Capsaicinoides en chiles nativos de Puebla, México

Capsaicinoids in chile pepper landraces of Puebla, Mexico

S. Hirán Morán–Bañuelos¹*, V. Heber Aguilar–Rincón¹, Tarsicio Corona–Torres¹, Fernando Castillo–González¹, R. Marcos Soto–Hernández² y Rubén San Miguel–Chávez²

¹ Genética, Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo, Estado de México. * Autor responsable: (shiran@colpos.mx)

² Botánica, Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo, Estado de México.

Recibido: Enero, 2008.
Aprobado: Julio, 2008.

Resumen

Los recursos genéticos del chile (Capsicum spp.) son importantes por ser la fuente natural de capsaicinoides que confieren el sabor picante a los frutos. Los reportes sobre la amplitud de esta característica en los chiles nativos cultivados por agricultores tradicionales en México son escasos. Por tanto, el objetivo del presente estudio fue identificar y cuantificar los capsaicinoides predominantes en 22 poblaciones recolectadas en nueve municipios de Puebla, México, mediante la extracción de la oleorresina de frutos secos. Todos los chiles estudiados pertenecen a la especie C. annuum y son de los tipos Miahuateco, Copi, Nativos de Tecomatlán y Poblano. Los contenidos de capsaicina y dihidrocapsaicina en los extractos filtrados fueron determinados mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC): el de capsaicina fue mayor que el de dihidrocapsaicina, excepto en dos recolectas de los Municipios de Tlacotepec y Texmelucan. El contenido de capsaicinoides varió entre y dentro de los tipos de chile. En el tipo Copi el contenido de capsaicina de chile seco varió de 36.86 a 556.78 µg g^–1y el de dihidrocapsaicina de 30.54 a 348.26 µg g^–1; de chile seco en el tipo Miahuateco fue 21.54 a 158.07 µg g^–1 y 19.54 a 99.24 µg g^–1. La colecta de chile Copi CP654cl, proveniente de Xochitlán, tuvo los valores mayores para ambos alcaloides. Se puede concluir que hay materiales con potencial para seleccionar hacia distintos grados de picor.

Palabras clave: Capsicum annuum, capsaicina, chile Copi, chile Miahuateco, dihidrocapsaicina, nativos de Tecomatlán.

Abstract

The genetic resources of pepper (Capsicum spp.) are important because they are the natural source of capsaicinoids that confer hotness to its fruits. There is little information about the magnitude of this characteristic in native peppers grown by traditional agriculture in México. Therefore, the objective of this study was to identify and quantify the predominant capsaicinoids in 22 pepper populations collected in nine municipalities of the State of Puebla, México, using oleoresin extraction from dry pepper fruits. All peppers studied belong to the species C. annuum and are of the following types: Miahuateco, Copi, Natives of Tecomatlán and Poblano. Capsaicin and dihydrocapsaicin contents in filtered extracts were determined by high performance liquid chromatography (HPLC). Capsaicin content was greater than dihydrocapsaicin content, except in two samples from Tlacotepec and Texmelucan municipalities. Capsaicinoid concentration varied among and within pepper types. In Copi peppers capsaicin concentration ranged from 36.86 to 556.78 µg g^–1dry weight, and dihydrocapsaicin concentration ranged from 30.54 to 348.26 µg g^–1. The range of capsaicin and dihydrocapsaicin concentration in Miahuateco peppers was 21.54 to 158.07 µg g^–1 and 19.54 to 99.24 µg g^–1. The Copi pepper CP654cl collected from Xochitlán had the greatest values for both alkaloids. It may be concluded that there are peppers with the potential to select for different grades of hotness.

INTRODUCCIÓN

Los frutos de chile (Capsicum spp.) son relevantes en la alimentación humana y se consumen en fresco y como condimento. La planta sintetiza y acumula capsaicinoides, un grupo de alcaloides responsables del picor y ubicados principalmente en el tejido de la placenta adyacente a las semillas (De, 2003; Ben–Chaim et al., 2006). Su contenido depende del genotipo, la madurez del fruto y las condiciones de cultivo (Zewdie y Bosland, 2000). Los principales capsaicinoides son nornorcapsaicina, norcapsaicina, capsaicina, homocapsaicina, nornordi–hidrocapsaicina, nordihidrocapsaicina, dihidrocapsaicina, y homodihidrocapsaicina. La capsaicina (CAP, N–[(4–hidroxi–3–methoxifenil)methil]–8–metill(–6–nonenamida) y la dihidrocapsaicina (DH, N–[(4–hidroxi–3–metoxifenil)metil]–8–metilnonanamida) son los responsables de más de 90 % del picor (Betts, 1999; Manirakiza et al., 2003).

Los capsaicinoides también poseen propiedades analgésicas, anti–inflamatorias, antioxidantes e incluso anticancerígenas al inhibir el crecimiento dependiente de andrógenos en células cancerígenas de seno, colon, adenocarcinoma gástrico y de próstata (Djamgoz e Isbilen, 2006; Mori et al., 2006). El potencial de los chiles como fuentes de capsaicinoides en la industria farmacéutica ha promovido su estudio fitoquímico. La investigación se ha enfocado a variedades mejoradas de tipos de chile (Sathiyamurthy et al., 2002; Kumar et al., 2003), en especial de tipo habanero (C. chinense Jacq.) por su mayor contenido de alcaloides. En la variedad Red Savina Habanero hay 577 000 Unidades Scoville de Picor (USP), y recientemente se ha identificado a la variedad Naga Jolokia (C. chinense) de India como la más picante, con más de 1 000 000 USP (Frontal Agritech, 2007). No obstante, es probable que en el área de origen y domesticación de esta especie exista una mayor amplitud y variabilidad en la concentración de capsaicinas, aunque hay pocos estudios al respecto.

En el Estado de Yucatán, México, el contenido de capsaicinoides en los morfotipos de chile nativos de las especies C. chinense y C. annuum varía de 1000 a más de 235 000 USP (Alpizar et al., 2002; Cázares et al., 2005; Casanova et al., 2006). Tal variación estaría determinada por el genotipo, las condiciones climáticas y las prácticas de cultivo en cada localidad, asociadas a su vez con la selección, multiplicación e intercambio tradicional de semillas, así como con el uso culinario de cada tipo de chile, pues los consumidores identifican características organolépticas específicas.

En México, los tipos de chile más sembrados son los serranos, de árbol, jalapeños, guajillos pasilla, anchos, piquines, habanero y manzano (Laborde y Pozo, 1984; Hernández et al., 1999). Sin embargo, se desconoce la distribución geográfica precisa y no se ha estudiado la diversidad genética de un conjunto de chiles nativos. En el Estado de Puebla, Aguilar et al. (2006) encontraron que entre Miahuatlán y Tecamachalco predomina el cultivo de chile con riego y de diversos orígenes, debido al flujo de germoplasma en la etapa de almácigo, e identificaron variedades de chile ancho de tipo Miahuateco que se diferencian del tipo Poblano por tener frutos más angostos y con cajete menos acentuado; además, el tipo Copi, de forma alargada se usa seco para preparar salsas. En Tecomatlán, Puebla, se cultivan en temporal y en terrenos pedregosos de baja profundidad, tres tipos de chile que por el color del fruto maduro se identifican como amarillo, colorado y negro. Cada uno de estos tipos de chile son ingredientes esenciales de platillos tradicionales locales y aunque se les reconoce por sus diferencias en sabor y picor, no se ha realizado un estudio fitoquímico con materiales nativos que permita su clasificación, ya que las escalas disponibles han sido desarrolladas en otros países. Así, tipos de chile como el Ancho se ubican en el mismo nivel, aunque en México hay una amplia diversidad que no está reflejada en esas escalas. La comercialización de los tipos de chile se efectúa sin considerar los grados de picor. Por tanto, incluir este atributo permitiría generar variedades con valor agregado por sus características específicas de picor, dirigidas a diferentes necesidades de mercado.

En 1912 se estableció la escala de picor en USP, basada en diluciones de extractos de diversos chiles (Ishikawa, 2003) y métodos analíticos como la espectrofotometría y cromatografía de gases. Además, con la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) los análisis del tipo y cantidad de estos alcaloides son más precisos (Collins et al., 1995; Karnka et al., 2002; Kurian y Starks, 2002) para evaluar capsaicinoides. Por ello, el objetivo del presente trabajo fue identificar y cuantificar capsaicina y dihidrocapsaicina de 22 tipos de chile nativo cultivados en el Estado de Puebla.

MATERIALES Y MÉTODOS

En 2005, en Montecillo, Texcoco, se establecieron en invernadero 22 poblaciones de chile nativo de la especie C. annuum L. procedentes de nueve municipios del Estado de Puebla, México, recolectadas en 2004 (Cuadro 1). Quince fueron de tipo Miahuateco, tres de Copi, tres nativos de Tecomatlán (Amarillo, Colorado y Negro) y una de chile Mulato (Aguilar et al., 2006). Los frutos se cosecharon en estado de madurez y se secaron a temperatura ambiente.

Extracción de capsaicinoides

El pericarpio y la placenta de 10 frutos de diferentes plantas de cada colecta se mezcló, pulverizó y homogeneizó usando N₂. El polvo total se almacenó en oscuridad hasta su análisis. Se hicieron dos extracciones por colecta y en cada una se depositó 0.5 g de chile pulverizado y 5 mL de acetonitrilo grado HPLC en tubos de vidrio. Los tubos estuvieron 5 h en baño de agua a 60 °C, agitando cada 30 min. El sobrenadante se llevó a temperatura ambiente y se filtró por duplicado una alicuota de 2 mL, a través de acrodiscos de 25 mm de diámetro y poro de 0.45 µm (Millipore Co.). Los extractos filtrados se colocaron en viales de vidrio (2 mL) y se mantuvieron en oscuridad. Se obtuvieron cuatro muestras por colecta, dos de cada extracción.

Cuantificación de capsaicinoides

Las muestras se analizaron en un cromatógrafo de líquidos de alta resolución (HPLC) Hewlett Packard® serie 1100, con un muestreador automático (Agilent®, Serie 1200 Mod. G1329A) y un detector de arreglo de diodos al que se acondicionó una columna C₁₈ con partículas de 25 µm de diámetro (Waters Spherisorb ODS®, Sigma Co.), 150 mm de longitud y 4.7 mm de diámetro. El aparato se calibró a 202 nm de absorbancia, ya que el análisis previo del espectro de absorbancia del estándar capsaicina: dihidrocapsaicina, 65:35 (Natural Capsaicin®, Sigma Co.) detectó con esta longitud de onda el pico máximo (Figura 1). Esto coincidió con Mathur et al. (2000), quienes hicieron sus lecturas a 201 nm. Se inyectaron 20 µL de cada muestra, filtrados a través de una membrana de nylon con poro de 0.45 µm y 47 mm de diámetro (Millipore® Co.). El tiempo de análisis fue 5 min y la fase móvil consistió en acetonitrilo y solución amortiguadora de fosfato de potasio monobásico 35 mM en proporción 65:35, con flujo isocrático de 1.7 mL min^–1 a 28 °C.

Para identificar y cuantificar la capsaicina y dihidrocapsaicina se usó estándar externo; se prepararon soluciones de los compuestos puros 8–metil–N–vanillil–6–nonenamida (Capsaicin®, Sigma Co.) y 8–metil–N–vanillilnonamida (Dihidrocapsaicin®, Sigma Co.), a concentraciones de 0.0016, 0.003, 0.006, 0.012 y 0.024 mg mL^–1en metanol grado HPLC. Con las lecturas de cada serie de soluciones estándar para áreas de pico de absorción y concentración de capsaicinoide, se obtuvieron las ecuaciones de regresión (Cuadro 2) para calcular el contenido de ambos compuestos en las muestras. La suma del contenido de capsaicina y dihidrocapsaicina se transformó a USP con base en la relación 1 µg de capsaicinoides totales que equivale a 15 USP (AOAC, 1998). El diseño experimental fue completamente al azar con cuatro repeticiones. Se hizo un análisis de varianza con base en un modelo lineal; las diferencias entre tipos y entre poblaciones dentro de tipo se compararon con la prueba de Tukey (p<0.01). Se usó el programa SAS versión 8.0 (SAS Institute, 1999).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los cromatogramas permitieron identificar los picos de absorción con tiempos de retención promedio de 1.745±0.013 min de capsaicina y 2.161±0.019 min de dihidrocapsaicina. Son similares a los encontrados por Kurian y Starks (2002) de 1.87 y 2.38 min, al usar como fase móvil una solución de metanol 60%: agua 20%: acetonitrilo 20%. Hubo una serie de picos adicionales no identificados, aunque probablemente correspondan a otros tipos de capsaicinoides susceptibles de ser reconocidos al usar otros estándares externos. Los resultados para ambos capsaicinoides fueron diferentes (p<0.01) entre poblaciones; así como para la descomposición de la variación entre tipos y entre poblaciones dentro de cada tipo (Cuadro 3).

La variación entre colectas fue amplia: 21.54 a 556.78 µg g^–1para CAP y 19.54 a 348.25 µg g^–1para DH (Cuadro 4). Los valores máximos para ambos compuestos se registraron en la población de chile Copi CP654cl de Xochitlán y los valores mínimos en la de Miahuateco CP639 de Tehuacán. Hubo una alta correlación (r=0.98) entre ambos compuestos; además, la ecuación de regresión dh=7.8+0.6 c, donde dh y c representan los contenidos de cada uno de ellos, indica que en la mayoría de las colectas el contenido de capsaicina fue mayor que de dihidrocapsaicina, excepto para CP643 y CP658 donde la proporción relativa fue 1:1.05 y 1:1.68 (Cuadro 4). Cázares et al. (2005) observaron proporciones relativas semejantes (1:1.5 y 1:1.8) en poblaciones del tipo Sukurre y Bobo que también pertenecen a la especie C. annuum. En C. annuum la proporción es cercana a 1:1, en tanto que para C. frutescens L. es 2:1 (Manirakiza et al. (2003); además, Cruz (2007)³ observó un mayor contenido de DH en muestras de C. pubescens.

El contenido de ambos capsaicinoides entre poblaciones dentro de cada tipo fue amplio (Cuadro 4). En el caso de Miahuateco, que estuvo representado por un mayor número de colectas, para CAP varió desde 21.54 µg g^–1en CP639, proveniente de Tehuacán hasta 158.07 µg g^–1en CP655 de Xochitlán, este último significativamente mayor que las otras colectas dentro de su tipo; y para DH de 19.54 µg g^–1a 99.24 µg g^–1en las mismas colectas. El material CP641 de Miahuatlán también mostró contenidos de CAP y DH significativamente más altos que la mayoría de las colectas del tipo Miahuateco.

En los chiles tipo Copi, CP654cl proveniente de Xochitlán (556.78 y 348.25 µg g^–1) fue significativamente mayor que CP654c del mismo origen (36.86 y 30.54 µg g^–1) y que CP656 de Tecamachalco; en este caso se observó una relación entre el contenido de este alcaloide y el largo y ancho de los frutos (Cuadros 1 y 4). En las poblaciones nativas de Tecomatlán, la Amarillo (CP661a) tuvo un contenido de capsaicinoides significativamente mayor que el resto, incluso para CAP cerca del doble de Colorado CP661c.

Con la suma del contenido de ambos capsaicinoides y su transformación a USP, se calculó una medida del grado de picor de cada colecta (Cuadro 4). Con base en la escala de picor de Ravishankar et al. (2003), la mayoría de los chiles estuvo en un nivel moderado (0 a 5000 USP) y sólo la colecta CP654cl en el nivel medio (5000 a 20 000 USP).

A pesar de que el material usado provenía de frutos maduros secos y que el contenido de capsaicinoides ha disminuido en esta etapa (Estrada et al., 1999; Cruz et al., 2007), se encontró que tanto en seco como en fresco hay poblaciones del tipo Miahuateco que pueden ser más picosas que el Poblano y por tanto, usarlas para preparar chiles rellenos y cubrir la demanda de algunos consumidores por platillos con mayor picor.

Es probable que la falta de selección para mayor picor y la ausencia de control en el intercambio de germoplasma hayan favorecido que prevalezcan materiales con igual o menor picor que el Poblano, lo cual deberá verificarse con un mayor número de representantes de este último tipo. Con base en la caracterización morfológica, Aguilar et al. (2006) han reportado en la zona de estudio la presencia de poblaciones con las características típicas del Miahuateco, así como otro grupo que presenta atributos de ambos tipos, denominados Miahuatecos–Mulatos e incluso algunos que se ajustan al tipo Poblano. Los autores señalan, como posible causa, la introgresión de chiles Mulatos a la región cultivada tradicionalmente con chile Miahuateco.

Los chiles Copi se usan principalmente en estado maduro y seco para preparar salsas; el grado de picor de ese tipo, producido y consumido en la región, va de moderado a medio. La colecta CP654cl (13 575 USP) se ubica en el nivel de picor del Serrano (7000 a 25 000 USP), en tanto que los menos picosos están cercanos al Poblano y Jalapeño (3500 a 4500 USP).

Los chiles nativos de Tecomatlán conservan un grado de picor moderado similar al Anaheim (1000 a 1400 USP) y es probable que esta cualidad se haya mantenido por generaciones. Esto se debe a que los agricultores locales han conservado el germoplasma nativo, evitando su mezcla con otros tipos de mayor picor, y mantienen sus preferencias de uso: el amarillo, de mayor picor para preparar chilate, un platillo tradicional (Reyes, 1971⁴); el colorado se usa en estado fresco en salsas; y el negro en estado maduro y seco para mole típico de la zona.

Dado que las condiciones climáticas en el área de recolección son similares a las del invernadero donde se desarrollaron las plantas, es posible que los resultados sean similares a los que se obtengan en el campo; no obstante, se debe hacer una investigación para verificar esta correlación. El cultivo de los chiles evaluados se restringe a las comunidades y regiones citadas, están poco estudiados y no hay variedades mejoradas. Además están en erosión genética debido a su mezcla con otros chiles no picantes que demeritan su calidad genética y comercial, como en el tipo Miahuateco y más drástico aún, por la disminución del área cultivada, como en el Municipio de Tecomatlán.

CONCLUSIONES

Existe una amplia variación en el contenido de capsaicina y dihidrocapsaicina en los chiles nativos evaluados. Destacaron los tipos Copi con un contenido de capsaicina de 36.86 a 556.78 µg g^–1, de dihidrocapsaicina de 30.54 a 348.26 µg g^–1, y con una variación de menor amplitud en el tipo Miahuateco con 21.54 a 158.07 µg g^–1 y 19.54 a 99.24 µg g^–1 para cada capsaicinoide. Hay materiales con potencial para seleccionar hacia distintos grados de picor.

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NOTAS

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