Проблемы при производстве органических проростков сои овощной, связанные с проявлением патогенной микробиоты

Оригинальная статья / Original article УДК: 635.655:631.547:632.937.15

Взимний период сложно найти натуральные, богатые витаминами продукты, особенно в мегаполисе. В процессе хранения фрукты и овощи теряют большое количество витаминов.В последние десятилетия внимание экспертов, занимающихся исследованием здорового питания, все больше и больше акцентируется на биологической ценности пищевых проростков. Употребление в пищу такого простого натурального продукта как проростки может полностью восполнить организм недостающими витаминами [1].

Согласно ГОСТ 20290 74, проросток – это росток вместе с развившимися зародышевыми корешками. Пророщенные семена обладают колоссальной питательной ценностью и содержат высокую концентрацию витаминов, минералов, белков, ферментов и антиоксидантов [2,3].

Во время прорастания семени выделяют основные фазы: водопоглощения, набухания, роста первичных корешков, развития ростка, фаза становления проростка. В течение фазы водопоглощения сухие семена в состоянии покоя поглощают определенное количество влаги из воздуха или субстрата. При появлении в семенах свободной воды начинается фаза набухания семян. Набухание семян это одно из основных условий для их прорастания. Во время набухания, происходит изменение физического состояния семени (оболочки семян становятся эластичными, семена увеличиваются в объеме), тем самым создаются условия для начала жизненных процессов в семени [4,5]. Окончанием фазы является наклевывание семени, для этого требуется определенное количество поглощенной воды. Количество воды, поглощаемое семенами, зависит от состава преобладающих в них запасных веществ [6]. Начало фазы роста первичных корешков характеризуется первым делением клеток первичного корешка, однако путем наблюдения его можно определить позже по появлению над оболочкой семени первичного корешка - [7]. Фаза развития проростка начинается с появлением ростка.Рост корешков в это время продолжается [8]. Завершающей фазой прорастания семян является фаза становления проростка, и оканчивается она переходом проростка на автотрофное питание [9]. Для использования в пищу проростки сои должны быть не более 4-5 см длиной, так как далее проросток становится грубым и жестким.

Биохимический состав семян существенно изменяется во время прорастания.Количество изменений белковых фракций, доля азотсодержащих фракций смещаются в сторону меньших белковых фракций, олигопептидов и свободных аминокислот. Помимо этого во время прорастания происходят изменения количества аминокислот (некоторые из них растут, другие уменьшаются или не изменяются), образуются небелковые аминокислоты.Питательная ценность соевых проростков изменяется во время прорастания семян: увеличивается содержание свободных аминокислот, каротин, витамины группы В и С до 200-кратной величины по сравнению с сухими семени,в то же время снижается содержание фитиновой кислоты и активность ингибитора трипсина [10]. Вследствие этих изменений биологическая ценность белка проростков возрастает [11].

Соя широко используется для выращивания проростков, употребляемых в пищу в сыром виде, а также для приготовления супов, салатов, бутербродов [12,13,14]. При помощи этого продукта можно эффективно бороться с авитаминозом. Ростки содержат практически все известные микроэлементы. Следует отметить, что лецитин защищает желчные протоки от появления камней и холестериновых бляшек [15,16,17]. Пророщенная соя благотворно влияет на обмен веществ, улучшает память, концентрирует внимание, нормализует работу головного мозга в целом. При онкологических заболеваниях ростки сои незаменимы [18].

Однако известные способы проращивания соевых семян не позволяют получать соевые проростки высокого качества. Одна из первых причин получения соевых ростков максимально возможной массы (длины), с максимальным содержанием аскорбиновой кислоты, что связано с одновременным появлением грубой волокнистой структуры ростков.В то же время,при получении ростков мягкой и безволокни-стой структуры сохраняется высокая уреазная активность в семядолях. В этой связи, получение соевых проростков высокого качества (безволокнистой структуры с допустимой уреазной активностью, максимальным содержанием аскорбиновой кислоты и максимальным массовым выходом) для последующего использования в поликомпонентных пищевых продуктах, например в салатах, является задачей актуальной [19].

Вторая причина – это поражение семян и проростков комплексом фитопатогенов, среди которых особую опасность представляют возбудители фуза-риоза, альтернариоза, бактериоза и плесневения семян.Из всех грибных болезней сои наиболее вредоносны корневые гнили.Корневую гниль сои вызывает комплекс грибов. Основными патогенами являются Fusarium solani, Rhizoctonia solani, Ascochyta sojaecola, Pythium spp. и др. [20]. Доминирующими являются грибы фузариозной этиологии. На всходах болезнь проявляется в виде побурения корневой шейки и корня. На семядолях – глубокие бурые язвы с последующим появлением в них во влажной среде розоватого налета с ярко-розовыми подушечками.Семена без внешних признаков заболевания, несущие внутреннюю инфекцию, дают больные проростки. Заражѐнность проростков сои может составлять около 50% [21].

Плесневение семян не только причиняет вред в период их хранения, но и является причиной изреженности всходов и плесневения оболочки семени при получении проростков. На пораженных оболочках семян появляется зеленый, жёлтый, розовый, темный или другого цвета налет, вызываемый грибами из родов Penicillium spp., Fusarium spp., Aspergillus spp., Alternaria spp. На увлажненных семенах грибы быстро развиваются, так как после увлажнения они инкубируются в термостате с температурой 250С [22,23]

Во влажных условиях на пораженных бактериозом семенах после набухания, появляются светло-желтые, светло-бурые или темно-коричневые пятна. Семена покрываются бактериальным экссудатом и проростки гибнут. Поражение проростков бактериозом может достигать 70% и более [24,25].

Вопросы использования конкретных сортов сои для выращивания проростков, способов подготовки семян к посеву изучены недостаточно. В связи с этим изучение данных вопросов в настоящее время актуально. Исходя из выше изложенного целью исследований является выявить основные проблемы,связан-ные с проявлением и снятием патогенной микробиоты при производстве органических проростков сои овощной.

Материал и методика

Исследования проводили во ВНИИО – филиале ФГБНУ ФНЦО (Московская область) в лабораторных условиях. Объектом исследований служили семена отечественных и зарубежных сортов сои:сорт Бара – Воронежская овощная опытная станция – филиал ФГБНУ ФНЦО, Hidaka – Япония, Сибирячка – ФГБНУ Омский аграрный научный центр, Лидия – ФГБНУ

Всероссийский научно-исследовательский институт сои. Семена проращивали в термостате ТС 1/80 СПУ при температуре 25 ° С. Промывание семян производили под проточной водой 3 раза в сутки. В варианте применения озонированной воды промывание производилось озонированной водой.

Определение всхожести, энергии и зараженности семян проводили согласно ГОСТ 12038-84 в 4-х повторностях.Эксперимент организован с четырьмя повторностями.

Наиболее распространенными способами обеззараживания семян являются температура, различного рода излучения и химические вещества. При выращивании проростков особенно важное значение имеет биологическая безопасность применяемых спосо-бов.В нашем эксперименте использовались ультрафиолетовое излучение и озонирование.

Ультрафиолетовое излучение занимает спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. По данным ряда исследователей, предпосевное УФ-облучение семян положительно влияет на стойкость к различным заболеваниям и неблагоприятным климатическим факторам. В результате УФ-облучения, в семенах изменяется уровень окисления липидов, рН и активность АТФ, что ведет к усилению биоэнергетических процессов.Также облучение семян ультрафиолетом приводит к уничтожению фитопатогенов и становится экологически чистым аналогом традиционного химического протравливания [24].

Обработку ультрафиолетовым излучением проводили в боксе STERIX PROFESSIONAL MUSTER.

В связи с тем, что методических рекомендаций по обработке семян для получения проростков нет, наш опыт был построен на подборе вариантов изучения влияния УФ на снятие патогенной микробиоты при производстве органических проростков сои овощной Опыт включал в себя варианты:

• 1.    Сухие и замоченные семена выдерживали в боксе в экспозиции 10 мин.

  Таблица 1. Всхожесть, энергия и зараженность семян сои различных сортов Table 1. Germination, energy and contamination of soybean seeds of various varieties

  Сорт	Год репродукции	Масса 1000 семян, г	Энергия прорастания, %	Всхожесть, %	Зараженность, %
  Бара	2023	160,3	94,0	98,0	2,7
  Hidaka	2023	289,0	87,3	92,7	48,7
  Сибирячка	2023	184,7	95,3	99,3	6,0
  Лидия	2023	159,4	91,3	96,0	8,0

  
  

• 2.    Обработка УФ замоченных семян в воде на 24 часа в экспозиции 10 мин.

• 3.    Для контроля использовали сухие семена.

Озон подавляет бактерии и вирусы, попадая внутрь клетки, разрушает ее клеточную оболочку, что приводит к их гибели. Причиной нарушения целостности оболочек бактериальных клеток является окисление фосфолипидов и липопротеидов [25]. Озон, как один из сильнейших окислителей, разрушает (расщепляет)сложные органические соединения на фрагменты. Макромолекулы липопротеидов разрушаются по месту связей липидной части и белковой, затем расщепление идет на более мелкие фрагменты [26]. Прекращается процесс размножения патогенов, и нарушается способность соединяться с клетками организма.

Озонирование проводили с использованием озоновой мойки IDELSTAR, модель IS – 19. В барабан мойки помещали образцы на 10 минут.

Опыт включал в себя варианты:

• 1.    Семена, обработанные в озоновой мойке, заливали водопропроводной водой.

• 2.    Семена, обработанные в озоновой мойке, заливали озонированной водой.

Используемая озонированная вода приготовлялась в озоновой мойке в течение 10 минут непосредственно перед использованием.

В работе были использованы следующие методики: Пат. РФ. №2349098. Способ получения соевых ростков [27].

Результаты и обсуждение

Для получения проростков необходимо использовать здоровые семена. Согласно ГОСТ 12038-84, было проведено определение энергии прорастания семян сои, всхожести, зараженности семян комплексом патогенов. В опыте были использованы семена различных сортов эколого-географического происхождения (табл. 1).

Сорт Hidaka обладает крупными семенами и высокой массой 1000 семян, что положительно должно сказаться на массе полученных проростков. Однако этот сорт показал самую большую зараженность семян 48,7% и, соответственно, низкие показатели энергии и всхожести. Семена сортов Сибирячка и Лидия мельче, но энергия и всхожесть у них значительно выше. Зараженность патогенами этих семян составила 6 и 8% соответственно. Семена сорта Бара достаточно мелкие – масса 1000 семян 160,3, но энергию и всхожесть показали в пределах нормы.

Проявление патогенов на семенах сои овощной связано с эколого-географическим происхождением сортов и агрометеорологическими условиями выращивания.

Бара                Hidaka              Сибирячка                Лидия

Fusarium spp., Muco r spp., Alternaria spp., Pythium spp., Penicillium spp.

Рис. 1. Анализ патогенной микрофлоры на различных сортах сои и родовая идентификация Fig. 1. Analysis ofpathogenic microflora on various soybean varieties and generic identification

Время, ч

Рис. 2. Динамика набухания воздушно-сухих семян сорта Бара Fig. 2. Dynamics ofswelling ofair-dry seeds ofthe Bara variety

На рисунке 1 представлена раскладка на питательной среде PDA и идентификация комплекса патогенов на семенах сои после определения всхожести.

В результате проведенного фитопатологического анализа с семян были выделены патогены из рода Mucor spp., это представитель плесневелых грибов и представители грибных болезней Fusarium spp., Alternaria spp. и Pythium spp., а также грибов рода Penicillium.

Из-за большой инфицированности остро встал вопрос о подборе экологических методов по обеззараживанию семян сои с целью получения здоровых проростков. Для этого были заложены серии опытов с подборкой способов обработки семян.

Заражение семян сорта Бара было минимальным в опыте – 2,7%, поэтому в дальнейшую работу были взяты семена сорта Бара.

В наших исследованиях изучали особенности прорастания семени на разных фазах: водопоглощения, набухания, роста первичных корешков, развития ростка, фаза становления проростка.

На рисунке 2 показана динамика набухания семян. Основное водопоглощение проходит в первые часы. Семена сои поглощают до 130% воздушно-сухой массы. Далее набор воды идет постепенно, и к 24

часам количество поглощенной воды составляет 237% от массы сухого семени.

После 24 часов поглощение воды замедляется, и кривая выходит на плато – семя вступает в фазу роста первичного корешка. С 48 часов идет активный рост корешка и ростка, и к 72 часам получается готовый к употреблению в пищу проросток.

Для определения наиболее подходящего способа обработки каждые 24 часа было проведено взвешивание образцов.На рисунке 3 представлена динамика увеличения сырой массы проростков,полученных с навески (30 г), в зависимости от способа обработки.

В первые 24 часа отмечены высокие показатели массы образцов в вариантах без обработки и варианте с применением озоновой мойки. Однако через 48 ч после начала опыта самая высокая масса образца была отмечена при применении озонированной воды – на 2,12 г выше к контролю. Также в варианте применения озоновой мойки мы наблюдали снижение набора массы образцов относительно контроля. Через 72 ч мы получили окончательную массу образцов. Все варианты обработок оказали положительное влияние на увеличение массы проростков. Так вариант обработки УФ сухих семян позволил увеличить массу проростков на

Обработка озоном в течение 10 минут, замачивание в озонированной воде

Обработка озоном в течение 10 минут

Обработка УФ после замачивания семян в течение 24 ч

Обработка УФ сухих семян

72 часа

■ 48 часов        ^ обработки

■ 24 часа

Рис. 3. Динамика увеличения сырой массы проростков под действием различных обработок,г Fig. 3. Dynamics ofthe increase in the crude mass ofseedlings underthe influence ofvarious treatments,g

Таблица 2. Коэффициент корреляции по вариантам опыта, r Table 2. Correlation coefficient by experience variants, r

Вариант	24 часа	48 часов	72 часа	r
Без обработки	74,81	81,7	86,21
Обработка УФ сухих семян	73,14	82,2	90,0	1,00
Обработка УФ после замачивания семян в течение 24 ч	72,75	81,57	89,56	1,00
Обработка озоном в течение 10 минут	74,87	80,99	88,69	0,98
Обработка озоном в течение 10 минут, замачивание в озонированной воде	72,3	83,82	91,81	1,00

• 4,4%, а вариант применения озоновой мойки с использованием озонированной воды – на 6,5%.

В данном опыте коэффициент корреляции (r) близок к 1, что свидетельствует о высокой взаимосвязи (табл. 2).

После 48 часов были отмечены первые признаки поражения проростков, которые представлены на рисунке 4. Данный признак проявлялся при растрескивании семядолей в фазу набухания. Для выявления внутренней инфицированности семян образцы с признаками поражения были разложены на питательную среду PDA.

В результате было выявлено, что внутренняя инфицированность семян представлена бактериозом и черной гнилью, вызываемой грибами рода Alternaria spp.

Далее был проведен анализ процентного соотношения выхода здоровых и пораженных проростков в зависимости от способа обработки семян (рис. 5). Вариант без обработки показал самое низкое количество здоровых проростков – 10,76%. Низкий процент выхода здоровых проростков объясняется проявление внутренней инфекции семени при повышенном водопотреблении. Поскольку разви-

Проявление бактериоза

Проявление грибных патогеннов

Раскладка семян с признаками поражения на питательной среде PDA

Alternaria spp.

Alternaria spp.

Alternaria spp.

Рис. 4. Анализ внутренней инфицированности семян сои при набухании Fig. 4. Analysis ofinternalinfection ofsoybean seeds during swelling

Рис. 5. Выход здоровых проростков в зависимости от способа обработки семян,% Fig. 5. The yield ofhealthy seedlings depending on the method ofseed treatment,%

тие патогена происходит при повышенной влажности (более 80% ) и повышенных температурах – выше 25 ° С. Обработка сухих семян УФ и обработка в озоновой мойке позволили увеличить выход здоровых проростков до 14,24 и 14,30% соответственно.

Обработка УФ замоченных семян позволила увеличить выход здоровой продукции на 62%, а вариант применения озоновой мойки с дальнейшим использованием озонированной воды позволил получить максимальный выход здоровых проростков – 20,04%, что в 2 раза выше по отношению к контролю.

Заключение

Определены фазы водопотребления сои овощной, что позволяет определить массу семени в конкретный период времени и позволяет использовать эти данные для предпосевной обработки семян.

В ходе комплексной оценки семенного материа- ла и проростков сои овощной были выявлены патогены рода: Mucor spp., Fusarium spp, Alternaria spp, Pythium spp., Penicillium.

Апробированы экологические методы обеззараживания семенного материала – обработка ультрафиолетовым излучением, применение озоновой мойки и озонирование воды.

Доказано положительное влияние обработки семян озоном и ультрафиолетовым излучением. Обработка УФ замоченных семян позволила увеличить выход здоровой продукции на 62%, а вариант применения озоновой мойки с дальнейшим использованием озонированной воды позволил получить максимальный выход здоровых проростков – 20,04%, что в 2 раза выше по отношению к контролю. Обозначены основные проблемы при получении проростков сои и перспективы на дальнейшие исследования для увеличения объёмов здоровой продукции и отработки методики для товаропроизводителей.

(In Russ.) 14. Shukis E.R., Shukis S.K. Investigation of varietal composition of soybean under conditions of forest-steppe ob region in Altai krai. Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2015;(6):41-43. (In Russ.)

(In Russ.)

(In Russ.)

Об авторах:

автор для переписки, , SPIN-код: 2187-0416,

Aboutthe Authors:

SPIN- code: 6736-3064,

Lyubov M. Sokolova – Dr. Sci. (Agriculture),

SPIN-code: 2187-0416,

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №4 2024

[ 42 ] Vegetable crops of Russia №4 2024 ISSN 2072-9146 (Print)