Каротиноиды и каротины в плодах Cucurbita maxima, C. moschata и C. pepo в условиях Северо-Запада России

Тыква – одна из наиболее ценных овощных культур, которая широко используется в пищу во всем мире, являясь важным источником каротиноидов и каротинов, биологически активных веществ с антиоксидантной и другими видами активности. Их содержание в значительной мере зависит от видовых и сортовых особенностей тыквы. Коллекция Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) насчитывает более 3000 образцов пяти культурных видов тыквы и является важнейшим источником исходного материала для получения новых сортов с целью расширения ассортимента продуктов функционального питания. Задачей нашего исследования было изучение содержания каротиноидов, каротинов, в том числе β-каротина, в плодах тыквы Cucurbita maxima Duch., C. pepo L. и C. moschata Duch. ex Poir., выращенных в условиях Северо-Западного региона России, который характеризуется коротким вегетационным периодом и невысокой суммой активных температур. Проведенное нами исследование с последующим статистическим анализом позволило выявить достоверные отличия между видами и сортами тыквы из коллекции ВИР по содержанию каротиноидов, суммы каротинов и β-каротина. Для образцов C. maxima и C. moschata, в отличие от C. pepo, был характерен широкий диапазон варьирования этих признаков. Выявлено статистически значимое влияние цвета мякоти и цвета коры плодов на содержание в них каротиноидов, каротинов и β-каротина (p < 0,001). Минимальное количество каротиноидов, каротинов и β-каротина установлено для плодов со светло-желтой мякотью, максимальное – с темно-оранжевой. Плоды тыквы с красной корой накапливали больше целевых соединений, в отличие от плодов с белой корой. Выделенные нами образцы Cucurbita c высоким содержанием каротинов и каротиноидов являются ценным исходным материалом для селекции сортов с улучшенным биохимическим составом для расширения линейки продуктов функционального питания, пригодных к выращиванию в регионах с условиями, нетипичными для производства данной культуры.

1. Azevedo-Meleiro C.H., Rodriguez-Amaya D.B. Qualitative and quantitative differences in carotenoid composition among Cucurbita moschata, Cucurbita maxima, and Cucurbita pepo. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(10):4027-4033. DOI: 10.1021/jf063413d

2. Buzigi E., Pillay K., Siwela M. Potential of pumpkin to combat vitamin A deficiency during complementary feeding in low and middle income countries: variety, provitamin A carotenoid content and retention, and dietary reference intakes. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022;62(22):6103-6112. DOI: 10.1080/10408398.2021.1896472

3. Cavalcante M.L., Rodriguez-Amaya D.B. Carotenoid composition of the tropical fruits Eugenia uniflora and Malpighia glabra. In: G. Charalambous (ed.). Food Science and Human Nutrition. Amsterdam: Elsevier Science Publishers; 1992. p.643-650.

4. Dietary reference intakes for vitamin A, vitamin K, arsenic, boron, chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium, and zinc. Institute of Medicine. Panel of micronutrients. Washington DC: National Academy Press; 2001.

5. Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. Ленинград: Агропромиздат; 1987.

6. Fu C., Shi H., Li Q. A review on pharmacological activities and utilization technologies of pumpkin. Plant Foods for Human Nutrition. 2006;61:70-77. DOI: 10.1007/s11130-006-0016-6

7. Фурса Т.Б.; Малинина М.И.; Артюгина З.Д. Изучение и сохранение коллекции дынь и тыкв. Методические указания. Ленинград; 1988.

8. Голубкина Н.А., Химич Г.А., Антошкина М.С., Плотникова Ю.Д., Надежкин С.М., Коротцева И.Б. Особенности каротиноидного состава тыквы Конфетка, перспективы использования. Овощи России. 2021;(1):111-116. DOI: 10.18619/2072-9146-2021-1-111-116

9. Kim H.Y., Nam S.Y., Yang S.Y., Kim H.M., Jeong H.J. Cucurbita moschata Duch. and its active component, β-carotene effectively promote the immune responses through the activation of splenocytes and macrophages. Immunopharmacology and Immunotoxicology. 2016;38(5):319-326. DOI: 10.1080/08923973.2016.1202960

10. Kim M.Y., Kim E., Kim Y.N., Choi C., Lee B.H. Comparison of the chemical compositions and nutritive values of various pumpkin (Cucurbitaceae) species and parts. Nutrition Research and Practice. 2012;6(1):21-27. DOI: 10.4162/nrp.2012.6.1.21

11. Kimura M,, Rodriguez-Amaya D.B., Yokoyama S.M. Cultivar differences and geographic effects on the carotenoid composition and vitamin A value of papaya. Food Science and Technology. 1991;24(5):415-418.

12. Kulczyński B., Gramza-Michałowska A. The profile of carotenoids and other bioactive molecules in various pumpkin fruits (Cucurbita maxima Duchesne) cultivars. Molecules. 2019a;24(18):3212. DOI: 10.3390/molecules24183212

13. Kulczyński B., Gramza-Michałowska A. The profile of secondary metabolites and other bioactive compounds in Cucurbita pepo L. and Cucurbita moschata pumpkin cultivars. Molecules. 2019b;24(16):2945. DOI: 10.3390/molecules24162945

14. Maťová A., Hegedűsová A., Andrejiová A., Hegedűs O., Hugyivárová M. Dynamics of changes in total carotenoids and antioxidant activity in fruits of selected varieties of Cucurbita moschata Duch. during storage. Potravinarstvo = Slovak Journal of Food Sciences. 2019;13(1):823-830. DOI: 10.5219/1187

15. Murkovic M., Mülleder U., Neunteufl H. Carotenoid content in different varieties of pumpkins. Journal of Food Composition and Analysis. 2002;15(6):633-638. DOI: 10.1006/jfca.2002.1052

16. Oloyede F.M., Agbaje G.O., Obuotor E.M., Obisesan I.O. Nutritional and antioxidant profiles of pumpkin (Cucurbita pepo L.) immature and mature fruits as influenced by NPK fertilizer. Food Chemistry. 2012;135(2):460-463. DOI: 10.1016/j.foodchem.2012.04.124

17. Perez Gutierrez R.M. Review of Cucurbita pepo (pumpkin) its phytochemistry and pharmacology. Medicinal Chemistry. 2016;6(1):12-21. DOI: 10.4172/2161-0444.1000316

18. Seo J.S., Burri B.J.C., Quan Z., Neidlinger T.R. Extraction and chromatography of carotenoids from pumpkin. Journal of Chromatography A. 2005;1073(1-2):371-375. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.10.044

19. Шашкина М.Я., Шашкин П.Н., Сергеев А.В. Каротиноиды как основа для создания лечебно-профилактических средств. Российский биотерапевтический журнал. 2009;8(4):91-98.

20. Соловьева А.Е.; Соколова Д.В.; Пискунова Т.М.; Артемьева А.М. Питательные и биоактивные вещества в овощных культурах и их роль в улучшении качества пищевых продуктов. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2014;175(2):5-19.

21. Whang H.J., Park Y.K., Seog H.M. Carotenoid pigment of pumpkin cultivated in Korea. The Korean Journal of Food And Nutrition. 1999;12:508-512.

22. Yadav M., Jain S., Tomar R., Prasad G.B.K.S., Yadav H. Medicinal and biological potential of pumpkin: An updated review. Nutrition Research Reviews. 2010;23(2):184-190. DOI: 10.1017/S0954422410000107