Ina Alsina 1, Ieva Erdberga 1*, Mara Duma 2, Reinis Alksnis3 và Laila Dubova 1
1 Khoa Nông nghiệp, Viện Khoa học Đất và Thực vật, Đại học Khoa học Đời sống và Công nghệ Latvia, Jelgava, Latvia,
2 Khoa Hóa học, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Đại học Khoa học Đời sống và Công nghệ Latvia, Jelgava, Latvia,
3 Khoa Toán học, Khoa Công nghệ Thông tin, Đại học Khoa học Đời sống và Công nghệ Latvia, Jelgava, Latvia
GIỚI THIỆU
Khi hiểu biết về tầm quan trọng của chế độ ăn uống trong việc đảm bảo chất lượng và tính bền vững của cuộc sống con người ngày càng tăng, áp lực lên ngành nông nghiệp với tư cách là một yếu tố cơ bản trong việc đảm bảo chất lượng thực phẩm ngày càng tăng. Cà chua, là loại rau được trồng nhiều thứ hai [theo thống kê của Tổ chức Nông lương (FAO) năm 2019], là một phần quan trọng trong ẩm thực của hầu hết mọi quốc gia.
Việc cung cấp lượng calo hạn chế, hàm lượng chất xơ tương đối cao và sự hiện diện của các nguyên tố khoáng, vitamin và phenol, chẳng hạn như flavonoid, làm cho quả cà chua trở thành một loại “thực phẩm chức năng” tuyệt vời, cung cấp nhiều lợi ích sinh lý và các yêu cầu dinh dưỡng cơ bản. (1). Các chất hoạt tính sinh học được tìm thấy trong cà chua, chủ yếu là do khả năng chống oxy hóa cao, được công nhận không chỉ để cải thiện sức khỏe nói chung mà còn là một lựa chọn điều trị chống lại các bệnh khác nhau, chẳng hạn như tiểu đường, bệnh tim và nhiễm độc (2-4). Quả cà chua chín chứa trung bình 3.0-8.88% chất khô, bao gồm 25% fructoza, 22% glucoza, 1% sacaroza, 9% axit xitric, 4% axit malic, 8% nguyên tố khoáng, 8% protein, 7% pectin , 6% cellulose, 4% hemicellulose, 2% lipid, và 4% còn lại là axit amin, vitamin, hợp chất phenolic và chất màu (5, 6). Thành phần của các hợp chất này thay đổi tùy thuộc vào kiểu gen, điều kiện trồng trọt và giai đoạn phát triển của quả. Cây cà chua rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường, chẳng hạn như điều kiện ánh sáng, nhiệt độ và lượng nước trong giá thể, dẫn đến những thay đổi trong quá trình trao đổi chất của cây, do đó ảnh hưởng đến chất lượng và thành phần hóa học của quả. (7). Điều kiện môi trường ảnh hưởng đến cả sinh lý cà chua và quá trình tổng hợp các chất chuyển hóa thứ hai. Cây trồng trong điều kiện căng thẳng phản ứng bằng cách tăng đặc tính chống oxy hóa của chúng (8).
Nguồn gốc của cà chua là một loài có liên quan đến khu vực Trung Mỹ (9) và các kỹ thuật, chẳng hạn như xây dựng nhà kính để cung cấp nhiệt độ và ánh sáng cần thiết cho cà chua, thường được yêu cầu để cung cấp các điều kiện nông nghiệp cần thiết, đặc biệt là ở vùng khí hậu ôn đới và trong mùa đông. Trong điều kiện như vậy, ánh sáng thường là yếu tố hạn chế sự phát triển của cà chua. Chiếu sáng bổ sung trong mùa đông và đầu xuân cho phép sản xuất cà chua chất lượng cao trong thời kỳ bức xạ mặt trời thấp
(10) . Việc sử dụng các loại đèn có bước sóng khác nhau không những không đảm bảo đủ năng suất cà chua mà còn làm thay đổi thành phần sinh hóa của quả cà chua. Trong 60 năm qua, đèn natri cao áp (HPSL) đã được sử dụng trong ngành công nghiệp nhà kính do tuổi thọ hoạt động lâu dài và chi phí mua lại thấp
(11) . Tuy nhiên, trong những năm gần đây, điốt phát quang (đèn LED) ngày càng trở nên phổ biến như một giải pháp thay thế tiết kiệm năng lượng hơn (12). Đèn LED bổ sung đã được sử dụng như một nguồn sáng hiệu quả để đáp ứng nhu cầu sản xuất cà chua. Hàm lượng lycopene và lutein trong cà chua cao hơn 18 và 142% khi chúng được chiếu sáng bằng đèn LED bổ sung. Tuy nhiên, вhàm lượng -carotene không khác nhau giữa các phương pháp xử lý ánh sáng (12). LED ánh sáng xanh và đỏ làm tăng lycopene và вhàm lượng -carotene (13)dẫn đến quả cà chua chín sớm (14). Hàm lượng đường hòa tan trong quả cà chua chín được giảm xuống theo thời gian ánh sáng đỏ xa (FR) dài hơn (15). Kết luận tương tự đã được rút ra trong nghiên cứu của Xie: ánh sáng đỏ gây ra sự tích tụ lycopene, nhưng ánh sáng FR đảo ngược tác động này (13). Có ít thông tin hơn về ảnh hưởng của ánh sáng xanh đến sự phát triển của quả cà chua, nhưng các nghiên cứu cho thấy rằng ánh sáng xanh có ít ảnh hưởng hơn đến lượng hợp chất sinh hóa trong quả cà chua, nhưng nhiều hơn đến sự ổn định của quá trình. Ví dụ, Kong và những người khác đã phát hiện ra rằng ánh sáng xanh được sử dụng tốt hơn để kéo dài thời gian bảo quản của cà chua, vì ánh sáng xanh làm tăng đáng kể độ cứng của quả (16), về cơ bản có nghĩa là ánh sáng xanh làm chậm quá trình chín, dẫn đến tăng lượng đường và sắc tố. Việc sử dụng các tấm phủ nhà kính như một phương tiện điều chỉnh thành phần ánh sáng chứng tỏ một mô hình tương tự. Việc sử dụng lớp phủ có độ truyền ánh sáng xanh đỏ cao hơn và thấp hơn làm tăng hàm lượng lycopene khoảng 25%. Kết hợp với chu kỳ quang tăng từ 11 đến 12 giờ, lượng lycopene tăng khoảng 70% (17). Không phải lúc nào các nghiên cứu cũng có thể phân biệt chính xác ảnh hưởng của các yếu tố đến sự thay đổi thành phần hóa học của quả cà chua. Đặc biệt, trong điều kiện nhà kính, thành phần của quả có thể tăng lên do nhiệt độ cao hoặc mực nước giảm. Ngoài ra, những yếu tố này có thể tương quan với kiểu gen cụ thể đối với giống và giai đoạn phát triển (1, 18). Thiếu nước có thể có lợi cho chất lượng quả cà chua do tăng mức tổng chất rắn hòa tan (đường, axit amin và axit hữu cơ), là những hợp chất chính được tích lũy trong trái cây. Sự gia tăng chất rắn hòa tan cải thiện chất lượng của trái cây vì nó ảnh hưởng đến hương vị và mùi vị (8).
Bất chấp những tác động được báo cáo của quang phổ đối với sự tích tụ các chất chuyển hóa của thực vật, cần phải có kiến thức rộng hơn về các hiệu ứng quang phổ khác nhau để cải thiện chất lượng cà chua. Theo đó, mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá ảnh hưởng của ánh sáng bổ sung được sử dụng trong nhà kính đối với sự tích lũy các chất chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp trong các giống cà chua khác nhau. Những thay đổi về hàm lượng quang phổ của hệ thống chiếu sáng có thể làm thay đổi thành phần của các chất chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp trong quả cà chua. Kiến thức thu được sẽ nâng cao hiểu biết về ảnh hưởng của ánh sáng đến mối quan hệ giữa năng suất và chất lượng của nó.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Vật liệu thực vật và điều kiện trồng trọt Các thí nghiệm được thực hiện trong nhà kính (polycarbonate tế bào 4 mm) của Viện Khoa học Đất và Thực vật, Đại học Khoa học Đời sống và Công nghệ Latvia 56°39'N 23°43'E trong các mùa cuối thu đầu xuân năm 2018/2019, 2019/2020 và 2020/2021.
Các giống cà chua ghép thương mại (Solanum lycopersicum L.) “Bolzano F1” (màu quả - cam), “Chocomate F1” (màu quả - nâu đỏ), và các giống cây ăn quả đỏ “Diamont F1,” “Encore F1,” và “ Strabena F1 ”đã được sử dụng. Mỗi cây có hai đầu dẫn và trong quá trình sinh trưởng, nó được làm giàn trên hệ thống dây cao. Đầu tiên, cây thu được được cấy vào thùng nhựa 5 L màu đen với chất nền than bùn “Laflora” KKS-2, pHKCl 5.2-6.0 và cỡ phân đoạn 0-20 mm, hỗn hợp PG (NPK 15-1020) 1.2 kg m–3, Ca 1.78% và Mg 0.21%. Khi cây đạt đến giai đoạn phản ứng, chúng được cấy vào thùng nhựa đen 15 L với cùng chất nền than bùn “Laflora” KKS-2. Cây được bón phân 1 lần / tuần bằng dung dịch Kristalon Green (NPK 18-18-18) với Mg, S, và các nguyên tố vi lượng 12% trong giai đoạn sinh trưởng của cây và với Kristalon Red (NPK 12-36-1) với các nguyên tố vi lượng hoặc XNUMX % Ca nô3)2 trong giai đoạn sinh sản, theo tỷ lệ 300 ml mỗi L chất nền.
Hàm lượng nước trong các thùng chứa thực vật được duy trì ở mức 50-80% khả năng giữ nước đầy đủ. Nhiệt độ trung bình ngày / đêm là 20-22°C / 17-18°C.
Nhiệt độ cực đại trong ngày (tháng 32) không vượt quá XNUMX°C và nhiệt độ tối thiểu (Tháng mười một) trong đêm không <12°C. Nhiệt độ cũng được đo dưới các bóng đèn ở các khoảng cách 50, 100 và 150 cm từ đèn. Người ta phát hiện ra rằng dưới HPSL cách đèn 50 cm, nhiệt độ là 1.5°C cao hơn so với những người khác. Sự khác biệt về nhiệt độ ở cấp độ quả không được phát hiện.
Điều kiện ánh sáng
Cà chua được trồng trong vụ thu-xuân bằng cách sử dụng ánh sáng bổ sung với chu kỳ quang 16 giờ. Ba nguồn chiếu sáng khác nhau đã được sử dụng: đèn LED lõi dây Helle trên cùng LED 280 (LED), đèn cảm ứng (IND) và HPSL Helle Magna (HPSL). Ở chiều cao đỉnh, cây nhận 200 ± 30 ^mol tôi–2 s–1 dưới LED và HPSL và 170 ± 30 ^mol tôi–2 s–1 dưới đèn IND. Sự phân bố của bức xạ ánh sáng được thể hiện trongHình 1,2. Cường độ ánh sáng và sự phân bố quang phổ được phát hiện bằng máy đo ánh sáng quang phổ cầm tay MSC15 (Gigahertz Optik GmbH, Turkenfeld, Đức, Anh).
Các loại đèn được sử dụng khác nhau về sự phân bố quang phổ ánh sáng của chúng. Tương tự nhất với ánh sáng mặt trời ở phần màu đỏ (625-700 nm) của quang phổ là HPSL. Đèn IND trong phần này của quang phổ cho ánh sáng ít hơn 23.5%, nhưng đèn LED gần gấp 2 lần. Ánh sáng màu cam (590-625 nm) chủ yếu được phát ra bởi HPSL, ánh sáng xanh lục (500-565 nm) được phát ra chủ yếu bởi IND, ánh sáng xanh lam (450-485 nm) được phát ra chủ yếu bởi đèn LED, nhưng ánh sáng tím (380450 nm) là phát ra hầu hết bởi đèn IND. Khi so sánh toàn bộ quang phổ của ánh sáng nhìn thấy, nguồn sáng LED nên được coi là gần ánh sáng mặt trời nhất và IND nên được coi là không phù hợp nhất về mặt hình ảnh.
Chiết xuất và xác định hóa chất thực vật
Quả cà chua được thu hoạch vào giai đoạn chín hoàn toàn. Trái cây được thu hoạch mỗi tháng một lần, bắt đầu từ giữa tháng Mười Hai và kết thúc vào tháng Ba. Tất cả các trái cây đã được đếm và trọng lượng. Ít nhất, 5 quả từ mỗi biến thể (đối với cv “Strabena” -8-10 quả) đã được lấy mẫu để phân tích. Trái cà chua được xay thành bột nhuyễn bằng máy xay cầm tay. Đối với mỗi thông số được đánh giá, ba lần lặp lại được phân tích.
Xác định Lycopene và в-Caroten
Để xác định nồng độ của lycopene và в-carotene, một mẫu 0.5 ± 0.001 g từ cà chua nghiền sau đó được cân vào một ống và 10 mL tetrahydrofuran (THF) được thêm vào (19). Các ống này được đậy kín và giữ ở nhiệt độ phòng trong 15 phút, thỉnh thoảng lắc, và cuối cùng được ly tâm trong 10 phút ở tốc độ 5,000 vòng / phút. Độ hấp thụ của các chất nổi phía trên thu được được xác định bằng phương pháp đo quang phổ bằng cách đo độ hấp thụ ở bước sóng 663, 645, 505 và 453 nm và sau đó là lycopen và вhàm lượng -carotene (mg 100 mL–1) được tính theo phương trình sau.
Clyc = -0.0458 x Аббз + 0.204 x Аb45 + 0.372 x A505- 0.0806 x A453 (1)
Cxe hơi = 0.216 x A663 - 1.22 x A645 - 0.304 x A505+ 0.452 x A453 (2)
trong đó A663, A645, A505 và A453 — hấp thụ ở bước sóng tương ứng (20).
Lycopene và вnồng độ -carotene được biểu thị bằng mg gF–M1 .
Xác định tổng số Phenol
Cân 1 ± 0.001 g từ quả cà chua nhuyễn vào ống chia độ và thêm 10 ml dung môi (metanol / nước cất / axit clohydric 79: 20: 1). Các ống chia độ được niêm phong và lắc trong 60 phút ở 20°C trong bóng tối rồi ly tâm trong 10 phút ở tốc độ 5,000 vòng / phút. Tổng nồng độ phenol được xác định bằng cách sử dụng phương pháp đo quang phổ Folin-Ciocalteu (21) với một số sửa đổi: Thuốc thử Folin-Ciocalteu (pha loãng 10 lần trong nước cất) được thêm vào 0.5 ml dịch chiết và sau 3 phút thêm 2 ml natri cacbonat (Na2CO3) (75 gL–1). Mẫu được trộn và sau 2 giờ ủ ở nhiệt độ phòng trong bóng tối, đo độ hấp thụ ở bước sóng 760 nm. Nồng độ của tổng số các hợp chất phenolic được tính toán bằng cách sử dụng đường chuẩn và thu được phương trình 3, và được biểu thị bằng axit gallic đương lượng (GAE) trên 100 g khối lượng cà chua tươi.
0.556 x (A760 + 0.09) x 100
Phe = 0.556 × (A760 + 0.09) × 100 / m (3)
nơi một760-hấp thụ ở bước sóng tương ứng và khối lượng m— của mẫu.
Xác định Flavonoid
Cân 1 ± 0.001 g mẫu từ quả nhuyễn cà chua vào ống chia độ và thêm 10 mL etanol. Các ống chia độ được niêm phong và lắc trong 60 phút ở 20oC trong bóng tối rồi ly tâm trong 10 phút ở tốc độ 5,000 vòng / phút. Phương pháp đo màu (22) được sử dụng để xác định flavonoid với những thay đổi nhỏ: 2 mL nước cất và 0.15 mL natri nitrit 5% (NaNO2) dung dịch được thêm vào 0.5 mL dịch chiết. Sau 5 phút, 0.15 mL dung dịch nhôm clorua 10% (AlCl3) đã được thêm vào. Để yên hỗn hợp trong 5 phút nữa và thêm 1mL dung dịch natri hydroxit (NaOH) 1 M. Mẫu được trộn và sau 15 phút ở nhiệt độ phòng, độ hấp thụ ở bước sóng 415 nm được đo. Tổng nồng độ flavonoid được tính toán bằng cách sử dụng đường chuẩn và Công thức 4 và được biểu thị bằng lượng tương đương catechin (CE) trên 100 g trọng lượng cà chua tươi.
Fla = 0.444 × A415 × 100 / m (4)
nơi một415-hấp thụ ở bước sóng tương ứng và khối lượng m— của mẫu.
Xác định chất khô và chất rắn hòa tan Chất khô được xác định bằng cách làm khô mẫu trong bộ điều nhiệt ở 60oC.
Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (được biểu thị bằng ◦Brix) được đo bằng khúc xạ kế (A.KRUSS Optronic Digital Handractometer Dr301-95) được hiệu chuẩn ở 20oC bằng nước cất.
Xác định độ axit chuẩn độ (TA)
Cân mẫu 2 ± 0.01 g từ cà chua nghiền nhuyễn vào ống chia độ và thêm nước cất cho đến 20 mL. Các ống chia độ được đậy kín và lắc trong 60 phút ở nhiệt độ phòng và sau đó ly tâm trong 10 phút ở tốc độ 5,000 vòng / phút. Các phần nhỏ 5 mL được chuẩn độ bằng NaOH 0.1 M với sự có mặt của phenolphtalein.
TA = VNaOH × Vt / Vs × m (5)
ở đâu VNaoH- thể tích NaOH 0.1 M đã sử dụng, Vt — tổng thể tích (20 mL) và Vs — thể tích lấy mẫu (5 mL).
Kết quả được biểu thị bằng mg axit xitric trên 100 g trọng lượng cà chua tươi. 1 mL NaOH 0.1 M tương ứng với 6.4 mg axit xitric.
Xác định Chỉ số Vị giác (TI)
TI được tính bằng cách sử dụng phương trình 6 (23).
TI = ◦Brix / (20 × TA) + TA (6)
Phân tích thống kê
Tính bình thường và tính đồng nhất của thống kê mô tả đã được kiểm tra đối với 354 quan sát. Thử nghiệm Shapiro-Wilk được sử dụng để đánh giá tính bình thường trong mỗi sự kết hợp của giống và xử lý chiếu sáng. Để ước tính tính đồng nhất của các phương sai, thử nghiệm của Levene đã được tiến hành. Thử nghiệm Kruskal-Wallis được sử dụng để kiểm tra sự khác biệt giữa các điều kiện ánh sáng. Khi sự khác biệt có ý nghĩa thống kê được xác định, thử nghiệm Wilcoxon post-hoc với hiệu chỉnh Bonferroni được sử dụng để so sánh theo cặp. Mức ý nghĩa được sử dụng trong văn bản, bảng và đồ thị là a = 5%, trừ khi có quy định khác.
KẾT QUẢ
Kích thước quả cà chua và các thông số sinh hóa quả là những thông số xác định về mặt di truyền, nhưng điều kiện canh tác có ảnh hưởng đáng kể đến những đặc điểm này. Những quả lớn nhất được thu hoạch từ “Diamont” (88.3 ± 22.9 g) và những quả nhỏ nhất được thu hoạch từ “Strabena” (13.0 ± 3.8g), là một loại cà chua bi. Kích thước của quả trong giống cũng thay đổi tùy theo thời điểm thu hoạch. Những quả lớn nhất được thu hoạch khi bắt đầu sản xuất và kích thước của quả cà chua giảm dần khi cây lớn lên. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng với tỷ lệ ánh sáng tự nhiên tăng lên ở cuối tháng XNUMX, kích thước cà chua tăng lên một chút.
Trong cả ba năm, năng suất cà chua cao nhất được thu hoạch bằng cách sử dụng HPSL làm ánh sáng bổ sung. Mức giảm năng suất của đèn LED là 16.0% và dưới IND - 17.7% so với HPSL. Các giống cà chua khác nhau phản ứng khác nhau với ánh sáng bổ sung. Sự gia tăng năng suất, mặc dù không đáng kể về mặt thống kê, đã được quan sát thấy đối với cv “Strabena”, “Chocomate” và “Diamont” dưới đèn LED. Đối với cv “Bolzano”, cả đèn LED và ánh sáng bổ sung IND đều không phù hợp, việc giảm tổng năng suất 25-31% đã được quan sát thấy.
Trung bình, những quả cà chua lớn hơn chứa ít chất khô và chất rắn hòa tan hơn, chúng không ngon và chứa ít carotenoid và phenol hơn. Yếu tố ít bị ảnh hưởng nhất đến kích thước quả là hàm lượng axit. Mối tương quan cao được quan sát thấy giữa chất khô và hàm lượng chất rắn hòa tan và TI (rn=195 > 0.9). Hệ số tương quan giữa hàm lượng chất khô hoặc chất rắn hòa tan với carotenoid (lycopen và caroten) và hàm lượng phenol nằm trong khoảng từ 0.7 đến 0.8 (Hình 3).
Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng, mặc dù sự khác biệt về các thông số được nghiên cứu giữa các loại đèn được sử dụng đôi khi rất lớn, nhưng có rất ít thông số như vậy sẽ thay đổi đáng kể dưới ảnh hưởng của nguồn sáng được sử dụng trong cả mùa trồng trọt và có tính đến giống và ba mùa phát triển (Bảng 1). Có thể nói rằng cà chua của tất cả các giống được trồng theo HPSL có nhiều chất khô hơn (Bảng 1vàHình 5).
Trọng lượng tươi, vật chất khô và chất rắn hòa tan
Trọng lượng và kích thước của quả phụ thuộc đáng kể vào điều kiện phát triển của cây. Mặc dù có sự khác biệt giữa các giống, quả trung bình của cà chua trồng dưới đèn cảm ứng nhỏ hơn 12% so với dưới đèn HPSL hoặc đèn LED. Các giống khác nhau dường như phản ứng khác nhau với ánh sáng LED bổ sung. Các loại trái cây lớn hơn được hình thành dưới đèn LED của “Chocomate” và “Diamont”, nhưng trọng lượng tươi của “Bolzano” trung bình chỉ bằng 72% trọng lượng cà chua trong điều kiện HPSL. Quả của “Encore” và “Strabena” được trồng dưới ánh sáng bổ sung LED và IND có trọng lượng tương tự và nhỏ hơn tương ứng 10 và 7% so với cà chua được trồng trong HPSL (Hình 4).
Hàm lượng chất khô là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng quả. Nó tương quan với hàm lượng chất rắn hòa tan và ảnh hưởng đến hương vị cà chua. Trong các thí nghiệm của chúng tôi, hàm lượng chất khô của cà chua thay đổi từ 46 đến 113 mg g–1. Hàm lượng chất khô cao nhất (trung bình 95 mg g–1) được tìm thấy cho giống anh đào "Strabena." Trong số các giống cà chua khác, hàm lượng chất khô cao nhất (trung bình 66 mg g–1) được tìm thấy trong "Chocomate" (Hình 5).
Trong quá trình thử nghiệm, hàm lượng axit hữu cơ, được biểu thị bằng axit xitric (CA) tương đương trong cà chua, trung bình từ 365 đến 640 mg 100 g–1 . Hàm lượng axit hữu cơ cao nhất được tìm thấy trong cv cà chua bi “Strabena”, trung bình là 596 ± 201 mg CA 100 g–1, nhưng hàm lượng axit hữu cơ thấp nhất được tìm thấy trong quả vàng cv “Bolzano,” trung bình là 545 ± 145 mg CA 100 g–1. Hàm lượng axit hữu cơ thay đổi rất nhiều không chỉ giữa các giống mà còn giữa các lần lấy mẫu; tuy nhiên, trung bình, hàm lượng axit hữu cơ cao hơn được tìm thấy trong cà chua trồng dưới đèn IND (vượt quá HPSL và LED 10.2%).
Trung bình, hàm lượng chất khô cao nhất được tìm thấy trong các loại trái cây được trồng trong điều kiện HPSL. Dưới đèn IND, hàm lượng chất khô của quả cà chua giảm 4.7-16.1%, dưới đèn LED là 9.9-18.2%. Các giống được sử dụng trong các thí nghiệm nhạy cảm với ánh sáng khác nhau. Sự giảm nhỏ nhất của chất khô trong các điều kiện ánh sáng khác nhau đã được quan sát thấy đối với cv “Strabena” (tương ứng là 5.8% đối vớiIND và 11.1% đối với LED) và thelargestdecrease trong chất khô trong các điều kiện ánh sáng khác nhau đã được quan sát thấy đối với cv “Diamont” (16.1% và18.2 .XNUMX% tương ứng).
Trung bình, hàm lượng chất rắn hòa tan thay đổi trong khoảng 3.8 đến 10.2 ◦Brix. Tương tự, đối với vật chất khô, hàm lượng chất rắn hòa tan cao nhất được phát hiện trong giống cà chua bi “Strabena” (trung bình 8.1 ± 1.0 ◦Brix). Cà chua cv “Diamont” ít ngọt nhất (trung bình 4.9 ± 0.4 ◦Brix).
Ánh sáng bổ sung ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng chất rắn hòa tan của các giống khoai tây “Bolzano,” “Diamont,” và “Encore.” Dưới ánh sáng đèn LED, hàm lượng chất rắn hòa tan trong các giống này giảm đáng kể so với HPSL. Hiệu ứng của đèn IND ít hơn. Trong điều kiện ánh sáng này, cà chua trồng cv “Bolzano” và “Strabena” có lượng đường nhiều hơn trung bình 4.7 và 4.3% so với trồng theo HPSL. Thật không may, sự gia tăng này không có ý nghĩa thống kê (Hình 6).
TI của cà chua thay đổi từ 0.97 đến 1.38. Ngon nhất là cà chua của cv “Strabena”, TI trung bình là 1.32 ± 0.1 và kém ngon nhất là cà chua của cv “Diamont”, TI trung bình chỉ là 1.01 ± 0.06. TI cao có giống cà chua “Bolzano”, TI trung bình (1.12 ± 0.06), tiếp theo là “Chocomate”, TI trung bình (1.08 ± 0.06).
Trung bình, TI không bị ảnh hưởng đáng kể bởi nguồn chiếu sáng, ngoại trừ cv “Strabena”, trong đó các quả dưới đèn IND
BẢNG 1 | P-giá trị (thử nghiệm Kruskal-Wallis) về ảnh hưởng của các ánh sáng bổ sung khác nhau đến chất lượng quả cà chua (n = 118).
Tham số |
"Bolzano" |
"Chocomate" |
"Encore" |
"Diamont" |
“Strabena |
Trọng lượng quả |
0.013 * |
0.008 ** |
0.110 |
0.400 |
0.560 |
Vật chất khô |
0.022 * |
0.013 * |
0.011 * |
0.001 ** |
0.015 * |
Chất rắn hòa tan |
0.027 * |
0.030 |
0.030 * |
0.001 ** |
0.270 |
Độ axit |
0.078 |
0.022 |
0.160 |
0.001 ** |
0.230 |
Chỉ số vị giác |
0.370 |
0.140 |
0.600 |
0.001 ** |
0.023 * |
Lycopene |
0.052 |
0.290 |
0.860 |
0.160 |
0.920 |
в-caroten |
<0.001 *** |
0.007 ** |
0.940 |
0.110 |
0.700 |
Phenols |
0.097 |
0.750 |
0.450 |
0.800 |
0.420 |
Flavonoids |
0.430 |
0.035 * |
0.720 |
0.440 |
0.170 |
Mức độ quan trọng “* **"0.001,"**”0.01 và“*XANH 0.05. |
|
đã phát hiện mức tăng TI so với HPSL là 7.4% (LED là 4.2%) so với HPSL và cv “Diamont” trong cả hai điều kiện ánh sáng đã đề cập trước đó, lần lượt giảm 5.3 và 8.4%.
Nội dung Carotenoid
Nồng độ lycopene trong cà chua thay đổi từ 0.07 (cv “Bolzano”) đến 7 mg 100 g–1 FM ("Strabena"). Hàm lượng lycopene cao hơn một chút so với “Diamont” (4.40 ± 1.35 mg 100 g–1 FM) và “Encore” (4.23 ± 1.33 mg 100 g–1 FM) được tìm thấy trong quả màu đỏ nâu của “Chocomate” (4.74 ± 1.48 mg 100 g–1 FM).
Trung bình, trái cây từ cây trồng dưới đèn IND chứa nhiều hơn 17.9% lycopene so với HPSL. Ánh sáng LED cũng thúc đẩy quá trình tổng hợp lycopene, nhưng ở mức độ thấp hơn, trung bình là 6.5%. Hiệu ứng của các nguồn sáng khác nhau tùy thuộc vào giống cây trồng. Sự khác biệt lớn nhất trong quá trình sinh tổng hợp lycopene đã được quan sát thấy đối với "Chocomate." Mức tăng của hàm lượng lycopene trong IND so với HPSL là 27.2% và dưới LED là 13.5%. “Strabena” kém nhạy cảm nhất, với các thay đổi lần lượt là 3.2 và -1.6% so với HPSL (Hình 7). Mặc dù có kết quả tương đối thuyết phục, việc xử lý toán học của dữ liệu không khẳng định được độ tin cậy của nó (Bảng 1).
Trong quá trình thử nghiệm, в-carotene hàm lượng trong cà chua trung bình từ 4.69-9.0 mg 100 g–1 FM. Cao nhất вHàm lượng -carotene được tìm thấy trong cv cà chua bi “Strabena”, trung bình là 8.88 ± 1.58 mg 100 g–1 FM, nhưng thấp nhất вHàm lượng -carotene được tìm thấy trong quả vàng cv “Bolzano,” trung bình là 5.45 ± 1.45 mg 100 g–1 FM
Sự khác biệt đáng kể về hàm lượng caroten được tìm thấy giữa các giống được trồng dưới các ánh sáng bổ sung khác nhau. Cv “Bolzano” được trồng dưới đèn LED cho thấy hàm lượng caroten giảm đáng kể (18.5% so với HPSL), trong khi “Chocomate” có hàm lượng caroten thấp nhất chỉ dưới HPSL trong quả cà chua (5.32 ± 1.08 mg 100 g FM–1) và tăng 34.3% đối với đèn LED và 46.4% đối với đèn IND (Hình 8).
Tổng hàm lượng Phenolics và Flavonoid
Hàm lượng phenol trong quả cà chua thay đổi trung bình từ 27.64 đến 56.26 mg GAE 100 g–1 FM (Bảng 2). Hàm lượng phenol cao nhất được quan sát thấy đối với giống “Strabena” và hàm lượng phenol thấp nhất được quan sát đối với giống “Diamont”. Hàm lượng phenol trong cà chua thay đổi theo mùa chín của quả, do đó có sự dao động lớn giữa các thời điểm lấy mẫu khác nhau. Điều này dẫn đến thực tế là sự khác biệt giữa các loại cà chua được trồng dưới các loại đèn khác nhau là không đáng kể.
Mặc dù sự khác biệt đáng kể giữa các biến thể ánh sáng bổ sung chỉ xuất hiện trong trường hợp cv “Chocomate”, hàm lượng flavonoid trung bình của trái cây trồng dưới đèn là 33.3%, nhưng dưới đèn LED cao hơn 13.3%. Dưới đèn IND, sự khác biệt lớn giữa các giống được quan sát thấy, nhưng dưới đèn LED, sự khác biệt nằm trong khoảng 10.3-15.6%.
Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng các giống cà chua khác nhau phản ứng khác nhau với ánh sáng bổ sung được sử dụng.
Không nên trồng cv “Bolzano” dưới đèn LED hoặc đèn IND vì trong ánh sáng này, các thông số tương tự như các thông số thu được dưới HPSL hoặc thấp hơn đáng kể. Dưới đèn LED, trọng lượng của một quả, chất khô, hàm lượng chất rắn hòa tan và caroten đều giảm đáng kể ( Hình 9 ).
BẢNG 2 | Hàm lượng tổng số phenol [mg tương đương axit gallic (GAE) 100 g-1 FM] và flavonoid [mg axit xitric (CA) 100 g-1 FM] trong các quả cà chua được trồng dưới các ánh sáng bổ sung khác nhau.
Tham số |
"Bolzano" |
"Chocomate" |
"Encore" |
"Diamont" |
"Strabena" |
Phenols |
|||||
HPSL |
36.33 ± 5.34 |
31.23 ± 5.67 |
27.64 ± 7.12 |
30.26 ± 5.71 |
48.70 ± 11.24 |
IND |
33.21 ± 4.05 |
34.77 ± 6.39 |
31.00 ± 6.02 |
30.63 ± 5.11 |
56.26 ± 13.59 |
LED |
36.16 ± 6.41 |
31.70 ± 6.80 |
30.44 ± 3.01 |
30.98 ± 6.52 |
52.57 ± 10.41 |
Flavonoids |
|||||
HPSL |
4.50 ± 1.32 |
3.78 ± 0.65a |
2.65 ± 1.04 |
2.57 ± 1.15 |
5.17 ± 2.33 |
IND |
4.57 ± 0.75 |
5.24 ± 0.79b |
4.96 ± 1.46 |
2.84 ± 0.67 |
6.65 ± 1.64 |
LED |
4.96 ± 1.08 |
4.37 ± 1.18ab |
3.02 ± 1.04 |
2.88 ± 1.08 |
5.91 ± 1.20 |
Các phương tiện khác nhau đáng kể được dán nhãn bằng các chữ cái khác nhau. |
Không giống như “Bolzano”, “Chocomate” dưới ánh sáng đèn LED làm tăng trọng lượng của một quả và lượng caroten tăng lên. Các thông số khác không bao gồm chất khô và hàm lượng chất rắn hòa tan cũng cao hơn so với trái cây thu được trong HPSL. Trong trường hợp của giống này, đèn cảm ứng cũng cho kết quả tốt (Hình 9).
Đối với cv “Diamont”, các chỉ số xác định đặc tính mùi vị bị giảm đáng kể dưới ánh sáng đèn LED, nhưng hàm lượng chất màu và flavonoid được tăng lên (Hình 9).
Cultivars “Encore” và “Strabena” không phản ứng nhất với điều trị bằng ánh sáng bổ sung. Đối với “Encore”, thông số duy nhất bị ảnh hưởng đáng kể bởi quang phổ ánh sáng LED là hàm lượng chất rắn hòa tan. "Strabena" cũng tương đối chịu được những thay đổi trong thành phần quang phổ của ánh sáng. Điều này có thể là do đặc điểm di truyền của giống, vì đây là giống cà chua bi duy nhất được đưa vào thử nghiệm. Nó được đặc trưng bởi tất cả các thông số được nghiên cứu cao hơn đáng kể. Do đó, không thể phát hiện những thay đổi trong các thông số được nghiên cứu dưới tác động của ánh sáng (Hình 9).
THẢO LUẬN
Trọng lượng trung bình của quả cà chua tương quan với trọng lượng dự định của giống; mặc dù vậy, nó không đạt được. Điều này có thể là do phương pháp canh tác hơn là chất lượng của ánh sáng, vì có thể sử dụng ít nước hơn trong chất nền than bùn, có thể làm giảm trọng lượng của trái cây, nhưng làm tăng nồng độ của các chất hoạt tính và cải thiện độ bão hòa của hương vị (24). Sự dao động nhỏ nhất của trọng lượng quả trung bình của giống “Encore F1” do nguồn chiếu sáng có thể cho thấy khả năng chịu đựng của giống này đối với chất lượng chiếu sáng. Điều này tương ứng với việc xem xét chủ đề (25). Năng suất và chất lượng của cà chua không chỉ bị ảnh hưởng bởi cường độ ánh sáng bổ sung được sử dụng, mà còn bởi chất lượng của nó. Kết quả cho thấy rằng năng suất thấp hơn được hình thành dưới đèn IND. Tuy nhiên, có thể kết quả cho thấy ít hơn do cường độ của đèn cảm ứng nhỏ hơn mặc dù thực tế là đặc điểm chính của đèn cảm ứng là dải sóng xanh rộng hơn. Dữ liệu cho thấy sự gia tăng thời lượng đèn đỏ góp phần làm tăng trọng lượng tươi của cà chua, nhưng không ảnh hưởng đến việc tăng hàm lượng chất khô. Có vẻ như đèn đỏ đã kích thích sự gia tăng hàm lượng nước trong cà chua. Ngược lại, sự gia tăng ánh sáng xanh làm giảm hàm lượng chất khô của tất cả các giống cà chua. Ít nhạy cảm nhất là giống cà chua vàng “Balzano”. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình quang hợp dưới sự kết hợp của ánh sáng đỏ và xanh lam có xu hướng cao hơn so với dưới ánh sáng HPS, nhưng năng suất quả bằng nhau (12). Olle và Virsile (26) phát hiện ra rằng đèn LED màu đỏ nâng cao năng suất cà chua và điều đó nhấn mạnh kết quả nghiên cứu của bạn nói rằng nói chung với việc bổ sung nhiều sóng màu đỏ hơn sẽ làm tăng năng suất. Đồng quan điểm, Zhang et al. (14) xác định rằng thậm chí thêm ánh sáng FR kết hợp với đèn LED đỏ và HPSL sẽ làm tăng tổng số quả. Ánh sáng LED màu xanh và đỏ bổ sung làm cho quả cà chua chín sớm. Điều này có thể chỉ ra rằng lý do cho khối lượng quả cao hơn dưới đèn LED đối với các giống cây trồng “Chocomate F1” và “Diamont F1”, vì quá trình chín sớm dẫn đến việc ra quả mới sớm hơn. Về năng suất, dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng không phải sự gia tăng ánh sáng đỏ quan trọng hơn trong việc tăng sản lượng, mà là tỷ lệ ánh sáng đỏ tăng lên so với ánh sáng xanh lam.
Vì một trong những đặc điểm yêu thích của cà chua của khách hàng là vị ngọt, điều quan trọng là phải hiểu các cách có thể để tăng cường tính năng này. Tuy nhiên, nó thường bị thay đổi bởi các yếu tố môi trường khác nhau (27). Có bằng chứng cho thấy thành phần định tính của ánh sáng cũng ảnh hưởng đến hàm lượng sinh hóa của quả cà chua. Hàm lượng đường hòa tan trong quả cà chua chín đã giảm xuống do thời gian chiếu sáng FR lâu hơn (15). Kong và cộng sự. (16) kết quả cho thấy rằng xử lý ánh sáng xanh dẫn đến tổng chất rắn hòa tan nhiều hơn. Hàm lượng đường trong thực vật được tăng lên bởi ánh sáng xanh lục, xanh lam và đỏ (28). Các thí nghiệm của chúng tôi không khẳng định điều đó, bởi vì sự tăng của cả ánh sáng xanh lam và ánh sáng đỏ riêng biệt đã làm giảm hàm lượng chất rắn hòa tan trong hầu hết các trường hợp. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng mức đường hòa tan cao nhất được tìm thấy trong HPSL mang lại tỷ lệ ánh sáng đỏ lớn nhất so với các loại đèn khác và cũng làm tăng nhiệt độ gần đèn. Điều này tương ứng với các nghiên cứu trước đó trong đó các nghiên cứu của Erdberga et al. (29) cho thấy hàm lượng đường hòa tan, axit hữu cơ tăng khi tăng liều lượng sóng đỏ. Các kết quả tương tự cũng thu được trong các nghiên cứu khác. Trọng lượng quả cà chua trung bình cao hơn thu được ở cây được chiếu sáng bổ sung bằng đèn HPS so với cây từ đèn LED (8.7-12.2% tùy thuộc vào giống cây trồng) (30).
Tuy nhiên, các nghiên cứu của Dzakovich et al. (31) đã chứng minh rằng chất lượng ánh sáng bổ sung (HPSL thông qua đèn LED) không ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính lý hóa (tổng chất rắn hòa tan, độ axit có thể chuẩn độ, hàm lượng axit ascorbic, pH, tổng số phenol và các flavonoid và carotenoid nổi bật) hoặc các đặc tính cảm quan của cà chua trồng trong nhà kính. Điều này cho thấy lượng đường hòa tan trong trái cây có thể bị ảnh hưởng không chỉ bởi các yếu tố riêng lẻ, mà còn bởi sự kết hợp của chúng. Cũng trong các thí nghiệm của chúng tôi, không thể tìm thấy sự quy định giữa ảnh hưởng của ánh sáng đến hàm lượng axit. Đặc biệt, các nghiên cứu trong tương lai không chỉ tập trung vào mối quan hệ giữa loài và ánh sáng mà còn cả mối quan hệ giữa cây trồng và ánh sáng. Hàm lượng chất khô cao hơn trong “Chocomate F1” và “Strabena F1”. Điều này tương ứng với Kurina et al. (6), trong đó trung bình, các gia nhập màu nâu đỏ tích lũy nhiều chất khô hơn (6.46%). Các nghiên cứu của Duma et al. (32) cho thấy rằng khi so sánh khối lượng quả và TI, người ta nhận thấy rằng TI cao hơn đối với cà chua nhỏ hơn hoặc lớn hơn. Thí nghiệm của Rodica et al. (23) cho thấy cà chua bi và cà chua có màu đỏ nâu chứa nhiều chất rắn hòa tan hơn. Trong nghiên cứu này, nhấn mạnh rằng số lượng các hợp chất hữu cơ quyết định hương vị trái cây phụ thuộc vào năng suất của cây trồng.
Việc tiếp xúc với ánh sáng LED màu đỏ và xanh lam bổ sung làm tăng lycopene và вhàm lượng -carotene (13, 29, 33, 34). Dannehl và cộng sự. (12) các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng lycopene và lutein trong cà chua cao hơn 18 và 142% khi chúng tiếp xúc với đèn LED. Tuy nhiên, вHàm lượng -carotene không khác nhau giữa các nghiệm thức ánh sáng. Ntagkas và cộng sự. (35) cho thấy rằng zeaxanthin, sản phẩm của вChuyển đổi -carotene, tăng trong quả cà chua dưới ánh sáng xanh và trắng. Trong nghiên cứu này, những tuyên bố này một phần chỉ đúng trong trường hợp "Bolzano F1" nơi lượng lycopene lớn hơn đáng kể được tìm thấy trong quá trình xử lý bằng đèn LED, nhưng в-carotene đã phản ứng tiêu cực với điều trị này. Điều này có thể là do các đặc điểm di truyền vì “Bolzano F1” chỉ là giống cây có quả màu cam trong nghiên cứu này. Trong các nghiên cứu khác, với các giống cây trồng có quả màu đỏ và màu nâu, lượng lycopene cao nhất và в-carotene được tìm thấy dưới đèn cảm ứng không xác nhận xu hướng của những năm trước (29). Các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy rằng hàm lượng lycopene của tất cả các giống cà chua quả đỏ đều tăng khi ánh sáng xanh lam tăng lên. Ngược lại, những thay đổi về hàm lượng caroten trong các giống cà chua khác nhau không tạo ra các quy luật chung cho tất cả các giống cà chua được sử dụng trong thí nghiệm. Sự khác biệt này cho thấy sự cần thiết phải kiểm tra thêm môn học trong tương lai. Mô hình phản ứng với ánh sáng tương tự do các đặc điểm của cây trồng đã được quan sát thấy với lượngofphenol vàflavonoid. Tất cả các giống đậu quả đỏ và quả nâu đều cho kết quả tốt hơn dưới đèn IND, trong khi “Bolzano F1” cho kết quả cao hơn với đèn HPSL và đèn LED mà không có sự khác biệt đáng kể. Nghiên cứu này tương ứng với những phát hiện của Kong: việc xử lý ánh sáng xanh dẫn đến nồng độ các hợp chất phenolic riêng lẻ nhiều hơn (axit chlorogenic, axit caffeic và rutin) (16). Ánh sáng đỏ liên tục làm tăng đáng kể lycopene, в-carotene, tổng hàm lượng phenolic, tổng nồng độ flavonoid và hoạt động chống oxy hóa trong cà chua (36). Trong các nghiên cứu trước đây của chúng tôi, flavonoid thay đổi dao động; do đó, không có ảnh hưởng nào của bước sóng ánh sáng được ghi nhận là đáng kể.
Tỷ lệ ánh sáng xanh được cung cấp bởi đèn LED (29), điều này cũng tương ứng với nghiên cứu của chúng tôi. Nó được đề cập trong các công trình của các nhà nghiên cứu khác rằng việc tiếp xúc với ánh sáng UV hoặc LED không ảnh hưởng đến tổng số các hợp chất phenolic, mặc dù thực tế là cả hai phương pháp xử lý ánh sáng đều được biết là điều chỉnh sự biểu hiện của một loạt các gen liên quan đến sinh tổng hợp các hợp chấtphenolic và carotenoid (36). Cần lưu ý rằng tương tự với trọng lượng của quả, không có sự khác biệt đáng kể về các hợp chất hóa học trong “Encore F1” do xử lý bằng ánh sáng. Điều này cho phép tuyên bố rằng giống cây trồng “Encore F1” có thể chịu được thành phần ánh sáng. Các thí nghiệm của chúng tôi xác nhận dữ liệu tài liệu rằng quá trình tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp được tăng cường bởi cả lượng ánh sáng xanh lam định lượng và tỷ lệ ánh sáng xanh lam tăng lên trong hệ thống chiếu sáng tổng thể.
Các kết quả thu được cho thấy rằng các thành phần hóa học, bao gồm các loại đường hòa tan trong axit và tỷ lệ của chúng, chịu trách nhiệm về mùi vị đặc trưng của giống, phụ thuộc chủ yếu vào di truyền của giống. Vị ngon của cà chua không chỉ được đặc trưng bởi sự kết hợp của các sắc tố đặc trưng của loài và các chất hoạt tính sinh học, mà còn bởi số lượng của chúng. Đặc biệt, tỷ lệ và số lượng axit và đường đặc trưng cho vị no và chất lượng cao. Trong nghiên cứu này, mối tương quan thuận giữa đường hòa tan và axit có thể chuẩn độ là ~ 0.4, tương quan với nghiên cứu của Hernandez Suarez, trong đó mối tương quan thuận giữa hai chỉ số được tìm thấy là 0.39 (37). Trong các nghiên cứu của Dzakovich và cộng sự. (31), cà chua đã được xác định về tổng chất rắn hòa tan, độ axit có thể chuẩn độ, hàm lượng axit ascorbic, pH, tổng số phenol, và các flavonoid và carotenoid nổi bật. Các nghiên cứu của họ chỉ ra rằng chất lượng quả cà chua trong nhà kính chỉ bị ảnh hưởng nhẹ bởi các biện pháp xử lý bằng ánh sáng bổ sung. Hơn nữa, dữ liệu bảng cảm quan của người tiêu dùng chỉ ra rằng cà chua được trồng dưới các phương pháp xử lý ánh sáng khác nhau có thể so sánh được với các phương pháp xử lý ánh sáng được thử nghiệm. Nghiên cứu cho rằng môi trường ánh sáng động vốn có đối với các hệ thống sản xuất trong nhà kính có thể làm mất tác dụng của các bước sóng ánh sáng được sử dụng trong các nghiên cứu của họ đối với các khía cạnh cụ thể của quá trình trao đổi chất thứ cấp của quả (31). Điều này một phần phù hợp với nghiên cứu này, vì các số liệu thu được không cho thấy xu hướng rõ ràng và rõ ràng, điều này cho phép chúng ta nói rằng một trong những ánh sáng hữu ích hơn cho cà chua hơn những ánh sáng khác. Tuy nhiên, một số loại đèn nhất định có thể được sử dụng cho một số giống nhất định, chẳng hạn như đèn HPSL sẽ phù hợp hơn cho “Bolzano F1” và đèn LED được khuyến nghị cho “Chocomate F1”. Điều này tương ứng với nghiên cứu là ảnh hưởng của các vĩ độ địa lý khác nhau đến các đặc tính hóa học của cà chua đã được nghiên cứu. Bhandari etal. (38) làm rõ rằng trong khi sự kết hợp của vị trí của mặt trời đối với bầu trời và do đó, sự kết hợp của các sóng ánh sáng nhìn thấy, nó đóng một vai trò quan trọng trong việc thay đổi thành phần hóa học của cà chua; có những giống miễn nhiễm với các quá trình này. Tất cả những kết luận này cho phép nhấn mạnh rằng thành phần hóa học của cà chua chủ yếu phụ thuộc vào kiểu gen, vì mối quan hệ của cây trồng với các yếu tố phát triển, đặc biệt là với ánh sáng, có khuynh hướng di truyền.
KẾT LUẬN
Các giống cà chua khác nhau phản ứng khác nhau với ánh sáng bổ sung được sử dụng. Các cây trồng “Encore” và “Strabena” không phản ứng với ánh sáng bổ sung nhất. Đối với “Encore”, thông số duy nhất bị ảnh hưởng đáng kể bởi quang phổ ánh sáng LED là hàm lượng chất rắn hòa tan. "Strabena" cũng tương đối chịu được những thay đổi trong thành phần quang phổ của ánh sáng. Điều này có thể là do đặc điểm di truyền của giống, vì đây là giống cà chua bi duy nhất được đưa vào thử nghiệm. Không nên trồng cây ăn quả màu cam “Bolzano” dưới đèn LED hoặc đèn IND vì trong điều kiện chiếu sáng này, các thông số ở mức HPSL hoặc kém hơn đáng kể. Dưới đèn LED, trọng lượng của một quả, chất khô, hàm lượng chất rắn hòa tan và в-carotene bị giảm đáng kể. Trọng lượng một quả và số lượng в-carotene của trái cây màu nâu đỏ cv “Chocomate” dưới ánh sáng đèn LED tăng lên đáng kể. Các thông số khác không bao gồm chất khô và hàm lượng chất rắn hòa tan cũng cao hơn so với trái cây thu được trong HPSL.
Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng HPSL kích thích sự tích tụ các chất chuyển hóa chính trong quả cà chua. Trong tất cả các trường hợp, hàm lượng chất rắn hòa tan cao hơn 4.7-18.2% so với các nguồn chiếu sáng khác.
Khi đèn LED và đèn IND phát ra khoảng 20% ánh sáng xanh tím, kết quả cho thấy rằng phần quang phổ này kích thích sự tích tụ các hợp chất phenolic trong trái cây bằng 1.6-47.4% so với HPSL. Hàm lượng của carotenoid như là chất chuyển hóa thứ cấp phụ thuộc vào cả giống và nguồn sáng. Các giống quả đỏ có xu hướng tổng hợp nhiều hơn в-carotene dưới đèn LED bổ sung và ánh sáng IND.
Phần màu xanh của quang phổ đóng một vai trò lớn hơn trong việc đảm bảo chất lượng cây trồng. Sự gia tăng hoặc định lượng tỷ lệ các chất trong tổng phổ thúc đẩy quá trình tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp (lycopene, phenol và flavonoid), dẫn đến giảm chất khô và hàm lượng chất rắn hòa tan.
Do ảnh hưởng lớn của sự biến đổi kiểu gen trong quan hệ giữa cà chua và ánh sáng, nghiên cứu sâu hơn cần tiếp tục tập trung vào sự kết hợp của các giống cây trồng và các phổ ánh sáng bổ sung khác nhau để tăng hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học.
BÁO CÁO KHẢ NĂNG SN SÀNG CỦA DỮ LIỆU
Các dữ liệu thô hỗ trợ cho các kết luận của bài báo này sẽ được các tác giả cung cấp mà không cần bảo lưu quá mức.
SỰ ĐÓNG GÓP CỦA TÁC GIẢ
IE đã đóng góp vào việc trồng và lấy mẫu khoai tây, công việc trong phòng thí nghiệm, định lượng các hợp chất, và cũng góp phần vào việc viết bản thảo. IA đã đưa ra ý tưởng, đóng góp vào việc hình thành và thiết kế nghiên cứu, bao gồm việc lấy mẫu cà chua, làm việc trong phòng thí nghiệm, định lượng các hợp chất, và cũng đóng góp vào việc viết bản thảo. MD đã đóng góp vào việc hình thành và thiết kế nghiên cứu, tối ưu hóa các phương pháp phân tích, phân tích các mẫu trong phòng thí nghiệm và đưa ra các khuyến nghị và đề xuất. RA đã đóng góp vào việc phân tích thống kê, giải thích dữ liệu và đưa ra các khuyến nghị và đề xuất liên quan đến bản thảo. LD đã đóng góp vào việc hình thành và thiết kế nghiên cứu, bao gồm việc lấy mẫu cà chua, công việc trong phòng thí nghiệm, định lượng các hợp chất, và đưa ra các khuyến nghị và đề xuất liên quan đến bản thảo. Tất cả các tác giả đã đóng góp cho bài báo và chấp thuận phiên bản bản thảo đã gửi.
KINH PHÍ
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Chương trình Hợp tác Phát triển Nông thôn Latvia 2014-2020, gọi là dự án 16.1 Nr. 19-00-A01612-000010 Điều tra các giải pháp sáng tạo và phát triển phương pháp mới nhằm tăng hiệu quả và chất lượng trong lĩnh vực nhà kính Latvia (IRIS).
THAM KHẢO
- 1. Vijayakumar A, Shaji S, Beena R, Sarada S, Sajitha Rani T, Stephen R, et al. Nhiệt độ cao gây ra những thay đổi về chất lượng và các thông số năng suất của cà chua (Solanum lycopersicum L) và hệ số tương đồng giữa các kiểu gen bằng cách sử dụng các điểm đánh dấu SSR. Heliyon. (2021) 7: e05988. doi: 10.1016 / j.heliyon.2021.e0 5988
- 2. Duzen IV, Oguz E, Yilmaz R, Taskin A, Vuruskan A, Cekici Y, et al. Lycopene có tác dụng bảo vệ đối với chấn thương tim do sốc nhiễm trùng ở chuột. Bratisl Med J. (2019) 120: 919-23. doi: 10.4149 / BLL_2019_154
-
3. Dogukan A, Tuzcu M, Agca CA, Gencoglu H, Sahin N, Onderci M, et al. Phức hợp lycopene cà chua bảo vệ thận khỏi tổn thương do cisplatin gây ra thông qua ảnh hưởng đến stress oxy hóa cũng như Bax, Bcl-2 và HSPs biểu hiện. Nutr ung thư. (2011) 63: 427-34. doi: 10.1080 / 01635581.2011.5 35958
- 4. Warditiani NK, Sari PMN, Wirasuta MAG. Tác dụng hạ đường huyết và phytochemical của Tomato Lycopene Extract (TLE). Sys Rev Pharm. (2020) 11: 50914. doi: 10.31838 / srp.2020.4.77
- 5. Ando A. “Các hợp chất tạo vị trong cà chua”. Trong: Higashide T, chủ biên. Solanum Lycopersicum: Sản xuất, Hóa sinh và Lợi ích Sức khỏe. Nhà xuất bản Khoa học New York, Nova (2016). P. 179-187.
- 6. Kurina AB, Solovieva AE, Khrapalova IA, Artemyeva AM. Thành phần sinh hóa của quả cà chua có nhiều màu sắc khác nhau. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. (2021) 25: 514-27. doi: 10.18699 / VJ21.058
- 7. Murshed R, Lopez-Lauri F, Sallanon H. Ảnh hưởng của stress nước lên hệ thống chống oxy hóa và các thông số oxy hóa trong quả cà chua (Solanum lycopersicon L, cvMicro-tom). Các nhà máy Physiol Mol Biol. (2013) 19: 36378. doi: 10.1007/s12298-013-0173-7
- 8. Klunklin W, Savage G. Ảnh hưởng của các đặc tính chất lượng của cà chua trồng trong điều kiện tưới nước tốt và chịu hạn. Thực phẩm. (2017) 6:56. doi: 10.3390 / thực phẩm6080056
- 9. Chetelat RT, Ji Y. Di truyền tế bào và tiến hóa. Cải tiến di truyền và cây trồng đơn độc. (2007) 2: 77-112. doi: 10.1201 / b10744-4
- 10. Wang W, Liu D, Qin M, Xie Z, Chen R, Zhang Y. Ảnh hưởng của ánh sáng bổ sung đến vận chuyển kali và màu quả của cà chua trồng trong thủy canh. Int J Mol Sci. (Năm 2021) 22: 2687. doi: 10.3390 / ijms22052687
- 11. Ouzounis T, Giday H, Kj ^ r KH, Ottosen CO. LED hay HPS trong đồ trang trí? Một nghiên cứu điển hình về hoa hồng và công thức. Eur J Hortic Sci. (2018) 83: 16672. doi: 10.17660 / eJHS.2018 / 83.3.6
- 12. Dannehl D, Schwend T, Veit D, Schmidt U. Tăng năng suất, hàm lượng lycopene và lutein trong cà chua được trồng theo phổ PAR liên tục Đèn LED. Khoa học thực vật phía trước. (Năm 2021) 12: 611236. doi: 10.3389 / fpls.2021.61 1236
- 13. Xie BX, Wei JJ, Zhang YT, Song SW, Su W, Sun GW, et al. Ánh sáng xanh và đỏ bổ sung thúc đẩy quá trình tổng hợp lycopene trong quả cà chua. J Integr Agric. (2019) 18: 590-8. doi: 10.1016/S2095-3119(18)62062-3
- 14. Zhang JY, Zhang YT, Song SW, Su W, Hao YW, Liu HC. Ánh sáng đỏ bổ sung dẫn đến việc quả cà chua chín sớm hơn tùy thuộc vào sản xuất ethylene. Môi trường Exp Bot. (2020) 175: 10404. doi: 10.1016 / j.envexpbot.2020.104044
- 15. Zhang Y, Zhang Y, Yang Q, Li T. Ánh sáng đỏ xa bổ sung từ trên cao kích thích sự phát triển của cà chua dưới ánh sáng trong tán bằng đèn LED. J Integr Agric. (2019) 18: 62-9. doi: 10.1016/S2095-3119(18)62130-6
- 16. Kong D, Zhao W, Ma Y, Liang H, Zhao X. Ảnh hưởng của chiếu sáng đi-ốt phát quang lên chất lượng của cà chua bi tươi cắt trong thời gian bảo quản lạnh kho. Int J Thực phẩm Khoa học kỹ thuật. (2021) 56: 2041-52. doi: 10.1111 / ijfs. 14836
- 17. Jarqum-Enriquez L, Mercado-Silva EM, Maldonado JL, Lopez-Baltazar J. Hàm lượng Lycopene và chỉ số màu của khoai tây bị ảnh hưởng bởi nhà kính trải ra. Sc Horticulturae. (2013) 155: 43-8. doi: 10.1016 / j.scienta.2013. 03.004
- 18. Wahid A, Gelani S, Ashraf M, Foolad MR. Khả năng chịu nhiệt
ở thực vật: tổng quan. Bot En xung Exp. (2007) 61: 199
KHAI THÁC. doi: 10.1016 / j.envexpbot.2007.05.011
- 19. Duma M, Alsina I. Hàm lượng sắc tố thực vật trong ớt chuông đỏ và vàng. Sci Pap B Làm vườn. (2012) 56: 105-8.
- 20. Nagata M, Yamashita I. Phương pháp đơn giản để xác định đồng thời diệp lục và carotenoid trong quả cà chua. J Jpn Food Sci Technol. (1992) 39: 925-8. doi: 10.3136 / nskkk1962.39.925
- 21. Singleton VL, Orthofer R, Lamuela-Raventos RM. Phân tích tổng số phenol và các chất oxy hóa khác và chất chống oxy hóa bằng thuốc thử folin-ciocalteu. Phương pháp Enzymol. (1999) 299: 152-78. doi: 10.1016/S0076-6879(99)99017-1
- 22. Kim D, Jeond S, Lee C. Khả năng chống oxy hóa của các chất hóa thực vật phenolic từ các giống mận khác nhau. Chem chép thực phẩm. (2003) 81: 321-6. doi: 10.1016/S0308-8146(02)00423-5
- 23. Rodica S, Maria D, Alexandru-Ioan A, Marin S. Sự phát triển của một số thông số dinh dưỡng của quả cà chua trong quá trình các công đoạn thu hoạch. Hort Sci. (2019) 46: 132-7. doi: 10.17221 / 222 / 2017-HORTSCI
- 24. Mate MD, Szalokine Zima I. Sự phát triển và năng suất của cà chua đồng ruộng trong điều kiện cung cấp nước khác nhau. Res J Khoa học nông nghiệp. (2020) 52: 167-77.
- 25. Mauxion JP, Chevalier C, Gonzalez N. Các sự kiện tế bào và phân tử phức tạp quyết định kích thước quả. Xu hướng Thực vật Khoa học. (2021) 26: 1023-38. doi: 10.1016 / j.tplants.2021.05.008
- 26. Olle M, Alsina I. Ảnh hưởng của bước sóng ánh sáng đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng dinh dưỡng của rau nhà kính. Proc Latvian Acad Sci B. (2019) 73: 1-9. doi: 10.2478 / prolas-2019-0001
- 27. Kawaguchi K, Takei-Hoshi R, Yoshikawa I, Nishida K, Kobayashi M, Kushano M, et al. Sự phá vỡ chức năng của chất ức chế invertase thành tế bào bằng cách chỉnh sửa bộ gen làm tăng hàm lượng đường trong quả cà chua không giảm trọng lượng quả. Đại diện khoa học (2021) 11: 1-12. doi: 10.1038 / s41598-021-00966-4
- 28. Olle M, Virsile A. Ảnh hưởng của luồng ánh sáng đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng dinh dưỡng của rau xanh. Khoa học nông nghiệp. (2013) 22: 22334. doi: 10.23986 / afsci.7897
- 29. Erdberga I, Alsina I, Dubova L, Duma M, Sergejeva D, Augspole I, et al. Sự thay đổi thành phần sinh hóa của quả cà chua dưới ảnh hưởng của chất lượng chiếu sáng. Key Eng Mater. (2020) 850: 172
-
KHAI THÁC. doi: 10.4028 / www.scientific.net / KEM.850.172
- 30. Gajc-Wolska J, Kowalczyk K, Metera A, Mazur K, Bujalski D, Hemka L. Ảnh hưởng của ánh sáng bổ sung đến các thông số sinh lý chọn lọc và năng suất cây cà chua. Folia Horticulturae. (2013) 25: 153
-
KHAI THÁC. doi: 10.2478 / fhort-2013-0017
- 31. Dzakovich M, Gomez C, Ferruzzi MG, Mitchell CA. Các đặc tính hóa học và cảm quan của cà chua trồng trong nhà kính không thay đổi khi phản ứng với ánh sáng bổ sung màu đỏ, xanh lam và đỏ xa từ sự phát sáng. Khoa học kinh nghiệm. (2017) 52: 1734-41. doi: 10.21273 / HORTSCI12469-17
- 32. Duma M, Alsina I, Dubova L, Augspole I, Erdberga I. Gợi ý cho người tiêu dùng về sự phù hợp của cà chua có màu sắc khác nhau trong dinh dưỡng. Trong:
FoodBalt 2019: Kỷ yếu Hội nghị Baltic lần thứ 13 về Khoa học và Công nghệ Thực phẩm; Ngày 2019-2 tháng 3 năm 2019. Jelgava, Latvia: LLU (261). P. 4-XNUMX.
- 33. Ngcobo BL, Bertling I, Clulow AD. Chiếu sáng trước khi thu hoạch cà chua bi làm giảm thời kỳ chín, tăng cường nồng độ carotenoid trong quả và chất lượng quả tổng thể. J Hortic Sci Biotechnol. (2020) 95: 617-27. doi: 10.1080/14620316.2020.1743771
- 34. Najera C, Guil-Guerrero JL, Enriquez LJ, Alvaro JE, Urrestarazu
M. Chất lượng chế độ ăn uống và cảm quan được tăng cường bằng đèn LED trong
quả cà chua sau thu hoạch. Biol Technol sau thu hoạch. (2018)
145: 151-6. doi: 10.1016 / j.postharvbio.2018.07.008
- 35. Ntagkas N, de Vos RC, Woltering EJ, Nicole C, Labrie C, Marcelis L F. Điều chế bộ chuyển hóa quả cà chua bằng ánh sáng LED. Chất chuyển hóa. (2020) 10: 266. doi: 10.3390 / metabo10060266
- 36. Baenas N, Iniesta C, Gonzalez-Barrio R, Nunez-Gomez V, Periago MJ, Garda-Alonso FJ. Sau thu hoạch Sử dụng ánh sáng cực tím (UV) và điốt phát quang (LED) để tăng cường các hợp chất hoạt tính sinh học trong cà chua làm lạnh. Các phân tử. (2021) 26: 1847. doi: 10.3390 / phân tử260 71847
- 37. Hernandez Suarez M, Rodriguez ER, Romero CD. Phân tích hàm lượng axit hữu cơ trong các giống cà chua thu hoạch ở Tenerife. Eur Food Res Technol. (2008) 226: 423-35. doi: 10.1007/s00217-006-0553-0
- 38. Bhandari HR, Srivastava K, Tripathi MK, Chaudhary B, Biswas S. Shreya Environmentx Tương tác khả năng kết hợp đối với các tính trạng chất lượng ở cà chua (Solanum lycopersicum L.). Int J Quản lý căng thẳng nguồn lực sinh học. (2021) 12: 455-62. doi: 10.23910/1.2021.2276
Xung đột lợi ích: Các tác giả tuyên bố rằng nghiên cứu được thực hiện trong trường hợp không có bất kỳ mối quan hệ thương mại hoặc tài chính nào có thể được hiểu là xung đột lợi ích tiềm ẩn.
Ghi chú của nhà xuất bản: Tất cả các tuyên bố được trình bày trong bài viết này chỉ là của các tác giả và không nhất thiết đại diện cho các tổ chức liên kết của họ, hoặc của nhà xuất bản, người biên tập và người đánh giá. Bất kỳ sản phẩm nào có thể được đánh giá trong bài viết này, hoặc tuyên bố có thể được thực hiện bởi nhà sản xuất của nó, không được đảm bảo hoặc xác nhận bởi nhà xuất bản.
Bản quyền © 2022 Alsina, Erdberg, Duma, Alksnis và Dubova. Đây là một bài viết truy cập được phân phối theo các điều khoản của Giấy phép Ghi nhận tác giả Creative Commons (CC BY).
Cơ hội mới trong lĩnh vực dinh dưỡng | www.frontiersin.org