CC BY
0
УДК 633.11
DOI 10.52231/2225-4269_2023_3_105
Технология гидропонного выращивания
микрозелени пшеницы
Кондратенко Екатерина Петровна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
e-mail: library82@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия», г. Кемерово
Гаврилова Алла Владимировна, магистрант e-mail: akrasulina@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия», г. Кемерово
Соболева Ольга Михайловна, кандидат биологических наук, доцент e-mail: meer@yandex.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия», г. Кемерово
Мирошина Татьяна Александровна, кандидат педагогических наук, доцент
e-mail: intermir42@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия», г. Кемерово
Ключевые слова: микрозелень, пшеница, зеленая масса, гидропоника, правильное питание, режимы досветки, хлорофилл a и b.
Аннотация. Благодаря своей питательной ценности микрозелень пшеницы считается функциональным продуктом питания, приобретающим все большую популярность в качестве дополнения к ежедневному рациону питания людей. Это исследование предлагает городскому населению технологию производства микрозелени пшеницы в домашних
условиях с повышенным содержанием хлорофилла а и Ь. Эти анти-оксиданты привлекают внимание, как потенциальные противовирусные агенты, подавляющие воспалительные реакции, которые часто осложняют инфекцию или хронические заболевания. Цель исследования заключалась в разработке технологии гидропонного выращивания микрозелени пшеницы. Дано теоретическое и экспериментальное обоснование целесообразности разработки технологии гидропонного выращивания микрозелени пшеницы в качестве пищевого сырья. Выявлена взаимосвязь между способами обработки семян и поражением плесенью ростков пшеницы во время выращивания, а также между густотой посевов и урожайностью зеленой массы микрозелени пшеницы. Изучено влияние освещения на рост микрозелени и на выход сока, проанализирована урожайность зеленой массы различных сортов пшеницы и накопление хлорофилла а и хлорофилла Ь в микрозелени при гидропонном выращивании. Максимальная урожайность зеленой массы микрозелени пшеницы получена при густоте посева 0,15 г/см2. Наибольший урожай зелёной массы и самый высокий процент выхода сока получен из микрозелени, выращенной при освещении белыми и красными светодиодами в диапазоне 4500-12000 люкс. Выявлена сортовая специфичность на виды освещения растений. Максимальная урожайность получена у сорта Ирень при всех видах освещения. Максимальное накопление хлорофилла а в листьях микрозелени было у сорта Ирень при освещении красно-белыми светодиодами при норме высева 0,15 г/см2. Становится очевидным, что при надлежащем уходе микрозелень может стать продуктом питания будущего.
Введение
Микрозелень - это миниатюрные нежные проростки трав, очень питательные по сравнению со зрелой листовой зеленью. Микрозелень содержит значительно более высокую концентрацию витаминов и ка-ротиноидов, чем взрослые растения, но тип и количество различаются для разных растений [1, 2].
Ростки пшеницы (ТгШсит aestivum L.), также витграсс (от англ. wheatgгass) - молодые зеленые побеги пшеницы. Они являются полноценным продуктом питания, который содержит биофлавоноиды, белки и другие важные питательные вещества и помогает поддерживать функции организма [3, 4]. Употребление молодых ростков пшеницы в пищу с целью восполнения нехватки витаминов и макро- и микроэлементов было известно ещё в 1930-х годах [5]. Благодаря своей питательной ценности витграсс считают функциональным продуктом питания, приобретающим все большую популярность в качестве дополнения к ежедневному рациону питания людей [6]. Тпйсит aestivum обладают
многими полезными антиоксидантными свойствами: противораковой, антибактериальной, противогрибковой и противомикробной активностью. Благодаря наличию резистентного крахмала, лигнанов, феноль-ных кислот, алкилрезорцинов и многочисленных антиоксидантных компонентов, в том числе каротиноидов и токоферолов, это травянистое растение заслуживает внимания как источник пищевых волокон. Пациенты употребляют ростки пшеницы во время лечения рака в качестве вспомогательного средства для снижения токсичности, связанной с лекарствами и химиотерапией, и, в конечном итоге, для улучшения долгосрочных результатов. Исследования доказали, что ростки пшеницы помогают лечить рак поджелудочной железы, рак легких и рак молочной железы. Таким образом, многоцелевой растительный препарат - ростки пшеницы - используется в качестве дополнительной терапии наряду с традиционной медициной для лечения рака и других заболеваний [7, 8]. Было продемонстрировано, что ростки пшеницы обладают широким рядом преимуществ для здоровья при обычной простуде, анемии, экземе благодаря богатым фитохимическим компонентам, таким как хлорофилл, аскорбиновая кислота, биофлавоноиды, которые варьировали в зависимости от производственного процесса и условий выращивания [9]. Исследование [10] содержит подробную информацию об антиокислительном воздействии ростков пшеницы при их смешивании с различными продуктами питания, которые можно использовать для лечения окислительного стресса у больных диабетом.
Ростки и микрозелень пшеницы выжимают для получения свежего сока или сушат в порошок для потребления животными и людьми - обе формы содержат хлорофилл, минералы К, Са, Fe, Мд, Ыа и S, витамины, такие как А, В, С и Е, ферменты и 17 форм аминокислот [11]. Сок ростков и микрозелени пшеницы стал популярным напитком во многих странах как элемент правильного питания. Растущий рынок сока требует увеличения его доступности для потребителей. Ограничением продукта является то, что он имеет короткий срок годности, его обычно употребляют в свежем виде [12]. Полученные наблюдения показали [13], что антиоксидантная сила витграсса прямо пропорциональна возрасту проростков.
В настоящее время существуют 3 технологии выращивания микрозелени: аэропоника [14], гидропоника [15-17] и традиционная технология выращивания в грунте [18]. Наибольшее распространение во всём мире получила технология гидропонного выращивания микрозелени благодаря эффективному использованию площадей и возможности получения экологически чистого продукта. Новые энергосберегающие технологии освещения помогают снизить затраты и подобрать освещение определённого спектра. Исследование [18] до-
казывает экономическую выгоду использования почвенной смеси для нужд городского сельского хозяйства, позволяющей не прибегать к затратным и технологическим методам.
Для проведения исследования были выбраны семена пшеницы четырех сортов: Икар, Экстра, Ирень, Екатерина. Микрозелень пшеницы выращивалась в помещении с окном, обращенным на юго-восток. В ясную погоду солнечные лучи проникают с 13 до 15 часов местного времени. Температура в помещении составляла +23 ... +26 0С, влажность 20-30%. Для измерения освещенности или светового потока на единицу площади (в люксах) использовали смарт-датчик мини спектрометр Smart Sensor actinomete Lux. Опыты проводились с досветкой с 7:00 до 23:00. Для автоматизации процесса все светильники были подключены к электронному розеточному таймеру ТРЭ-01, который представляет собой реле времени с характеристиками. Вентиляция помещения осуществлялась бытовым вентилятором Sakura SA-0500W мощностью 2000 Вт.
Материалы и методики исследования
Было проведено два варианта опыта, направленных на изучения влияния на рост и развитие зелёной массы микрозелени пшеницы таких внешних факторов как: подготовка семян, норма высева, разный спектр освещения и освещённость в люксах. В первом варианте опыте материалом для работы послужили семена сорта Ирень. Во втором опыте материалом для работы послужили семена четырех сортов: Ирень, Икар, Екатерина и Экстра.
Метод выращивания микрозелени пшеницы в обоих исследованиях был схож за исключением высоты лампы с синими и красными светодиодами и нормы высева семян. В первом варианте исследований лампа с синими + красными светодиодами находилась на одной высоте с лампой с красными + белыми светодиодами в 60 см от полки с микрозеленью. Во втором варианте исследований лампу с синими + красными светодиодами перенесли на верхнюю полку на высоту 32 см от полки с микрозеленью.
В исследовании использовали гидропонную методику выращивания микрозелени пшеницы. С целью ингибирования развития фитопатогенных грибов проводили обработку семян двумя способами (раствором 3% перекиси водорода и раствором хлоргексидина).
Раствор хлоргексидина брали из расчета 2 столовые ложки на 1 литр воды. В течение этого времени зерно помешивали каждые два часа, не дав ему залежаться. По истечении 12-часового замачивания в растворе хлоргексидина зерно промывали и оставляли на воздухе в течение 2-3 часов. После чего замачивали на 6-8 часов в растворе 3% перекиси водорода из расчёта 1 столовая ложка на 1 литр воды. По окончании
8-10 часов зерно промывали и замачивали на 60 минут перед посевом в растворе триходермы по инструкции. Был использован препарат «Триходерма вериде» 3 грамма на 1 литр воды. После замачивания зерно сушили в течение двух часов. Грибы из рода Tгichodeгma используют для биологической защиты растений от фитопатогенов [19].
После обработки и замачивания семян двумя способами в обоих вариантах из 720 грамм сухого зерна получали 1150 грамм проросших зерен. Ориентиром для окончания стадии прорастания служило появление корешков длиной 2-4 мм, после чего выкладывали семена на 3 подноса по 383-384 г на каждый и помещали в тёмное место на 2-3 суток в зависимости от скорости прорастания. В течение этого время опрыскивали семена водой 1-2 раза в сутки в зависимости от температуры и влажности в помещении (температура +24 0С и выше считается не желательной для пшеницы и требует особого внимания).
Когда зерна сплелись корешками настолько, что образовали прочную основу, выставили подносы на свет. В первый день на свету ростки быстро поднимаются и растут. Желтоватые ростки к концу первого дня достигают 2 см, однако есть большая разница между ростками на краю подноса и ростками в его середине, ростки с краю -выше и толще.
Результаты исследования и обсуждение
Норма высева в первом варианте исследований составила 0,2 грамм сухих семян на 1 см2. В исследовании в качестве ёмкости для посева использовались пищевые подносы 39x30 см из полипропилена. Так как исследовали 3 варианта освещения, то подготовили 720 грамм сухих зерен, удалив поврежденные, чтобы избежать развития гнилостных микроорганизмов.
В результате из-за высокой загущенности (0,2 г/см2) не все зерна проросли, а ростки у корней плохо проветривались, что создавало благоприятные условия для развития плесени. Урожай зелёной массы микрозелени и выход сока из неё в зависимости от вида освещенности представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние вида освещенности на урожай зелёной массы и выход сока в первом варианте опыта
Вид освещения Масса сухих семян, г Сырая масса зелёной массы, г Сырая масса полученного сока, г Выход сока из микрозелени, %
Линейный светодиодный светильник 162,0 160,6 ± 0,7 82,0 ± 0,4 51
Белые и красные светодиоды 162,0 163,0* ± 0,9 99,7* ± 0,5 61
Синие и красные светодиоды 162,0 142,8* ± 0,6 73,0* ± 0,4 51
* Статистическая значимость различий (р < 0,05) по сравнению с контролем.
Анализ полученных данных в первом варианте опыта, при норме высева семян 0,2 г/см2, показал, что вид освещения влиял на зеленую массу и выход сока из микрозелени. Максимальная масса микрозелени получена при освещении бело-красными светодиодами: в 1,02 раза больше в сравнении с освещением с линейным светодиодным светильником и в 1,14 раза - с сине-красными светодиодами.
Во втором варианте опыта норма высева семян была уменьшена и составляла 0,15 г/см2. Такая норма высева была более благоприятной для роста и развития проростков пшеницы. Не проросших зёрен было менее 5%, а длина ростков после 3 дня на свету или 7 дня с момента начала обработки семян опережал на 1,5-2 см. В конечном итоге это увеличило урожай зелёной массы микрозелени (табл. 2).
Таблица 2 - Влияние разных видов освещения на урожай зелёной массы (г) во втором варианте опыта
Урожай зелёной массы при разных видах освещения
Сорт обычный белые + красные красные + синие LED светодиоды светодиоды Средние по сорту
Екатерина 52 ± 1,1 59 ± 0,9 55 ± 0,8 55,3
Икар 81* ± 1,2 83* ± 1,1 50* ± 0,9 71,3
Ирень 90* ± 1,2 92* ± 1,2 81* ± 1,5 87,0
Экстра 79* ± 1,6 83* ± 1,3 68* ± 1,1 76,7
Среднее по сортам 76,0 78,7 63,5
* Статистическая значимость различий (р < ( 0,05) по сравнению с контролем.
Как видно из результатов исследований, самые высокие урожаи зелёной массы были получены при освещении белыми (75%) и красными светодиодами (25%), как и в первом варианте. Необходимо отметить сортовую восприимчивость к виду освещения. Максимальная
урожайность зеленной массы при норме высева семян 0,15 г/см2 была получена при всех видах освещения у сорта Ирень. В среднем по сортам она превышала в 1,6 раза сорт Екатерина, 1,2 раза Икар и в 1,13 раза Экстра.
На посевах сорта Ирень было доказано, что норма высева семян и вид освещенности микрозелени влияют на урожайность зеленой массы и выход сока (табл. 3).
Таблица 3 - Влияние освещенности на урожай зеленной массы (грамм) и на выход сока (%) пшеницы, сорт Ирень из расчёта на 100 г сухих зёрен
Вид Сырая масса зелёной массы, г Сырая масса полученного сока, г Выход сока из микрозелени, %
освещения 1 вариант 2 вариант 1 вариант 2 вариант 1 вариант 2 вариант
Линейный светодиодный светильник 99 ± 2,2 136,0 ± 4,2 50,6 ± 1,5 86 ± 2,1 51 63,3
Белые и красные светодиоды 100 ± 2,8 139,0 ± 3,5 61,5* ± 1,3 92* ± 2,5 61 66,3
Синие и красные светодиоды 88* ± 2,0 122,7* ± 2,8 45,0* ± 1,1 45* ± 2,2 51 37
* Статистическая значимость различий (р < 0,05) по сравнению с контролем.
Анализ полученных результатов в первом и втором вариантах опыта может свидетельствовать о верной стратегии снижения густоты посева. Также стоит учитывать факт вида освещённости, который способствовал большему получению урожая зеленой массы и выхода сока из неё во втором варианте опыта.
Зависимость освещённости в люкс от времени суток в вариантах эксперимента
В первом варианте подносы выставили на стеллаж под три вида освещения: линейный светодиодный светильник, лампа с красными и белыми светодиодами, лампа с синими и красными светодиодами. Высота от ламп до полок с подносами составляла для линейного светодиодного светильника - 33 см; лампы с красными и белыми светодиодами -60 см; лампы с синими и красными светодиодами - 60 см. Данное расстояние было использовано исходя из двух фактов: уровень окна и, как следствие, возможность получить максимум солнечного света; рекомендации производителя ламп Gгeensindooг. Для предотвращения смешения исследуемых спектров освещения использовали фольгу для разделения секций.
Стеллаж с тремя видами освещения в первом варианте исследований (рис. 1).
Рисунок 1 - Влияние вида освящения на рост и развитие микрозелени пшеницы
Все три вида освещения использовались с 7:00 до 23:00 (рис. 2). Благоприятные условия для роста сеянцев создаются при искусственном освещении в течение 16 часов с чередованием периодов освещения и темноты. Период отсутствия освещенности составляет 8 часов.
Освещенность измеряли в светлое время суток ежечасно с помощью смарт-датчика в люксах и заносили данные в таблицу, на основе которой построена диаграмма.
Рисунок 2 - Зависимость освещённости в люкс от времени суток в 1 варианте эксперимента
Во втором варианте пророщенные зерна распределяли на трех полках со следующей высотой от ростков до ламп: линейный светодиодный светильник - 33 см; лампа с красными и белыми светодиодами - 60 см; лампа с синими и красными светодиодами - 32 см. Высота лампы с синими и красными светодиодами была изменена с целью выравнивания освещённости в люксах в тёмное время суток в пределах 5000-6000 люкс по отношению к другим светильникам.
Во втором варианте микрозелень пшеницы выращивали при той же комнатной температуре и влажности, что и в первом варианте (30-40% влажности воздуха и температуре +23 0С ... +25 0С). Для поддержания влажности в этих пределах круглосуточно использовали ультразвуковой увлажнитель воздуха, а для циркуляции воздуха -вентилятор. В случае повышения температуры выше +25 0С помещение проветривали. Стоит отметить, что оптимальной температурой для проращивания микрозелени пшеницы считается +18 0С ... 20 0С. Однако достичь данного режима было невозможно.
Освещённость на полках измеряли в светлое время суток ежечасно с помощью смарт-датчика в люксах и заносили данные в таблицу, на основе которой построена диаграмма (рис. 3).
пооо
ы
и
« 10000
О! нч
£ 5000
5:00 9.00 10:00 11:00 12:00 15:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00
Время
Естественньш свет Линейный светодиодный светильник -Красные и белые светодиоды Синие и красные СБетощюцы
Рисунок 3 - Зависимость освещённости в люкс от времени суток во 2 варианте эксперимента
Если рост урожайности зелёной массы и больший процент выхода сока при освещении красно-белыми светодиодами и обычным линейным светильником объясним увеличением светового дня и снижением нормы посева семян, то результат, полученный при красно-синем освещении, требует комментария. Тут стоит пояснить расположение полки с красно-синими светодиодами. Решив привести освещённость в люксах к приблизительно равным показателям, мы перенесли лампу с красно-синими светодиодами на третью полку. В результате такой
перестановки в тёмное время суток с 7:00 до 23:00 освещённость в люксах действительно была примерно одинаковая, но при ясной погоде солнечный свет не проникал на третью полку. И именно эти несколько часов дали такой результат. Так, ошибка в расположении красно-синих светодиодов показала значимость солнечного света даже при ежедневном трёхчасовом освещении растений.
Влияние освещённости на содержание хлорофиллов а и Ь в зависимости от сортовых особенностей пшеницы
Образцы микрозелени всех четырех сортов, полученные во втором варианте эксперимента, выращенные при тех видах освещения, были сданы в лабораторию «Агроэкология» для анализа на содержания хлорофилла а и хлорофилла Ь. Хлорофилл определяли по методике Хольма-Ветштейна. Результаты исследований представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Влияние освещенности и сорта на накопления в микрозелени пшеницы хлорофилла а и хлорофилла Ь
№ п/п Показатель
Вариант Массовая доля Массовая доля хлорофилла а, мг/гхлорофилла Ь, мг/г
1 Икар (белые и красные светодиоды) 1,48 0,65
2 Икар (линейный светодиодный светильник) 1,74 0,78
3 Икар (синие и красные светодиоды) 1,48 0,85
4 Екатерина (белые и красные светодиоды) 1,35 0,80
5 Екатерина (линейный светодиодный светильник) 1,31 0,74
6 Екатерина (синие и красные светодиоды) 1,09 0,49
7 Ирень (белые и красные светодиоды) 2,30 1,55
8 Ирень (линейный светодиодный светильник) 1,39 0,58
9 Ирень (синие и красные светодиоды) 1,52 0,70
10 Экстра (белые и красные светодиоды) 1,68 0,84
11 Экстра (линейный светодиодный светильник) 1,64 0,68
12 Экстра (синие и красные светодиоды) 1,69 0,74
Результаты испытаний демонстрируют, что в целом при освещении бело-красными светодиодами показатели хлорофилла а максимальны у всех сортов, кроме сорта Экстра. Однако стоит уточнить, что сорт Экстра показал самые равномерные показатели по содержанию хлорофилла а среди всех трёх видов освещения. Возможно, имеются не известные пока нам механизмы накопления фотосинтетических пигментов под действием разных видов освещения. Но если брать среднее значение по содержанию хлорофилла а по сортам, то видна прямая взаимосвязь освещённости в люксах с выработкой хлорофилла а. Чем больше люкс, тем больше хлорофилла а. А вот содержание хлорофилла Ь сильно отличается в зависимости от сорта и от вида освещения. Так, например, при сине-красном спектре сорта показали абсолютно разные результаты: сорт Икар показал максимальную выработку хлорофилла Ь в сине-красном освещении; сорт Екатерина содержал минимальную выработку хлорофилла Ь в сине-красном освещении; сорта Ирень и Экстра при сине-красном освещении продемонстрировали среднюю (2 место среди трех типов освещения) выработку хлорофилла Ь. Такую разницу в выработке хлорофилла Ь можно объяснить разной способностью сортов поглощать свет в коротковолновой области. Ведь известно, что пигменты растений поглощают свет избирательно. Какие длины волн будет поглощать пигмент, зависит от количества и расположения двойных связей в его молекуле, от присутствия в ней ароматических колец и атомов металла. Небольшая разница в строении молекулы хлорофиллов а и Ь обуславливает некоторую разницу в поглощении ими света.
Хлорофилл Ь обладает уникальным свойством поглощать свет в коротковолновой области (425-475 нм), в которой слабо поглощает хлорофилл а. Хлорофилл Ь значительно увеличивает светосбор при пониженной освещенности, особенно в условиях взаимного затенения растений в загущенных посадках [20]. Хлорофилл Ь и продукты его распада являются более сильными фотосенсибилизаторами, чем их соответствующие аналоги из хлорофилла а.
По влиянию на человеческий организм хлорофиллы ценны своей антиоксидантной активностью. Хлорофилл способен бороться с раком, очищать печень от вредных радикалов, ускорять заживление ран, улучшать пищеварение, защищать кожу и контролировать вес. Хлорофилл называют дигидропорфиринами, потому что они содержат четыре пиррольных кольца, координированных с металлическим магнием. Наряду с порфириновым кольцом, они также содержат длинную гидрофобную боковую цепь, полученную из спирта, называемого фитолом (С20Н39ОН), что отвечает за гидрофобность всей молекулы. Хлорофиллы а и Ь различаются по группе Я (радикалов), которая может
быть альдегидной группой в хлорофилле b или метильной группой в хлорофилле а. Роль хлорофилла как гипогликемического агента заключается в ингибировании свободных радикалов. Хлорофилл является антиоксидантом, прерывающим цепь, который отдает свои электроны свободным радикалам и образует комплексы с пероксильными радикалами, образуя стабильный продукт [21].
Заключение
Необходимо расширять гидропонное выращивание пшеницы для получения витграсса. Для такого целевого использования микрозелени необходимо производить предпосевную обработку семян дезинфицирующими растворами. Применение 3%-й перекиси водорода, раствора хлоргексидина, раствора биопрепарата для предпосевной обработки семян в условиях гидропонного выращивания микрозелени пшеницы способствовало повышению всхожести и формированию посевов с наилучшими показателями. Максимальная урожайность зеленой массы микрозелени пшеницы получена при густоте посева 0,15 г/ см2. Наибольший урожай зелёной массы и самый высокий процент выхода сока получен из микрозелени, выращенной при освещении белыми и красными светодиодами в диапазоне 4500-12000 люкс. Максимум освещённости в диапазоне 7000-12000 люкс приходится на 12-14 часов. Выявлена сортовая специфичность на виды освещения растений. Максимальная урожайность получена у сорта Ирень при всех видах освещения. Максимальное накопление хлорофилла а в листьях микрозелени было у сорта Ирень при освещении красно-белыми светодиодами при норме высева 0,15 г/см2.
Литература:
1. Lekshmi P., Nair B. Microgreens: a future super food. Conservation and Sustainable Utilization of Bioresources, 2023. (In English) DOI: 10.1007/978-981-19-5841-0_5
2. Kondratenko E. P., Vityaz S. N., Miroshina T. A., Kuznetsov A. S. Microgreens - biologically complete product of the XXI century. BIO Web Conf., 2022, V. 42, No. 01002. (In English) DOI: 10.1051/bioconf/20224201002
3. Devi C., Bains K., Kaur H., Kaur A. Development of wheatgrass powder enriched health foods with enhanced free radical scavenging activity. Indian Journal of Nutrition and Dietetics, 2019, No. 56 (3), pp. 232-242. (In English) DOI: 10.21048/ijnd.2019.56.3.23511
4. Микрозелень. Выращивание витграсса / М.В. Аносова, В.И. Манжесов, Т.Н. Тертычная, П.Д. Рычков // Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции. - 2021. - № 1 (16). - С. 63-70. - EDN NWQLLT.
5. Ettammal S. The Art and Science of Growing Microgreens, 2022.
(In English) DOI: 10.1002/9781119789444.ch2
6. Kristic M., Grubisic S., Eded R.A., Rupcic J., Teklic T., Lisjak M. The influence of variety and cutting on the wheatgrass (Triticum aestivum L.) functional properties. Poljoprivreda, 2022, Vol. 28, pp. 35-43. (In English) DOI: 10.18047/poljo.28.2.5
7. Minocha N., Saini S., Pandey P. Nutritional prospects of wheat-grass (Triticum aestivum) and its effects in treatment and chemoprevention. Exploration of Medicine, 2022, pp. 432-442. (In English). DOI: 10.37349/ emed.2022.00104
8. Avisar A., Cohen M., Katz R., Kutiel T., Aharon A., Bar-Sela G. Wheatgrass juice administration and immune measures during adjuvant chemotherapy in colon cancer patients: preliminary results. Pharmaceuticals, 2020, No. 13, pp. 129. (In English) DOI: 10.3390/ph13060129
9. Jiang B., Gao G., Ruan M. et al. Quantitative assessment of abiotic Stress on the main functional phytochemicals and antioxidant capacity of wheatgrass at different seedling age. Frontiers in Nutrition, 2021, No. 8. (In English). DOI: 10.3389/fnut.2021.731555
10. Nayeem M., Chauhan K. Incorporation of wheatgrass powder and juice in different food items. The Pharma Innovation Journal, 2019, Vol. 8(8), pp. 40-42. (In English)
11. ^avdaroglu E., Kilercioglu M., Onder O., Koker A., Ozdemir S., Oztop M. Wheatgrass juice to wheat grass powder: Encapsulation, physical and chemical characterization. Journal of Functional Foods, 2017, No. 28, pp. 19-27. (In English). DOI: 10.1016/j.jff.2016.11.010
12. Rodriguez F., Gallagher E., Rai D., Burgess C. Nutritional and physiochemical properties of wheatgrass juice and preservation strategies. Food Chemistry Advances, 2022, No. 1. (In English). DOI: 100136. 10.1016/j.focha.2022.100136
13. Parit S., Dawkar V., Tanpure R., Pai S., Chougale A. Nutritional quality and antioxidant activity of wheatgrass (Triticum aestivum) unwrap by proteome profiling and DPPH and FRAP assays. Journal of Food Science, 2018, No. 83. (In English). DOI: 10.1111/1750-3841.14224
14. Fortuna M., Vasilache V., Ignat M., Silion M., Vicol T., Patras X., Miron I., Lobiuc A. Elemental and macromolecular modifications in Triticum aestivum L. plantlets under different cultivation conditions. PLoS ONE, 2018, No. 13: e0202441. (In English). DOI: 10.1371/journal.pone.0202441
15. Kalandarov P., Mukhamadzhonov Zh. I. Wheat corn as the basis of hydroponic green fodder. Informatsionnoe obshchestvo obrazovanie nauka kul'tura i tekhnologii budushchego [Information Society: Education, Science, Culture and Technology of the Future], 2021, No. 6, pp. 94-97. (In Russian)
16. Xu L., Ziethen C., Appelbaum S., Palm H., Knaus U. Aquaponics
production of wheatgrass (Triticum aestivum L.) in different horticultural substrates with African catfish (Clarias gariepinus) in Northern Germany. AgriEngineering, 2022, No. 4. (In English). DOI: 10.3390/agriengineer-ing4040067
17. Микрозелень. Выращивание витграсса / М. В. Аносова, В. И. Манжесов, Т. Н. Тертычная, П. Д. Рычков // Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции. - 2021. - № 1(16). - С. 63-70.
- EDN NWQLLT.
18. Patil N., Kulkarni A., Amalnerkar D. P., Kamble S. Exploration of wheatgrass as functional food by using urban agriculture models for regulating growth & nutrients. South African Journal of Botany, 2022, V. 151. (In English) DOI: 10.1016/j.sajb.2022.02.032
19. Жалиева, Л.Д. Грибы Р. Trichoderma - регуляторы численности возбудителей корневых гнилей пшеницы / Л.Д. Жалиева // Защита и карантин растений. - 2008. - № 11. - С. 17-18.
20. Тютерева, Е.В. Хлорофилл b как источник сигналов, регулирующих развитие и продуктивность растений / Е.В. Тютерева, В.А. Дмитриева, О.В. Войцеховская // Сельскохозяйственная биология.
- 2017. - Т. 52. - №. 5. - С. 843-855.
21. Amnah A., Nora A., Als A., ALFaris N. Effects of chlorophyll on body functioning and blood glucose levels. Asian Journal of Clinical Nutrition, 2017, V. 9, pp. 64-70. (In English) DOI: 10.3923/ajcn.2017.64.70
References:
1. Lekshmi P., Nair B. Microgreens: a future super food. Conservation and Sustainable Utilization of Bioresources, 2023. (In English). DOI: 10.1007/978-981-19-5841-0_5
2. Kondratenko E. P., Vityaz S. N., Miroshina T. A., Kuznetsov A. S. Microgreens - biologically complete product of the XXI century. BIO Web Conf., 2022, V. 42, No. 01002. (In English). DOI: 10.1051/bio-conf/20224201002
3. Devi C., Bains K., Kaur H., Kaur A. Development of wheatgrass powder enriched health foods with enhanced free radical scavenging activity. Indian Journal of Nutrition and Dietetics, 2019, No. 56 (3), pp. 232-242. (In English). DOI: 10.21048/ijnd.2019.56.3.23511
4. Anosova M. V., Manzhesov V. I., Tertychnaya T. N., Rychkov P. D. Microgreens. Wheatgrass cultivation. Tekhnologii i tovarovedenie sel'skok-hozyaystvennoy produktsii [Technology and Commodity Science of Agricultural Products], 2021, No. 1(16), pp. 63-70. (In Russian) EDN: NWQLLT
5. Ettammal S. The Art and Science of Growing Microgreens, 2022. (In English). DOI: 10.1002/9781119789444.ch2
6. Kristic M., Grubisic S., Eded R.A., Rupcic J., Teklic T., Lisjak M.
The influence of variety and cutting on the wheatgrass (Triticum aestivum L.) functional properties. Poljoprivreda, 2022, Vol.28, pp. 35-43. (In English). DOI: 10.18047/poljo.28.2.5
7. Minocha N., Saini S., Pandey P. Nutritional prospects of wheat-grass (Triticum aestivum) and its effects in treatment and chemoprevention. Exploration of Medicine, 2022, pp. 432-442. (In English). DOI: 10.37349/ emed.2022.00104
8. Avisar A., Cohen M., Katz R., Kutiel T., Aharon A., Bar-Sela G. Wheatgrass juice administration and immune measures during adjuvant chemotherapy in colon cancer patients: preliminary results. Pharmaceuticals, 2020, No. 13, pp. 129. (In English). DOI: 10.3390/ph13060129
9. Jiang B., Gao G., Ruan M. et al. Quantitative assessment of abiotic Stress on the main functional phytochemicals and antioxidant capacity of wheatgrass at different seedling age. Frontiers in Nutrition, 2021, No. 8. (In English). DOI: 10.3389/fnut.2021.731555
10. Nayeem M., Chauhan K. Incorporation of wheatgrass powder and juice in different food items. The Pharma Innovation Journal, 2019, Vol. 8(8), pp. 40-42. (In English)
11. ^avdaroglu E., Kilercioglu M., Onder O., Koker A., Ozdemir S., Oztop M. Wheatgrass juice to wheat grass powder: Encapsulation, physical and chemical characterization. Journal of Functional Foods, 2017, No. 28, pp. 19-27. (In English). DOI: 10.1016/j.jff.2016.11.010
12. Rodriguez F., Gallagher E., Rai D., Burgess C. Nutritional and physiochemical properties of wheatgrass juice and preservation strategies. Food Chemistry Advances, 2022, No. 1. (In English). DOI: 100136. 10.1016/j.focha.2022.100136
13. Parit S., Dawkar V., Tanpure R., Pai S., Chougale A. Nutritional quality and antioxidant activity of wheatgrass (Triticum aestivum) unwrap by proteome profiling and DPPH and FRAP assays. Journal of Food Science, 2018, No. 83. (In English). DOI: 10.1111/1750-3841.14224
14. Fortuna M., Vasilache V., Ignat M., Silion M., Vicol T., Patras X., Miron I., Lobiuc A. Elemental and macromolecular modifications in Triticum aestivum L. plantlets under different cultivation conditions. PLoS ONE, 2018, No. 13: e0202441. (In English). DOI: 10.1371/journal.pone.0202441
15. Kalandarov P., Mukhamadzhonov Zh. I. Wheat corn as the basis of hydroponic green fodder. Informatsionnoe obshchestvo obrazovanie nauka kul'tura i tekhnologii budushchego [Information Society: Education, Science, Culture and Technology of the Future], 2021, No. 6, pp. 94-97. (In Russian)
16. Xu L., Ziethen C., Appelbaum S., Palm H., Knaus U. Aquaponics production of wheatgrass (Triticum aestivum L.) in different horticultural substrates with African catfish (Clarias gariepinus) in Northern Germany.
AgriEngineering, 2022, No. 4. (In English). DOI: 10.3390/agriengineer-ing4040067
17. Anosova M. V., Manzhesov V. I., Tertychnaya T. N., Rychkov P. D. Microgreens. Wheatgrass cultivation. Tekhnologii i tovarovedenie sel'skok-hozyaystvennoy produktsii [Technology and Commodity Science of Agricultural Products], 2021, No. 1(16), pp. 63-70. (In Russian) EDN: NWQLLT
18. Patil N., Kulkarni A., Amalnerkar D. P., Kamble S. Exploration of wheatgrass as functional food by using urban agriculture models for regulating growth & nutrients. South African Journal of Botany, 2022, V. 151. (In English). DOI: 10.1016/j.sajb.2022.02.032
19. Zhalieva L. D. Fungi R. Trichoderma - regulators of wheat root rot pathogens. Zashchita i karantin rasteniy [Plant Protection and Quarantine], 2008, No. 11, pp. 17-18. (In Russian)
20. Tyutereva E. V., Dmitrieva V. A., Voytsekhovskaya O. V. Chlorophyll b as a source of signals regulating the development and productivity of plants. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2017, V. 52, No. 5, pp. 843-855. (In Russian)
21. Amnah A., Nora A., Als A., ALFaris N. Effects of chlorophyll on body functioning and blood glucose levels. Asian Journal of Clinical Nutrition, 2017, V. 9, pp. 64-70. (In English). DOI: 10.3923/ajcn.2017.64.70
Technology of hydroponic cultivation of
wheat microgreens
Kondratenko Ekaterina Petrovna, Doctor of Sciences (Agriculture), Professor
e-mail: library82@mail.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Kuzbass State Agricultural Academy, the city of Kemerovo
Gavrilova Alla Vladimirovna, a master's degree student e-mail: akrasulina@mail.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Kuzbass State Agricultural Academy, the city of Kemerovo
Soboleva Ofga Mikhaylovna, Candidate of Sciences (Biology), Associate Professor
e-mail: meer@yandex.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Kuzbass State Agricultural Academy, the city of Kemerovo
Miroshina Tat'yana Aleksandrovna, Candidate of Sciences (Pedagogics), Associate Professor
e-mail: intermir42@mail.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Kuzbass State Agricultural Academy, the city of Kemerovo
Keywords: microgreens, wheat, green mass, hydroponics, proper nutrition, lighting modes, chlorophyll a and b.
Abstract. Due to its nutritional value, wheat microgreens are considered to be a functional food that is gaining popularity as a supplement to people's daily diet. The study offers the urban population a technology for the production of wheat microgreens at home with an increased content of chlorophyll a and b. These antioxidants attract attention as potential antiviral agents that suppress inflammatory responses that often complicate infection or chronic disease. The aim of the study has been to develop a technology for the hydroponic cultivation of wheat microgreens. A theoretical and experimental substantiation of the expediency of developing a technology for hydroponic cultivation of wheat microgreens as a food raw material has been given. The relationship between the methods of seed treatment and mold damage to wheat sprouts during cultivation, as
well as between the sowing density and the yield of green mass of wheat microgreens, has been revealed. The influence of lighting on the growth of microgreens and on the yield of juice has been studied, the yield of green mass of various wheat varieties and the accumulation of chlorophyll a and chlorophyll b in microgreens during hydroponic cultivation have been analyzed. The maximum yield of green mass of wheat microgreens has been obtained at a sowing density of 0.15 g/cm2. The largest yield of green mass and the highest percentage of juice yield have been obtained from microgreens grown under white and red LED lighting in the range of 4,50012,000 lux. The varietal specificity for the types of plant lighting has been revealed. The maximum yield has been obtained in the Iren" variety under all types of lighting. The maximum accumulation of chlorophyll a in the leaves of microgreens has been in the Iren" variety when illuminated with red-white LEDs at a seeding rate of 0.15 g/cm2. It becomes evident that, with proper care, microgreens could be the food of the future.
