Формирование композиции биологически активных соединений и антиоксидантной активности микрозелени злаковых культур при выращивании на гидрогеле

Введение. Микрозелень злаковых культур становится все более популярной благодаря содержанию биологически активных соединений, количество которых можно регулировать условиями выращивания.

Цель – изучение возможности выращивания на гидрогеле зерна злаковых культур на примере пшеницы, ячменя, овса для получения микрозелени, как источника биологически активных соединений и антиоксидантов.

Материалы и методы. Для получения микрозелени использовали зерно пшеницы, ячменя и овса, которое выращивали на гидрогеле в течение 10 суток с ежедневным измерением высоты ростков. В микрозелени на 5-е, 7-е и 9-е сутки роста определяли количество хлорофиллов, каротиноидов, флавоноидов, витамин С и антиоксидантную активность методом FRAP и кулонометрическим титрованием.

Результаты. Микрозелень достигла оптимальной высоты 9-13 см на 7-е сутки выращивания на гидрогеле. В процессе роста микрозелени синтез биологически активных соединений происходил по-разному. Содержание хлорофиллов и каротиноидов увеличивалось в течение всего периода роста, интенсифицируясь на 9-е сутки. Хлорофиллы преобладали в микрозелени пшеницы, каротиноиды – в микрозелени овса на всех стадиях роста. Содержание флавоноидов в процессе роста микрозелени увеличивалось, но на 9-е сутки скорость их синтеза замедлилась. В течение всего периода роста содержание флавоноидов преобладало в ячмене. Количество витамина С в микрозелени увеличивалось только до 7-ми суток роста, а затем резко снизилось до значений 5-ти суточных ростков и ниже. Витамин С преобладал в микрозелени овса. Все виды микрозелени обладали антиоксидантной активностью, максимальные значения которых зафиксированы на 7-е сутки роста.

Выводы. Выращивание злаковых культур на гидрогеле позволяет получать микрозелень оптимальной высоты с максимальной антиоксидантной активностью на 7-е сутки.

1. Бережная, О.В., Дубцов, Г.Г., & Войно, Л.И. (2015) Проростки пшеницы – ингредиент для продуктов питания. Пищевая промышленность, 5, 26-29.

2. Волошин, М.В., Андреева, Ю.В., Колесова, О.В., Маслова, В.В., Люшина, Г.А. & Солодников, С.Ю. (2015) Минеральные добавки и гидропонная технология в производстве сока из ростков пшеницы. Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология, 2, 21-52.

3. Данильчук, Т.Н., Ефремова, Ю.Г. & Корыстина, И.В. (2020) Напитки на основе молочной сыворотки и сублиматов проростков растений. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 69-81. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.305

4. Елисеева, Л.Г., Осман, А.Д., Евдокимова, О.В., Зеленков, В.Н., Латушкин, В.В., Иванова, М.И. & Герасимова Л.К. (2020) Сравнительная характеристика пищевой ценности микрозелени и традиционного салата, выращенного в условиях фитотрона городского типа ИСР 0.1. Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, 6, 63-73. DOI:10.33979/2219-8466-2020-65-6-63-73

5. Зенькова, М.Л., Акулич, А.В. & Мельникова, Л.А. (2020) Исследование нутриентного профиля пророщенного зерна мягкой пшеницы, выращенной в Беларуси. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 58-68. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.339

6. Зенькова, М.Л. & Акулич, А.В. (2021) Влияние процесса проращивания зерен злаковых культур на их пищевую ценность. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 26-53. https://doi.org/10.36107/spfp.2021.207

7. Науменко, Н.В., Потороко, И.Ю., Малинин, А.В. & Цатуров, А.В. (2019) Оптимизация условий процесса проращивания зерна пшеницы. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 151, 200-210. http://ej.kubagro.ru/2019/07/pdf/17

8. Рогожина Т.В., Рогожин В.В. (2010) Роль компонентов антиоксидантной системы в механизмах прорастания зерен пшеницы. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 11 (73), С. 31-38.

9. Aloo, S.O., Ofosu, F.K., Kilonzi, S.M., Shabbir, U. & Oh, D.H. (2021) Edible Plant Sprouts: Health Benefits, Trends, and Opportunities for Novel Exploration. Nutrients, 13, 2882. https://doi.org/10.3390/nu13082882

10. Bhaswant, M., Shanmugam, D.K., Miyazawa, T., Abe, Ch. & Miyazawa, T. (2023) Microgreens – A Comprehensive Review of Bioactive Molecules and Health Benefits. Molecules, 28, 867. https://doi.org/10.3390/molecules28020867

11. Calzuola, I. & Marsili, G. L. (2004) Synthesis of Antioxidants in Wheat Sprouts. J. Agric. Food Chem. 52, 16, 5201–5206. DOI: 10.1021/jf0307752

12. Corrado, G., Pannico, A., Zarrelli, A., Kyriacou, M.C., De Pascale, S. & Rouphael, Yo. (2022) Macro and trace element mineral composition of six hemp varieties grown as microgreens. Journal of Food Composition and Analysis, 114, 104750. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2022.104750

13. Galieni, A., Falcinelli, B., Stagnari, F., Datti, A. & Benincasa, P. (2020) Sprouts and Microgreens: Trends, Opportunities, and Horizons for Novel Research. Agronomy, 10, 1424; doi:10.3390/agronomy10091424

14. Ghoora, M.D., Haldipur, A.C. & Srividya, N. (2020) Comparative evaluation of phytochemical content, antioxidant capacities and overall antioxidant potential of select culinary microgreens. Journal of Agriculture and Food Research, 2, 100046. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2020.100046

15. Dhaka, A.S.; Dikshit, H.K., Mishra, G.P., Tontang, M.T., Meena, N.L., Kumar, R.R., Ramesh, S.V., Narwal, S., Aski, M., & Thimmegowda, V. (2023) Evaluation of Growth Conditions, Antioxidant Potential, and Sensory Attributes of Six Diverse Microgreens Species. Agriculture, 13, 676. https://doi.org/10.3390/agriculture13030676

16. Fortună, M.-E., Vasilache, V., Ignat, M., Silion, M., Vicol, T., Patraş, X., Miron, I. & Lobiuc, A. (2018) Elemental and macromolecular modifications in Triticum aestivum L. plantlets under different cultivation conditions. PLoS ONE, 13(8), e0202441. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202441

17. Islam, M.Z., Park, B.-Ju. & Lee, Yo.-T. (2019) Effect of salinity stress on bioactive compounds and antioxidant activity of wheat microgreen extract under organic cultivation conditions International. Journal of Biological Macromolecules, 140, 631–636. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.08.090

18. Islam, M.Z., Park, B.-Ju. Kang, Ho-M. & Lee, Yo.-T. (2020) Influence of selenium biofortification on the bioactive compounds and antioxidant activity of wheat microgreen extract. Food Chemistry, 309, 125763. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125763

19. Kaur, N., Singh, B., Kaur, A., Yadav, M.P., Singh, N., Ahlawat, A.K. & Singh, A.M. (2021) Effect of growing conditions on proximate, mineral, amino acid, phenolic composition and antioxidant properties of wheatgrass from different wheat (Triticum aestivum L.) varieties. Food Chemistry, 341, 128201. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128201

20. Kulkarni, S.D., Tilak, J.C., Acharya, R., Rajurkar, N.S., Devasagayam, T.P.A., & Reddy, A.V. R. (2006) Evaluation of the antioxidant activity of wheatgrass (Triticum aestivum L.) as a function of growth under different conditions. Phytotherapy Research, 227, 218–227. https://doi.org/10.1002/ptr.1838

21. Kuznetsova, E., Klimova, E., Bychkova, T., Zomitev, V., Motyleva, S. & Brindza, J. (2018) Alteration of biochemical parameters and microstructure of Fagopyrum esculentum Moench grain in process of germination. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 12(1), 687-693. DOI: https://doi.org/10.5219/932

22. Li, Ju., Guo, X., Zhang, S., Zhang, Yi., Chen, L., Zheng, W. & Xue, X. (2022) Effects of light quality on growth, nutritional characteristics, and antioxidant properties of winter wheat seedlings (Triticum aestivum L.). Frontiers in Plant Science, 13, 978468. DOI: 10.3389/fpls.2022.978468

23. Ling, A., Li, X., Hu, X., Ma, Zh., Wu, K., Zhang, H., Hao, M. & Wei, S. (2018) Dynamic changes in polyphenol compounds, antioxidant activity, and PAL gene expression in different tissues of buckwheat during germination. J. Sci Food Agric, 98 (15), 5723-5730. doi: 10.1002/jsfa.9119

24. Liska, D.J., Dioum, E., Chu, Y. & Mah, E. (2022) Narrative Review on the Effects of Oat and Sprouted Oat Components on Blood Pressure. Nutrients, 14, 4772. https://doi.org/10.3390/nu14224772

25. Melino, V.J., Soole, K.L. & Ford, C.M. (2009). Ascorbate metabolism and the developmental demand for tartaric and oxalic acids in ripening grape berries. BMC Plant Biology, 9(1), 145. https://doi.org/10.1186/1471-2229-9-145

26. Niroula, A., Khatri, S., Timilsina, R., Khadka, D., Khadka, A. & Ojha, P. (2019) Profile of chlorophylls and carotenoids of wheat (Triticum aestivum L.) and barley (Hordeum vulgare L.) microgreens. J. Food Sci. Technol., 56(5), 2758-2763. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03768-9

27. Niroula, A., Amgain, N., Rashmi, K.C., Adhikari, S. & Acharya, Jy. (2021) Pigments, ascorbic acid, total polyphenols and antioxidant capacities in deetiolated barley (Hordeum vulgare) and wheat (Triticum aestivum) microgreens. Food Chemistry, 354, 129491. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129491

28. Padalia, S., Drabu, S., Raheja, I., Gupta, A. & Dhamija, M. (2010) Multitude potential of wheatgrass juice (Green Blood): An overview. Chronicles of Young Scientists, 1(2), 23-28.

29. Peẽnaranda, J.D., Bueno, M., Álvarez F., Pérez P.D., Perezábad L. (2021) Sprouted grains in product development. Case studies of sprouted wheat for baking flours and fermented beverages. International Journal of Gastronomy and Food Science, 25, 100375. https://doi.org/10.1016/j.ijgfs.2021.100375

30. Samuolienė, G., Viršilė, A., Brazaitytė, A., Jankauskienė, Ju., Sakalauskienė, S., Vaštakaitė, V., Novičkovas, A., Viškelienė, A., Sasnauskas & Pavelas A. (2017) Duchovskis Blue light dosage affects carotenoids and tocopherols in microgreens. Food Chemistry, 228, 50–56. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.01.144

31. Sumanta, N., Haque, C.I., Nishika, J. & Suprakash R. (2014) Spectrophotometric analysis of chlorophylls and carotenoids from commonly grown fern species by using various extracting solvents. Research Journal of Chemical Sciences, 4, 63-69. DOI: 10.1055/s-0033-1340072

32. Teng, J, Liao, P. & Wang, M. (2021) The role of emerging micro-scale vegetables in human diet and health benefits-an updated review based on microgreens. Food & Functional, 12(5), 1914-1932. DOI: 10.1039/d0fo03299a

33. Zhang, Ya., Xiao, Zh., Ager, E., Konga, L. & Tan, L. (2021) Nutritional quality and health benefits of microgreens, a crop of modern agriculture. Journal of Future Foods, 1(1), 58–66. https://doi.org/10.1016/j.jfutfo.2021.07.001

34. Złotek, U., Szymanowska, U., Jakubczyk, A., Sikora, M. & Świeca, M. (2019) Effect of arachidonic and jasmonic acid elicitation on the content of phenolic compounds and antioxidant and anti-inflammatory properties of wheatgrass (Triticum aestivum L.). Food Chemistry, 288, 256–261. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.02.124