СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СЕЛЕНОМ ОВОЩЕЙ И ЗЛАКОВ
METHOD FOR VEGETABLES AND CEREALS ENRICHMENT WITH SELENIUM

Изобретение относится к сельскому хозяйству, прежде всего к растениеводству закрытого грунта, к способам повышения продукционного процесса растений и пищевой ценности продуктов, произведенных на основе растительного сырья, и может применяться в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, кормопроизводстве, медицине, ветеринарии, биотехнологии.
2
Известен способ повышения содержания селена в доннике лекарственном (Патент РФ 2340152, опубл. 10.12.2008, А01С 21/00, А01N 59/02), который включает обработку растений водным раствором соли селена, причем раствор соли селена вносят под корень растения в фазе начала цветения в концентрации селена 0,5-4,1 мг/дм почвы с последующим обильным поливом водой.
Недостатками известного способа является то, что внесение селена в почву с последующим обильным поливом может служить источником загрязнения почвы селеном, особенно в регионах с нормальным или повышенным содержанием этого микроэлемента. Кроме того, обильный полив снижает содержание питательных элементов в зоне корней, а следовательно, требует дополнительного внесения удобрений, что экономически не рационально (дополнительные затраты на полив и удобрения).
Известен способ обогащения чеснока и корнеплодов селеном (Патент РФ 2189155, опубл. 20.09.2002, A23L 1/304, А01С 1/00), который включает замачивание луковиц и корнеплодов в течение 48 ч в растворе соли селена и для замачивания используют 1%-ный раствор селената натрия, приготовленного на электроактивированной воде с рН 8,0. В известном способе использование электроактивированной воды и высоких концентраций селена требует усложнения способа обработки растительных объектов и решения проблемы очистки сточных вод от высокой концентрации селена, а также возможного накопления неорганических форм селена.
Известен способ обогащения селеном овощей (Патент РФ 2218764, опубл. 20.12.2003, A01N 59/02, A01N 61/00), выбранный в качестве прототипа. Способ состоит в обработке вегетирующих растений водным раствором соли селена с содержанием селена в ряду концентраций между 1 и 200 г селена на кубический метр раствора. Указанный раствор, помимо соли, содержит растительный экстракт в пропорции 0,1-10% для увеличения поступления селена в растения, стимулирования роста и защиты растения.
Недостатком известного изобретения является сложный способ получения вытяжки из растений и дополнительные затраты на его осуществление.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа обогащения селеном овощей и злаков с целью расширения ассортимента продуктов, обогащенных селеном, и улучшения их качества.
2
2
Поставленная задача решается тем, что способ обогащения селеном овощей и злаков состоит в обработке семян или корней растений водным раствором соли селена, но в отличие от прототипа обработку семян проводят раствором с содержанием селена в ряду концентраций между 0,4 и 40 мг/л, с последующим высевом семян в почву и выращивание под действием света с длиной волн в диапазоне 600-700 нм, полученного от люминесцентных ламп с интенсивностью 240 мкмоль/мc или светокорректирующих полиэтиленовых пленок при естественном освещении закрытого грунта. Возможно, проводить обработку корней питательным раствором с содержанием селена в концентрациях от 0,001 до 1 мг/л в процессе выращивания под действием света с длиной волн в диапазоне 600-700 нм, полученного от люминесцентных ламп при интенсивности 240 мкмоль/мc.
Способ может найти применение в получении овощной продукции, обогащенной селеном, что позволяет использовать ее для коррекции селенодефицита в питании человека и животных.
Для обогащения растений селеном применяли селенит натрия, что было обусловлено его большей эффективностью встраивания в органические соединения по сравнению с селенатом натрия. Именно органическая форма селена наиболее усвояемая форма данного микроэлемента.
Введение селена осуществляют с помощью предпосевной обработки семян селенитом натрия с последующим их культивированием в почве или добавлением данной соли в питательный раствор в случае водной культуры. Осуществляют культивирование растений под светом, который обогащен красной областью фотосинтетически активной радиацией, на жидкой среде, содержащей селенит натрия, или выращивание из семян, предварительно обработанных селеном. В качестве источника селективного света могут выступать или дополнительно к естественному освещению равномерно размещенные красные люминесцентные лампы (например, TL-D 36W/15 фирмы Philips) или сочетание красных и белых (например, TL-D 36W/54-765 фирмы Philips) люминесцентных ламп (2:1) или естественный свет, прошедший через светокорректирующее пленочное покрытие теплиц. Последний корректор света может быть получен промышленно с использованием светопреобразующих люминофоров, поглощающих ультрафиолетовое излучение солнечного спектра в диапазоне 370-410 нм и излучающих в красной области спектра в диапазоне 600-700 нм, при этом максимум должен приходится на 615-680 нм. В этой области активной люминесценции пленок наблюдаются максимумы поглощения регуляторных пигментов фитохромов А-Е, а также фотосинтезирующих пигментов хлорофиллов а и b, что приводит к ускорению развития растений и усилению активности их фотосинтеза. Реализация способа может быть иллюстрирована следующими примерами.
Пример 1:
Испытывают действие света в области 600-700 нм на аккумуляцию селена растениями салата сорта Гурман при естественном освещении в почвенной культуре. Контролем служат растения, выросшие при естественном освещении закрытого обычной полиэтиленовой пленкой грунта.
3
3
2
2
Опытом служат растения, выросшие под светокорректирующей пленкой толщиной 0,120 мм, преобразующей за счет внедрения полимерной композиции (0,1% (по массе) фотолюминофора на основе комплексного соединения нитрата европия с 1,10-фенатролином (Еu(NО)Рhеn) УФ-А (370-410 нм) в красную область спектра с интенсивностью люминесценции излучения 0,007 Вт/м (макс. 615 нм, Рисунок 1). Увеличение доли фотосинтетически активной радиации на малую величину может вызывать изменения в протекании низкоэнергетических реакций, связанных с фоторегуляторными пигментами, отвечающими за индивидуальное развитие растений.
Растения салата выращивают из семян, предварительно, выдержанных в течение 10 ч при продувании воздухом в дистиллированной воде и обработанных 1 час водой (контроль) или раствором селенита натрия (40 мг/л - опыт). Семена высевают в теплицу на дерново-подзолистую почву.
По достижении растений салата технической спелости (формирование розетки) растения собирают, промывают проточной дистиллированной водой, высушивают при комнатной температуре и измельчают. Определяют содержание селена в средних пробах, что отражено в таблице 1.
В заявленном способе одновременно с решением основной задачи - обогащение растений селеном в период вегетации методом предпосевной обработки семян селенитом натрия осуществляется и улучшение качества продукции. Таблица 1 показывает, что использование светокорректирующей пленки, увеличивающей долю красной области фотосинтетически активной радиации в солнечном спектре, повышает аккумуляцию селена и образование биологически активных веществ (аскорбиновой кислоты, каротиноидов) по сравнению с традиционно используемой полиэтиленовой пленкой. Для аскорбиновой кислоты показаны антиоксидантные свойства в радикальных реакциях, индуцированных химическими реактивами и ионизирующим излучением, что служит подтверждением повышения качества пищевой продукции.
Пример 2:
2
2
Испытывают действие света в области 600-700 нм на аккумуляцию селена растениями капусты сорта Точка при искусственном освещении в почвенной культуре. Контролем служат растения, выросшие при досветке синим светом, полученным от ламп фирмы Philips (рисунок 2) в сочетании с белыми люминесцентными лампами (1:1), суммарной интенсивностью 240 мкмоль/мc и фотопериодом 16 ч в лабораторных условиях. Опытом служат растения, выросшие при досветке красным светом, полученным от ламп фирмы Philips (рисунок 2) в сочетании с белыми люминесцентными лампами (2:1), суммарной интенсивностью 240 мкмоль/мc и фотопериодом 16 ч в лабораторных условиях.
Растения капусты выращивают из семян, предварительно, выдержанных в течение 10 ч при продувании в дистиллированной воде и обработанных 1 час водой (контроль) или раствором селенита натрия (обработка семян 20 мг/л селенит натрия - опыт). Семена высевают в готовый нейтральный почвогрунт «Пальма» (продукция ЗАО «МНПП «ФАРТ», 196158, г.Санкт-Петербург, ул.Ленсовета, 58). По достижении растений капусты технической спелости (формирование рассады) растения собирают, промывают проточной дистиллированной водой, высушивают при комнатной температуре и измельчают. Определяют содержание селена в средних пробах, что отражено в таблице 2. Обогащение селеном растений капусты сопровождается повышением их качества, увеличивается содержание аскорбиновой кислоты.
Пример 3
Испытывают действие света в области 600-700 нм на аккумуляцию селена растениями пшеницы сорта Иргина при искусственном освещении в условиях гидропоники.
2
2
Контролем служат растения, выросшие при досветке синим светом, полученным от люминесцентных ламп фирмы Philips (рисунок 2) в сочетании с белыми люминесцентными лампами (1:1), суммарной интенсивностью 240 мкмоль/мс и фотопериодом 16 ч в лабораторных условиях. Опытом служат растения, выросшие при досветке красным светом, полученным от люминесцентных ламп фирмы Philips (рисунок 2) в сочетании с белыми люминесцентными лампами (2:1), суммарной интенсивностью 240 мкмоль/мс и фотопериодом 16 ч в лабораторных условиях.
Семена, предварительно выдержанные в течение 10 ч при продувании в дистиллированной воде, высевают на плавающие планшеты в проточную 10% питательную среду Кнопа, содержащую селенит натрия в диапазоне концентраций от 0,001 до 1,0 мг/л. По достижении 20-дневного возраста растения пшеницы собирают, промывают проточной дистиллированной водой, высушивают при комнатной температуре и измельчают. Определяют содержание селена в средних пробах, что отражено в таблице 3.
На красном свету происходило большее накопление селена, чем на синем свету, содержание селена увеличивалось двукратно (таблица 3). Накопление селена происходило не пропорционально внешней концентрации, из чего следовало, что в растении существует контроль над поглощением ионов. Внесение в жидкую среду селенита натрия в концентрациях на 3 порядка больших приводило только к двукратному увеличению эндогенного селена в органических соединениях. Из этого следовало, что внесение меньших количеств снижает не только экономическую, но и экологическую нагрузку жидких отходов гидропоники на окружающую среду.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать растения улучшенного качества с увеличенным содержанием селена и биологически активных веществ.
Таблица 1
Содержание селена и биологически активных веществ в листьях растений салата сорта Гурман на стадии вегетации при выращивании в закрытом грунте с покрытием обычной полиэтиленовой пленкой и светокорректирующей пленкой, увеличивающей долю красной области спектра солнечной фотосинтетически активной радиации
Условия выращивания
Обработка семян
Селен, мкг/кг сухой массы
Аскорбиновая кислота, мг%
Каротиноиды, мг/дм<sup>2</sup>
Контроль (обычная полиэтиленовая пленка)
вода
112,5
15,0±0,9
0,08±0,03
селенит натрия 40 мг/л
308,0
22,0±1,7
0,07±0,01
Опыт (светокорректирующая полиэтиленовая пленка)
вода
166,7
20,5±0,7
0,08±0,01
селенит натрия 40 мг/л
565,0
28,1±2,1
0,15±0,02
Таблица 2
Содержание селена и биологически активных веществ в листьях растений капусты сорта Точка на стадии вегетации при искусственном освещении в закрытом грунте
Условия выращивания
Обработка семян
Селен, мкг/кг сухой массы
Аскорбиновая кислота, мг %
Синий свет + Белый свет240 мкмоль/м<sup>2</sup>c
вода
129108-248
10±0,3
селенит натрия 20 мг/л
200129-316
15±0,7
Красный свет + Белый свет240 мкмоль/м<sup>2</sup>c
вода
13256-259
17±0,6
селенит натрия 20 мг/л
369235-500
21±0,5
Таблица 3
Влияние разных концентраций селенит-иона на содержание селена в органических соединениях 20-дневных растений пшеницы сорта Иргина при досветке синим и красным светом (люминесцентные лампы фирмы Philips, 240 мкмоль/м<sup>2</sup>с) в условиях гидропоники в закрытом грунте
Условия выращивания
Обработка корней
Селен, мкг/кг сухой массы
Аскорбиновая кислота, мг%
Синий свет + Белый свет240 мкмоль/м<sup>2</sup>c
10% среда Кнопа
24
2±0,3
10% среда Кнопа + селенит натрия 0,001 мг/л
61
5±0,2
10% среда Кнопа + селенит натрия 1 мг/л
130
8±0,7
Красный свет + Белый свет240 мкмоль/м<sup>2</sup>c
10% среда Кнопа
30
2±0,6
10% среда Кнопа + селенит натрия 0,001 мг/л
125
4±0,5
10% среда Кнопа + селенит натрия 1 мг/л
235
6±0,5