).
A nivel mundial existen 58 países que produjeron cacao durante el periodo comprendido entre el
2010 y el 2020. Los 10 principales productores en este periodo fueron Côte d'Ivoire, Ghana,
Indonesia, Nigeria, Camerún, Brasil, Ecuador, Perú, República Dominicana y Colombia con
rendimiento de granos que van desde 61.571,82 hasta 1.763.407,82 toneladas (Figura 1).
Figura 1. Producción mundial de granos de cacao en toneladas por país durante el periodo 2010-
2020. (Adaptado a partir de información obtenida en FAOSTAT)
En el continente africano (Costa de Marfil), se encuentra ubicado los principales productores de
cacao que aproximadamente contribuyen con el 70 % de la producción mundial. En América, la
producción se enfoca en cultivos de cacao fino y de aroma, principalmente en Ecuador, Perú,
Brasil, Colombia, México, entre otros (Antolinez et al., 2020). En Ecuador en el año 2020, la
superficie plantada de cacao a nivel nacional fue de 590.579 hectáreas y una producción de
327.903 toneladas (INEC, 2021).
Descripción del contaminante: Metales pesados-Cadmio (Cd)
Khan (2015), precisa a los metales pesados como elementos con un peso específico igual o superior
a 5 g cm
-3
que tienen su origen en causas naturales y también como consecuencia de actividades
antropogénicas (desechos industriales, emisión de gases de los automóviles y las practicas
agronómicas (Aikpokpodion, 2012), como lo asevera Satarug (2019), la explotación minera,
contaminación del suelo, agua, plantas y animales a causa de la industrialización, uso intensivo de
fertilizantes, y otras actividades convenientes al desarrollo actual de las sociedades han favorecido
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el acrecimiento exagerado de metales pesados: mercurio (Hg), plomo (Pb), arsénico (As), cadmio
(Cd), cobre (Cu), cromo (Cr), entre otros.
Maddela et al. (2020), se refiere específicamente al cadmio (Cd) como un metal presente en el
suelo, producto de la meteorización de las rocas y erupciones volcánicas, fosfatos marinos y por
aportes de actividades humanas (explotación minera, la fundición y refinación de metales no
ferrosos, la quema de combustibles fósiles, la aplicación de fertilizantes fosfatados y la quema de
residuos industriales y urbanos, considerándolo un tóxico y riesgos a la salud humana,
especialmente a los niños. Huaraca et al. (2020), lo presenta como un problema ambiental, al ser
un metal altamente tóxico, con un alto poder de persistir en el suelo por periodos largos a causa de
la mínima pérdida microbiana y química; y Chávez et al. (2016) expone que Theobroma Cacao L.
puede absorber el cadmio (Cd) presente en el suelo y posteriormente acumularlo en sus
almendras. La gravedad de este metal depende de su toxicidad específica, bioacumulación,
persistencia y no biodegradabilidad (Wang et al., 2015).
Rodríguez et al. (2008), afirma que el cadmio es un metal pesado no esencial y poco abundante en
la corteza terrestre, sin embargo, en las últimas décadas ha aumentado considerablemente su
acumulación, como consecuencia de la actividad industrial, Pérez (2020), lo reafirma al detallar
que la proporción de este metal en los ecosistemas es bastante baja de forma natural que en ríos su
concentración puede alcanzar valores altos de entre 10 y 500 mg/ml, aunque depende de su
localización y la actividad antropogénica a la que esté asociado, mientras que en océano abierto la
concentración puede oscilar entre 0,5 y 10 mg/ml, se puede encontrar cadmio en la atmósfera, no
obstante, su persistencia en la misma es baja, es decir se deposita fácilmente. En suelos su
concentración media oscila entre 0,15 y 0,2 ppm, aunque su concentración es dependiente del tipo
roca existente.
Varios son los usos del cadmio que van desde pinturas, plásticos, pilas, baterías, abonos,
soldaduras, asbestos, pigmentos, barras (reactores nucleares), farmacéutica, fotografía, vidrio,
porcelana, etc. (Wasson et al., 2005). Pero su principal uso son las baterías de níquel-cadmio; la
actividad minera e industrial asociada a otros metales como el zinc y el cobre generan cadmio
como un producto secundario. Todas estas actividades contribuyen de forma importante a la
contaminación del ambiente en general, a causa de la actividad industrial y la antropización, se
estima que cada año en el medioambiente 30,000 toneladas de Cd son liberadas (Järup & Åkesson,
2009).
Sin embargo, la fuente principal de contaminación de los suelos por cadmio, se da por la actividad
agrícola (Pérez, 2020). (Pérez y Azcona (2012), ratifican al referirse que son los fertilizantes a base
de fósforo en un (54%), [principalmente el superfosfato, (Gimeno-García et al., 1996)], la
deposición aérea (41%) y la incorporación de abono de origen animal con presencia de Cd (5%),
son las principales fuentes contaminantes de suelos.
Pérez (2020), menciona como un dato de importancia que la actividad antropogénica puede
provocar por distintas vías un aumento en la cantidad y/o en la disponibilidad del cadmio presente
en los suelos, liberando cadmio por distintos procesos o alterando determinadas características del
suelo que aumenten la solubilidad del cadmio, como su pH.
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Impactos ambientales en las plantas de cacao.
Charrupi y Martínez (2017), describen que el Cadmio en las plantas de cacao en proporciones
ideales libera una serie de reacciones metabólicas positivas, como inducirla a diferentes tipos de
expresión génica e incrementa la actividad de enzimas antioxidantes como las peroxidasas (III) y
las súper oxido dismutasa (SOD) las que ayudan a hacer frente al estrés oxidativo ocasionado por
los radicales libres, ayudando a prolongar su vida.
A nivel fisiológico se considera que no existen mecanismos de entrada específicos para el cadmio
por ser un metal no esencial, sin embargo, existe un transportador específico de la proteína IRTI y
calcio LCT1, adjudicadas a la familia de transportadores de Zn y Fe (ZIP). Nramp es otra familia
de transportadores que se sitúa en la membrana de la vacuola, se deduce que posiblemente cumpla
la función de la movilización del metal, mas no en el ingreso de este a la raíz (Thomine et al.,
2000). Ya dentro de la célula existe una coordinación con ligandos de azufre como glutatión (GSH)
o fitoquelatinas (PCs) y ácidos orgánicos como el citrato (Clemens, 2006).
Huang et al., 2014 y Jinadasa et al., 2016; Hédiji et al., 2015, reconocen a este metal como uno de
los más tóxicos e inhibitorios de los procesos fisiológicos de las plantas y un exceso de este metal,
conlleva a cambios morfológicos, estructurales, fisiológicos, bioquímicos y moleculares como la
desorganización de cloroplastos [alterando la tasa fotosintética, cambios en el número de granos
en la almendra y deformación en el núcleo de las células de la raíz reduce el crecimiento, la
actividad fotosintética, la transpiración y el contenido de clorofilas (Charrupi y Martínez (2017)].
Y lo reafirma Pérez (2020) el cadmio afecta directa e indirectamente a la fotosíntesis, por un lado,
reduce el contenido de pigmentos esenciales como las clorofilas, lo que a su vez afecta al proceso
fotosintético.
El cadmio adicionalmente, provoca cambios en la captación y trasporte de nutrientes y ocasiona
estrés oxidativo y afectaciones en las actividades enzimáticas (Hernández-Baranda et al., 2019),
debido a sus efectos en las membranas plasmáticas de las células y a la competencia directa entre
el metal pesado y otros iones esenciales como potasio, calcio, magnesio, cobre, cinc. Provoca un
desbalance nutricional importante en las plantas, lo que tiene efectos considerables sobre el
crecimiento y su productividad. También tiene efectos negativos sobre el metabolismo del azufre
y sobre el nitrógeno. Afecta al núcleo celular, alterando el material genético, llegando, incluso, a
detener la división celular o provocando anomalías en las estructuras florales o malformaciones en
los embriones de las semillas. (Pérez, 2020).
Un problema latente en el cultivo de cacao es la capacidad inherente de fitoacumular cadmio en el
producto final (Mendoza et al., 2021). Se ha mostrado en varios estudios que el cacao es
acumulador de Cd (Bravo et al., 2021). Se ha determinado que la sucesión de acumulación de este
elemento en los tejidos de cacao se da en el siguiente orden: raíz, tallo, hojas, cáscara o testa y
grano de cacao, (Mite et al., 2010) y (Chan y Hale, 2004). Existen transportadores de cationes
CAX que participan en transporte de calcio y el cadmio a la vacuola; ya en la raíz el Cd puede
desplazarse por la xilema mediante el apoplasto y/o a través del simplasto (Clemens et al., 2002).
El Cd se acumula en la planta porque las raíces lo toman del suelo y del agua, y este se mueve
dentro de ella, es un elemento móvil que se encuentra en el suelo y es transportado desde las raíces
de las plantas a los tallos, las hojas y los frutos, (Bravo et al., 2021).
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La alta toxicidad y biodisponibilidad del cadmio afectan a una gran cantidad de procesos
fisiológicos vegetales, lo que, finalmente, resulta en una reducción de la producción agrícola.
(Pérez, 2020). La acumulación de Cd en las plantas tiende a alterar su metabolismo y fisiología y,
eventualmente, puede causar su muerte (DalCorso et al., 2013; Irfan et al., 2013). Sin embargo,
una cantidad significativa de este debe ser incorporada para que se produzcan daños notorios en
su crecimiento y desarrollo (Bingham et al., 1975). Para ejemplificar se expone dos estudios. 1.
Con el objetivo de determinar los niveles de cadmio en el cacao producido en Belize, Guatemala,
El Salvador, Nicaragua y República Dominicana OIRSA (2020), se monitoreo 259 muestras
analizadas a la almendra, el menor valor observado fue de 0,00 mg/kg y el mayor valor fue de 0,73
mg/kg con una media de 0,15 mg/kg, y la desviación estándar de 0,18 mg/kg. Se concluyó que el
cacao producido en estos países de la región del OIRSA no representa riesgo para la salud al usarse
como materia prima para la producción de alimentos de consumo humano. Sin embargo, una
evaluación realizada en la región de Santa Bárbara del Zulia en Venezuela (Lanza et al., 2017),
mediante la técnica de espectrometría de emisión óptica con plasma inductivamente acoplado
(ICP-OES), durante el periodo de recolección 2012-2013, determinó presencia de cadmio en grano
entre 0,95 y 2,09 mg/kg. 2. También Argüello et al., (2019) desarrolló una investigación en la que
se encontró que la concentración de Cd en almendras de cacao en la región Tumbes (Perú), se
ubica en un rango promedio de 0,80 a 3,14 mg/kg, por encima del permitido. Estos estudios
reafirman la necesidad de realizar estudios a las diferentes partes de las plantas de cacao para
constatar niveles de toxicidad y los consecuentes impactos ambientales.
Impactos ambientales en el suelo y agua.
Como lo exponen García et al. (2012); Martínez et al. (2013) y (Macano-Herrera, 2000), una de
las vías de incorporación del cadmio a los suelos agrícolas es la fertilización fosfática. Las rocas
fosfóricas, que son la materia prima de todos los fertilizantes fosfáticos, contienen niveles de
metales pesados que varían según su origen geográfico, pero que generalmente son superiores al
promedio de la corteza terrestre. Los metales permanecen en una proporción importante en los
fertilizantes industriales y posteriormente son aplicados al suelo junto con el fósforo. Convirtiendo
a los fertilizantes en fuente principal de contaminación 50% de la entrada total de Cd en los suelos
(De Meeûs et al., 2002). Entre los fertilizantes fosfatados más usados están: Fosfato diamonico
(DAP) (NH
4
)
2
HPO
4
, Fosfato monoamónico (MAP), NH
4
H
2
PO
4,
Fosfato dipotásico (DKP)
K
2
HPO
4
, Superfosfato de calcio triple Ca(H
2
PO
4
)
2
(Castellanos et al., 2005).
El nivel promedio de cadmio en suelos ha sido ubicado entre 0,07 y 1,1 mg/kg, con un nivel base
natural que no excedería de 0,5 mg/Kg (Kabata-Pendias, 2010). Este metal en los suelos posee un
tiempo aproximado de permanencia de 300 a 900 años, desafortunadamente, el 90 % no se
inmoviliza en el suelo, (Martínez et al, 2013; Rodríguez, 2017; Ramírez, 2002). Además, puede
encontrarse en distintas formas químicas y asociado a otros componentes. Otra fuente ambiental
de exposición al Cd puede ocurrir especialmente en áreas cercanas a fábricas o minas (Järup y
Åkesson, 2009; ATSDR, 2012). Algunos suelos pueden tener niveles de cadmio elevados porque
las rocas de las que se formaron tenían el elemento en su composición. Estas relaciones con las
otras partículas del suelo son las que, finalmente, van a determinar la biodisponibilidad del cadmio
y, por tanto, sus efectos tóxicos. (Pérez, 2020).
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En suelos agrícolas existe incremento de cadmio, dando lugar a la preocupación ambiental, a causa
de su movilidad y fácil absorción por las plantas (Bravo et al., 2021). El tipo de suelo tiene
importante influencia en la disponibilidad y absorción del cadmio por la planta de cacao
(Theobroma cacao L.), en particular el pH, el % de arcilla y la cantidad de Mg2+ y Zn presente en
el suelo (Florida et al., 2018). En referencia a esto Peláez et al., (2016) presenta a la especie
Brachiaria, especialmente humidicola y decumbens como una planta bioacumuladora de Cd y Pb
sobre todo en sus sistemas radicales, las que se muestran como tolerantes a estos ambientes
metalíferos, presentando altos contenidos en sus estructuras vegetales, principalmente en las
raíces.
La acumulación del cadmio deteriora la calidad del suelo al alterar sus propiedades químicas (los
nutrientes y pH), físicas (textura, permeabilidad, retención de agua y densidad) y biológicas
(hongos y bacterias) (Barrio, 2016). Su disponibilidad en el suelo depende de factores físicos como
el estado del metal, la temperatura y la materia orgánica; y factores químicos como la solubilidad,
el pH y el potencial redox (Robledo-Vélez y Castaño-Puerta, 2012). Con la pérdida de propiedades
del suelo, también se pierde la capacidad de autodepuración en sus horizontes más superficiales
(Barrio, 2016).
En varios estudios en suelos de cultivo de cacao en América Latina y el Caribe existen
concentraciones significativamente mayores de cadmio en la capa superior en comparación con
otras capas, y una disminución general con la profundidad (Barraza et al. 2017; Gramlich et al.,
2017; Arévalo et al., 2016; Chávez et al., 2015; Rodríguez et al., 2019) y esto se debe quizás a la
ubicación geográfica y contenido de materia orgánica, de esta especie en zonas tropicales y áreas
húmedas, donde es mayor la probabilidad que se genere migración de cadmio en el perfil del suelo
que su acumulación en la capa superior (Kabata-Pendias 2010). En Ecuador también se
muestrearon y analizaron suelos de terrenos agrícolas de seis organizaciones que conforman la
asociación Unión de Organizaciones Campesinas Cacaoteras (UNOCACE), observó que las
concentraciones más altas de cadmio estaban en las muestras en rango de profundidades más
superficial (0-20 y 20-40 cm), lo que hace presumir que el metal se encuentra asociado a la materia
orgánica. Jaramillo et al., (2019).
Por otra parte, el Cd presenta características hidroquímicas específicas, provocando su potencial
movilidad en las aguas subterráneas. A un pH casi neutro (<6,5) permanece en solución, en
contraste con la fijación típica de otros metales pesados (Kubier et al., 2019), mientras mayor sea
el pH del suelo, mayor será la retención del cadmio. Hay varias razones para ello, entre ellas la
formación de especies con menor densidad de carga negativa por la unión del ion metálico con los
iones OH- y el incremento de las cargas negativas en la superficie de óxidos o de otros materiales
de carga variable donde el ion metálico puede adsorberse (Macano-Herrera, 2000).
El cadmio se encuentra generalmente hasta 5 μg/L en el agua del suelo (Smolders y Mertens, 2013)
y hasta 1μg/L en el agua subterránea (Naseem et al., 2014). En estudio realizado en las aguas
subterráneas de Pakistán, las concentraciones medias de Cd de 10 μg / L se originaron en rocas
sedimentarias que contienen sulfuros del Jurásico (Naseem et al., 2014). En Alemania, las
concentraciones de fondo de Cd en las aguas subterráneas oscilan entre 0,11 μg / L, en los acuíferos
debajo de las tierras cultivables y 2,7 μg / L, en los acuíferos arenosos debajo de las tierras boscosas
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(Duijnisveld et al., 2008). Lo que indica una relación entre el tipo de roca, el medio del agua
subterránea y las concentraciones de Cd.
Se considera que un grano cultivado en un suelo enriquecido con un nivel de 1 mg de Cd por 1 kg
de suelo (1 ppm) podría tener un contenido superior de dicho elemento porque la planta acumula
este metal en el tiempo de establecimiento del cultivo.
Impactos ambientales en la salud humana.
El cadmio es relativamente escaso, sin embargo, es uno de los metales pesados con mayor
toxicidad. Según el registro de enfermedades y venenos de EE. UU. (Priority List of Hazardous
Substances, 2017, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, se encuentra en la séptima
posición de los elementos más tóxicos para la salud humana (Al-Ghafari, et al.,2019). Entre los
problemas del cultivo de cacao, se encuentra la capacidad inherente de fitoacumular cadmio, y al
ser calificado como un contaminante metálico, genera deterioro paulatino de la salud humana
(AbuShady et al., 2017; Antoine et al., 2017; Shakir et al, 2017), vegetales y animales Aguirre-
Forero et al., 2020) y ecosistemas (Quero-Jiménez et al., 2017; Marbán et al., 1999). Es un
elemento teratogénico (genera defectos congénitos en los fetos) y carcinogénico. La ingesta
continuada de este metal pesado puede provocar fragilidad ósea. (Pérez, 2020). Una posible fuente
de contaminación por cadmio en humanos es la ingesta de plantas contaminadas por el metal
(Rodríguez et al., 2008). En el organismo, el Cd puede tener un tiempo de residencia por un periodo
de 10 - 30 años, por lo que su excreción es lenta. Sin embargo, la exposición continua a este
elemento causa efectos negativos a la salud de la persona, principalmente en los riñones, hígado,
pulmón, sistema óseo y testículos; además de contribuir en el desarrollo de enfermedades
degenerativas y diferentes tipos de cáncer (Rodríguez, 2017) y (Nawrot et al., 2006).
La Autoridad Europea en Seguridad Alimentaria (EFSA), indicaban en 2012 que los europeos
ingerían un 35 % más del valor máximo de cadmio recomendado (2,5 µg/kg de peso), aunque en
ciertas regiones esa cifra puede multiplicarse por cuatro. Esto se produce, principalmente, por la
ingesta de alimentos cultivados en suelos contaminados por cadmio, siendo los cereales el cultivo
que más aporta en la dieta (26,9 %), aunque también pueden provenir de vegetales, raíces,
tubérculos. Además, puede encontrarse en otros alimentos en una menor proporción que en
productos agrícolas, como pueden ser el chocolate (4,3 %) o los moluscos (3,2 %) (Pérez, 2020) y
(Sirot et al., 2008; Nava-Ruiz & Méndez-Armenta, 2020).
Se conoce que en algunos países que pertenecen a Europa y Norte América la ingesta diaria de
cadmio varía entre 10 y 40 µg/día, y en personal dedicado a las actividades industriales los valores
de la concentración de cadmio pueden ser superior a 50 µg/L.; varios estudios refieren que las
concentraciones de cadmio en la sangre para personas no fumadores varían entre 0,4 a 1,0 µg/L, y
en el caso de fumadores los valores varían entre 1,4 a 4 µg/L (Navarro et. al, 2007).
Conflictos socioeconómicos
La demanda de cacao está creciendo significativamente, pero la presencia de cadmio (Cd), es un
problema potencial que limita su comercialización (Aguirre-Forero et al., 2020), ya que las
autoridades europeas han establecido regulaciones a la importación de los derivados del cacao con
la fijación de niveles de concentración máximos permitidos de cadmio kg (Furcal & Torres, 2020).
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La Comisión Técnica Científica de Contaminantes de la Cadena Alimentaria (CONTAM) de la
EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria), determinó que “La exposición alimentaria
media al cadmio (Cd) en los países europeos se acerca o supera ligeramente la ingesta semanal
tolerable de 2,5 μg/kg de peso corporal” y, en algunos subgrupos de la población, llega casi a
duplicarse, (Diario Oficial de la Unión Europea, 2014), lo que confirma Florida, (2021), al detallar
que esta situación motivó a la comunidad científica a realizar investigaciones sobre su
bioacumulación en granos, los potenciales riesgos a la salud, calidad, y sus posibilidades de
exportación.
La Unión Europea aprobó la nueva reglamentación sobre límites máximos de cadmio en cacao y
chocolate, Reglamento UE de la Comisión No. 488/2014, que modifica el Reglamento CE No.
1881/2006 y fija que a partir del 1 de enero del 2019 entre en rigor para la UE, la norma que
considera como contenido máximo de cadmio en diversos productos de cacao en un rango de 0.10
a 0.80 µg g-1 (Jiménez, 2015). Situación de preocupación para los países de América Latina y el
Caribe, debido a que la Unión Europea, es el principal destino de las exportaciones de cacao en
grano de algunos países. Perú, por ejemplo, ha fijado los límites máximos de Cd en cacao y
chocolate en un rango de 0,10 a 0,80 μg g-1 (Meter et al., 2019). En Latinoamérica, especialmente
en Colombia, el consumo de chocolate es muy bajo; por lo tanto, el riesgo de exposición de cadmio
por estos productos también puede serlo. Sin embargo, Uruguay que es el mayor consumidor, tiene
un nivel de cadmio para todos los alimentos en general, sin importar el grado de exposición de los
consumidores por consumo de chocolate (Jiménez, 2015).
En investigación realizada en el Ecuador se ha demostrado contaminación por metales pesados en
el chocolate en polvo comercializado en la ciudad de Guayaquil. Se analizaron por
espectrofotometría de absorción atómica con horno de grafito tres marcas de chocolate más
populares. El plomo no fue detectable en el chocolate; el As se encontró en bajos niveles en la
Marca 1 y 3, y, por el contrario, se halló cadmio en todas las marcas de chocolate, con
concentraciones de 0,236 ± 0,082 mg/kg en la Marca-1; 0,169 ± 0,066 mg/kg en la Marca-2 y la
Marca-3 superó el límite máximo permisible de 0.600 mg/kg según normativa europea con 1,440
± 0,212 mg/kg, representando un riesgo para los consumidores (Sánchez et al., 2021).
Se ha descrito en numerosos trabajos que la semilla de cacao en Ecuador contiene metales pesados.
Carrillo, (2003) reporto en fincas donde se establecía cacao en Santa Rosa en la provincia de El
Oro y Naranjal provincia de Guayas, cantidades mayores a 1mg kg-1 de Cd. Carrillo, (2003) refiere
que en el Litoral Ecuatoriano los suelos presentan cantidades de cadmio en forma total
biodisponible que superan lo permitido por el Codex alimentarius. INIAP - PROMSA (2003)
indica la presencia de Cd en nivel toxico en un suelo cacaotero de El Oro y almendras de cacao en
cantidad superior a 1mg kg-1, en Guayas, Zamora y El Oro, Los Ríos, Francisco de Orellana,
Esmeraldas y parte tropical de Pichincha, lo que con lleva a minimizar la calidad de cacao, siendo
reconocidas como fuentes posibles de contaminación, la quema de fundas plásticas en cercanía a
las carreteras y uso de agua que provienen de minas.
Según Mite et al., (2010), las concentraciones máximas encontradas en las almendras de cacao
supera los 2.000 mg/kg de Cd en las provincias de El Oro, Guayas, Manabí, Orellana, Napo y
Zamora Chinchipe. Según estos autores, El Oro presenta los valores más altos de cadmio en cacao
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(4.080 mg/kg de Cd), seguido por Guayas y Manabí con 3.570 y 3.460 mg/kg, respectivamente.
En otros estudios más recientes se ha demostrado que en el sur de Ecuador, los granos de cacao
mostraron un promedio de 0.940 mg/kg de Cd y el 66% de las muestras excedieron el umbral de
0.600 mg/kg propuesto por la Unión Europea (Chávez et al., 2015). Así mismo, en otra
investigación analizaron el cacao en seis provincias de Ecuador y presentaron un promedio de
cadmio de 0.970 mg/kg (Barraza et al., 2017). En el mismo sentido, Argüello et al., (2019)
analizaron 254 muestras de cacao ecuatoriano y hallaron niveles de Cd de 0.030 a 10.400
mg/kg
con una media geométrica de 0.550 mg/kg y una media aritmética de 0.900 mg/kg de Cd,
donde el 45% de las muestras superaron el límite permisible. Se ha sugerido que la contaminación
del cacao se debe al Cd presente en el suelo de manera natural por la actividad volcánica, al uso
de fertilizantes y al agua para riego contaminada con este metal pesado (Chávez et al., 2015;
Chávez et al., 2016; Barraza et, 2017; Kruszewski et al., 2018; Furcal & Torres, 2020; Argüello et
al., 2019).
En 2017 y 2018, se determinó la presencia de cadmio en la raíz y hoja del árbol de cacao, y en el
grano. La información generada permitió determinar que parte de la producción de cacao se
encuentra localizada en un entorno donde los órganos raíz y hoja pueden bioacumular este metal
y transferirlo a la mazorca donde se detectó concentraciones de cadmio en granos, en un rango de
0 a 8,70 mg/kg (Furcal & Torres, 2020).
Barrezueta et al. (2019) detallo, el contenido de Cd en hojas, almendra y testa de cacao, con análisis
en un espectrofotómetro. De 27 muestras analizadas por triplicado para hojas, almendra y testa,
fueron positivo para Cd el 55%, 89% y 100% respectivamente. Los niveles de Cd en promedio
fueron: 1,18 mg kg-1 (hojas), 1,43 mg kg-1 (almendra) y 3,09 mg kg-1 (testa). Con la prueba LSD
de Fischer (p<0,05), se determinó significancia en las hojas por tipo de cacao (CCN51, 2,88 mg
kg-1; Nacional, 0,68 mg kg-1). Los niveles de Cd por almendra y testa, también mostraron
significancia (p<0,05) entre los sitios, obteniendo el mayor pico de Cd en Rio Bonito con 1,93 mg
kg-1 (almendra) y 4,00 mg kg-1 (testa). Todos los promedios sobrepasaron el umbral establecido
por la comunidad europea de 0,6 mg Cd kg-1. Los resultados fueron muy similares a los obtenidos
por otros investigadores para hojas y almendra, pero analizadas las muestras en un ICP, pero muy
altas para el análisis de la testa, detectando en este tejido el mayor valor de Cd (6,38 mg kg-1).
Por otra parte, Florida (2021) evidencia altos niveles en diferentes regiones de los principales
países productores Latinoamericanos (LA): Brasil, Ecuador, Colombia, Perú, República
Dominicana, Bolivia, Honduras, y otros.
Discusión
Para el mundo, América Latina y el Caribe (ALC), el cacao es un cultivo tradicional de
importancia, social, económica y ambiental que presenta oportunidad para el desarrollo de los
involucrados en su proceso productivo y de comercio con una producción mantenida desde el 2006
(FAO, 2018) y, por tanto, para la oferta de sus productos, en especial de su grano para la
exportación.
Entre los problemas ambientales para el cultivo de cacao se encuentra la capacidad de fitoacumular
cadmio, metal que genera deterioro paulatino de la salud humana (AbuShady et al., 2017; Antoine
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et al., 2017; Shakir et al, 2017), vegetales y animales Aguirre-Forero et al., 2020) y ecosistemas
(Quero-Jiménez et al., 2017; Marbán et al., 1999). Este se encuentra en la séptima posición de los
elementos más tóxicos para la salud humana y una persistencia en el organismo de 10 - 30 años.
(Al-Ghafari, et al.,2019). Por tanto, el consumo de productos de cacao con altas “trazas o
cantidades mínimas” durante la niñez, impide el desarrollo apropiado del cerebro; debido a una
baja capacidad de excreción produce daños renales, efectos negativos al hígado, pulmón, sistema
óseo y testículos; además de contribuir en el desarrollo de enfermedades degenerativas y diferentes
tipos de cáncer (Rodríguez, 2017); (Nawrot et al., 2006) y (Maddela et al., 2020).Por su parte en
las plantas un exceso de cadmio inhibe los procesos fisiológicos de las plantas lo que provoca
alteración de la tasa fotosintética, anomalías en las estructuras florales, malformaciones en los
embriones de las semillas cambios en el número de granos en la almendra; Adicionalmente
provoca un desbalance nutricional importante en las plantas, lo que tiene efectos considerables
sobre el crecimiento y su productividad. (Pérez,2020); (Huang et al., 2014 y Jinadasa et al., 2016);
(Hédiji et al., 2015.
Se establece también que la principal causa de contaminación de los suelos por cadmio, es la
actividad agrícola, (Pérez,2020) aunque la actividad antropogénica puede provocar aumento en la
cantidad y/o en su disponibilidad. Algo relevante de exponer es su tiempo de permanencia de 300
a 900 años, desafortunadamente, el 90 % no se inmoviliza en el suelo, (Martínez et al, 2013;
Rodríguez, 2017; Ramírez, 2002). Ya en el suelo el cadmio deteriora su calidad con efectos
negativos en sus propiedades químicas (los nutrientes y pH), físicas (textura, permeabilidad,
retención de agua y densidad) y biológicas (hongos y bacterias) (Barrio, 2016). La pérdida de estas
propiedades hace que disminuya y/o pierda la capacidad de autodepuración. (Barrio, 2016). La
presencia de cadmio en el suelo depende también de factores físicos como el estado del metal, la
temperatura y la materia orgánica; (Robledo-Vélez y Castaño-Puerta, 2012). La materia orgánica
facilita la disponibilidad del cadmio en el suelo (Robledo-Vélez y Castaño-Puerta, 2012), y al
encontrarse esta especie ubicada geográficamente en zonas tropicales y áreas húmedas (Kabata-
Pendias 2010), facilita el contenido de materia orgánica, lo que hace, que exista la mayor
probabilidad que se genere migración de cadmio en el perfil del suelo y su acumulación en la capa
superior; se suma a esto la necesidad de la especie a la sombra desde el momento del trasplante
hasta que desarrolla (Quiroz y Mestanza, 2012).Se analiza asimismo que cultivos viejos de cacao
pueden absorber más Cd que cultivos jóvenes, porque la planta acumula este metal en el tiempo
de establecimiento del cultivo, sin dejar de considerar también el material genético de cacao y su
relación con el suelo y las prácticas de manejo agrícola de cada finca (Bravo et al., 2021).
La presencia de cadmio (Cd) es un problema potencial que limita su comercialización (Aguirre-
Forero et al., 2020, especialmente su exportación pues el cacao puede absorber el cadmio (Cd)
presente en el suelo y posteriormente acumularlo en sus almendras, considerando que las
autoridades europeas han establecido regulaciones a la importación de los derivados del cacao con
la fijación de niveles de concentración máximos permitidos de cadmio kg (Furcal & Torres, 2020).
La norma considera como contenido máximo de cadmio en diversos productos de cacao en un
rango de 0.10 a 0.80 µg g-1 (Jiménez, 2015). Sin embargo, estas regulaciones no estipulan límites
máximos en cacao sin procesar; en ausencia de este, las investigaciones han clasificado estos
límites, tomando como referencia los límites para cacao procesado, generando confusión en la
comunidad científica y sobredimensionada. preocupación al sector cacaotero. En varias
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investigaciones se ha determinado que la sucesión de acumulación de este elemento en los tejidos
de cacao se da en el siguiente orden: raíz, tallo, hojas, cáscara o testa y grano de cacao, (Mite et
al., 2010) y (Chan y Hale, 2004), lo que quiere decir que el grano de cacao contiene el menor
porcentaje de cadmio respecto a los demás tejidos de la planta. Sin embargo, existe la preocupación
para los países de América Latina y el Caribe, debido a que la Unión Europea, es el principal
destino de las exportaciones de cacao en grano de algunos países. (Meter et al., 2019), con los
correspondientes efectos negativos para los países que presentan altos niveles de contaminación
(disponible en el suelo por diferentes actividades). Pero algo que se debe tener presente es que esta
problemática social, económica y ambiental representan un desafío para custodiar la
competitividad del comercio de exportación en el cultivo de cacao y la necesidad de promover
estrategias para resolver esta situación que limita el desarrollo de la cadena de valor de esta especie
tradicional de importancia.
Conclusiones
A nivel global y local se identifica la presencia del cadmio en plantas de cacao que supone un
problema no sólo medioambiental (agua-suelo), sino que también presume un factor más en la
degradación de los suelos y, por tanto, una amenaza para la producción agrícola y la seguridad
alimentaria.
Se registra al cadmio como uno de los metales más tóxicos e inhibitorios de los procesos
fisiológicos de las plantas, por su alta biodisponibilidad y admite un riesgo real e importante para
la conservación del estado de salud de la humanidad.
La presencia de cadmio (Cd) es un problema potencial que limita su comercialización y
posibilidades de exportación. América Latina, en especial Ecuador, se ve particularmente afectada
por los preocupantes niveles de cadmio en los granos de cacao.
La regulación del cadmio por la Unión Europea, tiene efectos negativos económicos que
representan un reto para cuidar la competitividad del comercio internacional en el cultivo de cacao
y la necesidad de promover estrategias para resolver esta situación para el desarrollo de la cadena
de valor de esta especie de importancia social y económica.
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Contribución de los Autores
Autor
1
Luis Fernando Chancay Alcívar
2
Margarita Delgado Demera
3
Carlos Alfredo Salas Macías
Citación/como citar este artículo:
Chancay, L. F., Delgado, M. y Salas C. A. (2022). Cadmio en el cultivo de cacao (Theobroma
cacao L.) y sus efectos ambientales. La Técnica, Edición Especial, 91-110. DOI:
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