Use of Chaya (Cnidoscolous chayamansa) Leaves for Nutritional Compounds Production for Human Consumption

Abstract

Abstract. Chaya (Cnidoscolus chayamansa) is an edible leafy vegetable consumed in the southeast region of México and Central America; it is mainly appreciated for its protein content and bioactive compounds, such as polyphenols. In this work, chaya leaves were nutritionally characterized and used for the production of protein concentrates. The nutritional quality (amino acids, protein efficiency, and bioavailability) and structure by SDS-PAGE, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Differential Scanning Calorimetry (DSC) of protein were analyzed. Additionally, the amount of some polyphenolic compounds were identified by LC-MS/MS. Electrophoretic bands from RuBisCO protein subunits at 10 kDa and 50 kDa were observed. FTIR identified the typical protein footprint of secondary structure and DSC measurements showed a denaturation temperature ~57 °C. Protein concentrates with a purity of 63.52 ± 0.69 % showed higher bioavailability than the control diet, and the essential amino acids met the FAO requirements without limiting amino acids. From the total polyphenol content, 14.8 % corresponded to anthocyanidins, 61.0 % hydroxycinnamic acids, 6.9 % hydroxybenzoic acids, and 17.2 % flavonols. Chaya leaves are a potential low-cost underutilized alternative source for the production of nutritional compounds for functional food product development for human nutrition.

Resumen. La chaya (Cnidoscolus chayamansa), es una hoja comestible que se consume en las regiones del sureste de México y Centroamérica, es apreciada principalmente por su contenido de proteínas y compuestos bioactivos, tales como los polifenoles. En este trabajo, las hojas de chaya fueron caracterizadas nutricionalmente y utilizadas para la producción de concentrados proteicos. Se estudió la calidad nutrimental de la proteína (aminoácidos, eficiencia proteica y biodisponibilidad) y algunas características estructurales mediante técnicas analíticas como SDS-gel electroforesis, espectroscopía de infrarrojo por la transformada de Fourier (FTIR) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Asimismo, se determinó la cantidad total de polifenoles y se identificó el perfil de polifenoles mediante LC-MS/MS. Se observaron las bandas electroforéticas correspondientes a las subunidades de la proteína RuBisCO a 10 kDa y 50 kDa. En el FTIR se identificó el espectro típico de la estructura secundaria de la proteína y DSC mostró una temperatura de desnaturalización ~57 °C. Los concentrados de proteína con pureza ~63.52 ± 0.69 % mostraron mayor biodisponibilidad que el control y la cantidad de aminoácidos esenciales cumplieron con los requerimientos de la FAO sin aminoácidos limitantes. Del total del contenido de polifenoles, 14.8 % correspondieron a las antocianidinas, 61.0 % a ácidos hidroxicinámicos, 6.9 % a ácidos hidroxibenzoicos y 17.2 % a flavonoles. Las hojas de chaya pueden ser una fuente potencial alternativa para la producción de compuestos nutrimentales para el desarrollo de productos alimentarios funcionales para la nutrición humana.