vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2023-61-3-199-209vestiag-713Research ArticleЗЕМЛЯРОБСТВА І РАСЛІНАВОДСТВAAGRICULTURE AND PLANT CULTIVATIONВлияние интенсивности светодиодного освещения на биохимический состав микрозелени капусты белокочаннойLed lighting intensity effect on biochemical composition of microgreens of white cabbagehttps://orcid.org/0000-0002-3742-8030ПашкевичА. М.PashkevichH. M.

Пашкевич Анна Михайловна – аспирант, заведующий сектором бобовых овощных культур

ул. Ковалева, 2, 223013, Самохваловичи, Минский район, Минская область

 

Hanna M. Pashkevich – Postgraduate Student, Head of the Legume Vegetable Crops Sector

2, Kovaleva Str., 223013, Samokhvalovichi, Minsk District, Minsk Region

faba@belniio.byЧайковскийА. И.TchaikovskyА. I.

Чайковский Андрей Иванович – кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, директор

ул. Ковалева, 2, 223013, Самохваловичи, Минский район, Минская область

Andrey I. Tchaikovsky – Ph. D. (Agriculture), Associate Professor, Director

2, Kovaleva Str., 223013, Samokhvalovichi, Minsk District, Minsk Region

director@belniio.byРупасоваЖ. А.RupasovaZh. A.

Рупасова Жанна Александровна – член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией химии растений

ул. Сурганова, 2В, 220012, Минск

Zhanna A. Rupasova – Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Biolology), Professor, Head of the Laboratory of Plant Chemistry

2B, Surganova Str., 220012, Minsk

j.rupasova@cbg.org.byКриницкаяН. Б.KrinitckayaN. B.

Криницкая Наталья Болеславовна – научный сотрудник лаборатории химии растений

ул. Сурганова, 2В, 220012, Минск

Natalya B. Krinitckaya – Researcher of the Laboratory of Plant Chemistry

2B, Surganova Str., 220012, Minsk

n.krinitckaya@cbg.orgЗадаляВ. С.ZadalaV. S.

Задаля Виктория Сергеевна – научный сотрудник лаборатории химии растений

ул. Сурганова, 2В, 220012, Минск

Victoria S. Zadala – Researcher of the Laboratory of Plant Chemistry

2B, Surganova Str., 220012, Minsk

v.zadala@cbg.org.byШпитальнаяТ. В.ShpitalnayaT. V.

Шпитальная Тамара Васильевна – кандидат биологических наук, заведующий лабораторией интродукции древесных растений

ул. Сурганова, 2В, 220012, Минск

Tamara V. Shpitalnaya – Ph. D. (Biolology), Head of the Laboratory of Introduction of Woody Plants

2B, Surganova Str., 220012, Minsk

T.Shpitalnaya@cbg.org.byГончароваЛ. В.GoncharovaL. V.

Гончарова Людмила Владимировна – кандидат биологических наук, доцент, заместитель директора по научной и инновационной работе

ул. Сурганова, 2В, 220012, Минск

Ludmila V. Goncharova – Ph. D. (Biolology), Associate Professor, Deputy Director for Scientific and Innovative Work

2B, Surganova Str., 220012, Minsk

L.Goncharova@cbg.org.byТрофимовЮ. В.TrofimovYu. V.

Трофимов Юрий Васильевич – кандидат технических наук, директор

Логойский тракт, 20, 220090, Минск

Yuri V. Trofimov – Ph. D. (Engineering), Director

20, Logoisky trakt, 220090, Minsk

info@ledcenter.byБегматовА. М.BegmatovA. M.

Бегматов Абдусамат Маматкулович – кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой ботаники

ул. Ф. Ходжаева, 43, 190111, Термез, Сурхандарьинская область

Abdusamat M. Begmatov – Ph. D. (Biolology), Associate Professor, Head of the Department of Botany

43, F. Khodzhaeva Str., 190111, Termez, Surkhandarya Region

stevia_uz_terdu@rambler.ruИнститут овощеводства, Национальная академия наук БеларусиInstitute of Vegetable Growing, National Academy of Sciences of BelarusИнститут овощеводства, Национальная академия наук БеларусиInstitute of Vegetable Growing of the National Academy of Sciences of BelarusЦентральный ботанический сад Национальной академии наук БеларусиCentral Botanical Garden of the National Academy of Sciences of BelarusЦентральный ботанический сад Национальной академии наук БеларусиCentral Bot nical Garden of the National Academy of Sciences of BelarusЦентр светодиодных и оптоэлектронных технологий Национальной академии наук БеларусиCenter of LED and Optoelectronic Technologies of the National Academy of Sciences of BelarusТермезский государственный университетTermez State University202328072023613199209Copyright © Пашкевич А.М., Чайковский А.И., Рупасова Ж.А., Криницкая Н.Б., Задаля В.С., Шпитальная Т.В., Гончарова Л.В., Трофимов Ю.В., Бегматов А.М., 20232023Пашкевич А.М., Чайковский А.И., Рупасова Ж.А., Криницкая Н.Б., Задаля В.С., Шпитальная Т.В., Гончарова Л.В., Трофимов Ю.В., Бегматов А.М.Pashkevich H.M., Tchaikovsky А.I., Rupasova Z.A., Krinitckaya N.B., Zadala V.S., Shpitalnaya T.V., Goncharova L.V., Trofimov Y.V., Begmatov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/713

В последние годы в Беларуси наметилась тенденция к существенному увеличению спроса на продукцию микрозелени овощных культур, в том числе капусты белокочанной, как источника широкого спектра полезных веществ. Вместе с этим значимый аспект при выращивании микрозелени в условиях закрытой контролируемой среды – освещение, которое для высших растений одновременно является сигналом к росту и развитию и источником энергии. Растения адаптируются к условиям световой среды не только изменениями морфофизиологических показателей, но и перестройкой своего светособирающего комплекса. Одним из наиболее важных параметров режима освещения является величина плотности потока фотонов – интенсивность освещения, которая значительно влияет как на рост биомассы, так и накопление вторичных метаболитов. Приведены результаты сравнительного исследования влияния интенсивности светодиодного освещения (50, 100, 150, 200, 250 мкм/м2·с) на содержание в образцах микрозелени капусты белокочанной хлорофиллов, каротиноидов и ß-каротина, сухих, дубильных и пектиновых веществ, свободных органических, аскорбиновой и гидроксикоричных кислот, растворимых сахаров, основных групп биофлавоноидов – собственно антоцианов, лейкоантоцианов, катехинов, флавонолов и показатель сахарокислотного индекса. Установлено, что лидирующее положение в эксперименте по интегральному уровню питательной витаминной ценности данной продукции, превосходившему таковой в контроле в 1,4 раза, принадлежало варианту опыта с минимальной интенсивностью светодиодного освещения – 50 мкм/м2·с, тогда как для варианта с интенсивностью освещения 150 мкм/м2·с было показано отставание в этом плане от контроля в 1,1 раза и, соответственно, от более успешных вариантов опыта в 1,2–1,6 раза, что позволило считать его неэффективным. Новизна исследований заключается в том, что впервые в условиях республики проведено комплексное биохимическое изучение образцов капусты белокочанной, выращенной при различной интенсивности светодиодного освещения, что дало возможность рекомендовать данную овощную культуру для использования при промышленном производстве микрозелени. 

In recent years, there has been a trend in Belarus towards a significant increase in demand for the products of microgreens of vegetable crops, including white cabbage, as a source of a wide range of useful substances. At the same time, an important aspect when growing microgreens in a closed controlled environment is lighting, which is both a signal for growth and development and a source of energy for higher plants. Plants adapt to the conditions of the light environment not only via changes in morphophysiological parameters, but also via restructuring their light-collecting complex. One of the most important parameters of the lighting mode is the photon flux density – the intensity of illumination, which significantly affects both the growth of biomass and the accumulation of secondary metabolites. The results of a comparative study of the influence of the intensity of LED lighting are presented (50, 100, 150, 200, 250 μm/m2·s) for the content of chlorophylls, carotenoids and ß-carotene, dry, tannin and pectin substances, free organic, ascorbic and hydroxy acids in the samples of white cabbage microgreens, soluble sugars, the main groups of bioflavonoids – mainly anthocyanins, leucoanthocyanins, catechins, flavonols and the indicator of the sugar acid index. It has been determined that the leading position in the experiment in terms of the integral level of nutritional vitamin value of this product, exceeding that in the control by 1.4 times, belonged to the variant of the experiment with a minimum intensity of LED lighting of 50 μm/m2·s, whereas for the variant with an intensity of lighting of 150 μm/m2·s, a lag in this regard from the control by 1.1 times and, accordingly, from more successful variants of the experiment by 1.2–1.6 times, which allowed to consider it ineffective. The novelty of the research lies in the fact that for the first time in the conditions of the republic, a comprehensive biochemical study of samples of white cabbage grown at different intensities of LED lighting was carried out, which made it possible to recommend this vegetable crop for industrial production of micro-greenery.

интенсивность светодиодного освещениякапуста белокочаннаямикрозеленьбиохимический составорганические кислотыуглеводыбиофлавоноидыпитательная и витаминная ценность продукцииintensity of LED lightingwhite cabbagemicrogreensbiochemical compositionorganic acidscarbohydratesbioflavonoidsnutritional and vitamin value of productsИсследования выполнены в рамках Государственной программы научных исследований «Сельскохозяйственные технологии и продовольствен- ная безопасность», подпрограмма 6 «Земледелие и се- лекция», задание 2.7.3 «Исследование биометрических показателей, продуктивности и биохимического состава микрозелени при выращивании в условиях искусственного освещения на основе светодиодов».The research was carried out within the framework of the State Research Program “Agricultural Technologies and Food Security”, subprogram 6 “Agriculture and breeding”, task 2.7.3 “Study of biometric indicators, productivity and biochemical composition of microgreens when grown in LED artificial lighting”.ReferencesПашкевич, А. Микрозелень – функциональный продукт XXI века / А. Пашкевич, А. Чайковский // Наука и инновации. – 2021. – № 11 (225). – С. 58–63.Pashkevich A., Chaikovsky A. Microgreens as a functional product of the 21st century. Nauka i innovatsii = Science and Innovation, 2021, no. 11 (225), pp. 58–63 (in Russian).Ebert, A. W. Sprouts, microgreens, and edible flowers: the potential for high value specialty produce in Asia / A. W. Ebert // High value vegetables in Southeast Asia: production, supply and demand: proc. SEAVEG 2012, Chiang Mai, Thailand, 24–26 Jan. 2012 / ed.: R. Holmer [et al.]. – Shanhua, 2012. – P. 216–227.Ebert A. W. Sprouts, microgreens, and edible flowers: the potential for high value specialty produce in Asia. High value vegetables in Southeast Asia: production, supply and demand: proceedings SEAVEG 2012, Chiang Mai, Thailand, 24–26 January 2012. Shanhua, 2012, pp. 216–227.Микрозелень, или система земледелия без почвы / М. И. Иванова [и др.] // Гавриш. – 2016. – № 6. – С. 34–42.Ivanova M. I., Kashleva A. I., Mikhailov V. V., Bukharov A. F., Baleev D. N., Razin O. A. Microgreens or a system of farming without soil. Gavrish, 2016, no. 6, pp. 34–42 (in Russian).Di Gioia, F. Microgreens. Nuovi alimenti freschi e funzionali per esplorare tutto il valore della biodiversità = Novel fresh and functional food to explore all the value of biodiversity / F. Di Gioia, P. Santamaria. – Bari: ECO-logica, 2015. – 115 p.Di Gioia F., Santamaria P. Microgreens. Nuovi alimenti freschi e funzionali per esplorare tutto il valore della biodiversità = Novel fresh and functional food to explore all the value of biodiversity. Bari, ECO-logica, 2015. 115 p.Comparison between the mineral profile and nitrate content of microgreens and mature lettuces / E. Pinto [et al.] // J. Food Compos. Anal. – 2015. – Vol. 37. – Р. 38–43. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2014.06.018Pinto E., Almeida A. A., Aguiar A. A., Ferreira I. M. P. L. V. O. Comparison between the mineral profile and nitrate content of microgreens and mature lettuces. Journal of Food Composition and Analysis, 2015, vol. 37, pp. 38–43. https://doi. org/10.1016/j.jfca.2014.06.018Ghoora, M. D. Comparative evaluation of phytochemical content, antioxidant capacities and overall antioxidant potential of select culinary microgreens / M. D. Ghoora, A. C. Haldipur, N. Srividya // J. Agric. Food Res. – 2020. – Vol. 2. – Art. 100046. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2020.100046Ghoora M. D., Haldipur A. C., Srividya N. Comparative evaluation of phytochemical content, antioxidant capacities and overall antioxidant potential of select culinary microgreens. Journal of Agriculture and Food Research, 2020, vol. 2, art. 100046. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2020.100046Comprehensive evaluation of metabolites and minerals in 6 microgreen species and the influence of maturity species and the influence of maturity / S. A. Johnson [et al.] // Curr. Dev. Nutr. – 2020. – Vol. 5, № 2. – Art. 180. https://doi.org/10.1093/cdn/nzaa180Johnson S. A., Prenni J. E., Heuberger A. L., Isweiri H., Chaparro J. M., Newman S. E. [et al.]. Comprehensive evaluation of metabolites and minerals in 6 microgreen species and the influence of maturity species and the influence of maturity. Current Developments in Nutrition, 2020, vol. 5, no. 2, art. 180. https://doi.org/10.1093/cdn/nzaa180Singh, N. Cruciferous microgreens: growing performance and their scope as super foods at high altitude locations / N. Singh, S. Rani, A. Michra // Progress. Hortic. – 2019. – Vol. 51, № 1. – Р. 41–48. https://doi.org/10.5958/2249-5258.2019.00004.6Singh N., Rani S., Michra A. Cruciferous microgreens: growing performance and their scope as super foods at high altitude locations. Progressive Horticulture, 2019, vol. 51, no. 1, pp. 41–48. https://doi.org/10.5958/2249-5258.2019.00004.6Evaluation of the bioaccessibility of antioxidant bioactive compounds and minerals of four genotypes of Brassicaceae microgreens / B. Fuente [et al.] // Foods. – 2019. – Vol. 8, № 7. – Art. 250. https://doi.org/10.3390/foods8070250Fuente B., Lŏpez-Garcia G., Mańez V., Alegría A., Barberá R., Cilla A. Evaluation of the bioaccessibility of antioxidant bioactive compounds and minerals of four genotypes of Brassicaceae microgreens. Foods, 2019, vol. 8, no. 7, art. 250. https://doi.org/10.3390/foods8070250Functional quality in novel food sources: genotypic variation in the nutritive and phytochemical composition of thirteen microgreens species / M. C. Kyriacou [et al.] // Food Chem. – 2018. – Vol. 277. – Р. 107–118. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2018.10.098Kyriacou M. C., El-Nakhel C., Graziani G., Pannico A., Soteriou G. A., Giordano M., Ritieni A., De Pascale S., Rouphael Y. Functional quality in novel food sources: genotypic variation in the nutritive and phytochemical composition of thirteen microgreens species. Food Chemistry, 2018, vol. 277, pp. 107–118. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.10.098Оптимизация светодиодной системы освещения витаминной космической оранжереи / И. О. Коновалова [и др.] // Авиакосм. и экол. медицина. – 2016. – Т. 50, № 3. − С. 17–22.Konovalova I. O., Berkovich Yu. A., Erokhin A. N., Smolyanina S. O., Yakovleva O. S., Znamensky A. I., Tarakanov I. G., Radchenko S. G., Lapach S. N., Trofimov Yu. V., Tsvirko V. I. Optimization of the LED lighting system of the vitamin space greenhouse. Aviakosmicheskaya i ecologicheskaya meditsina = Aerospace and Environmental Medicine, 2016, vol. 50, no. 3, pp. 17–23 (in Russian).A review on the effects of light-emitting diode (LED) light on the nutrients of sprouts and microgreens / X. Zhang [et al.] // Trends Food Sci. Technol. – 2020. – Vol. 99. – Р. 203–216. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.02.031Zhang X., Bian Z., Yuan X., Chen X., Lu C. A review on the effects of light-emitting diode (LED) light on the nutrients of sprouts and microgreens. Trends in Food Science & Technology, 2020, vol. 99, pp. 203–216. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.02.031Changes in mineral element content of microgreens cultivated under different lighting conditions in a greenhouse / A. Brazaitytė [et al.] // Acta Hortic. – 2018. – № 1227. – P. 507–516. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2018.1227.64Brazaitytė A., Vaštakaitė V., Viršilė A., Jankauskienė J., Samuolienė G., Sakalauskienė S., Novičkovas A., Miliauskienė J., Duchovskis P. Changes in mineral element content of microgreens cultivated under different lighting conditions in a greenhouse. Acta Horticulturae, 2018, no. 1227, pp. 507–516. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2018.1227.64Light intensity and light quality from sole-source light-emitting diodes impact phytochemical concentrations within brassica microgreens / J. K. Craver [et al.] // J. Am. Soc. Hortic. Sci. – 2017. – Vol. 142, № 1. – P. 3–12. https://doi.org/10.21273/ JASHS03830-16Craver J. K., Gerovac J. R., Lopez R. G., Kopsell D. A. Light Intensity and Light quality from Sole-source Lightemitting Diodes Impact Phytochemical Concentrations within Brassica Microgreens. Journal of the American Society for Horticultural Science, 2017, vol. 142, no. 1, pp. 3–12. https://doi.org/10.21273/JASHS03830-16Методы биохимического исследования растений / под ред. А. И. Ермакова. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. – 429 с.Ermakov A. I. (ed.). Methods of biochemical research of plants. Leningrad, Agropromizdat Publ., 1987. 429 p. (in Russian).Марсов, Н. Г. Фитохимическое изучение и биологическая активность брусники, клюквы и черники: дис. ... канд. фармацевт. наук: 15.00.02 / Н. Г. Марсов. – Пермь, 2006. – 200 л.Marsov N. G. Phytochemical study and biological activity of cranberries, cranberries and blueberries. Perm, 2006. 200 p. (in Russian).Swain, T. The phenolic constituents of Prunus domestica. I. The quantitative analysis of phenolic constituents / T. Swain, W. E. Hillis // J. Sci. Food Agric. – 1959. – Vol. 10, № 1. – P. 63–68. https://doi.org/10.1002/JSFA.2740100110Swain T., Hillis W. E. The phenolic constituents of Prunus domestica. I. The quantitative analysis of phenolic constituents. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1959, vol. 10, no. 1, pp. 63–68. https://doi.org/10.1002/JSFA.2740100110Скорикова, Ю. Г. Методика определения антоцианов в плодах и ягодах / Ю. Г. Скорикова, Э. А. Шафтан // Труды III Всесоюзного семинара по биологически активным (лечебным) веществам плодов и ягод / Урал. лесотехн. ин-т; отв. ред. Л. И. Вигоров. – Свердловск, 1968. – С. 451–460.Skorikova Yu. G., Chaftan E. A. Method for determining anthocyanins in fruits and berries. Trudy III Vsesoyuznogo seminara po biologicheski aktivnym (lechebnym) veshchestvam plodov i yagod [Proceedings of the III All-Union seminar on biologically active (therapeutic) substances of fruits and berries]. Sverdlovsk, 1968, pp. 451–460 (in Russian).Методика определения антоцианов в плодах аронии черноплодной / В. Ю. Андреева [и др.] // Фармация. – 2013. – № 3. – С. 19–21.Andreyeva V. Yu., Kalinkina G. I., Kolomiets N., Isaikina N. V. Procedure for determination of antocyans in the black chokeberries (Aronia melanocarpa). Pharmatsiya = Pharmacy, 2013, no. 3, pp. 19–21 (in Russian).Определение содержания дубильных веществ в лекарственном растительном сырье // Государственная фармакопея Союза Советских Социалистических Республик / М-во здравоохранения СССР. – 11-е изд. – М., 1987. – Вып. 1: Общие методы анализа. – С. 286–287.Determination of the content of tannins in medicinal plant raw materials. State Pharmacopoeia of the USSR. Issue 1. General methods of analysis. 11tn ed. Moscow, 1987, pp. 286–287 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.