Способ получения микрозелени с использованием препарата 1-герматранол Российский патент 2024 года по МПК A01C1/06 A01G7/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и биотехнологии, а именно, к технологии производства микрозелени для ее дальнейшего использования в пищевой промышленности.

В настоящее время разрабатываются дорожные карты по использованию экологически чистых ресурсосберегающих технологий, в ряду которых широкое распространение нашли «Городские фермы», по разработке экологически чистых технологий производства растительной продукции в условиях мегаполисов. Особое внимание уделяется расширению объемов производства и потребления микрозелени. Микрозелень - это новый класс съедобных овощных и зеленных культур, которые убирают в фазе молодого растения, выращенные из пророщенных семян, в период, когда семядоли (семенные листья) полностью разрослись и содержат первые настоящие листья, длина стебля может достигать от 2-3 до 10 см. Продолжительность проращивания семян до появления настоящих листьев обычно составляет 7-14 дней. Для производства микрозелени используют широкий ассортимент растительных культур, обладающих большим разнообразием вкусовых и ароматических дескрипторов. Исследования микрозелени ведутся с 2012 года учеными США, Европы, Индии и Китая. Проведенные сравнительные исследования химического состава культур микрозелени и традиционной вегетации показали, что проростки микрозеленных культур синтезируют в 2-4 раза больше биологически активных веществ, чем традиционные аналоги.

На данный момент из уровня техники известен способ активации проращивания семян рапса, включающий использование светодиодного освещения спектров синего, зеленого и красного света, согласно которому семена обрабатывают водным золем 0,01% гидротермального нанокремнезема в течение 120 минут с последующим проращиванием семян на подложках из минеральной ваты в виде пластин с поливом дистиллированной водой по мере подсыхания подложки в течение 7 суток при непрерывном освещении светодиодами синего света с длиной волны 440 нм или светодиодами зеленого света с длиной волны 525 нм, или светодиодами красного света с длиной волны 660 нм, причем для всех источников характерна низкая интенсивность генерируемых фотонов в диапазоне от 1,68 мкмоль/м²⋅с до 6,90 мкмоль/ м²⋅с (RU 2741085 С1 22.01.2021).

Известен способ оптимизации производства гроздей белого винограда на виноградниках, который проводят путем внекорневого опрыскивания виноградных лоз, имеющих новые побеги, при этом опрыскивание проводят разбавленным водным раствором 1-герматранола после бутонизации, в период роста грозди и сразу после сбора урожая, при этом соединение 1-герматранол распыляют в виде микрокапель с помощью распылителя в концентрации 0,001 мас.% (WO 2011100856 А1, 25.08.2011).

Известен способ получения микрозелени редиса в агробиотехносистеме, включающий использование кремний органического регулятора роста, светодиодного освещения, при этом в закрытой агробиотехносистеме после проращивания в темноте семян редиса на 7-й день применяют однократно некорневую обработку ростков редиса 0,005%-ным водным раствором 1-этоксисилатрана и подкормку минеральным питательным раствором состава, мг/л: N-NO₃ - 14,0; N-NH₄ - 0,5; Р - 4,1; K - 27,5; Са - 10,0; Mg - 2,4; S - 3,0; Fe - 0,094; Mn - 0,014; В - 0,016; Cu - 0,003; Zn - 0,013; Mo - 0,003, с последующим доращиванием ростков с использованием светодиодного освещения при интенсивности генерируемых фотонов в 140 мкмоль/(м²⋅с) и количественной характеристикой светового потока по составляющим 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 в импульсном режиме в соотношении периодов свет/темнота, равном 1 секунда/3 секунды с 7-го по 14-й день круглосуточного освещения проростков до получения микрозелени (RU 2736336 С1 16.11.2020).

Известен способ активации проращивания семян салатной культуры при светодиодном монохроматическом освещении, включающий освещение светодиодами зеленого света, при этом семена проращивают 6 суток в стандартных условиях при комнатной температуре и увлажнении семян при постоянном монохроматическом излучении светодиодами зеленого света с длиной волны 525 нм при низкой интенсивности пучка фотонов в 1,44 мкмоль/(м²⋅с) на уровне подложки с семенами с получением микрозелени (RU 2750265 С1, 25.06.2021).

Известен способ активации семян пшеницы при проращивании и получении микрозелени, включающий обработку семян водным раствором герматранола, при этом замачивание семян проводят в течение 2 часов с использованием рабочих растворов герматранола в диапазоне концентраций от 0,001 до 0,0000000001% с последующим посевом семян на смоченную до полного насыщения водой подложку из минеральной ваты с поливом по мере подсыхания и проращивание осуществляют при температуре 23-24°С в течение 7 суток (RU 2787036 С1, 28.12.2022).

Наиболее близким техническим решением к представленному является способ регулирования развития культурных растений, включающий обработку семян или вегетирующих растений водным раствором биологически активного вещества, при этом в качестве биологически активного вещества используют герматранол гидрата формулы N(CH₂CH₂O)₃GeOH в концентрации 50 - 300 мг/л (RU 2073439 С1, 20.02.1997).

Основным недостатком известных технических решений является нацеленность производителя на получение продукта без формирования условий, способствующих максимальному накоплению микро- и макроэлементов, которые синтезируются в микрозелени в процессе вегетации за счет улучшенных условий среды выращивания.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа получения микрозелени, с наиболее высоким физико-химическим потенциалом и потребительскими свойствами.

Технический результат достигаемый за счет предложенной совокупности признаков заключается в разработке нетрудоемкого способа получения микрозелени, обладающей высокой пищевой и биологической ценностью, за счет применения неорганических препаратов, температурных и световых режимов для максимизации накопления фотосинтетических пигментов, фенольных соединений, витаминов и антиоксидантной активности в получаемом продукте.

Для достижения указанного технического результата предложен способ получения микрозелени, согласно которому проводят замачивание семян микрозелени в растворе препарата 1-герматранол концентрацией 0,001% в течение 2 часов, высев семян на предварительно смоченную джутовую подложку для прорастания и последующее облучение пророщенных семян непрерывным совместным облучением ультрафиолетом, дальним красным и фотосинтетически активной радиацией при интенсивности облучения 148,0 мкмоль/м²⋅с, при этом фотосинтетическая часть спектра которого составляет 134,1 мкмоль/м²⋅с, при этом температура в период облучения в дневной период составляет 24-26°С, а в ночной 18-20°С, при длине светового дня 16 часов, а влажность воздуха 70-75%.

В процессе проведенных исследований было установлено, что наличие красного и синего спектров в освещении положительно влияет на продуктивность и накопление биологически активных веществ в микрозелени в процессе вегетации. Были исследованы различные комбинации света, в которых различались показатели интенсивности светового спектра и его фотосинтетической части. Было установлено, что наивысшие показатели, например, у микрозелени салата по общей антиоксидантной активности наблюдались при комбинации света, при которой PFD по всем спектральным линиям составила 148,0 мкмоль/м²⋅с и фотосинтетической частью спектра PPFD 134,1 мкмоль/м²⋅с, что было на 15,7-101,9% больше, чем у микрозелени салата, выращенной при стандартных световых комбинациях, применяемых при выращивании микрозелени. Также у микрозелени нуга по показателю общей антиоксидантной активности наилучший результат наблюдался при комбинации PFD равной 148,0 мкмоль/м²⋅с, и был выше, чем у микрозелени нуга, выращенной при стандартных комбинациях на 8,4-51,2% соответственно. Помимо этого, именно при комбинации PFD равной 148,0 мкмоль/м²⋅с в исследуемых образцах микрозелени было выявлено наибольшее содержание хлорофилла a, хлорофилла b, общего хлорофилла, каротиноидов и фенольных соединений. Таким образом, было выявлено, что рост интенсивности световых спектров в освещении при выращивании микрозелени в условии закрытых систем фитотронов влияет на улучшение показателей высоты, площади лита, энергии прорастания и массы микрозелени, однако при повышенном показателе фотосинтетически активной радиации накопление микро- и макронутриентов в растении снижается. В связи с этим, световой комбинацией, наиболее эффективной для получения микрозелени с повышенными потребительскими свойствами является комбинация с интенсивностью облучения PFD по всем спектральным линиям 148,0 мкмоль/м²⋅с и фотосинтетической частью спектра PPFD 134,1 мкмоль/м²⋅с.

В качестве неорганических биорегуляторов был изучен экологически чистый биопрепарат 1-герматранол (RGe(OCH₂CH₂)₃Н). Оптимальная концентрация препарата устанавливалась экспериментально в ходе исследований. Обработка препаратом проводилась на начальном этапе замачивания семян. Контрольный образец семян замачивали дистиллированной воде, а в опытные варианты добавляли индивидуально исследуемый препарат в диапазоне исследуемых концентраций. Оптимальная концентрация препарата 1-герматранол составила 0,001%.

Предложенное изобретение реализуется следующим способом.

Перед посевом семена микрозелени на два часа замачивают в растворе неорганического препарата 1-герматранол концентрацией 0,001%. Подготовленную микрозелень высевают на предварительно смоченные джутовые подложки размером 10х15см, а затем помещают в предварительно продезинфицированные лотки размером 34х15см. Лотки с подготовленной микрозеленью устанавливают в фитотрон и закрывают семена от света перфорированной крышкой. На третьи сутки после посева микрозелень прорастает, после чего растения выставляются на свет. Интенсивность облучения PFD составляет 148,0 мкмоль/м²⋅с, фотосинтетическая часть спектра составляет 134,1 мкмоль/ м²⋅с. Температура на полках составляет 24-26°С в дневной период и 18-20°С в ночной. Длина светового дня составляет 16 часов. Влажность воздуха 70-75%. По истечении 7 - 14 дней (в зависимости от вида используемых семян) микрозелень готова к использованию в пищевой промышленности.

При этом устанавливают интенсивность облучения PPFD, PFD и по отдельным спектрам (см. табл.1 в графической части).

Далее представлен подробный пример реализации предложенного изобретения, при этом специалисту очевидно, что данный пример описывает один из частных случаев реализации.

Предварительно проводят подготовку семян к посеву для чего в продезинфицированном стеклянном стаканчике объемом 200 мл семена замачивают в 50 мл препарата 1-герматранол в концентрации 0,001% на 2 часа, параллельно джутовые подложки помещают в пластмассовые лотки и смачивают водой до полного намокания подложек. Затем проводят посев семян и их прорастание для чего на предварительно подготовленные подложки высеивают семена по 6-10 штук на 1 см². Закрывают лотки с подложками с семенами перфорированной крышкой. Помещают лотки в фитотрон. Ежедневно джутовые подложки с прорастающими семенами смачивают 100 мл воды на 1 лоток размером 34х15 см. На 3-й день после посева крышки снимаются. В фитотроне устанавливают интенсивность облучения 148,0 мкмоль/м²⋅с, фотосинтетическая часть спектра которого составляет 134,1 мкмоль/ м²⋅с. Устанавливают длительность светового дня - 16 часов. Регулируют температуру в фитотроне 24-26°С в дневной период и 18-20°С в ночной. Устанавливают влажность воздуха 70-75%. После этапа прорастания семян на протяжении всего периода выращивания микрозелень поливают водой на расстоянии 1 см от подложки до полного намокания подложек (по 200-350 мл на 1 лоток размером 34х15 см). При этом микрозелень кресс-салата, дайкона, редиса Санго готова к употреблению на 11-13 сутки после посева. Микрозелень салата, нуга абиссинского, кале, рукколы, брокколи, пак-чой, амаранта, горчицы готова к употреблению на 12-14 сутки после посева. Микрозелень базилика готова к употреблению на 16-19 сутки после посева.

Эффективность используемого метода управления процессами метаболической активности на примере 2-х культур - салата листового (Lactuca sativa L.), сорт «Азарт», и нуга абиссинского (Guizotia abyssinica (L.f) Cass), сорт «Липчанин».

Микрозелень нуга и салата, полученная предложенным способом, содержала более высокие концентрации антиоксидантов в микрозелени по сравнению с контрольным образцом на 57,8% (нуг) и 41,4% (салат). При этом содержание витамина С в обеих культурах составило на 13,6% (салат) и 14% (нуг) в сравнении с микрозеленью выращенной без обработки.

Таким образом, наиболее выраженным комплексным эффектом активизации ростовых и фотосинтетических процессов, а также индукции синтеза биологически активных соединений в микрозелени, являющихся эссенциальными фукциональными нутриентами, является совместное использование препарата неорганической основы 1-герматранол и непрерывным совместным облучением ультрафиолетом, дальним красным и фотосинтетически активной радиацией.

Доказанная эффективность исследуемого препарата совместно с непрерывным облучением ультрафиолетом, дальним красным и фотосинтетически активной радиацией на единичных видах взрослых растений была подтверждена на 14 перспективных видах микрозелени, которые планируется выращивать в фитотроне.

Предложенный способ обеспечивает получение экологически чистой микрозелени, обладающей высокой пищевой и биологической ценностью, за счет применения неорганических препаратов, температурных и световых режимов для максимизации накопления фотосинтетических пигментов, фенольных соединений, витаминов и антиоксидантной активности в получаемом продукте.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ получения микрозелени, согласно которому проводят замачивание семян микрозелени в растворе препарата 1-герматранол концентрацией 0,001% в течение 2 часов, высев семян на предварительно смоченную джутовую подложку для прорастания и последующее облучение пророщенных семян непрерывным совместным облучением ультрафиолетом, дальним красным и фотосинтетически активной радиацией при интенсивности облучения 148,0 мкмоль/м²⋅с, при этом фотосинтетическая часть спектра которого составляет 134,1 мкмоль/м²⋅с. Температура в период облучения в дневной период составляет 24-26°С, а в ночной 18-20°С, при длине светового дня 16 часов, а влажность воздуха 70-75%. Изобретение обеспечивает получение микрозелени, обладающей высокой пищевой и биологической ценностью. 1 табл.

Способ получения микрозелени, характеризующийся тем, что проводят замачивание семян микрозелени в растворе препарата 1-герматранол концентрацией 0,001% в течение 2 часов, высев семян на предварительно смоченную джутовую подложку для прорастания и последующее облучение пророщенных семян непрерывным совместным облучением ультрафиолетом, дальним красным и фотосинтетически активной радиацией при интенсивности облучения 148,0 мкмоль/м²⋅с, при этом фотосинтетическая часть спектра которого составляет 134,1 мкмоль/м²⋅с, при этом температура в период облучения в дневной период составляет 24-26°С, а в ночной 18-20°С, при длине светового дня 16 часов, а влажность воздуха 70-75%.