CC BY
93
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 633.358:581.1 DOI: 10.24412/2071-6176-2022-2-30-38
ПРОДУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОЗЕЛЕНИ, ВЫРАЩЕННОЙ ИЗ СЕМЯН ГОРОХА СОРТОВ КУЗНЕЧИК
И МЕДОВИК
Ю.М. Дуванова, В.В. Иванищев
В работе представлены результаты исследования по выращиванию микрозелени из семян гороха сортов Кузнечик и Медовик. В эксперименте использовали три варианта среды для выращивания: минеральная вата, смесь кокос+торф, а также садовый грунт. Показано, что сравниваемые сорта гороха по показателям энергии прорастания семян и их всхожести мало различались при использовании соответствующих разных субстратов. При этом наиболее эффективным оказался смешанный субстрат - кокос+торф, использование которого позволило получить высшие величины энергии прорастания семян (75-79%) и всхожести семян (93-96%). Наименьшие показатели были получены при использовании в качестве субстрата минеральной ваты. Субстрат кокос+торф обеспечивал более высокие темпы развития растений. В возрасте 7 дней высота побегов достигала максимальных величин, равных 7,5-7,6 см для обоих сортов гороха. Худшие показатели были получены при использовании субстрата - минеральная вата. Определение урожайности биомассы показало, что наибольшие величины также были получены при использовании субстрата кокос+торф, которые составляли 52-56 г/дм2 для обоих сортов гороха. При этом расчет рентабельности использованной технологии выращивания микрозелени показал, что получение наиболее высоких характеристик продуктивности растений оказалось наименее рентабельным.
Ключевые слова: Pisum sativum L., семена гороха, микрозелень, субстраты для выращивания растений, продуктивность, рентабельность
Введение
Рост и поддержание населения нашей планеты может быть обеспечен только устойчивым производством продуктов питания, что создает сложную проблему равновесия между их производством и потреблением [1]. В то же время в последние десятилетия широкое распространение получили идеи о здоровом образе жизни. Особенно важное звучание они обрели в период пандемии. Люди стали испытывать нехватку витаминов и минеральных веществ, строительного и энергетического материала в виде белков и углеводов, соответственно.
Одним из путей решения проблемы является выращивание и использование микрозелени. Она представляет собой молодые ростки возрастом от одной до нескольких недель разнообразных, чаще злаковых и овощных, реже - декоративных культур [2]. Микрозелень обладает огромным потенциалом для повышения питательной ценности рациона человека благодаря повышенному содержанию в ней полезных соединений [3]. Они обеспечивают сильный вкус и особые чувственные качества
продукта. В результате в последние несколько лет микрозелень приобрела высокую популярность и часто используется высококлассными поварами для украшения супов и бутербродов.
Функциональные преимущества микрозелени привлекли внимание исследователей в области питания для широкого использования и поддержания здоровья. Такая функциональность объясняется высоким содержанием в ней витаминов и минералов, а также других биологически активных соединений в зависимости от вида микрозелени [4].
Более того, по мнению диетологов употребление в пищу некоторого количества микрозелени способствует укреплению иммунитета, профилактике заболеваний ведущих систем жизнедеятельности человека [5]. Особое значение использование микрозелени имеет для лечения хронических заболеваний, поскольку она содержит большее количество питательных веществ и микроэлементов, способствующих укреплению здоровья, чем их зрелые аналоги. Благодаря этому меньшие количества могут обеспечить такой же питательный эффект, как и большие количества зрелых овощей [6].
Другие исследователи рассматривают микрозелень и как компонент систем жизнеобеспечения человека в космическом пространстве [7].
Антиоксидантные свойства микрозелени объясняют еще более пристальное внимание к этому продукту в связи с представлениями об окислительном стрессе, биохимические показатели которого могут значительно возрастать в условиях стресса или при многих заболеваниях
[4, 8-10].
С другой стороны, подобные исследования вызывают все больший интерес не только из-за пищевой ценности микрозелени, из-за ее интересных органолептических свойств, но и коммерческого потенциала в производстве [3]. Инновационные технологии постепенно внедряются в производство многих сельскохозяйственных культур. При этом увеличивается число людей, отдающих предпочтение выращиванию этого растения в домашних условиях в виде микрозелени.
Все это объясняет возрастающий интерес к этому продукту, в т.ч. в домашних условиях. Однако для выращивания микрозелени в домашних условиях, для экономии времени и денежных ресурсов, получения максимально полезного урожая, необходимо правильно подобрать субстрат для растений, используя особенности технологии выращивания.
Также следует отметить, что до сих пор недостаточно исследований и литературы научного характера в этой области науки [1, 6].
В связи с выше изложенным цель этого исследования - изучение влияния разных субстратов (садовый грунт, кокос+торф, агровата) на рост и развитие гороха посевного двух сортов (Кузнечик и Медовик) на ранних этапах онтогенеза при выращивании на микрозелень.
Материалы и методы исследования
Горох - одна из наиболее значимых зернобобовых культур в нашей стране и мире [11]. Благодаря тому, что его употребляют в свежем и консервированном виде в пищу, используют в животноводстве в виде семян, зелённой массы, сена и силоса на корм скоту как одно из самых ценных по легкоусвояемому белку растение, он по праву заслуживает название культуры универсального назначения.
Объектом исследования являлся горох посевной (Pisum sativum L.) сортов Кузнечик и Медовик. Семена были приобретены в розничной торговле. Исследования проводили на кафедре биологии и технологий живых систем ТГПУ им. Л.Н. Толстого.
Сорт Кузнечик (Оригинатор ООО «Агрофирма АЭЛИТА») характеризуется дружными всходами, быстрым набором вегетативной массы, высоким генетическим потенциалом [12].
Сорт Медовик (Оригинатор ООО «Агрофирма АЭЛИТА») устойчив к грибковым заболеваниям, отличается крепкими молодыми растениями. Вкусовые качества: отличные. Микрозелень очень сладкая, сочная, нежная [13].
Для выращивания микрозелени использовали три вида субстрата: минеральную вату [14], смесь кокоса [15] и торфа [16] (1:1 по объему) и садовый грунт [17].
Семена гороха перед посадкой замачивали в воде в течение 24 часов. Далее помещали в увлажнённый субстрат на глубину 3-4 см и проращивали при температуре 22-24 оС. Кассеты для получения микрозелени площадью 260 см2 закрывали полиэтиленовой плёнкой с отверстиями для снижения потерь влаги и ускорения ростовых процессов. Когда семена прорастали, плёнку снимали и регулярно увлажняли субстраты.
Определение энергии прорастания и всхожести семян проводили в соответствии с ГОСТ 12038-84 [18]. Для опыта брали 4 пробы по 50 семян каждого сорта. В соответствии с ГОСТ 12038-84 оценку и учет проросших и всхожих семян проводили на 3 и 7 день, соответственно.
Температуру при выгонке микрозелени поддерживали в пределах +22...+25 оС днем и +17...+19 оС - ночью. Досвечивание осуществляли в течение 12 часов лентой светодиодной для растений. Источник света обладал фотонным потоком 16 мкмоль/с и содержал дополнительное фиолетовое свечение при 700 нм (спектр SPSB для рассады и цветения), а также светло-розовое свечение при 690 нм (спектр SPLE для фотосинтеза); угол светового потока 120 градусов.
Полив проводили по мере необходимости водой (разные субстраты по-разному держали влагу), без добавления удобрений, а также проводили опрыскивание из пульверизатора проростков 2 раза в день.
Срезку микрозелени осуществляли при достижении растениями возраста в две недели (рис.).
Рис. Микрозелень растений гороха при срезке
Определение морфометрических параметров проводили при помощи линейки, начиная от точки раскрытия семядолей до самого длинного корешка. Точность измерений составляла 1 мм.
Эксперименты проведены в 3-4 биологических повторностях. Для статистической обработки данных использовали программу Excel. В таблицах приведены средние величины. Уровень значимости результатов соответствует Р=0,05.
Результаты и их обсуждение
Результаты определения энергии прорастания и всхожести семян исследованных сортов гороха представлены в табл. 1.
Исследования показали, что на субстрате кокос+торф для обоих сортов гороха были достигнуты наиболее высокие показатели энергии прорастания и всхожести семян. При этом использование садового грунта оказалось менее эффективным на 5-9% для обоих сортов гороха по энергии прорастания, и на 6-7% по всхожести семян. Наихудшие показатели были определены для субстрата - минеральная вата: только 44% в сравнении с лучшим субстратом (кокос+торф) по энергии прорастания и 64-75% по всхожести семян гороха.
Таблица 1
Влияние субстрата на энергию прорастания и всхожесть семян гороха
Вариант опыта Кузнечик Медовик
Энергия прорастания, % Всхожесть, % Энергия прорастания, % Всхожесть, %
Садовый грунт 71,6±7,4 87,6±3,2 71,9±6,5 89,2±6,9
Кокос+торф 75,4±8,3 93,1±5,4 79,1±7,3 96,2±1,5
Минеральная вата 33,3±5,0 70,2±1,7 35,1±6,9 61,9±3,3
Исследование высоты растений в возрасте 1 неделя позволило обнаружить, что наилучшие показатели для обоих сортов гороха наблюдали при использовании субстрата кокос+торф (табл. 2).
Таблица 2
Влияние субстрата на высоту растений микрозелени гороха
в возрасте 7 дней, см
Вариант опыта Кузнечик Медовик
Садовый грунт 6,4±0,6 6,5±0,4
Кокос+торф 7,5±0,5 7,6±0,7
Минеральная вата 3,2±0,5 3,4±0,3
Высота растений обоих сортов, выращенных на субстрате садовый грунт, оказалась примерно на 15% меньше. Использование в качестве субстрата минеральной ваты показало худшие результаты: только 43-45% от варианта кокос+торф.
Определение урожайности (биомассы) микрозелени, полученной при выращивании гороха сортов Кузнечик и Медовик, показало следующие результаты (табл. 3).
Таблица 3
Урожайность микрозелени гороха на различных субстратах, г/дм2
Вариант опыта Кузнечик Медовик
Садовый грунт 44,6 46,2
Кокос+торф 52,3 54,6
Минеральная вата 16,5 21,9
Данные табл. 3 показывают, что субстрат кокос+торф оказался самым эффективным для выращивания микрозелени гороха. Использование в качестве субстрата садового грунта было менее подходящим для возделывания растений, поскольку их биомасса составила только примерно 85% от варианта использования лучшего субстрата (кокос+торф). Субстрат минеральная вата оказался наименее эффективным при выращивании микрозелени сортов гороха Кузнечик и Медовик: только 32-40% от лучшего варианта - кокос+торф.
Расчет рентабельности производства микрозелени в условиях эксперимента показал неожиданные результаты (табл. 4).
Таблица 4
Рентабельность выращивания микрозелени сортов гороха, %
Вариант опыта Кузнечик Медовик
Садовый грунт 37,4 53,3
Кокос+торф 15,2 26,3
Минеральная вата 33,0 47,9
Несмотря на то, что изученные характеристики выращенной микрозелени существенно различались в ходе онтогенеза, во всех вариантах опыта была получена прибыль. Интересно, что наиболее продуктивный и качественный вариант микрозелени, выращенный на субстрате кокос+торф, вовсе не оказался наиболее рентабельным. Более того, в обоих случаях для разных сортов гороха рентабельность производства оказалась наименьшей, причем разница была весьма внушительной и составила для сорта Кузнечик только 41% по отношению к варианту садовый грунт и 46% - к варианту минеральная вата. Аналогичные результаты получены и для сорта гороха Медовик, которые в наиболее продуктивном варианте (кокос+торф) составили 49% от варианта садовый грунт и 55% от варианта минеральная вата.
Таким образом, проведенное исследование показало, что из выбранных сортов лучшим по урожаю для получения микрозелени является сорт гороха Медовик на всех изученных субстратах. При этом использование субстрата, обеспечивавшего получение наибольшей продуктивности растений, оказалось наименее рентабельным.
Заключение
Использование микрозелени - одно из новых технологических решений в обеспечении населения качественными продуктами питания. Концентрированные компоненты микрозелени, обеспечивающие
усиленный вкус и функциональные преимущества продукта, позволяют рассматривать ее в качестве средства укрепления иммунитета, профилактики заболеваний, лечения хронических заболеваний. Это связано не только с содержанием в микрозелени относительно большего количества питательных веществ и микроэлементов, но и физиологически активных соединений, например, фенольной природы. Антиоксидантные свойства в еще большей степени обеспечивают интерес к продукту, в т.ч. медиков и диетологов, для повышения устойчивости организма к разного рода заболеваниям и стрессам. В то же время, относительная простота технологии производства обеспечивают не только индивидуальный, но и коммерческий интерес в получении микрозелени. Однако, число научных исследований и научных публикаций в этом направлении науки еще очень мало. Кроме общих представлений и некоторых показателей качества микрозелени отсутствуют данные о количественном содержании функционально важных веществ, влиянии на процесс их синтеза и накопления в микрозелени в разных условиях эксперимента, в т.ч. освещения и используемого для возделывания субстрата. Все это является основой для дальнейшего активного развития этой области науки, включающей как технологическую, так и биохимическую, физиологическую и медицинскую составляющие.
Список литературы
1. Weber C.F. Microgreen Farming and Nutrition: A Discovery-Based Laboratory Module to Cultivate Biological and Information Literacy in Undergraduates // The American Biology Teacher. 2017. V. 79(5). P. 375-386.
2. Виды микрозелени [Электронный ресурс] // URL: https://xn--52-6kcue7bya8b6b.xn--p1ai/content/vidyi_mikrozeleni/ (дата обращения 15.11.2021).
3. Renna M., Paradiso V.M. Ongoing Research on Microgreens: Nutritional Properties, Shelf-Life, Sustainable Production, Innovative Growing and Processing Approaches // Foods. 2020. V. 9 (6). P. 826.
4. Antioxidant properties and sensory evaluation of microgreens from commercial and local farms / L. Tan, H. Nuffer, J. Feng [et al.] // Food Science and Human Wellness. 2020. V. 9 (1). P. 45-51.
5. Микрогрин: как и почему стоит есть этот суперфуд? [Электронный ресурс] // URL: https://fruit-time.ua/ru/blog/mikrogrin-yak-i-chomu-varto-yisti-cej-superfud.html (дата обращения 15.11.2021).
6. Choe U., Yu L.L., Wang T.T.Y. The Science behind Microgreens as an Exciting New Food for the 21st Century // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2018. V. 66 (44) Р. 11519-11530.
7. Microgreens as a Component of Space Life Support Systems: A Cornucopia of Functional Food / M.C. Kyriacou, S. De Pascale, A. Kyratzis [et al.] // Front. Plant Sci. 2017. P. 1587.
8. Роль активных форм кислорода в патогенезе дисфункции адипоцитов при метаболическом синдроме: перспективы фармакологической коррекции / Е.С. Прокудина, Л.Н. Маслов, В.В. Иванов [и др.] // Вестник РАМН. 2017. Т. 72. № 1. С. 11-16.
9. Рыбакова A.A., Платонова Н.М., Трошина Е.А. Оксидативный стресс и его роль в развитии аутоиммунных заболеваний щитовидной железы // Проблемы эндокринологии. 2019. Т. 65. № 6. С. 451-457.
10 Васин М.В., Ушаков И.Б. Радиомодуляторы как средства биологической защиты от окислительного стресса при воздействии ионизирующей радиации // Успехи современной биологии. 2020. T. 140. № 1. С. 3-18.
11. Зернобобовые культуры [Электронный ресурс] // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE %D0%B1%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0% BA%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B (дата обращения 15.11.2021).
12. Кузнечик - сорт растения Горох овощной [Электронный ресурс] // URL: https://dacha-dacha.ru/sorta/gorokh-ovoshchnoj/kuznechik (дата обращения 15.11.2021).
13. Медовик - сорт растения Горох овощной [Электронный ресурс] // URL: https://dacha-dacha.ru/sorta/gorokh-ovoshchnoj/medovik (дата обращения 15.11.2021).
14. Субстраты для современных теплиц. Часть 1. Минвата [Электронный ресурс] // URL: https://rising-r.com/statyi/49-substraty-dlya-sovremennykh-teplits-chast-1-minvata (дата обращения 22.11.2021).
15. Субстраты для современных теплиц. Часть 2. Кокос [Электронный ресурс] // URL: https://rising-r.com/statyi/50-substraty-dlya-sovremennykh-teplits-chast-2-kokos (дата обращения 22.11.2021).
16. Торф [Электронный ресурс] // URL: https://universityagro.ru/агрохимия/торф/ (дата обращения 22.11.2021).
17. Садовый грунт [Электронный ресурс] // URL: https://perevalki.ru/catalog/sadovyj-grunt/ (дата обращения 22.11.2021).
18. ГОСТ 12038-84 [Электронный ресурс]. URL: https://internet-law.ru/gosts/gost/12883 ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. (дата обращения 21.11.2021).
Дуванова Юлия Михайловна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Иванищев Виктор Васильевич, д-р биол. наук, профессор, зав. кафедрой, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
PRODUCTIVE CHARACTERISTICS OF MICROGREEN GROWN FROM SEEDS OF PEA VARIETIES KUZNETCHIK AND MEDOVIK
Y.M.. Duvanova, V.V. Ivanishchev
The paper presents the results of a study on the cultivation of microgreens from seeds of pea varieties Kuznetchik and Medovik. In the experiment, three variants of the growing medium were used: mineral wool, a mixture of coconut+peat, and garden soil. It was shown that the compared pea varieties differed little in terms of seed germination energy and their germination when applying the corresponding different substrates. At the same time, the most effective was a mixed substrate - coconut+peat, the use of which made it possible to obtain the highest values of seed germination energy (75-79%) and seed germination (93-96%). The lowest rates were obtained when mineral wool was applied as a substrate. The substrate coconut+peat provided higher rates of plant development. At the age of 7 days, the height of the shoots reached the maximum values equal to 7.5-7.6 cm for both varieties of peas. The worst performance was obtained when applying the substrate - mineral wool. Determination of the biomass yield showed that the highest values were also obtained when applying the substrate coconut+peat, which amounted to 52-56 g/dm2 for both varieties of peas. At the same time, the calculation of the profitability of the used technology for growing microgreens showed that obtaining the highest characteristics of plant productivity turned out to be the least profitable.
Key words: Pisum sativum L., pea seeds, microgreens, substrates for growing plants, productivity, profitability
Duvanova Yulia Mikhailovna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Ivanishchev Viktor Vasilyevich, Doctor of Biology, Professor, Head of the Department, avdey_VV@mail. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University
