Способ повышения антиоксидантной активности проростков редиса
METHOD FOR INCREASING ANTIOXIDANT ACTIVITY OF RADISH SEEDLINGS

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к растениеводству, и может найти применение в селекции при отборе перспективных генотипов растений, отзывчивых на искусственное светодиодное освещение с использованием агробиотехносистем, в агробиофотонике и в технологиях получения микрозелени и пророщенного редиса для здорового питания.
Одним из перспективных направлений развития агробиотехносистем является использование светодиодного освещения для управляемого ведения агротехнологий по проращиванию семян и получению микрозелени различных растений без перехода их вегетации в активную фазу фотосинтеза. Это позволяет максимально использовать весь спектр питательных веществ в семенах растений в процессе начальной стадии проращивания при гетеротрофном питании проростков растений и в начальный период фотосинтеза получить широкий спектр биологически активных веществ разной природы широко востребованных для разработки рецептур и продуктов здорового питания человека. Это направление, известное в агробиологии как технологии микрозелени широко использует различные технологические и технические приемы получения микрозелени (Иванова М.И., Кашлева А.И., Разин А.Ф. Проростки функциональная органическая продукция (обзор) // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2016. №3 (7). С.19-29).
Однако, широкий спектр, как технических возможностей, так и многообразие и генетическая специфичность растений, не позволяет делать широкие обобщения для конкретных вариантов технологических приложений к получению микрозелени.
При выращивании растений в искусственных условиях (закрытые агробиотехносистемы) требуется четкое регулирование факторов роста растений, начиная с первых этапов онтогенеза (Драгавцев В.А. Новая регуляция у растений и необходимость создания селекционного фитотрона в РФ // Журнал технической физики. - 2018. - Т.88, Вып. 9. - С.1331-1335).
Зеленков В.Н., Верник П.А. Создание замкнутых агробиотехносистем на базе цифровых технологий - новые возможности научного познания культур клеток и высших растений / Актуальная биотехнология. - 2018. - №3 (26). - С.50-55).
Одним из важных параметров является наличие или отсутствие света в период прорастания семян. В действующем ГОСТ 12038-84 (Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. - М. Стандартинформ, 2011) на методы проращивания семян оговариваются условия определения всхожести свет или темнота. Для семян, отзывчивых при проращивании к свету, рассматривается в стандарте только естественное освещение. В соответствии с указанным ГОСТ, для семян редиса определение энергии прорастания и всхожесть регламентирована при проращивании в темноте на 3 и 6-е сутки, соответственно.
Семена ряда культур можно проращивать как на свету, так и в темноте, другие культуры требуют света или темноты при проращивании семян. Так, семена редиса проращивают в темноте. Однако, по литературным данным, механизмы воздействия света на прорастание семян носят комплексный, неоднозначный характер (Попцов А.В., Некрасов В.И., Иванова И.А. Очерки по семеноведению. - М.: Наука, 1981. - 112 с.).
Стандартов для проращивания семян при искусственном освещении на данный момент не существует. Как утверждают некоторые авторы, при искусственном выращивании растений в замкнутых агробиотехносистемах с использованием светокультуры, регулирование параметров освещения приобретает особую значимость (Тихомиров, А.А. Светокультура растений. Биофизические и биотехнологические основы. Учебное пособие. / А.А. Тихомиров, В.П. Шарупич, Г.М. Лисовский. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. - 213 с.).
В настоящее время не существует общих решений по использованию режимов светодиодного освещения с использованием фитоламп для растительных культур в фазе автотрофного питания растений за счет фотосинтеза, не говоря о первичной фазе проращивания семян и формирования ростков с определенными показателями качества - как основы последующего развития растения.
Наиболее близкий прототип по техническим предложениям в общих чертах получения микрозелени редиса приводится только как общие рекомендации для малоконтролируемых технологий массового применения в домашних условиях (http://eco-sprout.ru/novosti/sprauty-redisa-nastoyashhij-kladez-vitaminov).
Однако, ничего конкретного применительно к редису, как к яркому представителю спраутов (проростков) из широкого спектра семян растений представители агропредприятий не предлагают. Вопрос качества, например уровень и контроль антиоксидантной активности микрозелени никем не урегулирован.
Технический результат - установление режима применения искусственного освещения с использованием агробиотехносистемы типа фитотрона при выращивании микрозелени редиса высокого качества по антиоксидантной активности.
2
Техническое решение заявленного объекта отличается от прототипа тем, что в отличие от него, увлажненные семена и ростки растений при стандартных условиях гидропоники и использования питательных растворов освещают светодиодами при интенсивности генерируемых фотонов в 260-270 мкМоль/м*с в закрытой климатической камере с количественной характеристикой светового потока по составляющих его длинам волн: ультрафиолет 380 нм - 1,5%, синий 440 нм - 23,8%, зеленый 520-530 нм - 6%, красный 640 нм - 61,5%, дальний красный 740 нм - 7,2%, причем, освещение реализуют, начиная с 4-го дня от посева семян на протяжении полного последующего этапа проращивания и роста проростков до 18 дней с получением микрозелени.
Способ осуществляют следующим образом:
2
Пример. Эксперименты проводили с использованием экспериментального образца агробиотехносистемы с цифровым программным управлением основными параметрами среды (модель 1.01. конструкции АЛО «Институт стратегий развития», г. Москва). В качестве объекта исследований взята сельскохозяйственная культура редиса сорта «Юбилейный». Проращивание семян проводили согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями -использовались блоки из минеральной ваты. Повторность трехкратная. Уровень интенсивности света, создаваемый светодиодными полихромными светильниками составил 260-270 мкМоль/м*с. Проращивание проводили в темноте 3 суток с последующим проращиванием сеянцев на свету. Для сравнения аналогично опытному варианту проверки способа проводили полное проращивание семян и доращивание проростков на свету, начиная с посева семян.
Полив проводили стандартным минеральным питательным раствором (по рекомендации компании «Рийк Цваан» для салатных культур).
Характеристики полихромного спектра светодиодного светильника в эксперименте: ультрафиолет 380 нм - 1,5%, синий 440 нм - 23,8%, зеленый 520-530 нм - 6%, красный 640 нм - 61,5%, дальний красный 740 нм - 7,2%.
В период проведения эксперимента определяли высоту сеянцев и биомассу 100 ростков. Суммарную антиоксидантную активность (САОА) измеряли кулонометрическим методом (в пересчете на г рутина на 100 г сухого образца (с.о.) в соответствии с МВИ-01-00669068-13 (Суммарная антиоксидантная активность. Методика выполнения измерений на кулонометрическом анализаторе. ВНИИ овощеводства. Верея Московской обл., 2013, 19 с.).
Сухие образцы готовили высушиванием ростков на воздухе в тени при комнатной температуре до постоянного веса.
В соответствии с ГОСТ 12038-84, энергию прорастания семян редиса определяли на 3 сутки, всхожесть - на 6-е сутки. Далее в эксперименте вели проращивание до 22 суток относительно посева семян.
Полученные результаты испытаний способа приведены в таблицах 1, 2 и фигуре.
Семена редиса, использованные в эксперименте, характеризуются высокими посевными качествами. Показатели энергии прорастания семян как на свету так и в темноте практически совпали. Аналогичное наблюдали и для показателей всхожести семян (табл.1).
При прорастании семян редиса в темноте ростки вытягивались, их высота превышала высоту ростков, полученных при освещении. Анализ динамики высоты ростков после прорастания показал, что различия по высоте постепенно уменьшались и на 18 день различия практически отсутствовали (Фиг. ).
Измерение биомассы проростков в период формирования микрозелени с 14 по 22 сутки показало, что для редиса первая активная фаза прироста биомассы ростков редиса (формирование микрозелени) завершается к 18 дню как для варианта темнота (первые 3 суток, далее на свету, так и для варианта свет (с посева и далее) (таблица 2). Для этого периода вегетации наблюдается максимальное накопление веществ-восстановителей, что характеризует показатель суммарной антиоксидантной активности. Выявлено существенное повышение антиоксидантной активности зеленых частей ростков при проращивании в темноте первые 3 дня с последующим ростом ростков на свету в сравнении с проращиванием только на свету до 18 дня. Так, суммарная антиоксидантная активность (САОА) у сеянцев (4-е сутки после посева семян: 3 дня проращивания в темноте и 1 день на свету) редиса превысила на 112,5% показатель САОА варианта проращивания только на свету (таблица 2).
При этом, пророщенные ростки из семян редиса приобретают новое качество по содержанию в них веществ антирадикальной направленности (суммарная антиоксидантная активность) - способности гашения свободных радикалов. Урожай ростков редиса с повышенной антиоксидантной активностью в предложенном способе можно получать начиная с 6-го (полная всхожесть - пророщенные семена) по 18 день реализации данного способа (микрозелень).
Полученные данные позволяют заключить, что проведение проращивания семян редиса предлагаемым способом при использовании полихромного спектра светодиодного освещения в стандартных контролируемых условиях по влажности и температуре в климатической камере позволяет получать проростки и микрозелень редиса с повышенной антиоксидантной активностью.
Это может найти применение в селекционных работах, семеноводстве по отбору высокопродуктивных форм, отзывчивых на избирательное действие освещения, как для фотосинтеза, так и интенсификации процессов гетеротрофного питания при проращивании семян и при разработке новых технологий получения проростков светокультур и технологий получения их микрозелени для здорового питания.