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Introducción
Las especies cultivadas del género Cucurbita (Cucurbitaceae) en México y el resto de Mesoamérica son las plantas que, de forma general, se denominan calabazas y chilacayotes (Mera et al., 2011). Cucurbita (Cucurbitaceae) es un género relativamente reciente, que surgió en Norte América hace 16 millones de años y sus especies cultivadas mantienen una alta variación genética; Cucurbita pepo es la especie que presenta mayor variación genética, variación asociada a dos domesticaciones independientes, una en el norte de México, y otra en el Sureste de los Estados Unidos de América (Eguiarte et al., 2018). En otra especie, Cucurbita argyrosperma, sus poblaciones de la Península de Yucatán representan un pool genético diferenciado del resto de la especie (Eguiarte et al., 2018).
Los estudios realizados en las especies de calabaza, especialmente investigaciones direccionados a características físicas y químicas del fruto ha recibido considerable atención para diversificar los productos finales (Rössel et al., 2018). De estos productos se puede aprovechar la semilla debido a que son ricas en compuestos beneficiosos para la salud como polisacáridos, carotenos, sales minerales, vitaminas y otros (Fu et al., 2007). Vaštag et al. (2014) indica que la fracción mayor de estas proteínas está representada por cucurbitinas. Las proteínas de semilla de calabaza son ingredientes deseables en los productos alimenticios, al presentar efectos antimicrobianos, anti-carcinógenos y al aliviar los efectos perjudiciales asociados con la desnutrición proteínica (Bučko et al., 2016).
El valor nutricional de las semillas de calabaza se basa en un alto contenido proteínico (25-51%) y un alto porcentaje de aceite (40 y 60 %), el 46.9% del aceite proviene de los ácidos grasos oleico, 40.5% linolénico, 17.4% de palmiótico y esteárico y 0.60 a 0.75 g de monoinsaturados y ácidos polisaturados (Rezig et al., 2016). Consecuentemente, las proteínas vegetales se utilizan cada vez más como fuentes no convencionales de proteínas para desempeñar funciones en formulaciones de alimentos (Abdel, 2006).
Los ingredientes basados en proteínas de la calabaza aún no se han introducido a una escala significativa en las aplicaciones alimentarias y aunque existen un gran flujo de datos sobre las propiedades funcionales de diversas proteínas de especies de calabaza, actualmente son pocos los datos disponibles, esto se debe probablemente a la información limitada sobre las propiedades estructurales y funcionales de las proteínas de calabaza (Rezig et al., 2016).
Particularmente en la Península de Yucatán, la información sobre calabaza y en especial de especies nativas de calabaza chihua y su contenido de proteína es insuficiente. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue determinar el contenido de proteína y materia seca en la semilla, cascara y pulpa y porcentaje de carbohidratos, grasa y ceniza en la semilla de seis accesiones de calabaza chihua (Cucurbita argyrosperma Huber), nativas de la Península de Yucatán
Materiales y métodos
El experimento en condiciones de campo se realizó en una superficie de terrenos aledaños a la comunidad de Pocyaxum, Municipio de San Francisco de Campeche, Campeche, México, cuyas coordenadas geográficas son: 19.7333 norte, -90.3583 oeste y a una altitud de 30 msnm. En el ciclo de primavera-verano 2017 bajo condiciones de temporal, sobre suelos rojos-arcillosos-profundos, denominados Kancab o K’aancab en la clasificación de suelos elaborados por los antiguos Mayas y llamados Luvisoles en la clasificación de la FAO-UNESCO (1970).
El estudio se evaluaron seis accesiones de calabaza chihua (Cucurbita argyrosperma Huber) utilizadas a nivel regional, tres de ellas pertenecen al estado de Campeche denominadas: Becal, Edzná y Pixoyal, de Yucatán se incluyó a la accesión Chihua local y de Quintana Roo se agregó a CACAO y CECHET.
Se sembraron los diferentes cultivares en junio 2017. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. La unidad experimental consistió en tres surcos de seis metros de longitud, separados a 2.4 m uno del otro y 1.25 m entre planta, al depositar dos plantas por mata en suelo húmedo a 3 cm de profundidad y posteriormente a los tres días de la emergencia se clareo a una planta, respectivamente.
Se fertilizó con la fórmula 27N-69P-60K al aplicar de forma manual a los 15 días después de la siembra (dds) con 150 kg de fosfato diamónico (18-46-00) en mezcla con 100 kg de cloruro de potasio. Antes de la emergencia se realizó la aplicación de glifosato en dosis de 2 L ha-1.
En relación con la fase de laboratorio, todos los frutos de la parcela experimental se cosecharon a los 93 dds en etapa de madurez fisiológica y se trasportaron al laboratorio del Instituto Tecnológico de China, Campeche, México. Seguidamente se seleccionaron de forma aleatoria cinco frutos de cada una de las accesiones evaluadas. Posteriormente los frutos fueron diseccionados en pulpa de la cascara, también se obtuvieron las semillas, pesándose 100 g de cascara, pulpa y semillas en una balanza digital Highland® y posteriormente se colocaron en una estufa de convección natural Memmert® para su deshidratación, se colocaron en charolas de aluminio previamente identificadas durante 96 horas a una temperatura de 65 °C.
Una vez deshidratados se colocaron en un desecador hasta que se enfriaron, se pesaron y se molieron en un molino Pulvex®. Las muestras ya en polvo, se colocaron en bolsas transparentes de plástico y se conservaron a temperatura ambiente hasta el momento de los análisis. En este contexto, el trabajo integró la evaluación del contenido de proteína de las accesiones de calabaza chihua en la semilla, cascara y pulpa. Para la determinación de proteínas se empleó el método Kjeldahl, utilizando el equipo Kjeldahl y siguiendo el proceso descrito en AOAC (2000).
Este método consiste en tres pasos: a) digestión de la muestra; b) destilación del nitrógeno (N); y c) titulación, que a continuación se describen: a) digestión: se pesó 1 g de selenio y 1 g de muestra y se colocaron dentro de los tubos de ensayo del sistema compacto de digestión (Raypa MBC-12 TB 26300 700), posteriormente se añadieron 10 ml de H2SO4 a los mismos tubos.
La técnica se estandarizó utilizando un tiempo de digestión total de 3 horas y 15 min divididos de acuerdo con las siguientes actividades: 15 min para llegar a 150 °C, que se mantuvo durante 30 min; 15 min para llegar a 270 °C, que se mantuvo durante 30 min, 15 min para incrementar a 370°, que se mantuvo durante 90 min (AOAC, 2000).
Al finalizar se dejó enfriar durante 20 a 30 min para comenzar el proceso de destilación. b) destilación: al término de la digestión, se agregó al tubo de destilación la muestra, también 25 ml de NaOH y 75 ml de H2O destilada.
No obstante, el equipo (destilador de N proteína tipo flash, marca Raypa DNP-1500-MP) agrega 25 ml más de H2O destilada durante el proceso. Previamente, se colocó en un matraz de 250 ml, 25 ml de H3BO3 al 4% y 3 gotas del indicador Tashiro.
Posteriormente se configuró el proceso con tiempo de espera de 30 s, vapor al 100% y 8 min de destilado para recolectar 250 ml de muestra. c) titulación: el proceso se realizó con HCl al 0.25% N, la muestra obtenida de la destilación se sometió a titulación hasta que haga el primer cambio de color (ligeramente rosa). El cálculo de N obtenido se realizó utilizando la siguiente fórmula.
| % N= (Gasto de la muestra-gasto del blanco) (normalidad del ácido) (1.4) x 100 |
| Peso de la muestra (g) |
El % de proteína se calculó con relación al % de N con la siguiente ecuación: %proteína= (%N) (6.25). Donde: %N= porcentaje de N; 6.25= constante para hortalizas (AOAC, 2000). Cada variable se sometió a un análisis varianza con el programa SAS para Windows Versión 9.0 (SAS , 2002) en forma individual.
La comparación de medias se realizó con la prueba de Tukey (p≤ 0.05). Se utilizó la prueba de Shapiro-Wilk y t-student para los supuestos de normalidad de datos y homogeneidad de varianza.
Resultados y discusión
Porcentaje de proteína en la semilla de calabaza (%PROTSEMC)
El contenido de proteína en las semillas de las accesiones de calabaza chihua es estadísticamente diferentes (p≤ 0.05). La accesión que mostró mayor (p≤ 0.05) %PROTSEMC fue CECHET con 33.6% en comparación con Becal, Pixoyal, CACAO, Edzná y Local Yucatán, que obtuvieron en ese orden 26.9, 29.6, 30.3, 30.5 y 32.7% PROTSEMC, respectivamente (Figura 1).
Figura 1 Porcentaje de proteína en la semilla de calabaza nativa. Medias con la misma letra(s) entre tratamientos son estadísticamente iguales con un α= 0.05.
La variabilidad en el contenido de PROTSEMC se debe a la funcionalidad de las proteínas de origen vegetal que dependen de las características químicas inherentes a la semilla (Mattil, 1973). Las propiedades funcionales son resultado de las propiedades fisicoquímicas de las proteínas, que influyen de modo específico sobre su comportamiento (Hernández et al., 2014).
Porcentaje de proteína en la cascara de calabaza (%PROTCASC)
Los datos del estudio muestran que la accesión CECHET procedente del estado de Quintana Roo presentó el mayor (p≤ 0.05) %PROTCASC con 14.4 %. Applequist et al. (2006) realizaron un estudio en accesiones de calabaza en campo y observaron que una accesión del estado de Campeche presentó 8.6% PROTCASC; datos muy cercanos a la accesión nativa denominada Local Yucatán y Becal, que presentaron un %PROTCASC de 9.3. y 9.4%, respectivamente (Figura 2). Young et al. (2012) señala que el %PROTCASC de calabaza depende de la especie cultivada en la región y condiciones que son cultivadas, ya que se ha observado que la cascara de Cucurbita maxima contiene más proteína que Cucurbita pepo o Cucurbita mochata.
Figura 2 Porcentaje de proteína en la cascara de calabaza nativa. Medias con la misma letra(s) entre tratamientos son estadísticamente iguales con un α= 0.05.
Estudios realizados por Ziaul et al. (2019) revelan que existen cultivares nativos de calabaza Cucurbita maxima que presentan mayor contenido de proteína en la cascara en comparación con variedades hibridas y estas diferencias son atribuidas a las diferencias entre las especies y variedades Cucurbita spp., cultivado en diferentes áreas del mundo.
Porcentaje de proteína en la pulpa de calabaza (%PROTPULC)
Estudios realizados por Kim et al. (2012) en campo, observaron que, un material de calabaza (C. pepo) presento en promedio 1% PROTPULC. Mientras que en el presente trabajo se obtuvo una variación (p≤ 0.05) en la cantidad del %PROTPULC; al observa que Edzná, Becal, Local Yucatán presentaron 3.8% PROTPULC menos que las accesiones CECHET, Cacao y Pixoyal (Figura 3).
La variación que presentaron la accesión CECHET, Cacao y Pixoyal en el %PROTPULC en comparación con el resto puede atribuirse a las diferencias en los componentes químicos que persisten en cada una de ellas, que a su vez está relacionada con la región donde se cultiva (El y Mulhieddine, 2019).
Porcentaje de grasa cruda en la semilla de calabaza (%GRASCRU)
El %GRASCRU en las accesiones fue estadísticamente diferente. La accesión Edzná presentó mayor (p≤ 0.05) cantidad de %GRASCRU, que CACAO, Local Yucatán, Pixoyal, Becal y CECHET con una variación en ese orden de 3.3, 5.6, 12.6, 13.1 y 15.1% GRASCRU menos que Edzná (Figura 4).
Figura 4 Porcentaje de grasa cruda de las accesiones nativas de calabaza. Medias con la misma letra(s) entre tratamientos son estadísticamente iguales con un α= 0.05.
Los resultados sobre él %GRASCRU del presente estudio coinciden con los obtenidos por Stevenson et al. (2007), que observaron valores entre 36 a 40.1% GRASCRU en cultivares de calabaza (Cucurbita maxima D). Mientras que en los estudios realizados por Jarret et al. (2013) se obtuvo un 13.5% (24.4 a 32.9 %) más de grasa cruda en la semilla que los obtenidos en el presente trabajo.
Entre los aspectos que influyen sobre la variabilidad en el %GRASCRU se señala que la semilla contiene diferentes cantidades de minerales como Fe, Ca, Mg, Zn, P, K y Cu, al igual que anti nutrientes como oxalatos, cianuros, tianinos y filatos, que propician una variación en el %GRASCRU de la calabaza buido (Telfairia occidentalis) (Ekpedeme et al., 1999).
Otro factor que pudo incidir en la variación del %GRSACRU es la procedencia de las accesiones, debido a que las características físicas de grasa y aceite son dependientes de factores tales como la semilla o planta de procedencia, grado de insaturación, tamaño de las cadenas de carbono, formas isoméricas de los ácidos grasos y estructura molecular de los triglicéridos (Lawson, 1999).
Porcentaje de ceniza en la semilla de calabaza (%CENCA)
En relación con el %CENCA, no se presentaron diferencias significativas p≤ 0.05 entre las accesiones (Figura 5). Los valores más altos de cenizas obtenidos en esta investigación sobrepasan en 1.8% a lo obtenido por Gohari et al. (2011) en calabaza (Cucurbita pepo), obteniendo 5.3% CENCA. Belitz y Grosch (1997) indican que entre los factores que influyen sobre la variación en el % CENCA es el contenido de minerales (P, Zn, Cu y Mg) que es dado por factores genéticos, climáticos, prácticas de cultivo, composición de suelo y periodo de maduración del fruto a cosecha.
Porcentaje de carbohidratos en la semilla de calabaza (%CARBSE)
El %CARBSE de la accesión Becal es superior (p≤ 0.05) al resto de las accesiones evaluadas. Simultáneamente en el presente estudio, se observó, que Becal obtuvo una variación superior (p≤ 0.05) en el %CARBSE sobre Pixoyal, CECHET, Local Yucatán, CACAO y Edzná, con un registro en ese orden de las accesiones de 3.2, 5.6, 11.8, 14.4 y 22.1% CARBCA (Figura 6).
Figura 6 Porcentaje de carbohidratos en las accesiones nativas de calabaza. Medias con la misma letra(s) entre tratamientos son estadísticamente iguales con un α= 0.05.
Es posible que el %CARBSE de las accesiones estuvo relacionado a la procedencia y manejo posteriores del cultivo en Quintana Roo, Yucatán y Campeche, semejante a los observados en 13 cultivares de Cucurbita pertenecientes a diversas regiones agroecologías de la zona oriente y centro de Kenia, donde se muestra que existe una variabilidad en %CARBSE (Karanja et al., 2014).
Cerón et al. (2010) indica que, de acuerdo con la diversidad genética, la calidad y cantidad nutricional de la semilla de calabaza es heterogenia y esto se constata con los resultados obtenidos en los estudios realizados por Terazawe et al. (2001) al observar que la calabaza Cucurbita maxima Duch y Cucurbita moschata Duch a medida que sus frutos crecen difieren en el contenido de carbohidratos (azúcares) y este contenido total de azúcar de Cucurbita maxima Duch. aumentó gradualmente después de 30 días desde la floración, mientras que Cucurbita moschata Duch. incrementó de manera constante durante el crecimiento de la fruta.
Porcentaje de materia seca en la semilla de calabaza (%MATSSEMC)
El contenido de materia seca en la semilla de los cultivares nativos de calabaza de la región es variable, esto permite que algunas especies de calabaza nativas prevalezcan en la región. Por ejemplo, las semillas ortodoxas en algunos casos reducen sus contenidos de humedad a valores menores de 10 y 15%, lo que les permite sobrevivir ante los cambios del ambiente y ser almacenadas por periodos largos (Kermode, 1997).
En este sentido, en el presente trabajo se observó un valor promedio de 55% de MATSSEMC entre las accesiones de calabaza. Mientras que el contenido individual de MATSSEMC, la accesión denominada CECHET supero (p≤ 0.05) a Edzná, Local Yucatán, Becal, CACAO y Pixoyal con una diferencia en ese orden de 23.5, 12.5, 11.5, 7.3 y 6.8% más de MATSSEMC (Figura 7).
Porcentaje de materia seca en la pulpa de calabaza (%MATSPULC)
En el presente trabajo, el %MATSPULC fluctuaron entre 1.9 a 4.3%. En este contexto, la accesión CECHET presentó mayor (p≤ 0.05) %MATSPULC que Edzná, Becal, Pixoyal, Local Yucatán y CACAO con una diferencia en ese orden de 2.4, 2.3, 2, 1.7 y 0.8% MATSPULC (Figura 8).
Sobre las características nutricionales de la calabaza, excepto en azúcares y acidez. El presente estudio revela que en la Península de Yucatán hay accesiones nativas que presentan una mayor cantidad de materia seca en la pulpa en comparación con otras cultivadas en la región y esta variación es atribuida a que en algunas de las accesiones las características nutricionales de la calabaza se ven afectadas negativamente por el contenido de humedad del fruto que esta alrededor de 90% (Ortiz et al., 2008), convirtiéndose en un fruto perecedero, de corta vida, con los nutrientes diluidos, donde la longevidad del fruto y su capacidad de ser almacenado durante periodos prolongados depende del porcentaje de materia seca (Lacuzzo y Dalla, 2009). Por tanto, la identificación de genotipos con niveles altos de materia seca es fundamental para fortalecer el mejoramiento genético con perspectiva agroindustrial (Ortiz et al., 2013).
Porcentaje de materia seca en la cascara de calabaza (% MATSCASC)
Los valores observados en el porcentaje de materia seca en la cascara de la accesión denominada CACAO superan (p≤ 0.05) a los observados en la accesión Pixoyal, Becal, Edzná, Local Yucatán y CECHET con una variación en ese orden de 6.8, 5.5, 5.4, 4.9 y 4.4% MATSCASC (Figura 9).
Figura 9 Porcentaje de material seca en la cascara de calabaza nativa. Medias con la misma letra(s) entre tratamientos son estadísticamente iguales con un α= 0.05.
Estos resultados contrastan con los obtenidos por Lorenzo et al. (2019) al obtener 13.71% de MATSCASC con pulpa de calabaza. Dorantes et al. (2016) en accesiones de calabaza nativa (Cucurbita argyrosperma Huber) del estado de Campeche observaron valores de 6.45% de MATSCASC y pulpa de calabaza. Rössel et al. (2018) señalan que la cáscara de la calabaza está compuesta en su mayoría de fibra cruda (3 403 g 100 g-1 muestra), carbono (19.79 g 100 g-1 muestra) y calcio (30.057 mg 100 g-1 muestra).
Conclusiones
El contenido nutricional de las accesiones de calabaza chihua (Cucurbita argyrosperma Huber) cultivadas en la Península de Yucatán es variable. La accesión que presento mayor contenido nutricional en las partes del fruto fue CECHET de Quintana Roo, al obtener mayor porcentaje de proteína en la semilla, cascara, pulpa y porcentaje de materia seca en la semilla y pulpa. Edzná de Campeche destacó en el contenido de grasa cruda en la semilla. Becal de Campeche fue superior a todas las accesiones en el contenido de carbohidratos.
La accesión CACAO de Quintana Roo presentó mejores resultados para el contenido de materia seca en la cascara. Se identificaron accesiones con aporte nutricional para su consumo que a su vez pueden resultar como alternativa para diversificar su uso en la elaboración de distintos alimentos.
