Особенности каротиноидного состава тыквы Конфетка, перспективы использования
Автор: Голубкина Н.А., Химич Г.А., Антошкина М.С., Плотникова У.Д., Надежкин С.М., Коротцева И.Б.
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Агрохимия
Статья в выпуске: 1 (57), 2021 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Тыква является важнейшим источником каротиноидов для человека: бета- и альфа-каротина, лютеина и зеаксантина, играющих фундаментальную роль в обеспечении сумеречного и соответственно цветового зрения у человека. Результаты. Исследование каротиноидного состава мякоти тыквы сорта Конфетка впервые позволило выявить, что это единственный известный в настоящее время сорт, накапливающий исключительно лютеин в мякоти и лютеин и зеаксантин в кожуре. Содержание лютеина в мякоти тыквы составляло 11 мг/100 г, кожуре -41,3 мг/100 г, плаценте -51,2 мг/100 г. Уровень зеаксантина отсутствовал в мякоти и составил в кожуре - 28,3 мг/100 г, и в плаценте - 10 мг/100 г. Бета-каротин был обнаружен только в плаценте, где его содержание достигало 94,7 мг/100 г. Полученные данные свидетельствуют о перспективности использования всех частей тыквы сорта Конфетка как в пищевой промышленности, так и в производстве детских продуктов питания и БАДов, содержащих лютеин и зеаксантин.
Тыква, каротиноиды, лютеин
Короткий адрес: https://sciup.org/140257561
IDR: 140257561 | DOI: 10.18619/2072-9146-2021-111-116
Текст научной статьи Особенности каротиноидного состава тыквы Конфетка, перспективы использования
Т ыква является неотъемлемым компонентом диетического питания, обеспечивающим поступле- ние в организм человека жизненно важных полисахаридов, прежде всего, пектина, а также витаминов и каротиноидов (Zhou et al., 2007). Особое значение продукты из тыквы имеют для детского питания (Голубкина и др., 2012). Каротиноиды, разнообразие которых в природе насчитывает более 400, представлены в тыкве преимущественно несколькими важнейшими формами, составляющими изомеры: бета- и альфа- каротин, лютеин и зеаксантин (Murkovic et al., 2002; Norshazila et al., 2014)(рис.1)

Зеаксантин Zeaxanthin
Рис.1 Важнейшие каротиноиды тыквы
Альфа- и бета-каротин являются предшественниками витамина А, входящего в состав зрительного пигмента родопсина периферической части сетчатки глаза и обеспечивающего сумеречное зрение. Наибольшее содержание лютеина и зеаксантина найдено в желтом пятне сетчатки, или макуле. Так же, как и альфа-, и бета-каротин, лютеин и зеаксантин обеспечивают антиоксидантную защиту сетчатки от оксидантного стресса, вызываемого УФ-излучением (Roberts, Dennison, 2015; Madhavan et al., 2018). Лютеин распределен по всей сетчатке, зеаксантин найден только в желтом пятне. Они действуют как сильные антиоксиданты, блокируя действие свободных радикалов, которые повреждают сетчатку и способствуют снижению зрения. Показано, что повышенное потребление ово- щей и фруктов, богатых лютеином и зеаксантином (Humphries, Khachik, 2003; Khachik et al., 1999; Seddon et al., 1994; Sommerburg et al., 1998), снижает риск развития старческой катаракты и дегенерации макулы (Mares-Perlman et al., 2001).
Установлен эффект синергизма между лютеином и зеаксантином, обеспечивающий повышенную антиоксидантную активность комплекса лютеин-зеаксантин по сравнению с индивидуальными каротиноидами (Roberts, Dennison, 2015).
В настоящее время выпускается целая серия биологически активных добавок к пище, содержащих лютеин и/или зеаксантин, такие как Макулин плюс (Хорватия), Нутроф Тотал (Франция), Ретинорм (Германия), Окувайт лютеин (Германия), Супер Зеаксантин и чистый лютеин (США), Лютеин Интенсив (Швейцария) и др. Такие препараты показаны для предотвращения развития макулярной дистрофии, при зрительном утомлении, связанном с работой за компьютером, чтением, вождением автомобиля, вынужденной работой в условиях сниженной освещенности, при воздействии повышенных уровней УФ-излучения, например, в условиях высокогорья и др., для лиц, использующих контактные линзы и очки, а также в период восстановления после нарушений функций органа зрения, связанных с повреждением целостности тканей глаза (Корнеева, 2019). Кроме того, каротиноиды тыквы используют в качестве пищевых красителей. Например, пищевая добавка E161h представляет собой Зеаксантин /wiki/Zeaxanthin).
Селекция тыквы в ФНЦО позволила создать несколько значимых сортов тыквы, таких как Конфетка, Москвичка, Россиянка, F1 Вега, Первенец ВНИИССОК, Грибовская Зимняя, Премьера и др. (Химич, Коротцева, 2013; Голубкина и др., 2012). Однако компонентный каротиноидный состав этих сортов до настоящего времени не был охарактеризован.
В этой связи интерес представляет не только содержание и компонентный состав каротиноидов в мякоти тыквы, но и распределение каротиноидов между мякотью, плацентой и кожурой. Общеизвестный факт более высоких концентраций каротиноидов и пектина в кожуре тыквы по сравнению с мякотью явился основанием разработки рецептур хлебобулочных изделий (Staichok et al., 2016), снеков (Norfezah et al., 2011) и бисквитов (Mishra, Sharma, 2019) с использованием порошка высушенной кожуры. В России тыква используется для приготовления сока и тыквенного пюре для детского питания. Кожура тыквы является не используемым отходом производства.
Целью настоящей работы явилось выделение, идентификация и количественная характеристика каротиноидов оранжевоплодной тыквы сорта Конфетка (C. maxima), распределение каротиноидов между мякотью, кожурой и плацентой, а также установление антиоксидантной активности выбранных частей плодов.
Материалы и методы
Условия и методики проведения исследований.
Тыкву сорт Конфетка выращивали на опытных полях ФГБНУ ФНЦО в 2020 году. Почвы дерново-подзолистые среднесуглинистые. Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы перед высадкой рассады была следующей: содержание гумуса по Тюрину – 1,62%, рН – 6,1, гидролитическая кислотность – 1,32 мг-экв/100 г, сумма поглощенных оснований – 19,2 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями – 93,6%, среднее содержание подвижного фосфора – 472 мг/кг, обменного калия – 167 мг/кг, минерального азота – 9 мг/кг.
Погодные условия в вегетационный период представлены в таблице 1.
метрически (спектрофотометр Unico, США) после хроматографического разделения с использованием количественной бумажной хроматографии на хроматографической бумаге Ватман 3А (Голубкина и др., 2020). В качестве референс-стандартов использовали образцы чистых лютеина, зеаксантина и бета-каротина (Sigma).
Уровень общей антиоксидантной активности и содержание полифенолов определяли на спиртовых экстрактах (70% этанол, 1 час при 80 ° С) согласно методике (Голубкина и др., 2020). В качестве референс-ста-дарта применяли галловую кислоту.
Содержание сахаров регистрировали цианидным методом (Кидин, 1970).
Статистическую обработку результатов осуществляли с использованием статистической программы Excel.
Таблица 1. Температура воздуха и количество осадков за вегетационный период 2020 года Table 1. Air temperature and precipitation during vegetation period, 2020
Месяц Month |
Температура, oС Temperature, oС |
Осадки, мм, Precipitation, mm |
Май May |
11,2 |
160 |
Июнь June |
18,7 |
159 |
Июль July |
18,2 |
175 |
Август August |
17,3 |
34 |
Сентябрь September |
13,6 |
65 |
Посев семян осуществляли 6 июня в открытый грунт в лунки на расстоянии 1,0 м – между растениями и 90 см – между рядами. Внесение нитрофоски осуществляли в течение всего периода вегетации из расчета 5 кг на 10 м2 каждые 20 дней. Размеры делянки – 5 м2, повторность трехкратная. В процессе вегетации проводили регулярную прополку, рыхление и полив. Сбор урожая осуществляли 2 октября.
Для сравнения использовали плоды оранжевоплодной тыквы сорт Россиянка со средней массой плода 1345 г.
Пробоподготовка
Шесть плодов тыквы промывали проточной водой для удаления грязи, подсушивали, разрезали, разделяли мякоть, кожуру, плаценту и семена и взвешивали каждую составляющую. Толщина срезаемой кожуры составила 1 мм. Четвертую часть мякоти каждого плода и всю кожуру от выбранных плодов гомогенизировали.
Биохимические анализы
Содержание сухого вещества устанавливали гравиметрически высушиванием при 70 ° С до постоянного веса.
Содержание и состав каротиноидов устанавливали на свежих гомогенизированных образцах спектрофото-
Результаты и обсуждения
В последние годы все большее значение приобретает комплексная безотходная переработка овощной продукции с целью получения новых функциональных продуктов питания (Helkar et al., 2016; Torres-León et al., 2018; Faustino et a.l, 2019; Iriondo-De Hond et al., 2018). Для тыквы наиболее привлекательным в этом отношении является оценка и использование кожуры и плаценты плодов – компонентов, наиболее богатых каротиноидами и пектином, а также семян (Zhou et al., 2007).
В работе использовали ярко-оранжевые образцы тыквы сорта Конфетка небольшого размера, поскольку именно в этих условиях доля массы кожуры существенно больше, чем у крупноплодных образцов. В данном эксперименте доля мякоти, кожуры и плаценты составила соответственно 80,5%, 14,4% и 8% (табл.2). При этом наибольшее содержание сухого вещества, как и следовало ожидать, приходится на кожуру. Таким образом, соотношение сухой массы мякоти, кожуры и плаценты достигало 44.0 : 5.7 : 1. Исследование содержания сахаров в мякоти, кожуре и плаценте исследуемого сорта показало отсутствие значимых различий в уровне моносахаров между плацентой, мякотью и кожурой и между мякотью и кожурой в содержании дисахаров. Содержание дисахаров для мякоти и кожуры оказалось в среднем в 2 раза ниже, чем моносахаров. В то время
Таблица 2. Показатели массы, сухого вещества, содержания сахаров, нитратов и водорастворимых соединений мякоти кожуры и плаценты тыквы сорта Конфетка Table 2. Indicators of mass, dry matter, content of sugars, nitrates and water-soluble compounds of the pulp of the peel and placenta of pumpkin variety Konfetka
Показатель Parameter |
Мякоть Pulp |
Кожура Peel |
Плацента Placenta |
Масса, г Weight, g |
1083±105a |
193.2±18.1b |
24.9±2.0с |
Сухое вещество, % Dry matter, % |
20.93±1.1a |
28.80±1.0b |
21.2±1.0a |
Моносахара, % на сухую массу Monosugar, % on dry weight |
22.5±1.5a |
23.6±1.6a |
19.8±1.2a |
Дисахара, % на сухую массу Di-sugar, % on dry weight |
10.7±0.8a |
12.6±1.1a |
6.0±0.4b |
Значения в рядах с одинаковыми индексами статистически не различаются согласно тесту Дункана при P<0.05
Values in lines with similar indexes do not differ according to Duncan test at p<0.05

Рис. 2. ТСХ каротиноидов мякоти (1),кожуры (2)и плаценты (3) тыквы сорта Конфетка
Хроматографическая бумага Ватман 3А,система гексан :ацетон,10:1
Fig.2. Carotenoids TLC ofpulp(1),peel(2)and placenta (3)ofKonfetka variety, chromatographicpaper Vatman 3A; system hexan :acetin,10:1
как уровень дисахаров в плаценте был в 3,3 раза ниже, чем моносахаров (табл.2).
Значительные различия в хроматографической подвижности бета/альфа каротина, лютеина и зеаксантина позволили количественно установить компонентный состав плаценты, кожуры и мякоти плодов тыквы (рис.2).
Исследование содержания каротиноидов и каротиноидного состава плодов выявила присутствие исключительно лютеина в мякоти, лютеина, зеаксанти-на и бета-каротина в кожуре и преобладание бета-каротина в плаценте (табл.3).
Известно, что бета-каротин является предшественником в биосинтезе лютеина и зеаксантина, что объясняет более высокое содержание этой формы в плаценте по сравнению с лютеином и зеаксантином.
Исследование в Польше на 9 сортах Cucurbita pepo, 6 сортах Cucurbita moschara и 8 сортах Cucurbita maxima (Kulczynski, Gramza-Michałowska, 2019 a,b) позволило авторам установить возрастание интенсивности накопления суммы каротиноидов и, в частности, лютеина и зеаксантина, в ряду и C. moschara < C. pepo < C. maxima. При этом в мякоти всех исследованных сортов присутствовали бета-каротин, лютеин и зеак-сантин. Российский сорт крупноплодной тыквы Россиянка также характеризовался присутствием всех трех каротиноидов в мякоти в концентрациях: 3,5 мг/100 г бета-каротина, 5,0 мг/100 г лютеина и 4,8 мг/100 г зеаксантина при сравнительно более низком содержании суммы каротиноидов в кожуре (68,1 мг/100 г.) по сравнению с сортом Конфетка (81 мг/100 г). Исследование интернет-ресурсов за последние 30
Таблица 3. Содержание каротиноидов, полифенолов и общая антиоксидантная активность тыквы сорта Конфетка Table 3. Carotenoids, phenolics and total antioxidant activity of Konfetka variety
Показатель Parameter |
Мякоть Pulp |
Кожура Peel |
Плацента Placenta |
Бета-каротин, мг/100 г β-carotene, mg/100 g |
Следы traces |
11.4±0.4 a |
94.8±1.7 b |
Лютеин, мг/100 г Lutein, mg/100 g |
11.0±0.3 a |
41.3±0.8 b |
51.2±1.0c |
Зеаксантин, мг/100 г Zeaxanthin, mg/100 g |
Следы |
28.3±0.7 a |
10.2±0.5b |
Сумма каротиноидов, мг/100 г Total carotenoid content, mg/100 g |
11.0±0.7 а |
81.0±4.5b |
156.2±10.1c |
АОА, мг-экв ГК/г с.м. AOA, mg GAE/g d.w. |
15.4±1.0a |
18.9±1.1b |
18.4±1.1b |
Полифенолы, мг-экв ГК/г с.м. Phenolics, mg GAE/g d.w. |
11.0±0.7a |
15.4±0.9b |
15.0±0.9b |
Значения в рядах с одинаковыми индексами статистически не различаются согласно теcту Дункана при P<0.05
Values in lines with similar indexes do not differ according to Duncan test at p<0.05
лет по вопросу каротиноидного состава тыквы не позволило выявить ни одного сорта тыквы, способного накапливать исключительно лютеин. Наличие в мякоти сорта Конфетка исключительно лютеина открывает возможности налаживания собственного производства лютеина в стране без использования трудоемкого и вредного химического синтеза и создание отечественного фармацевтического препарата на основе чистого лютеина, используемого в настоящее время в профилактике и лечении макулярной дистрофии, борьбе с усталостью глаз, повышении остроты зрения, а также включаемого в состав детских молочных смесей в зарубежных странах (Корнеева, 2002). В России отсутствует как промышленное производство тыквы этого сорта, так и производство чистого лютеина, а также детских молочных смесей, обогащенных лютеином.
В целом, отличными источниками каротиноидов у сорта Конфетка являются также кожура и плацента, содержащие бета-каротин, лютеин и зеаксантин. Поскольку доля плаценты в данном сорте крайне низкая, то наибольший интерес представляет возможность переработки кожуры, которая может оказаться востребованной для использования в качестве пищевого красителя (Staichok et al., 2016).
Действительно, в пересчете на один плод суммарное содержание каротиноидов в кожуре достоверно выше, чем в мякоти (рис.3). Обращает также внимание высокое содержание сухого вещества в кожуре, что сводит к минимуму расходы на электроэнергию при высушивании материала. Так, если для высушивания мякоти требуется 3 дня при 70 ° С, то этот процесс для кожуры составляет всего 10 часов.
Известные литературные данные указывают на высокую антиоксидантную активность плодов тыквы, определяемую не только содержанием каротиноидов, но и уровнем накопления полифенолов (рис.4). Так, среди флавоноидов в тыкве идентифицированы рутин, кемпферол, изокверцетин, кверцетин, мирицетин и астрагалин (Kulczy´nski, Gramza-Michałowska, 2019a,b). Среди полифенолов тыквы присутствуют галловая, протокатеховая, 4-гидроксибензойная, ванилиновая, хлорогеновая кислоты и рутин (Kulczy´nski, Gramza-Michałowska, 2019a,b). Оценка общей антиоксидантной активности плодов тыквы сорта Конфетка показывает, что около двух процентов полифенолов содержится в плаценте и около 30% – в неиспользуемой кожуре.
Полученные данные свидетельствуют о том, что в 100 г мякоти тыквы Конфетка содержится около 11

Fig.3. Carotenoid distribution between placenta, peel and pulp of pumpkin varietyKonfetka

Рис.4. Содержание полифенолов и общая антиоксидантная активность плаценты,кожуры и мякоти тыквы сорта Конфетка Fig.4. Phenolics contentand totalantioxidantactivity (AOA) ofplacen-ta,peeland pulpofpumpkin varietyKonfetka
мг лютеина при минимальной суточной потребности в этом антиоксиданте – 5-10 мг (Методические рекомендации, 2004). 10 г порошка кожуры этого сорта при использовании в пищевой промышленности способны повысить пищевую ценность хлебобулочных изделий (Staichok et al., 2016), обеспечивая 3,8 мг бета-каротина, 14,3 мг лютеина и 9,8 зеаксантина.
Заключение
Представленные результаты свидетельствуют о перспективности расширенного промышленного производства тыквы Конфетка и разработки технологии выделения чистого лютеина из мякоти, а также разработки технологии переработки кожуры этого сорта с целью применения в пищевой промышленности.
Об авторах:
Aboutthe authors:
Nadezhda A. Golubkina – Doc. Sci. (Agriculture),
Marina S. Antoshkina – Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher Laboratory Analytical Department, e-mail: ,
Uliana D. Plotnikova – Researcher-assistant Laboratory
Sergei M. Nadezhkin – Doc. Sci. (Biology), head of Laboratory Analytical
Department, ,
Irina B. Korottseva – Cand. Sci. (Agriculture),
head of the laboratory of selection and seed production of pumpkin crops, ,
Список литературы Особенности каротиноидного состава тыквы Конфетка, перспективы использования
- Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Молчанова А.В., Антошкина М.С., Надежкин С.М., Солдатенко А.В. Антиоксиданты растений и методы их определения. М., Инфра-М. 2020.
- Голубкина Н.А., Терешонок В.И., Надежкин С.М., Молчанова А.В., Коротцева И.Б., Химич Г.А. Перспективы использования новых сортов тыквы в производстве тыквенного пюре. Нива Поволжья. 2015;2(35).
- Кидин В.В. Практикум по агрохимии. М., Колос. 2008. С.236-240.
- Корнеева А.В. Лютеин-зеаксантиновый комплекс: выбор офтальмологов. РМЖ «Клиническая Офтальмология». 2019;(1):54-58.
- Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04 "Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ" (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 2 июля 2004 г.)
- Короцева И.Б., Химич Г.А. Основные направления и задачи селекции тыквенных культур. Овощи России. 2013;(2):17-21. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2013-2-17-21
- Faustino M., Veiga M., Sousa P., Costa E.M., Silva S., Pintado M. Agro-Food Byproducts as a New Source of Natural Food Additives. Molecules. 2019;(24):1056; https://doi.org/10.3390/molecules24061056
- Helkar P.B., Sahoo A.K., Patil N.J. Review: Food Industry By-Products used as a Functional Food Ingredients. Int J Waste Resour. 2016;6(3):248. https://doi.org/10.4172/2252-5211.1000248
- Humphries J.M., Khachik F. Distribution of lutein, zeaxanthin, and related geometrical isomers in fruit, vegetables, wheat, and pasta products. J Agr Food Chemistry. 2003;51(1322-1327.
- Iriondo-De Hond M., Miguel E., del Castillo M.D. Food Byproducts as Sustainable Ingredients for Innovative and Healthy Dairy Foods. Nutrients. 2018;(10):1358. https://doi.org/10.3390/nu10101358
- Kulczy´nski B., Gramza-Michałowska A. The Profile of Secondary Metabolites and Other Bioactive Compounds in Cucurbita pepo L. and Cucurbita moschata Pumpkin Cultivars. Molecules. 2019a;(24):2945. https://doi.org/10.3390/molecules24162945
- Kulczyński B., Gramza-Michałowska A. The Profile of Carotenoids and Other Bioactive Molecules in Various Pumpkin Fruits (Cucurbita maxima Duchesne) Cultivars. Molecules. 2019b;24(18):3212. https://doi.org/10.3390/molecules24183212
- Khachik F., Beecher G.R., Goli M.B., Lusby W.R. Separation, identification, and quantification of carotenoids in fruits, vegetables and human plasma by high performance liquid chromatography. Pure and Applied Chemistry. 1991;63(1):71-80,
- Madhavan J., Chandrasekharan S. , Priya M.K., Godavarthi A. Modulatory Effect of Carotenoid Supplement Constituting Lutein and Zeaxanthin (10:1) on Anti-oxidant Enzymes and Macular Pigments Level in Rats. Pharmacogn Mag. 2018;14(54):268-274. https://doi.org/10.4103/pm.pm_340_17.
- Mares-Perlman J.A., Fisher A.I., Klein R. et al. Lutein and zeaxanthin in the diet and serum and their relation to age-related maculopathy in the Third National Health and Nutrition. Examination Survey. Am J Epidemiology. 2001;153(5):424-432.
- Mishra S., Sharma K. Development of pumpkin peel cookies and its nutritional composition. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2019;8(4):370-372.
- Norfezah M.N., Hardacre A., Brennan C.S. Comparison of waste pumpkin material and its potential use in extruded snack foods. Food Science and Technology International. 2011;17(4):367-373. https://doi.org/10.1177/1082013210382484
- Murkovic M., Mülleder U. , Neunteufl H. Carotenoid Content in Different Varieties of Pumpkins. Journal of Food Composition and Analysis. 2002;15(6):633-638. https://doi.org/10.1006/jfca.2002.1052
- Roberts J.E., Dennison J. The Photobiology of Lutein and Zeaxanthin in the EyeJ Ophthalmol. 2015;(2015):687173. https://doi.org/10.1155/2015/687173
- Seddon J.M., Ajani U.A., Sperduto R.D. et al. Dietary carotenoids, vitamins A, C, and E, and advanced age-related macular degeneration. EyeDiseaseCase-Control StudyGroup. J. Am. Med. Assoc. 1994;272(18):1413-1420,.
- Sommerburg O., Keunen J. E.E., Bird A.C., van Kuijk. Fruits and vegetables that are sources for lutein and zeaxanthin: the macular pigment in human eyes. British J Ophthalmology. 1998;82(8):907-910.
- Staichok A.C.B., Mendonça K.R.B., Alves dos Santos P.G., Garcia L.G.C., Damiani C. Pumpkin Peel Flour (Cucurbita máxima L.) - Characterization and Technological Applicability. Journal of Food and Nutrition Research. 2016;4(5):327-333. https://doi.org/10.12691/jfnr-4-5-9
- Torres-León C., Ramírez-Guzman N., Londoño-Hernandez L., Martinez-Medina G.A., Díaz-Herrera R., Navarro-Macias V., Alvarez-Pérez O.B., Picazo B., Villarreal-Vázquez M., Ascacio-Valdes J., Aguilar C.N. Food Waste and Byproducts: An Opportunity to Minimize Malnutrition and Hunger in Developing Countries. Front. Sustain. Food Syst. 2018;(2):52. https://doi.org/10.3389/fsufs.2018.00052
- USDA Carotenoid Database, 1998.
- Zhou T., King Q., Huang J., Dai R., Li Q. Characterization of nutritional components and utilization of pumpkin. Food. Global Science books. 2007;1(2):313-321.