foodmetaFOOD METAENGINEERINGFOOD METAENGINEERING2949-6497All-Russian Dairy Research Institute10.37442/fme.2025.1.77foodmeta-77Research ArticleОригинальное эмпирическое исследованиеOriginal Empirical ResearchФункциональные компоненты питания: технология получения концентрата, содержащего ликопин, из томатного сырьяFunctional Components in Nutrition: Technology for Producing a Lycopene-Containing Concentrate from Tomato Raw Materialshttps://orcid.org/0000-0002-5997-5182ВелямовШухрат МасимжановичVelyamovShukhrat M.

Доктор философии в области технических наук (PhD)

PhD

v_shukhrat@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9248-5951ВелямовМасимжан ТурсуновичVelyamovMasimzhan T.

доктор биологических наук

doctor of biological sciences

vmasim58@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1898-0564УразбаевЖуматай ЗейноллаевичUrazbayevZhumatay Z.

доктор технических наук

doctor of technical sciences

zhz1964@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-9720-6189БакытжанТұрар НуртуғанұлыBakytzhanTurar N.nurtuganuly.t@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-1180-2570АбитбековаАэлина УлановнаAbitbekovaAelina U.

Kazakh Research Institute of Processing and Food Industry LLP

aelinaabitbekova@gmail.comТОО "Казахский НИИ перерабатывающей и пищевой промышленности"КазахстанKazakh Research Institute of Processing and Food Industry LLPKazakhstanТОО "Казахский НИИ перерабатывающей и пищевой промышленности"Kazakhstan202504042025313341Copyright © Велямов Ш.М., Велямов М.Т., Уразбаев Ж.З., Бакытжан Т.Н., Абитбекова А.У., 20252025Велямов Ш.М., Велямов М.Т., Уразбаев Ж.З., Бакытжан Т.Н., Абитбекова А.У.Velyamov S.M., Velyamov M.T., Urazbayev Z.Z., Bakytzhan T.N., Abitbekova A.U.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fme-journal.org/jour/article/view/77Введение

Введение: Ухудшение экологической ситуации, особенно в промышленных регионах и мегаполисах, приводит к росту интереса к функциональному питанию как способу профилактики хронических заболеваний. В этом контексте особую ценность приобретают природные каротиноиды - биологически активные соединения с выраженными антиоксидантными свойствами. Среди них ликопин, содержащийся в томатах, выделяется высокой биологической активностью, устойчивостью к окислению и способностью снижать риск сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Однако для широкого промышленного применения необходимы эффективные технологии экстракции, обеспечивающие стабильный выход вещества при сохранении его активности.

Цель

Цель: Обоснование эффективного технологического режима экстракции ликопина из томатного сырья.

Материалы и методы

Материалы и методы: Объектом исследования служил районированный сорт томата «Самаладай». Использовали высушенный порошок из плодов и полученный из него ликопинсодержащий экстракт. Содержание экстрактивных веществ определяли по фармакопейным стандартам. Для количественного анализа β-каротина применяли спектрофотометрический метод (λ = 452 нм), а для ликопина — метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ГОСТ 33277). Определяли влияние типа растворителя, соотношения сырья и экстрагента, температуры, времени и кратности экстракции на выход активных компонентов.

Результаты

Результаты: Наиболее эффективным экстрагентом оказался этилацетат. Оптимальные условия экстракции: температура 50 °C, время 30 минут, соотношение сырья к растворителю 1:2,5, двукратное экстрагирование. Полученный экстракт содержал 22,4 ± 1,29 мг/100 г ликопина и 21,59 ± 1,2 мг/100 г β-каротина. Путем вакуумного испарения получен сухой концентрат (1,26 ± 0,12 г из 1 кг порошка) с содержанием ликопина 17–20 %. Новизна исследования заключается в экспериментальной разработке и обосновании оптимального технологического режима получения ликопинсодержащего концентрата на основе местного томатного сырья, что способствует расширению сырьевой базы и внедрению функциональных компонентов в пищевую промышленность Казахстана.

Выводы

Выводы: Разработанная технология экстракции ликопина может быть эффективно использована при создании пищевых добавок, направленных на повышение биологической и профилактической ценности продуктов повседневного потребления.

 

 

 

 

Introduction

Introduction: The deterioration of the environmental situation, especially in industrial regions and large cities, has led to growing interest in functional nutrition as a means of preventing chronic diseases. In this context, natural carotenoids (biologically active compounds with pronounced antioxidant properties) have become particularly valuable. Among them, lycopene, found in tomatoes, stands out for its high biological activity, oxidative stability, and ability to reduce the risk of cardiovascular and oncological diseases. However, for broad industrial application, efficient extraction technologies are needed to ensure a stable yield of the compound while preserving its activity.

Purpose

Purpose: To substantiate an effective technological regime for the extraction of lycopene from tomato raw materials.

Materials and Methods

Materials and Methods: The research object was the regional tomato variety "Samaladay." Dried tomato powder and the lycopene-containing extract obtained from it were used. The content of extractive substances was determined according to pharmacopoeial standards. β-carotene content was quantified by spectrophotometric method (λ = 452 nm), and lycopene content by high-performance liquid chromatography (HPLC) according to GOST 33277. The influence of solvent type, raw material to solvent ratio, temperature, extraction time, and number of extractions on the yield of active components was analyzed.

Results

Results: Ethyl acetate was identified as the most effective solvent. The optimal extraction conditions were: temperature 50 °C, extraction time 30 minutes, raw material to solvent ratio 1:2.5, with double extraction. The resulting extract contained 22.4 ± 1.29 mg/100 g of lycopene and 21.59 ± 1.2 mg/100 g of β-carotene. Through vacuum evaporation, a dry concentrate was obtained (1.26 ± 0.12 g from 1 kg of powder) with a lycopene content of 17–20 %. The novelty of the study lies in the experimental development and substantiation of the optimal technological regime for obtaining a lycopene-containing concentrate based on local tomato raw materials, contributing to the expansion of the raw material base and the introduction of functional components into Kazakhstan's food industry.

Conclusion

Conclusion: The developed lycopene extraction technology can be effectively applied in the creation of food additives aimed at enhancing the biological and preventive value of everyday food products.

функциональное питаниеликопинкаротиноидытоматное сырьепищевая экстракциятехнологические параметры кстракциипищевая добавкабиоактивные соединенияfunctional nutritionlycopenecarotenoidstomato raw materialsfood extractiontechnological extraction parametersfood additivebioactive compoundsСтатья подготовлена по результатам исследований, проводимых за последние 10 лет в рамках программно-целевого финансирования Республики КазахстанReferencesАчмиз, А. Д., Лисовая, Е. В., Лисовая, Е. В., Свердличенко, А. В., & Викторова, Е. П. (2022). Характеристика существующих способов получения каротиноидов из растительного сырья и вторичных ресурсов его переработки. Новые технологии, 18(2), 15-25. https://doi.org/10.47370/2072-0920-2022-18-2-15-25Achmiz, A.D., Lisovaya, E.V., Sverdlichenko, A.V., & Viktorova, E.P. (2022). Characteristics of the existing methods for the production of carotenoids from vegetable raw materials and secondary resources of its processing. New Technologies, 18(2), 15–25. (In Russ.) https://doi.org/10.47370/2072-0920-2022-18-2-15-25Бондаренко, Ж. В., Эмелло, Г. Г., & Хаванская, О. И. (2016). Влияние термообработки на устойчивость к окислению и жирнокислотный состав растительных смесей. Труды БГТУ, 4, 162-166.Bondarenko, Zh.V., Emello, G.G., & Khavanskaya, O.I. (2016). The influence of thermal processing on oxidation stability and fatty acids composition of vegetable oil mixture. Proceedings of BSTU, 4, 162–166. (In Russ.)Буряк, Д. И., Ильинова, С. А., & Калманович, С. А. (2004). Влияние биологически активных добавок растительного происхождения на потребительские свойства и пищевую ценность кулинарных жиров. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 1, 74-76.Buryak, D. I., Ilinova, S. A., & Kalmanovich, S. A. (2004). The influence of plant-based biologically active additives on the consumer properties and nutritional value of culinary fats. Proceedings of Higher Educational Institutions. Food Technology, 1, 74–76. (In Russ.)Гаджиева, А. М., Султанов, Ю. М., & Рамалданова, З. Н. (2020). Комплексная переработка томатного сырья с получением томатного красителя ликопина – элексира жизни. Вестник ВГУИТ, 82(4), 219-223. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-4-219-223Gadzhieva, A.M., Sultanov, Y.M., & Ramaldanova, Z.N. (2020). Complex processing of tomato raw materials to produce tomato dye lycopene — the elixir of life. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies, 82(4), 219–223. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310–1202-2020–4-219–223Газиев, А. И. (2001). Способ получения индивидуальных каротиноидов (Патент RU2172608). Российское патентное ведомство.Gaziev, A. I. (2001). Method for obtaining individual carotenoids (Patent RU2172608). Russian Patent Office. (In Russ.)Гулюк, Н. Г., Пучкова, Т. С., & Пихало, Д. М. (2009). Исследование технологических процессов получения и модификаций фруктофуранозных полисахаридов из цикория корневого. Материалы Международной научно-практ. Конф. "ХVII International Starch Convention" (c. 36-37). Moscow.Gulyuk, N. G., Puchkova, T. S., & Pikhlo, D. M. (2009). Study of technological processes for obtaining and modifying fructofuranose polysaccharides from root chicory. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “XVII International Starch Convention” (pp. 36–37). Moscow. (In Russ.)Донченко, Л.В., & Фирсов, Г.Г. (2017). Пектин: основные свойства, производство и применение. ДеЛи принт.Donchenko, L. V., & Firsov, G. G. (2017). Pectin: Basic Properties, Production, and Application. DeLi Print. (In Russ.)Жексенбай, Н., Набиева, Ж. С., Амирханова, А. Ш., Кизатова, М. Ж., & Искакова, Г. К. (2020). Актуальность создания пектинсодержащих продуктов питания с детоксикационными свойствами. Фармация Казахстана, 7-8, 46-50.Zheksenbai, N., Nabiyeva, Zh. S., Amirkhanova, A. Sh., Kizatova, M. Zh., & Iskakova, G. K. (2020). Relevance of developing pectin-containing food products with detoxification properties. Pharmacy of Kazakhstan, 7–8, 46–50. (In Russ.)Зайко, Г. М. (2017). Получение и применение пектина для лечебных и профилактических целей. КубЛГУ.Zaiko, G. M. (2017). Production and application of pectin for therapeutic and preventive purposes. KubLGU. (In Russ.)Курегян, А. Г., Печинский, С. В., & Степанова, Э. Ф. (2018). Способ получения индивидуальных каротиноидов (Патент RU2648452). Российское патентное ведомство.Kuregyan, A. G., Pechinsky, S. V., & Stepanova, E. F. (2018). Method for obtaining individual carotenoids (Patent RU2648452). Russian Patent Office. (In Russ.)Маслова, Е. П. (2018). Применение инулина в косметическом производстве. Молодой ученый, 49, 46-48.Nadezhkina, M. S., & Sagina, O. A. (2020). Inulin: Properties and applications. Global inulin market. Modern Science, (1–2), 76–80. (In Russ.)Надежкина, М. С., & Сагина, О. А. (2020). Инулин: свойства, применение. Мировой рынок инулина. Modern Science, (1-2), 76-80.Nezhinets, E. V., Ilinova, S. A., Kolmanovich, S. A., Korneva, E. P., & Molochkova, M. L. (2004). Influence of a tomato–oil extract on the consumer properties of butter. Pisevaa tehnologia, 1, 71–74. (In Russ.)Нежинец, Е. В., Ильинова, С. А., Колманович, С. А., Корнева, Е. П., & Молочкова, М. Л. (2004). Влияние томатного – масляного экстракта на потребительские свойства сливочного масла. Известия вузов. Пищевая технология, 1, 71-74.Perkovets, M. V. (2010). Truth and myths about inulin and the feasibility of its production in Russia. Food Ingredients. Raw Materials and Additives, (2), 20. (In Russ.)Перковец, М. В. (2010). Правда и неправда об инулине и целесообразности его производства в России. Пищевые ингредиенты. Сырьё и добавки, (2), 20.Vorobyov, V.I., Chernega, O.P., & Berseneva, A.R. (2022). The use of hydrobiont collagen in the production ofСмородинская, С. В., Грибкова, В. А., Алексеев, А. Е., & Глебова, И. А. (2022). Применение экстракта ликопина как компонента функционального питания в хлебобулочных изделиях из дрожжевого теста. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 84(2), 93-100. http://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-2-93-100products based on minced fish. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies, 84(2), 84–92. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-2-84-92Тукова, А. А. (2019). Разработка рецептуры мясного продукта для лечебно-профилактического питания с использованием антиоксиданта ликопин. Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства, (21), 263-266.Tukova, A. A. (2019). Development of a meat product formulation for therapeutic and preventive nutrition using the antioxidant lycopene. Topical Issues of Improving the Technology of Production and Processing of Agricultural Products, (21), 263–266. (In Russ.)Фоменко, С. Е., Кушнерова, Н. Ф., Спрыгин, В. Г., Парфенова, Т. В., & Кушнерова, Т. В. (2009). Применение растительных полифенолов в составе функциональных продуктов питания. Известия Дальневосточного федерального университета. Экономика и управление, (1), 62-69.Fomenko, S.E. Kushnerova N.F., Sprigin, V.G., Parfenova, T.V., & Kushnerova, T.V. (2009). Application of plant polyphenols in the composition of functional foods. The Bulletin of the Far Eastern Federal University. Economics and Management, (1), 62–69. (In Russ.)Япаров, А. Э., Бабина, С. А., Желтышева, А. Ю., Шуклин, Г. О., & Шуклина, А. А. (2020). Влияние ликопина и других каротиноидов на когнитивную функцию. Международный студенческий научный вестник, (3).Yaparov, A. E., Babina, S. A., Zheltysheva, A. Yu., Shuklin, G. O., & Shuklina, A. A. (2020). The influence of lycopene and other carotenoids on cognitive function. International Student Scientific Bulletin, (3). (In Russ.)Arballo, J., Amengual, J., & Erdman, J. W. (2021). Lycopene: A critical review of digestion, absorption, metabolism, and excretion. Antioxidants, 10(3), 342. https://doi.org/10.3390/antiox10030342Arballo, J., Amengual, J., & Erdman, J. W. (2021). Lycopene: A critical review of digestion, absorption, metabolism, and excretion. Antioxidants, 10(3), 342. https://doi.org/10.3390/antiox10030342Dawood, M. A. O., Abdel‐Tawwab, M., & Abdel‐Latif, H. M. R. (2020). Lycopene reduces the impacts of aquatic environmental pollutants and physical stressors in fish. Reviews in Aquaculture, 12(4), 2511-2526. https://doi.org/10.1111/raq.12455Dawood, M. A. O., Abdel-Tawwab, M., & Abdel-Latif, H. M. R. (2020). Lycopene reduces the impacts of aquatic environmental pollutants and physical stressors in fish. Reviews in Aquaculture, 12(4), 2511–2526. https://doi.org/10.1111/raq.12455Marzocco, S., Singla, R. K., & Capasso, A. (2021). Multifaceted effects of lycopene: A boulevard to the multitarget-based treatment for cancer. Molecules, 26(17), 5333. https://doi.org/10.3390/molecules26175333Marzocco, S., Singla, R. K., & Capasso, A. (2021). Multifaceted effects of lycopene: A boulevard to the multitargetbased treatment for cancer. Molecules, 26(17), 5333. https://doi.org/10.3390/molecules26175333Zeng, J., Zhao, J., Dong, B., Cai, X., Jiang, J., Xue, R., & Liu, C. (2019). Lycopene protects against pressure overload-induced cardiac hypertrophy by attenuating oxidative stress. Journal of Nutritional Biochemistry, 66, 70-78. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2019.01.002Zeng, J., Zhao, J., Dong, B., Cai, X., Jiang, J., Xue, R., & Liu, C. (2019). Lycopene protects against pressure overloadinduced cardiac hypertrophy by attenuating oxidative stress. Journal of Nutritional Biochemistry, 66, 70–78. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2019.01.002

The authors declare that there are no conflicts of interest present.