Estudios científicos relacionados a la raíz tuberizada de chayote (Sechium edule), revisión.

Cruz-Villegas, R^[a]

Resumen

La planta de chayote se encuentra constituida por fruto, semilla, tallo y raíz. Donde la raíz tuberizada conocida como “chayotextle” es la formación de un bulbo de reserva de una sección de la raíz, ubicada en su extremo terminal, sin embargo no hay información oficial acerca de la recolección del chayotextle. Los productores de chayote en Tulancingo Hidalgo, México, reportan las producciones de la raíz tuberizada (Chayotextle) de 125 plantas por hectárea, y 4 raíces producidas por planta, con un peso promedio de 6.5 kg por raíz tuberizada, el chayotextle tiene importancia en la dieta desde tiempos precolombinos. La raíz tuberizada del chayote es un producto alimenticio autóctono poco estudiado, los estudios publicados hasta la fecha, se enfocan en el contenido de almidón presente en el chayotextle.

Palabras clave: chayote, chayotextle, raíz, tuberizada

Abstract

Chayote plant is constituted by fruit, seed, stem and root. Chayote tuber root named “chayotextle” is the formation of a reserve bulb from a root section, located on the final section on the root, however there is no official reports about chayotextle recollection. Tulancingo, Hidalgo mexican producers reports that chayotextle production is about 4 tuberized roots by plant, considering 125 plant of chayote for each hectare, having a weigh of 6.5 kg. Chayotextle” has importance on diet since precolombin times but also it has not enough cientific investigation, investigations so far have been focused on starch content of chayotextle.

Keywords: chayote, chayotextle, root, tuber

1. INTRODUCCIÓN

El chayote (Sechium edule Sw.) pertenece al grupo Sycioideae de la familia Curcubitaceae que se caracteriza por poseer una semilla de gran tamaño. Esta cucurbitácea tiene una enredadera con una gran producción de tallo (Ramírez-Rangel, 2012). El chayote es un alimento que se encuentra altamente arraigado a la cocina mexicana; es un alimento completo que contiene carbohidratos, proteínas, calcio, fósforo, hierro, vitamina A, tiamina, riboflavina, niacina, ácido ascórbico, azúcar soluble y agua.

La primera descripción del chayote, fue probablemente la de Francisco Hernández, quien radicó en México durante el período comprendido entre 1550 a 1560 (Hernández-Uribe et al., 2011). La mayor evidencia del origen del chayote es la existencia de chayotes silvestres en la región centro y sur de México, así como en Centro América; además de los nombres comunes otorgados a las especies en diferentes partes de América (Ramírez-Rangel, 2012). El chayote es una planta perenne de crecimiento anual y su posesión de órganos de reserva le permite el rebrote e iniciar las primeras fases de crecimiento en un nuevo ciclo (Terrazas-Hernández, 2013).

A pesar de que el chayote puede ser utilizado en forma integral y múltiple (partes de la planta son usadas con diferentes propósitos), en varios países la mayoría de estos usos no se han difundido, principalmente el uso de los frutos es como vegetales de mesa o para elaborar algunos alimentos industrializados, las raíces tienen un alto contenido de almidón y existen escasos reportes sobre su caracterización y usos en la industria lo cual podría dar un valor agregado además de su consumo como producto regional (Terrazas-Hernández, 2013).

2. REVISIÓN DE LITERATURA

2.1 Chayote (Sechium edule Sw.).

El chayote es una planta herbácea perene, monoica (ambos sexos) trepadora, nativa de México y del centro de América (Lira, 1996; Citado por Terrazas-Hernández, 2013). El chayote se utilizaba básicamente para el consumo humano, además de la fruta, tallos y hojas (conocidas como quelites). Las raíces (en México llamado “Chayotextle”, “cueza”, “Camochayote” y “Chinchayote”) también son comestibles. El cultivo en México se ha centrado en la producción de los frutos, con una cosecha de 100,620.25 t al año (Terrazas-Hernández, 2013), sin embargo no hay información oficial acerca de la recolección del chayotextle. Los productores de chayote en Tulancingo Hidalgo, México, reportan las producciones de la raíz tuberizada (Chayotextle) de 125 plantas por hectárea, y 4 raíces producidas por planta, con un peso promedio de 6.5 kg por raíz tuberizada (Hernández-Uribe, et al., 2011). Esta raíz tuberizada resulta una opción atractiva para la agronomía debido a que contiene almidón como su componente principal y puede ser utilizado como una fuente alternativa para su aislamiento, sin embargo existe limitada información sobre el almidón de la raíz tuberizada del chayote. El rendimiento, pureza así como información físicoquímica es de importancia para aplicaciones industriales, por ello el interés en el proceso de extracción y caracterización para su empleo como aditivo alimentario o como un material de empaque de los alimentos.

El chayote (Sechium edule) es una planta nativa de México y América central, la cual ha sido cultivada a pequeña escala en algunos otros países como España, Inglaterra y Francia. Esta planta produce frutos de diversos tamaños y formas, tallos verdes, hojas blandas (conocidas como quelites) y tubérculos, todos estos comestibles (Jiménez-Hernández et al., 2007).

Para el año 2011, en México se reportó una producción de 178, 228.63 toneladas de chayote. Las principales entidades productoras son Jalisco, Michoacán y Veracruz, también se produce en San Luis Potosí, Yucatán, Puebla, Colima, Nayarit y el Estado de México (SIAP, 2013).

La planta de chayote se encuentra constituida por fruto, semilla, tallo y raíz. Donde la raíz tuberizada es la formación de un bulbo de reserva de una sección de la raíz, ubicada en su extremo terminal, no todas las raíces presentan una formación de tubérculo (Cruz-León y López-Rueda, 2005; Citado por Ramírez-Rangel, 2012). A la zona tuberizada comúnmente se le conoce como “chayotextle” (Figura 1).

Es sabido que en México el chayote ha sido cultivado desde el periodo pre-Colombino, enfocando el cultivo en la obtención del fruto principalmente (Hernández-Uribe et al., 2011).

2.2 Generalidades del Chayotextle.

El chayotextle, cumple con las funciones fisiológicas de fijar la planta, absorber el agua y los elementos nutritivos para el crecimiento; actúa como órgano de almacenamiento que le permite la sobrevivencia en situaciones que impiden el crecimiento de la planta y posibilitan el brote tan pronto las condiciones ambientales sean favorables para su crecimiento. El desarrollo del sistema subterráneo es continuo hasta la fructificación y cesa cuando la planta inicia la transferencia de sustancias hacia sus órganos de reserva (Cruz-León y López-Rueda, 2005; citado por Ramírez-Rangel, 2012).

La raíz tuberizada de chayote presenta un contenido de humedad de aproximadamente 74.2% mientras que de sólidos tiene una cantidad aproximada de 25.8%. Del porcentaje de sólidos existentes en el tubérculo de chayote, alrededor del 60% es almidón (Aila-Súarez, 2012). En lo referente al contenido de lípidico y proteico los porcentajes se encuentran en 0.16 y 0.29% respectivamente, valores concordantes a lo reportado en tubérculos de papa (0.18 y 0.20%) (Jiménez-Hernández et al., 2007).

Los tubérculos o raíces del chayote también conocidas como “chayotextle”, “cueza”, “camochayote” o “chinchayote”, presentan importancia de interés tecnológico, debido a que el contenido de almidón en este tubérculo es elevado (136 g/kg), que puede ser comparado con el contenido de almidón presente en papa (140 g/kg) (Jiménez-Hernández et al., 2007) Es posible considerar al almidón de “chayotextle” como una fuente alterna de este polisacárido para su uso en la industria alimentaria.

2.3 Estudios realizados al Chayotextle.

En el año 2007, Jiménez-Hernández et al., caracterizaron física, química y microscópicamente almidón de chayotextle e hicieron la comparación de esta caracterización con almidones de papa y maíz, el chayotextle fue adquirido en la ciudad de México, México. En primera instancia realizaron la caracterización químico proximal tomando como referencia al tubérculo de papa, la cual es presentada en el Cuadro 1.

Encontrando que estadísticamente no existen diferencias, por lo que es posible hacer mención que el contenido nutricional de ambos tubérculos es parecido. Adicional a lo anterior, el contenido similar de almidón en chayotextle y papa (72.8% y 70.01% respectivamente) indica que el chayotextle puede ser considerado como una nueva fuente de almidón.

Por otra parte efectuaron la determinación químico proximal de almidones de chayotextle, papa y maíz, el cual se muestra en el Cuadro 2.

En lo referente a la composición química de los almidones analizados, mostro diferencias estadísticas en sus características, excepto en el contenido de carbohidratos que estadísticamente no presenta diferencias significativas. Otro aspecto a resaltar es el hecho de que el contenido tanto de lípido y proteicos en el almidón de maíz fue mayor, debido a la naturaleza botánica de su extracción.

El tamaño de los gránulos de almidón de chayotextle varía entre 7 a 50 μm, más pequeños, en comparación con gránulos de almidón obtenidos de papa (10-85 μm), y comparables con los gránulos de maíz (7-28 μm) (Figura 2).

Otra aspecto evaluado por Jiménez-Hernández et al., en 2007, fue su comportamiento físico a través de la aplicación de temperatura, ya que por lo general los almidones son utilizados como aditivos en la industria alimenticia, el Cuadro 3 muestra las características obtenidas por medio de un análisis de viscosidad

Los parámetros de viscosidad fueron similares entre los almidones de chayotextle y papa, en cuanto a la comparación con almidón de maíz, existió diferencia significativa, ya que el tiempo de requerido para alcanzar la viscosidad máxima fue mayor (6.08 min).

Adicionalmente os tubérculos o raíces del chayote también conocidas como “chayotextle”, “cueza”, “camochayote” o “chinchayote”, presentan importancia de interés tecnológico, debido a que el contenido de almidón en este tubérculo es elevado (136 g/kg), que puede ser comparado con el contenido de almidón presente en papa (140 g/kg) (Jiménez-Hernández et al., 2007) Es posible considerar al almidón de “chayotextle” como una fuente alterna de este polisacárido para su uso en la industria alimentaria.

En otro estudio realizado en 2011, por Hernández-Uribe et al., se aisló y caracterizó almidón de chayotextle, recolectado en la ciudad de Tulancingo, Hidalgo, México. El aislamiento de almidón de chayotextle, fue realizado utilizando un lote chayotextle lavado y cortado en cubos de 2 x 2 cm. Sometidos a molienda con una licuadora industrial, adicionando agua destilada. Posteriormente, la solución se tamizo con agitación, en cada tamizado se lavó el residuo con agua destilada hasta que el líquido de salida fuera claro. Posterior al tamizado, se dejó sedimentar para poder separar el almidón del líquido. El almidón se sometió a un proceso de secado por convección a 45 °C, por 24 h.

Dentro de la caracterización realizada por Hernández-Uribe et al., se calculo el contenido de humedad, la cantidad de almidón presente, el porcentaje de amilosa, la morfología del gránulo de almidón, los perfiles de viscosidad, la gelatinización y retrogradación del almidón. En el cuadro 4, se visualizan los parámetros obtenidos del almidón de chayotextle comparado con almidón de papa comercial.

Conforme con Hernández-Uribe et al., el porcentaje de sólidos en el tubérculo de chayote es de 25.8%, de los cuales el 59.4% de este contenido de sólidos corresponde a almidón, por lo tanto es posible inferir que en una cantidad de 10 kg de chayotextle existe la posibilidad de extracción potencial de 1.5 kg de almidón, con lo que se tendría un rendimiento de 0.55 kg/kg de raíz tuberizada con una pureza de 89.1 porcentual. En lo referente al contenido de amilosa el almidón de chayotextle presenta 26.3%, ligeramente menor a la amilosa presente el almidón comercial de papa (27.6%).

A través de estudios de microscopia, se demostró que los gránulos de almidón presentan formas esféricas, ovales y poligonales (Figura 3).

Mientras que los gránulos de papa presentan formas redondeadas y esféricas (Figura 4), con tamaño mayor que los gránulos de chayotextle.

Ambos almidones presentaron estructura que exhibe birrefrigencia bien definida, visualizando la cruz de malta. Con el uso de microscopia electrónica de barrido, se muestra con claridad la mezcla de formas esféricas, ovales y poligonales que exhiben los gránulos de almidón de chayotextle, con dimensión entre 10 a 25 μm, mientras que los gránulos de papa exhiben morfología oval y redondeada con dimensión de 10 a 50 μm (Figura 5).

La difracción de rayos X, ha sido utilizada para revelar la presencia y características de la estructura cristalina de gránulos de almidón, en la caracterización realizada por Hernández-Uribe et al., se demostró que los gránulos de chayotextle muestran difracción tipo B.

En lo relacionado a los perfiles de viscosidad, cuando una suspensión de almidón es calentada a velocidad constante, la viscosidad aumenta gradualmente hasta alcanzar una viscosidad máxima, el almidón de chayotextle presento viscosidad máxima menor a la viscosidad máxima que presento el almidón de papa, al momento posterior a la caída de viscosidad el almidón de chayotextle exhibe una recuperación de viscosidad ligeramente mayor en comparación con el almidón de papa (Figura 6).

En cuanto a la gelatinización y la retrogradación el almidón de chayotextle presento temperatura ligeramente menor de gelatinización (71.2° C) en comparación al almidón de papa (73° C), caso contrario la retrogradación se efectuó en menor periodo de tiempo (69.7 días) para el almidón de papa, en relación al almidón de chayotextle (71.8 días).

Durante el transcurso del año 2012 Ramírez-Rangel, en un trabajo de investigación caracterizo almidón modificado a partir de chayotextle, a través de la formación de complejos amilosa-lípidos. El chayotextle usado fue adquirido en Acaxochitlan, Hidalgo, México. El proceso consistió en aislar al almidón presente en el chayotextle, la desmarificación de este, seguido de la formación de los complejos amilosa-lípidos, las cuales fueron evaluadas por cromatografía líquida de alta resolución, difracción de Rayos X, calorimetría Diferencial de Barrido, y finalmente se evaluó la digestibilidad del almidón, encontrando que la desramificación y recristalización de los almidones hicieron que estos pasaran de una estructura polimórfica tipo B a una tipo A, también dilucido que el almidón nativo de chayotextle presenta longitudes de cadena más grandes que podrían compactarse más dentro de un gránulo pequeño siendo necesaria mayor energía para desorganizar esa estructura, adicionalmente los almidones desramificados y recristalizados son térmicamente más estables que los almidones nativos por otra parte en lo que se refiere a la digestibilidad del almidón, observaron que en el almidón de chayotextle sin nigún proceso presentó 62.2% de almidón disponible y 33.5% de almidón resistente, mientras que para los almidones desramificados fueron de 79.28% y 21.37% respectivamente, mientras que para los complejos amilosa-lípido el contenido de almidón disponible se encontró en el intervalo de 88.41–90.27% y el almidón resistente estuvo entre 9.53 y 11.35%.

Otro estudio realizado por Aila-Súarez S. et al., en 2013, caracterizo películas hechas con almidón de chayotextle mezclado con nanopartículas de celulosa (5-15 nm) en concentraciones de 0.3, 0.5, 0.8 y 1.2%. A las películas elaboradas se evaluaron las propiedades mecánicas, las propiedades térmicas, su permeabilidad al vapor de agua y la solubilidad de la película en agua.

Dentro de las propiedades mecánicas evaluadas, se encontraron la fuerza de tensión, el modulo elástico y la elongación de fractura, demostrando que el incremento de nanopartículas de celulosa, genera películas con mayor fuerza de tensión (alrededor de 1 MPa) y modulo elástico (alrededor de 3 MPa), debido a que a la interacción de los grupos OH de la celulosa y almidón, forma puentes de hidrogeno, además del hecho de que las dimensiones de las nanopartículas de celulosa aumenta el contacto entre los componentes estructurales de la películas, permitiendo una mayor formación de puentes de hidrogeno; en cuanto a la elongación de fractura de las películas, la adición de nanopartículas de celulosa no muestra efecto significativo.

La permeabilidad al vapor de agua se vio afectada al adicionar nanopartículas de celulosa, al incrementar el contenido de nanocelulosa la permeabilidad al vapor de agua disminuyó considerablemente con valores de 1.7E-10 gm-1h-1Pa-1 cuando no existió adición a valores de 7E-11 gm-1h-1Pa-1 cuando la adición fue de 1.2%.

Para la solubilidad en agua de las películas fue observado que la adición de nanopartículas de celulosa no afecta este parámetro, lo cual indica que no existe efecto por el tamaño y concentración de partícula agregado en la formación de las películas. Finalmente agregar nanocelulosa aumenta la temperatura de fusión (121-124° C) y la energía necesaria (97-121 J/g) para alcanzar dicha temperatura.

Otra trabajo de investigación realizado por Terrazas-Hernández en 2013, evaluó películas elaboradas con almidón de chayotextle (procedente de Tulancingo, Hidalgo, México) con adición de celulosa, valorando la influencia que presento la temperatura y la humedad relativa a 3 y 5 días en las características de las películas.

En estudio se mostro que los días de almacenamiento no afectaron las propiedades mecánicas, los valores más altos los presentaron las películas que contenían nanopartículas de celulosa, en las películas almacenadas a 33 y 70 % humedad relativa se observó un efecto antiplastificante originando un aumento de los valores mecánicos para el modulo elástico fue de 23%, mientras que para esfuerzo máximo de fractura fue de 19 %. Las películas almacenadas a temperaturas de 70 °C presentaron evaporación de plastificantes, aumentando su rigidez y esfuerzo máximo de fractura, los valores fueron mayores en las películas que contenían NC, para el modulo elástico incremento 22.2 % y para el esfuerzo máximo de fractura aumento 9 %. Por otra parte, en las películas almacenadas a distintas humedades relativas las condiciones de menor estabilidad térmica fueron de 70 y 90 % HR (mayor contenido de agua), en las películas de 70 % HR se registró una temperatura de219 °C para perder el 22 % de la masa total, en las películas almacenadas a 90 % HR se registró una temperatura de 222 °C para perder el 22 % de masa total, mientras que para las películas almacenadas a 33 % HR se registró una temperatura de 240 °C para perder el 22 % de la masa total.

3. CONCLUSIONES

La raíz tuberizada del chayote es un producto alimenticio autóctono poco estudiado, los estudios publicados hasta la fecha, se enfocan en el contenido de almidón presente en el chayotextle, realizando la caracterización de este biopolímero, de acuerdo a los autores citados, el tamaño de los gránulos de almidón de chayotextle varía de acuerdo al lugar de recolecta de la raíz tuberizada de chayote. El almidón presente en el chayotextle presenta propiedades adecuadas para elaborar biopelículas. De acuerdo a la composición químico proximal reportada hasta el momento, el chayotextle presenta un contenido proteíco interesante, alrededor de 10%, motivo por el cual sería interesante la evaluación del chayotextle en la elaboración de diferentes productos alimenticios.

Agradecimientos

A la Dra. Norma Güemes Vera, al Dr. Juan Pablo Hernández Uribe, y a CONACyT-México por la beca otorgada.

BIBLIOGRAFÍA

Aila-Súarez S. Palma-Rodríguez H. M. Rodríguez-Hernández A.I. Hernández-Uribe J.P. Bello-Pérez L.A. Vargas-Torres A. (2013). Characterization of films made with chayote tuber and potato starches blending with cellulose nanoparticles. Carbohydrate Polymers. 98. 102-107.

Cruz-León A., y López-Rueda M.T. (2005). Dinámica de la formación de la raíz tuberizada del Chayote (Sechium edule Sw.) en su primer año de cultivo. Horticultura.11. 13-19.

Hernández-Uribe J., Agama-Acevedo E., González-Soto R., Bello-Pérez L., Vargas-Torres A. (2011). Isolation and Characterization of Mexican chayote tuber (Sechium edule Sw.) starch. Starch/Stärke, 63. 32-41.

Jiménez-Hernández J., Salazae-Montoya J.A., Ramos-Ramírez E.G. (2007) Physical, chemical and microscopic characterization of a new starch from chayote (Sechium edule) tuber and its comparison with potato and maize starches. Carbohidrate Polymers. 68. 679-686.

Ramírez-Rangel K. (2012). Caracterización de almidón modificado de Chayotextle (Sechium edule Sw): formación de complejos amilosa-lípidos. Tesis Licenciatura. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. México.

Terrazas-Hernández J. (2013). Efecto de la temperatura y la humedad relativa en películas biodegradables elaboradas a base de almidón, de la raíz tuberizada de la planta del chayote (Sechium edule Sw.), con adición de celulosa o nanopartículas de celulosa. Tesis Maestría. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. México.

^[a] Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Instituto de Ciencias Agropecuarias. Av. Universidad km 1 Rancho Universitario, C. P. 43000, Tulancingo de Bravo, Hidalgo, México. rcvuaeh@yahoo.com.mx

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