Determinación de la composición química y el valor nutricional de los tubérculos de chayote (Sechium edule (Jacq.) sw.)

Abstract

RESUMEN: Los tubérculos del chayote “chinchayote” son consumidos principalmente de manera regional y ocasional, se aprovechan de la misma forma que otros tubérculos similares como la papa, el camote y la yuca. Debido a la escasa información acerca de su composición y al desconocimiento de las propiedades fisicoquímicas y funcionales de sus principales constituyentes, los tubérculos de chayote no han sido explotados comercialmente para su aplicación industrial; además, este recurso es poco conocido por la gran mayoría de la población nacional. Es por ello que el objetivo del presente trabajo de investigación, consiste en generar conocimiento científico sobre la composición química y el valor nutricional de los tubérculos de chayote “chinchayote” (Sechium edule Sw). Para ello se determinó la composición química proximal, a partir de la cual se estimó el aporte calórico del chinchayote. Los minerales como Na, K, Mg, Fe, Cu, Mn y Zn, fueron cuantificados por absorción atómica, y el fosforo (P) se cuantificó por espectrofotometría. Los ácidos grasos contenidos en el extracto oleoso de los tubérculos de chayote fueron identificados y cuantificados por cromatografía de gases acoplado a masas. Por otro lado, los aminoácidos que integran las proteínas del tubérculo fueron identificados y cuantificados mediante un analizador de aminoácidos, previa hidrólisis de las proteínas. También se determinó el contenido de compuestos fenólicos, así como de factores antinutricionales como fitatos, oxalatos, taninos, fenoles y saponinas, así como el contenido de almidón resistente en los tubérculos. Simultáneamente se realizó un análisis comparativo con los tubérculos de papa (Solanum tuberosum L.) y camote de cerro (Dioscorea remotiflora Kunth). La composición química proximal del chinchayote en base seca fue: 81.3 ± 0.02% de humedad, 3.60 ± 0.05% de cenizas, 1.74 ± 0.16% de lípidos, 10.30 ± 0.30 % de proteína, 2.17 ± 0.20% de fibra cruda, 82.19 ± 1.90% de carbohidratos, lo que proporciona un aporte calórico de 385.66 kcal por cada 100g de tubérculo en base seca. Resulta muy similar tanto la composición química proximal y por lo tanto el aporte calórico de los tubérculos de chayote, con respecto a los tubérculos de papa (Solanum tuberosum L.) y de camote de cerro (Dioscorea remotiflora Kunth), pues no existe una diferencia estadística significativa (p≤0.05) en el aporte calórico de dichos tubérculos. Los tubérculos de chayote son ricos en minerales como el Na, K, Fe y Zn y no se detectó el Cu. A diferencia de los tubérculos de papa que son ricos en Ca y los tubérculos de camote de cerro que son especialmente ricos en P. La contribución de ácidos grasos en la nutrición humana por los tres tipos de tubérculos es muy pobre; no obstante, en el extracto oleoso del chinchayote se encontraron todos los ácidos grasos de interés nutricional, a diferencia del extracto oleoso del tubérculo de papa, en donde no se detectó la presencia de los ácidos pentadecanóico, trans-hexa-decenóico, palmitoléico, heptadecanóico, vaccenico y araquídico; y el extracto oleoso del camote de cerro carece de los ácidos pentadecanóico, trans-hexa-decenóico y vaccenico. Las proteínas presentes en el chinchayote son ricas en los aminoácidos: fenilalanina, leucina, isoleucina, valina, arginina, prolina, glicina, alanina y tirosina; y carecen de los aminoácidos histidina y triptófano, a diferencia de las proteínas de la papa, las cuales son ricas en los aminoácidos triptófano y lisina, y no carece de ninguno de los aminoácidos evaluados; mientras que en las proteínas del camote de cerro sobresale su contenido de los aminoácidos triptófano, metionina, cisteína, lisina, treonina, histidina, ácido aspártico, serina y ácido glutámico; y al igual que las proteínas de papa, no carecen de ninguno de los aminoácidos evaluados. Los tubérculos de papa contienen menor cantidad (18 ± 1.8%) de almidón resistente en comparación al que contienen los tubérculos de chinchayote (33 ± 1.2%) y de camote de cerro (35 ± 1.6%), cuyos contenidos fueron similares. Los tubérculos de chinchayote contienen mayor contenido de compuestos fitoquímicos (4.53 ± 0.28%) que los tubérculos de papa (3.73 ± 0.26%) y los tubérculos de camote de cerro (2.73 ± 0.23%). Los compuestos fenólicos presentes en los tres tipos de tubérculos son de tipo condensado y no existe una diferencia estadística significativa (p ≤ 0.05) en el contenido de fenoles en los diferentes tubérculos, cuyo contenido promedio de compuestos fenólicos fue de 0.14 ± 0.04 mgEAG/g. Por la técnica de cromatografía en capa fina pudo detectarse la presencia de dos compuestos fenólicos en cada uno de los tubérculos estudiados. El contenido promedio de flavonoides en los diferentes tubérculos fue de 0.04 mgEQ/g en base seca y no existe diferencia estadística significativa (p ≤ 0.05) en el contenido de flavonoides en los tubérculos estudiados. La cromatografía en capa fina reveló que los flavonoides presentes en los tres tipos de tubérculos, están integrados por dos compuestos, cada uno de los cuales con diferente factor de retención (Rf). Los taninos contenidos en ambos tubérculos son de tipo hidrolizable. En ninguno de los tres tipos de tubérculos se detectó la presencia de saponinas. El extracto alcohólico que contiene 7 mg/mL de tubérculo de chayote, produjo una inhibición del radical 1,1- difenil- 2- picrilhidrazil o (DPPH) muy superior al 50%, lo que significa una alta capacidad antioxidante en el extracto. Resultados similares se obtuvieron al determinar la capacidad antioxidante del extracto alcohólico del tubérculo de chayote, empleando el radical ABTS (ácido 2,2 azino bis (3-etilbenzo tiazolin-6 sulfónico), sólo que en este caso se obtuvo una capacidad inhibitoria del 93% a una concentración de extracto de 7 mg/mL. En términos generales, la composición química, el aporte calórico y por ende, el valor nutricional de los tubérculos de chayote (Sechium edule Sw.) son muy similares a los que presentan los tubérculos de papa (Solanum tuberosum L.) y los tubérculos de camote de cerro (Dioscorea remotiflora Kunth), dos de los principales tubérculos que integran la dieta mexicana. Por otro lado, los tubérculos de chayote constituyen una importante fuente de minerales y además, su alto contenido de carbohidratos, de proteínas y grasas, convierten a los tubérculos de chayote en una excelente fuente de energía. Además, los tubérculos de chayote contienen cantidades importantes tanto de ácidos grasos como de aminoácidos esenciales, contienen un alto contenido de compuestos fenólicos, no contienen saponinas y presentan una relativamente alta capacidad antioxidante, propiedades que lo convierten en una importante fuente alternativa de alimentos para aliviar el hambre y la malnutrición que afecta a una gran parte de la población que vive en las zonas rurales de México. Finalmente, se requieren estudios más detallados sobre la composición antinutricional del tubérculo de chayote, para tener la certeza de que tipo de compuestos fitoquímicos están inmersos en dicho tubérculo. PALABRAS CLAVE: chayote, raíz tuberosa, tubérculo, fitoquímicos ABSTRACT: The tubers of the chayote "chinchayote" are consumed mainly regionally and occasionally, they are used in the same way as other similar tubers such as potatoes, sweet potatoes and cassava. Due to the scarce information about its composition and the ignorance of the physicochemical and functional properties of its main constituents, the chayote tubers have not been exploited commercially for their industrial application; In addition, this resource is little known by the great majority of the national population. That is why the objective of this research work is to generate scientific knowledge about the chemical composition and nutritional value of the tubers of chayote "chinchayote" (Sechium edule Sw). For this, the proximal chemical composition was determined, from which the caloric contribution of the chinchayote was estimated. Minerals such as Na, K, Mg, Fe, Cu, Mn and Zn were quantified by atomic absorption, and phosphorus (P) was quantified by spectrophotometry. The fatty acids contained in the oily extract of the chayote tubers were identified and quantified by gas chromatography coupled to masses. On the other hand, the amino acids that make up the tuber proteins were identified and quantified by an amino acid analyzer, after hydrolysis of the proteins. The content of phenolic compounds was also determined, as well as antinutritional factors such as phytates, oxalates, tannins, phenols and saponins, as well as the content of resistant starch in the tubers. Simultaneously, a comparative analysis was carried out with the tubers of potato (Solanum tuberosum L.) and sweet potato (Dioscorea remotiflora Kunth). The proximal chemical composition of the chinchayote on a dry basis was: 81.3 ± 0.02% humidity, 3.60 ± 0.05% ash, 1.74 ± 0.16% lipids, 10.30 ± 0.30% protein, 2.17 ± 0.20% crude fiber, 82.19 ± 1.90 % of carbohydrates, which provides a caloric intake of 385.66 kcal per 100g of tuber on a dry basis. It is very similar both the proximal chemical composition and therefore the caloric intake of the tubers of chayote, with respect to the tubers of potato (Solanum tuberosum L.) and sweet potato (Dioscorea remotiflora Kunth), as there is no significant statistical difference (p≤0.05) in the caloric intake of said tubers. Chayote tubers are rich in minerals such as Na, K, Fe and Zn and Cu was not detected. Unlike potato tubers that are rich in Ca and sweet potato tubers that are especially rich in P. The contribution of fatty acids in human nutrition by the three types of tubers is very poor; however, in the oily extract of the chinchayote all the fatty acids of nutritional interest were found, unlike the oil extract of the potato tuber, where the presence of the pentadecanoic, trans-hexadecanoic, palmitoleic, heptadecanoic acids was not detected, vaccenic and arachidic; and the oily extract of the hill sweet potato lacks the pentadecanoic, trans-hexadecodic and vaccenic acids. The proteins present in the chinchayote are rich in amino acids: phenylalanine, leucine, isoleucine, valine, arginine, proline, glycine, alanine and tyrosine; and lack the amino acids histidine and tryptophan, unlike the proteins of the potato, which are rich in the amino acids tryptophan and lysine, and do not lack any of the amino acids evaluated; while in the proteins of the sweet potato of hill stand its content of the amino acids tryptophan, methionine, cysteine, lysine, threonine, histidine, aspartic acid, serine and glutamic acid; and like the potato proteins, they do not lack any of the amino acids evaluated. Potato tubers contain a lower quantity (18 ± 1.8%) of resistant starch compared to that of the tubers of chinchayote (33 ± 1.2%) and of sweet potato (35 ± 1.6%), whose contents were similar. The tubers of chinchayote contain higher content of phytochemicals (4.53 ± 0.28%) than potato tubers (3.73 ± 0.26%) and sweet potato tubers (2.73 ± 0.23%). The phenolic compounds present in the three types of tubers are of the condensed type and there is no significant statistical difference (p ≤ 0.05) in the content of phenols in the different tubers, whose average content of phenolic compounds was 0.14 ± 0.04 mgEAG / g. By the thin-layer chromatography technique, the presence of two phenolic compounds in each of the tubers studied could be detected. The average content of flavonoids in the different tubers was 0.04 mgEQ / g in dry base and there is no significant statistical difference (p ≤ 0.05) in the content of flavonoids in the tubers studied. Thin layer chromatography revealed that the flavonoids present in the three types of tubers, are composed of two compounds, each of which with different retention factor (Rf). The tannins contained in both tubers are of the hydrolysable type. In none of the three types of tubers was the presence of saponins detected. The alcoholic extract containing 7 mg / mL of chayote tuber produced an inhibition of the 1,1-diphenyl-2-pyrillehydro-radical or (DPPH) much greater than 50%, which means a high antioxidant capacity in the extract. Similar results were obtained when determining the antioxidant capacity of the alcoholic extract of the chayote tuber, using the radical ABTS (2,2-azino bis (3-ethylbenzo-thiazolin-6 sulfonic acid), only that in this case an inhibitory capacity of 93% was obtained at an extract concentration of 7 mg / mL. In general terms, the chemical composition, the caloric intake and, therefore, the nutritional value of the tubers of chayote (Sechium edule Sw.) Are very similar to those of potato tubers (Solanum tuberosum) and sweet potato tubers (Dioscorea remotiflora Kunth), two of the main tubers that make up the Mexican diet. On the other hand, chayote tubers are an important source of minerals and, in addition, their high carbohydrate content and their not insignificant content of proteins and fats, make chayote tubers an excellent source of energy. In addition, chayote tubers contain significant amounts of both fatty acids and essential amino acids, contain a high content of phenolic compounds, do not contain saponins and have a relatively high antioxidant capacity, properties that make chayote tubers an important alternative source of food to alleviate hunger and malnutrition that affects a large part of the population living in rural areas of Mexico. Finally, more detailed studies are required on the antinutritional composition of the chayote tuber, in order to have the certainty of which type of phytochemical compounds are immersed in said tuber. KEY WORDS: chayote, tuberose root, tuber, phytochemicals