Ina Alsina 1, Ieva Erdberga 1*, Mara Duma 2, Reinis Alksnis3 ja Laila Dubova 1
1 Maataloustieteellinen tiedekunta, Maa- ja kasvitieteiden instituutti, Latvian Biotieteiden ja teknologian yliopisto, Jelgava, Latvia,
2 Kemian laitos, elintarviketeknologian tiedekunta, Latvian biotieteiden ja teknologioiden yliopisto, Jelgava, Latvia,
3 Matematiikan laitos, Tietotekniikan tiedekunta, Latvia University of Life Sciences and Technologies, Jelgava, Latvia
JOHDANTO
Kun ymmärrys ruokavalion merkityksestä ihmiselämän laadun ja kestävyyden varmistamisessa kasvaa, maataloussektoriin kohdistuva paine elintarvikkeiden laadun turvaamisen perustekijänä lisääntyy. Tomaatit ovat toiseksi eniten viljelty vihannes [FAO:n vuoden 2019 tilastojen mukaan], ja ne ovat tärkeä osa lähes jokaisen kansan ruokaa.
Rajoitettu kalorimäärä, suhteellisen korkea kuitupitoisuus ja mineraalielementtien, vitamiinien ja fenolien, kuten flavonoidien, läsnäolo tekevät tomaatin hedelmästä erinomaisen "funktionaalisen ravinnon", joka tarjoaa monia fysiologisia etuja ja perusravintovaatimuksia. (1). Tomaateissa esiintyvät biokemiallisesti aktiiviset aineet, pääasiassa niiden korkean antioksidanttikapasiteetin vuoksi, tunnetaan paitsi yleisen terveyden parantamisena myös terapeuttisena vaihtoehtona erilaisia sairauksia, kuten diabetesta, sydänsairauksia ja toksisuutta vastaan. (2-4). Kypsässä tomaatin hedelmässä on keskimäärin 3.0-8.88 % kuiva-ainetta, joka koostuu 25 % fruktoosista, 22 % glukoosista, 1 % sakkaroosista, 9 % sitruunahappoa, 4 % omenahappoa, 8 % kivennäisaineita, 8 % proteiinia, 7 % pektiiniä , 6 % selluloosaa, 4 % hemiselluloosaa, 2 % lipidejä ja loput 4 % ovat aminohappoja, vitamiineja, fenoliyhdisteitä ja pigmenttejä (5, 6). Näiden yhdisteiden koostumus vaihtelee genotyypin, kasvuolosuhteiden ja hedelmän kehitysvaiheen mukaan. Tomaattikasvit ovat erittäin herkkiä ympäristötekijöille, kuten valo-olosuhteille, lämpötilalle ja substraatin veden määrälle, mikä johtaa muutoksiin kasvin aineenvaihdunnassa, mikä puolestaan vaikuttaa hedelmien laatuun ja kemialliseen koostumukseen. (7). Ympäristöolosuhteet vaikuttavat sekä tomaatin fysiologiaan että toissijaisten metaboliittien synteesiin. Stressiolosuhteissa kasvatetut kasvit reagoivat lisäämällä niiden antioksidanttisia ominaisuuksia (8).
Tomaattien alkuperä lajina liittyy Keski-Amerikan alueeseen (9) ja tekniikoita, kuten kasvihuoneiden rakentamista tarvittavan lämpötilan ja valon tuottamiseksi tomaateille, tarvitaan usein tarvittavien maatalouden ilmasto-olosuhteiden aikaansaamiseksi, erityisesti lauhkealla ilmastovyöhykkeellä ja talvikaudella. Tällaisissa olosuhteissa valo on usein tomaattien kehitystä rajoittava tekijä. Lisävalaistus talven ja alkukevään aikana mahdollistaa korkealaatuisten tomaattien tuotannon matalan auringonsäteilyn aikana
(10) . Eri aallonpituuksilla varustettujen lamppujen käyttö ei ainoastaan takaa riittävää tomaatin satoa, vaan myös muuttaa tomaatin hedelmien biokemiallista koostumusta. Korkeapainenatriumlamppuja (HPSL) on käytetty kasvihuoneteollisuudessa viimeisen 60 vuoden ajan niiden pitkän käyttöiän ja alhaisten hankintakustannusten vuoksi.
(11) . Viime vuosina valodiodeista (LED) on kuitenkin tullut yhä suositumpi energiaa säästävämpi vaihtoehto (12). Täydentävää LED-valoa on käytetty tehokkaana valonlähteenä vastaamaan tomaattituotannon kysyntään. Tomaattien lykopeeni- ja luteiinipitoisuudet olivat 18 ja 142 % korkeammat, kun ne altistettiin LED-lisävalaistukselle. Kuitenkin, в-karoteenipitoisuus ei eronnut valohoitojen välillä (12). LED sininen ja punainen valo lisäsi lykopeenia ja в-karoteenipitoisuus (13), mikä johtaa tomaattihedelmien varhaiseen kypsymiseen (14). Kypsän tomaatin hedelmän liukoisen sokerin pitoisuudet vähenivät pidemmän kaukopunaisen (FR) valon keston vuoksi (15). Xien tutkimuksessa tehtiin samanlaiset johtopäätökset: punainen valo indusoi lykopeenin kertymistä, mutta FR-valo kääntää tämän vaikutuksen. (13). Sinisen valon vaikutuksista tomaatin hedelmän kehitykseen on vähemmän tietoa, mutta tutkimukset osoittavat, että sinisellä valolla on pienempi vaikutus biokemiallisten yhdisteiden määrään tomaatin hedelmissä, mutta enemmän prosessin stabiilisuuteen. Esimerkiksi Kong ja muut ovat havainneet, että sinistä valoa käytetään paremmin tomaattien säilyvyyden pidentämiseen, koska sininen valo lisää merkittävästi hedelmän kiinteyttä. (16), mikä tarkoittaa käytännössä sitä, että sininen valo hidastaa kypsymisprosessia, mikä johtaa sokerien ja pigmenttien lisääntymiseen. Kasvihuonepeitteiden käyttö keinona säädellä valon koostumusta osoittaa samanlaisen mallin. Korkeamman punaisen ja heikomman sinisen valon läpäisevyyden omaavan pinnoitteen käyttö lisää lykopeenipitoisuutta noin 25 %. Yhdessä 11 tunnista 12 tuntiin pidennetyn valojakson kanssa lykopeenin määrä kasvaa noin 70 %. (17). Tutkimuksissa ei aina ole mahdollista erottaa tarkasti tekijöiden vaikutusta tomaatin hedelmien kemiallisen koostumuksen muutoksiin. Erityisesti kasvihuone-olosuhteissa hedelmien koostumusta voidaan lisätä kohonneiden lämpötilojen tai vedenpinnan alenemisen vuoksi. Lisäksi nämä tekijät voivat korreloida lajikkeelle ja kehitysvaiheelle spesifisen genotyypin kanssa (1, 18). Veden puute voi parantaa tomaattihedelmien laatua, koska liukenevien kiintoaineiden (sokerien, aminohappojen ja orgaanisten happojen) kokonaismäärä on lisääntynyt, koska ne ovat tärkeimpiä hedelmiin kertyviä yhdisteitä. Liukoisten kiintoaineiden lisääntyminen parantaa hedelmien laatua, koska se vaikuttaa makuun ja makuun (8).
Huolimatta valospektrin raportoiduista vaikutuksista kasvien aineenvaihduntatuotteiden kertymiseen, tarvitaan laajempaa tietoa erilaisista spektrivaikutuksista tomaattien laadun parantamiseksi. Tästä syystä tämän tutkimuksen tavoitteena on arvioida kasvihuoneessa käytetyn lisävalaistuksen vaikutusta primääristen ja sekundääristen metaboliittien kertymiseen eri tomaattilajikkeissa. Muutokset valaistusjärjestelmän spektrisisällössä voivat muuttaa primaaristen ja sekundääristen metaboliittien koostumusta tomaatin hedelmissä. Hankittu tieto parantaa ymmärrystä valon vaikutuksesta sadon ja sen laadun väliseen suhteeseen.
MATERIAALIT JA MENETELMÄT
Kasvimateriaali ja kasvatusolosuhteet Kokeet suoritettiin kasvihuoneessa (4 mm solupolykarbonaatti) Institute of Soil and Plant Sciences, Latvian University of Life Sciences and Technologies 56°39'N 23°43'E kausien 2018/2019, 2019/2020 ja 2020/2021 loppusyksystä-alkukevään aikana.
Kaupallisesti vartetut tomaattilajikkeet (Solanum lycopersicum L.) "Bolzano F1" (hedelmän väri - oranssi), "Chocomate F1" (hedelmän väri - punaruskea) ja punaiset hedelmälajikkeet "Diamont F1", "Encore F1" ja " Strabena F1" käytettiin. Jokaisella kasvilla oli kaksi johtopäätä ja kasvun aikana se säletettiin korkealankajärjestelmällä. Saadut kasvit istutettiin ensin mustiin 5 litran muovisäiliöihin, joissa oli "Laflora" turvealusta KKS-2, pHKCI 5.2-6.0 ja fraktion koko 0-20 mm, PG-seos (NPK 15-1020) 1.2 kg m-3, Ca 1.78 % ja Mg 0.21 %. Kun kasvit saavuttivat anteesin, ne istutettiin 15 litran mustiin muoviastioihin, joissa oli sama "Laflora" turvesubstraatti KKS-2. Kasveja lannoitettiin kerran viikossa 1 % Kristalon Greenin (NPK 18-18-18) liuoksella Mg:llä, S:llä ja hivenaineilla kasvin kasvuvaiheessa ja Kristalon Redillä (NPK 12-12-36) mikroelementeillä tai 1 % Ca(NO3)2 lisääntymisvaiheen aikana suhteessa 300 ml per litra substraattia.
Kasvillisuussäiliöiden vesipitoisuus pidettiin 50-80 %:ssa täydestä vedenpidätyskyvystä. Päivän/yön keskilämpötila oli 20-22 astetta°C/17-18°C.
Päivän (maaliskuu) korkein lämpötila ei ylittänyt 32 astetta°C ja minimilämpötila (marraskuu) yöllä ei ollut <12°C. Lämpötilaa on mitattu myös lamppujen alta 50, 100 ja 150 cm etäisyydeltä valaisimesta. Havaittiin, että HPSL:n alla 50 cm valaisimesta lämpötila oli 1.5°C korkeampi kuin muiden alle. Lämpötilaeroja hedelmätasolla ei havaittu.
Valaistusolosuhteet
Tomaatteja viljeltiin syys-kevätkaudella käyttämällä lisävalaistusta 16 tunnin valojaksolla. Käytettiin kolmea eri valonlähdettä: Led cob Helle top LED 280 (LED), induktio (IND) lamppu ja HPSL Helle Magna (HPSL). Huippukorkeudessa kasvit saivat 200 ± 30 ^mol m-2 s-1 LED:n ja HPSL:n alla ja 170 ± 30 ^mol m-2 s-1 IND-lamppujen alla. Valon säteilyn jakautuminen näkyyKuviot 1,2. Valon intensiteetti ja spektrijakauma havaittiin kädessä pidettävällä spektrivalomittarilla MSC15 (Gigahertz Optik GmbH, Turkenfeld, Saksa, UK).
Käytetyt lamput erosivat valon spektrijakaumasta. Vastaavin auringonvaloa spektrin punaisessa osassa (625-700 nm) oli HPSL. IND-lamppu tässä spektrin osassa antoi 23.5 % vähemmän valoa, mutta LED oli lähes 2 kertaa enemmän. Oranssia valoa (590-625 nm) säteili enimmäkseen HPSL, vihreää valoa (500-565 nm) säteili enimmäkseen IND, sinistä valoa (450-485 nm) säteili enimmäkseen LED, mutta violetti valo (380450 nm) oli. säteilee enimmäkseen IND-lamppua. Kun verrataan näkyvän valon koko spektriä, LED-valonlähdettä tulisi pitää lähimpänä auringonvaloa ja IND-valoa spektrin kannalta epäsopivimpana.
Fytokemikaalien uuttaminen ja määritys
Tomaattien hedelmät korjattiin täydessä kypsyysvaiheessa. Hedelmät korjattiin kerran kuukaudessa marraskuun puolivälistä maaliskuuhun asti. Kaikki hedelmät laskettiin ja punnittiin. Ainakin 5 hedelmää kustakin variantista (Cv "Strabena" -8-10 hedelmää) otettiin näytteitä analyyseja varten. Tomaattihedelmät jauhettiin soseeksi sauvasekoittimella. Jokaiselle arvioidulle parametrille analysoitiin kolme toistoa.
Lykopeenin ja в-Karoteeni
Lykopeenin pitoisuuden määrittämiseksi ja в-karoteenia, 0.5 ± 0.001 g näyte tomaattisoseesta punnittiin sitten putkeen ja lisättiin 10 ml tetrahydrofuraania (THF) (19). Putket suljettiin ja pidettiin huoneenlämmössä 15 minuuttia, välillä ravisteltiin ja lopuksi sentrifugoitiin 10 minuuttia nopeudella 5,000 663 rpm. Saatujen supernatanttien absorbanssi määritettiin spektrofotometrisesti mittaamalla absorbanssi aallonpituudella 645, 505, 453 ja XNUMX nm ja sitten lykopeeni ja в-karoteenipitoisuus (mg 100 ml-1) laskettiin seuraavan yhtälön mukaisesti.
Clyc = -0.0458 x Аббз + 0.204 x Аб45 + 0.372 x A505– 0.0806 x A453 (1)
Cauto = 0.216 x A663 – 1.22 x A645 – 0.304 x A505+ 0.452 x A453 (2)
missä A663, A645, A505 ja A453 – absorptio vastaavalla aallonpituudella (20).
Lykopeeni ja в-karoteenipitoisuudet ilmaistaan mg gF-M1 .
Kokonaisfenolien määritys
1 ± 0.001 g näyte tomaattisoseesta punnittiin asteikolla varustettuun putkeen ja lisättiin 10 ml liuotinta (metanoli/tislattu vesi/suolahappo 79:20:1). Asteittain varustetut putket suljettiin ja ravisteltiin 60 minuuttia 20 °C:ssa°C pimeässä ja sentrifugoitiin sitten 10 minuuttia nopeudella 5,000 XNUMX rpm. Fenolin kokonaispitoisuus määritettiin käyttämällä Folin-Ciocalteu-spektrofotometristä menetelmää (21) Muutamilla muutoksilla: Folin-Ciocalteu-reagenssia (laimennettu 10-kertaisesti tislattuun veteen) lisättiin 0.5 ml:aan uutetta ja 3 minuutin kuluttua lisättiin 2 ml natriumkarbonaattia (Na)2CO3) (75 gL-1). Näyte sekoitettiin ja 2 tunnin huoneenlämmössä pimeässä inkuboinnin jälkeen mitattiin absorbanssi aallonpituudella 760 nm. Fenoliyhdisteiden kokonaispitoisuus laskettiin käyttämällä kalibrointikäyrää ja saatu yhtälö 3, ja ilmaistiin gallushappoekvivalentteina (GAE) 100 g:aa tuoretta tomaattimassaa kohti.
0.556 x (A760 + 0.09) x 100
Phe = 0.556 × (A760 + 0.09) × 100/m (3)
missä760-absorptio vastaavalla aallonpituudella ja m- näytteen massa.
Flavonoidien määritys
1 ± 0.001 g:n näyte tomaattisoseesta punnittiin asteikolla varustettuun putkeen ja lisättiin 10 ml etanolia. Asteittain varustetut putket suljettiin ja ravisteltiin 60 minuuttia 20 °C:ssaoC pimeässä ja sentrifugoitiin sitten 10 minuuttia nopeudella 5,000 XNUMX rpm. Kolorimetrinen menetelmä (22) käytettiin flavonoidien määrittämiseen pienin muutoksin: 2 ml tislattua vettä ja 0.15 ml 5 % natriumnitriittiä (NaNO2Liuos lisättiin 0.5 ml:aan uutetta. 5 minuutin kuluttua 0.15 ml 10 % alumiinikloridiliuosta (AlCl3) lisättiin. Seoksen annettiin seistä vielä 5 minuuttia ja lisättiin 1 ml 1 M natriumhydroksidiliuosta (NaOH). Näyte sekoitettiin ja 15 minuutin kuluttua huoneenlämpötilassa mitattiin absorbanssi aallonpituudella 415 nm. Flavonoidin kokonaiskonsentraatio laskettiin käyttämällä kalibrointikäyrää ja yhtälöä 4 ja ilmaistiin katekiiniekvivalenttimääränä (CE) 100 g tuoreen tomaatin painoa kohti.
Fla = 0.444 × A415 × 100/m (4)
missä415-absorptio vastaavalla aallonpituudella ja m- näytteen massa.
Kuiva-aineen ja liukoisten kiintoaineiden määritys Kuiva-aine määritettiin kuivaamalla näytteitä termostaatissa 60 °C:ssaoC.
Liukoisten kiintoaineiden kokonaispitoisuus (ilmaistuna ◦Brix) mitattiin refraktometrillä (A.KRUSS Optronic Digital Handheld Refractometer Dr301-95), joka oli kalibroitu 20 °C:seenoC tislatulla vedellä.
Titrattavan happamuuden (TA) määritys
2 ± 0.01 g:n näyte tomaattisoseesta punnittiin asteikolla varustettuun putkeen ja lisättiin tislattua vettä 20 ml:aan asti. Asteittain varustetut putket suljettiin ja ravisteltiin 60 minuuttia huoneenlämpötilassa ja sitten sentrifugoitiin 10 minuuttia 5,000 5 rpm:llä. 0.1 ml:n alikvootit titrattiin XNUMX M NaOH:lla fenolftaleiinin läsnä ollessa.
TA = VNaOH × Vt/Vs × m (5)
missä VNaoH- käytetyn 0.1 M NaOH:n tilavuus, Vt - kokonaistilavuus (20 ml) ja Vs - näytteen tilavuus (5 ml).
Tulokset ilmaistaan mg:na sitruunahappoa 100 grammaa tuoreen tomaatin painoa kohti. 1 ml 0.1 M NaOH vastaa 6.4 mg sitruunahappoa.
Makuindeksin (TI) määrittäminen
TI laskettiin käyttämällä yhtälöä 6 (23).
TI = ◦Brix/(20 × TA)+ TA (6)
Tilastolliset analyysit
Kuvaavien tilastojen normaalia ja homogeenisuutta testattiin 354 havainnon osalta. Shapiro-Wilk-testiä käytettiin normaaliuden arvioimiseen kussakin lajike- ja valaistuskäsittelyn yhdistelmässä. Varianssien homogeenisuuden arvioimiseksi suoritettiin Levenen testi. Valaistusolosuhteiden välisiä eroja tutkittiin Kruskal-Wallis-testillä. Kun tilastollisesti merkitseviä eroja havaittiin, parivertailuihin käytettiin Wilcoxonin post-hoc-testiä Bonferroni-korjauksilla. Tekstissä, taulukoissa ja kaavioissa käytetty merkitsevyystaso on a = 5 %, ellei toisin mainita.
TULOKSET
Tomaattien hedelmän koko ja hedelmien biokemialliset parametrit ovat geneettisesti määrättyjä parametreja, mutta viljelyolosuhteet vaikuttavat merkittävästi näihin ominaisuuksiin. Suurimmat hedelmät on korjattu Diamontista (88.3 ± 22.9 g) ja pienimmät hedelmät Strabenasta (13.0 ± 3.8 g), jotka ovat erilaisia kirsikkatomaatteja. Myös hedelmien koko lajikkeessa vaihteli sadonkorjuuhetkestä riippuen. Suurimmat hedelmät korjattiin tuotannon alussa ja tomaattien koko pieneni kasvien kasvaessa. On kuitenkin huomattava, että kun luonnonvalon osuus kasvoi maaliskuun lopussa, tomaattien koko kasvoi hieman.
Kaikkina kolmena vuotena suurin tomaattisato korjattiin käyttämällä HPSL:ää lisävalaistuksena. LEDien tuotto pieneni 16.0 % ja IND:n 17.7 % verrattuna HPSL:ään. Eri tomaattilajikkeet reagoivat eri tavalla lisävalaistukseen. Sadonlisäys, vaikkakin tilastollisesti merkityksetön, havaittiin cv "Strabena", "Chocomate" ja "Diamont" LEDien alla. Cv "Bolzano" ei LED- tai IND-lisävalaistus sopinut, kokonaissaannon havaittiin pienenevän 25-31 %.
Suuremmat tomaatin hedelmät sisältävät keskimäärin vähemmän kuiva-ainetta ja liukoisia kiintoaineita, ne eivät ole niin maukkaita ja sisältävät vähemmän karotenoideja ja fenoleja. Tekijä, johon hedelmän koko vaikuttaa vähiten, on happopitoisuus. Korkea korrelaatio havaitaan kuiva-aine- ja liukoisen kiintoainepitoisuuden sekä TI:n (rn=195 > 0.9). Kuiva-aine- tai liukoisen kiintoainepitoisuuden ja karotenoidin (lykopeeni ja karoteeni) ja fenolipitoisuuden välinen korrelaatiokerroin vaihtelee välillä 0.7-0.8 (Kuva 3).
Kokeet ovat osoittaneet, että vaikka erot tutkituissa parametreissä käytettyjen valojen välillä ovat joskus suuria, on vain vähän sellaisia parametreja, jotka muuttuisivat merkittävästi käytetyn valonlähteen vaikutuksesta koko kasvukauden ajan ja ottaen huomioon lajike ja kolme kasvukaudet (Taulukko 1). Voidaan todeta, että kaikkien HPSL:llä kasvatettujen lajikkeiden tomaateissa on enemmän kuiva-ainetta (Taulukko 1jaKuva 5).
Tuorepaino, kuiva-aine ja liukoiset kiinteät aineet
Hedelmien paino ja koko riippuvat merkittävästi kasvin kasvuolosuhteista. Vaikka lajikkeiden välillä oli eroja, induktiolampuissa kasvaneiden tomaattien keskimääräinen hedelmä oli 12 % pienempi kuin HPSL:ssä tai LEDissä. Eri lajikkeet näyttävät reagoivan eri tavalla lisä-LED-valoon. Suurempia hedelmiä muodostavat "Chocomate" ja "Diamont" LEDien alle, mutta "Bolzanon" tuorepaino on keskimäärin vain 72% tomaatin painosta HPSL:ssä. LED- ja IND-lisävalaistuksessa kasvatetut Encore- ja Strabena-hedelmät ovat painoltaan samanlaisia ja ovat 10 ja 7 % pienempiä kuin HPSL-valaistuksessa kasvatetut tomaatit. (Kuva 4).
Kuiva-ainepitoisuus on yksi hedelmän laadun mittareista. Se korreloi liukoisen kiintoainepitoisuuden kanssa ja vaikuttaa tomaattien makuun. Kokeissamme tomaattien kuiva-ainepitoisuus vaihteli välillä 46-113 mg g-1. Korkein kuiva-ainepitoisuus (keskimäärin 95 mg g-1) löydettiin kirsikkalajikkeesta "Strabena". Muista tomaattilajikkeista korkein kuiva-ainepitoisuus (keskimäärin 66 mg g-1) löytyi "Chocomatesta" (Kuva 5).
Kokeen aikana orgaanisen hapon pitoisuus, ilmaistuna sitruunahappoekvivalentteina (CA) tomaateissa, oli keskimäärin 365-640 mg 100 g-1 . Korkein orgaaninen happopitoisuus todettiin kirsikkatomaatin cv "Strabena":ssa, keskimäärin 596 ± 201 mg CA 100 g-1, mutta alhaisin orgaaninen happopitoisuus löytyi keltaisesta hedelmästä cv "Bolzano", keskimäärin 545 ± 145 mg CA 100 g-1. Orgaanisten happojen pitoisuus vaihteli suuresti paitsi lajikkeiden välillä myös näytteenottoaikojen välillä; IND-lamppujen alla kasvatetuissa tomaateissa todettiin kuitenkin keskimäärin korkeampi orgaanisten happojen pitoisuus (yli HPSL:n ja LEDin 10.2 %:lla).
Keskimäärin korkein kuiva-ainepitoisuus oli HPSL:llä kasvatetuissa hedelmissä. IND-lampun alla tomaatin hedelmien kuiva-ainepitoisuus laskee 4.7-16.1 %, alle LEDin 9.9-18.2 %. Kokeissa käytetyt lajikkeet ovat eri tavalla herkkiä valolle. Pienin kuiva-aineen lasku eri valaistusolosuhteissa havaittiin cv "Strabena" (5.8% IND ja 11.1% LED, vastaavasti) ja suurin lasku kuiva-aineessa eri valaistusolosuhteissa cv "Diamont" (16.1% ja 18.2 .XNUMX %).
Liukoisten kiintoaineiden pitoisuus vaihteli keskimäärin 3.8 ja 10.2 välillä ◦Brix. Samoin kuiva-aineen osalta suurin liukoinen kuiva-ainepitoisuus havaittiin kirsikkatomaattilajikkeella "Strabena" (keskimäärin 8.1 ± 1.0 ◦Brix). Tomaatti cv “Diamont” oli vähiten makea (keskimäärin 4.9 ± 0.4 ◦Brix).
Lisävalaistus vaikutti merkittävästi tomaattilajikkeiden "Bolzano", "Diamont" ja "Encore" liukoisten kuiva-aineiden pitoisuuteen. LED-valossa näiden lajikkeiden liukoisten kiintoaineiden pitoisuus laski merkittävästi HPSL:ään verrattuna. IND-lampun vaikutus oli pienempi. Näissä valaistusolosuhteissa cv "Bolzano" ja "Strabena" kasvavissa tomaateissa oli keskimäärin 4.7 ja 4.3 % enemmän sokeria kuin HPSL-viljelyssä. Valitettavasti tämä kasvu ei ole tilastollisesti merkittävä (Kuva 6).
Tomaattien TI vaihtelee välillä 0.97-1.38. Maukkaimmat olivat cv "Strabena" tomaatit, keskimääräinen TI oli 1.32 ± 0.1 ja vähemmän maukkaita olivat cv "Diamont" tomaatit, keskimäärin TI oli vain 1.01 ± 0.06. Korkealla TI:llä on tomaattilajike "Bolzano", keskimäärin TI (1.12 ± 0.06), jota seuraa "Chocomate", keskimäärin TI (1.08 ± 0.06).
Keskimäärin valonlähde ei vaikuta merkittävästi TI:hen, paitsi cv "Strabena", jossa hedelmät IND-lampun alla
TAULUKKO 1 | P-arvot (Kruskal-Wallis testi) erilaisten lisävalojen vaikutuksista tomaatin hedelmien laatuun (n = 118).
Parametri |
“Bolzano” |
"Suklaa" |
"Uudelleen" |
"Timantti" |
"Strabena |
Hedelmien paino |
0.013 * |
0.008 ** |
0.110 |
0.400 |
0.560 |
Kuiva-aine |
0.022 * |
0.013 * |
0.011 * |
0.001 ** |
0.015 * |
Liukoiset kiinteät aineet |
0.027 * |
0.030 |
0.030 * |
0.001 ** |
0.270 |
Happamuus |
0.078 |
0.022 |
0.160 |
0.001 ** |
0.230 |
Makuindeksi |
0.370 |
0.140 |
0.600 |
0.001 ** |
0.023 * |
Lykopeeni |
0.052 |
0.290 |
0.860 |
0.160 |
0.920 |
в-karoteeni |
<0.001 *** |
0.007 ** |
0.940 |
0.110 |
0.700 |
fenolit |
0.097 |
0.750 |
0.450 |
0.800 |
0.420 |
Flavonoidit |
0.430 |
0.035 * |
0.720 |
0.440 |
0.170 |
Merkitystasot "* **"0.001,"**" 0.01 ja "*"0.05. |
|
TI:n nousu HPSL:ään verrattuna 7.4 % (LED 4.2 %) verrattuna HPSL:ään ja cv “Diamont” molemmissa edellä mainituissa valaistusolosuhteissa havaittiin 5.3 ja 8.4 %:lla.
Karotenoidipitoisuus
Tomaattien lykopeenipitoisuus vaihteli välillä 0.07 (cv "Bolzano") 7 mg:aan 100 g-1 FM ("Strabena"). Hieman korkeampi lykopeenipitoisuus verrattuna Diamontiin (4.40 ± 1.35 mg 100 g-1 FM) ja "Encore" (4.23 ± 1.33 mg 100 g-1 FM) löydettiin ruskeanpunaisista "Chocomate" hedelmistä (4.74 ± 1.48 mg 100 g-1 FM).
IND-lamppujen alla kasvatettujen kasvien hedelmät sisältävät keskimäärin 17.9 % enemmän lykopeenia HPSL:ään verrattuna. LED-valaistus on myös edistänyt lykopeenisynteesiä, mutta vähäisemmässä määrin, keskimäärin 6.5 %. Valonlähteiden vaikutus on vaihdellut lajikkeittain. Suurimmat erot lykopeenin biosynteesissä havaittiin Chocomatessa. Lykopeenipitoisuuden lisäys IND:n alla HPSL:ään verrattuna oli 27.2 % ja LEDin alapuolella 13.5 %. "Strabena" oli vähiten herkkä, muutoksilla 3.2 ja -1.6 % verrattuna HPSL:ään (Kuva 7). Suhteellisen vakuuttavista tuloksista huolimatta tietojen matemaattinen käsittely ei vahvista sen luotettavuutta (Taulukko 1).
Kokeen aikana в- tomaattien karoteenipitoisuus oli keskimäärin 4.69 - 9.0 mg 100 g-1 FM. Korkein в-kirsikkatomaatin cv "Strabena" karoteenipitoisuus oli keskimäärin 8.88 ± 1.58 mg 100 g-1 FM, mutta alhaisin в-Bolzanon keltaisen hedelmän karoteenipitoisuus oli keskimäärin 5.45 ± 1.45 mg 100 g-1 FM
Merkittävät erot karoteenipitoisuudessa havaittiin eri lisävalaistuksessa kasvatettujen lajikkeiden välillä. Ledillä kasvatetussa Cv "Bolzanossa" karoteenipitoisuus on laskenut merkittävästi (18.5 % verrattuna HPSL:ään), kun taas Chocomatessa on alhaisin karoteenipitoisuus juuri HPSL:n alapuolella tomaatin hedelmissä (5.32 ± 1.08 mg 100 g FM).-1) ja se kasvoi 34.3 % LED-lamppujen ja 46.4 % IND-lamppujen kohdalla (Kuva 8).
Fenolien ja flavonoidien kokonaispitoisuus
Tomaattien hedelmien fenolipitoisuus vaihtelee keskimäärin 27.64 - 56.26 mg GAE 100 g-1 FM (Taulukko 2). Korkein fenolipitoisuus havaitaan lajikkeella "Strabena" ja alhaisin fenolipitoisuus on lajikkeella "Diamont". Tomaattien fenolipitoisuus vaihtelee hedelmien kypsymisajan mukaan, joten eri näytteenottoaikojen välillä on suuria vaihteluita. Tämä johtaa siihen, että erot eri lamppujen alla kasvatettujen tomaattien välillä eivät ole merkittäviä.
Vaikka merkittäviä eroja lisävalovarianttien välillä ilmenee vain cv “Chocomate” tapauksessa, lampun alla kasvatettujen hedelmien flavonoidipitoisuus on keskimäärin 33.3 %, mutta LEDin alapuolella 13.3 % korkeampi. IND-lamppujen alla havaitaan suuria eroja lajikkeiden välillä, mutta LED-lamppujen alla vaihtelu on 10.3-15.6 %.
Kokeet ovat osoittaneet, että eri tomaattilajikkeet reagoivat eri tavalla käytettyyn lisävalaistukseen.
Cv "Bolzano" ei ole suositeltavaa kasvattaa LED- tai IND-lamppujen alla, koska tässä valaistuksessa parametrit ovat samanlaiset kuin HPSL:ssä saadut tai huomattavasti alhaisemmat. LED-lamppujen alla yhden hedelmän paino, kuiva-aine, liukoinen kuiva-ainepitoisuus ja karoteeni vähenevät merkittävästi ( Kuva 9 ).
TAULUKKO 2 | Kokonaisfenolipitoisuus [mg gallushappoekvivalenttia (GAE) 100 g-1 FM] ja flavonoidit [mg sitruunahappoa (CA) 100 g-1 FM] eri lisävalaistuksessa kasvatetuissa tomaattihedelmissä.
Parametri |
“Bolzano” |
"Suklaa" |
"Uudelleen" |
"Timantti" |
"Strabena" |
fenolit |
|||||
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 |
Flavonoidit |
|||||
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 |
Merkittävästi erilaiset keinot on merkitty eri kirjaimilla. |
Toisin kuin "Bolzano", "Chocomate" LED-valaistuksessa lisää yhden hedelmän painoa ja karoteenin määrää. Myös muut parametrit poissuljetut kuiva-aine- ja liukoiset kuiva-aineet ovat korkeammat kuin HPSL:llä saaduilla hedelmillä. Tämän lajikkeen tapauksessa induktiolamppu näyttää myös hyviä tuloksia (Kuva 9).
"Diamont" -mallissa makuominaisuudet määrittävät indikaattorit vähenevät merkittävästi LED-valossa, mutta pigmenttien ja flavonoidien pitoisuus kasvaa. (Kuva 9).
Lajikkeet "Encore" ja "Strabena" eivät reagoi lisävalokäsittelyyn eniten. Encoressa ainoa parametri, johon LED-valospektri vaikuttaa merkittävästi, on liukoisten kiintoaineiden pitoisuus. "Strabena" sietää myös suhteellisen valon spektrikoostumuksen muutoksia. Tämä voi johtua lajikkeen geneettisistä ominaisuuksista, koska tämä oli ainoa kokeeseen sisältynyt kirsikkatomaattilajike. Sille oli tunnusomaista huomattavasti korkeammat kaikki tutkitut parametrit. Siksi ei ollut mahdollista havaita muutoksia tutkituissa parametreissa valon vaikutuksesta (Kuva 9).
KESKUSTELU
Tomaatin hedelmän keskimääräinen paino korreloi lajikkeen aiotun painon kanssa; sitä ei kuitenkaan saavuteta. Tämä voi johtua pikemminkin viljelymenetelmästä kuin valaistuksen laadusta, koska turvealustassa voidaan käyttää vähemmän vettä, mikä voi vähentää hedelmän painoa, mutta lisätä vaikuttavien aineiden pitoisuutta ja parantaa maun kylläisyyttä. (24). Pienin vaihtelu "Encore F1" -lajin keskimääräisessä hedelmäpainossa valonlähteen vuoksi saattaa viitata tämän lajikkeen sietokykyyn valaistuksen laadussa. Tämä vastaa aiheen tarkastelua (25). Tomaattien satoon ja laatuun ei vaikuta ainoastaan käytetyn lisävalon voimakkuus, vaan myös sen laatu. Tulokset osoittavat, että IND-lamppujen alla muodostui pienempi tuotto. Saattaa kuitenkin olla mahdollista, että induktiolamppujen pienemmistä intensiteetistä johtuen tulos oli pienempi, vaikka induktiolamppujen pääominaisuus on leveämpi vihreä aaltoalue. Tulokset osoittavat, että punaisen valon lisääntyminen myötävaikuttaa tomaattien tuorepainon kasvuun, mutta ei vaikuta kuiva-ainepitoisuuden nousuun. Näyttää siltä, että punainen valo on stimuloinut tomaattien vesipitoisuuden nousua. Sitä vastoin sinisen valon lisääntyminen vähentää kaikkien tomaattilajikkeiden kuiva-ainepitoisuutta. Vähiten herkkä on keltaisten tomaattien lajike "Balzano". Useat tutkimukset osoittivat, että fotosynteesi punaisen ja sinisen valon yhdistelmässä on yleensä korkeampi kuin HPS-valaistuksessa, mutta hedelmäsato on sama (12). Olle ja Virsile (26) havaitsi, että punaiset LEDit parantavat tomaattien satoa ja korostaa tutkimuksemme tuloksia, joiden mukaan yleensä korkeampi punaisten aaltojen lisääminen lisää satoa. Samalla tavalla Zhang et ai. (14) määrittelee, että jopa FR-valon lisääminen yhdessä punaisten LEDien ja HPSL:n kanssa lisää hedelmien kokonaismäärää. Täydentävä sininen ja punainen LED-valo johti tomaattihedelmien varhaiseen kypsymiseen. Tämä saattaa viitata suurempaan hedelmämassaan "Chocomate F1"- ja "Diamont F1" -lajikkeiden LED-valoissa, koska varhainen kypsyminen johti uusien hedelmien aikaisempaan kypsymiseen. Sadon kannalta tietomme osoittavat, että punaisen valon lisääntyminen ei ole tärkeämpää sadon lisäämisessä, vaan punaisen valon lisääntyminen siniseen valoon verrattuna.
Koska yksi asiakkaan tomaatin rakastetuista piirteistä on makeus, on tärkeää ymmärtää mahdolliset tavat parantaa tätä ominaisuutta. Siitä huolimatta useat ympäristötekijät muuttavat sitä yleensä (27). On näyttöä siitä, että valon laadullinen koostumus vaikuttaa myös tomaatin hedelmien biokemialliseen sisältöön. Kypsän tomaatin hedelmän liukoisen sokerin pitoisuudet vähenivät pidemmän FR-valon keston vuoksi (15). Kong et ai. (16) tulokset osoittivat, että sinisellä valolla käsittely johti merkittävästi enemmän liukoisten kiintoaineiden kokonaismäärään. Kasvien sokeripitoisuutta lisää vihreä, sininen ja punainen valo (28). Kokeemme eivät vahvista tätä, koska sekä sinisen että punaisen valon lisääminen erikseen vähensi liukoisen kiintoaineen pitoisuutta useimmissa tapauksissa. Tuloksemme osoittivat, että eniten liukenevia sokereita löytyi HPSL:stä, joka tuo eniten punaista valoa kuin muut lamput ja nostaa myös lämpötilaa lamppujen lähellä. Tämä vastaa aikaisempia tutkimuksia, joissa Erdbergan et al. (29) osoitti, että liukoisten sokereiden, orgaanisten happojen pitoisuus kasvaa punaisten aaltojen annosten kasvaessa. Samanlaisia tuloksia saatiin muissakin tutkimuksissa. Korkeampi keskimääräinen tomaattien hedelmäpaino saavutettiin HPS-lampuilla lisävalaistuilla kasveilla verrattuna LED-lampuilla (8.7-12.2 % lajikkeesta riippuen) (30).
Kuitenkin tutkimukset Dzakovich et al. (31) osoitti, että lisävalon laatu (HPSL LEDien kautta) ei vaikuttanut merkittävästi kasvihuoneviljeltyjen tomaattien fysikaalis-kemiallisiin (liukoisten kiintoaineiden kokonaismäärä, titrattava happamuus, askorbiinihappopitoisuus, pH, fenolien kokonaismäärä sekä näkyvät flavonoidit ja karotenoidit) tai aistinvaraisiin ominaisuuksiin. Tämä osoittaa, että hedelmien liukoisten sokereiden määrään voivat vaikuttaa yksittäisten tekijöiden lisäksi myös niiden yhdistelmät. Myöskään kokeissamme ei ole voitu löytää säännönmukaisuuksia valon vaikutusten välillä happopitoisuuteen. Erityisesti tulevan tutkimuksen tulisi keskittyä lajin ja valon välisen suhteen lisäksi myös lajikkeen ja valon väliseen suhteeseen. Kuiva-ainepitoisuus oli korkeampi Chocomate F1:ssä ja Strabena F1:ssä. Tämä vastaa Kurina et ai. (6), jossa keskimäärin punaruskeat lisäykset kerääntyivät enemmän kuiva-ainetta (6.46 %). Duman et al. (32) osoitti, että kun verrataan hedelmien massaa ja TI:tä, havaitaan, että suurempi TI on pienemmille tai isommille tomaateille. Rodica et ai. (23) osoitti, että kirsikka ja ruskeanpunaiset tomaatit sisältävät enemmän liukoisia kiintoaineita. Tässä tutkimuksessa korostetaan, että hedelmän maun määräävien orgaanisten yhdisteiden määrä riippuu lajikkeen sadosta.
Altistuminen punaiselle ja siniselle LED-lisävalaistukselle lisää lykopeenia ja в-karoteenipitoisuus (13, 29, 33, 34). Dannehl et ai. (12) tutkimukset ovat osoittaneet, että tomaattien lykopeeni- ja luteiinipitoisuudet olivat 18 ja 142 % korkeammat, kun ne altistettiin LED-valaisimille. Kuitenkin, в-karoteenipitoisuus ei eronnut valohoitojen välillä. Ntagkas et ai. (35) osoitti, että zeaksantiini, tuote в-karoteenikonversio, lisääntyy tomaattien hedelmissä sinisen ja valkoisen valon alla. Tässä tutkimuksessa nämä väitteet pitävät osittain paikkansa vain "Bolzano F1":n tapauksessa, jossa LED-käsittelyssä havaittiin huomattavasti suurempi määrä lykopeenia, mutta в-karoteeni reagoi negatiivisesti tähän hoitoon. Tämä saattaa johtua geneettisistä ominaisuuksista, koska "Bolzano F1" on tässä tutkimuksessa vain appelsiinihedelmäinen lajike. Muissa tutkimuksissa punahedelmäisillä ja ruskeilla lajikkeilla suurin määrä lykopeenia ja в-karoteenia löytyi induktiolampuista, jotka eivät vahvista aiempien vuosien trendejä (29). Kokeilumme osoittivat, että kaikkien punaisten hedelmätomaattilajikkeiden lykopeenipitoisuus kasvoi sinisen valon lisääntyessä. Sitä vastoin karoteenipitoisuuden muutokset eri lajikkeissa eivät pysty osoittamaan kaikille kokeissa käytetyille tomaattilajikkeille yhteisiä säännönmukaisuuksia. Tämä ero viittaa siihen, että aihetta on testattava tulevaisuudessa lisää. Fenolien ja flavonoidien määrällä havaittiin sama vaste valolle lajikkeen ominaisuuksista johtuen. Kaikki puna- ja ruskeahedelmäiset lajikkeet osoittivat parempia tuloksia IND-lamppujen alla, kun taas "Bolzano F1" vastasi korkeammilla tuloksilla HPSL- ja LED-lamppuihin ilman merkittävää eroa. Tämä tutkimus vastaa Kongin havaintoja: sinisen valon käsittely johti merkittävästi yksittäisten fenoliyhdisteiden (klorogeenihappo, kofeiinihappo ja rutiini) lisääntymiseen. (16). Jatkuva punainen valo lisäsi merkittävästi lykopeenia, в-karoteeni, fenolin kokonaispitoisuus, flavonoidien kokonaispitoisuus ja antioksidanttiaktiivisuus tomaateissa (36). Aiemmissa tutkimuksissamme flavonoidit muuttuivat vaihtelevasti; siksi mitään valon aallonpituuden vaikutuksia ei pitäisi pitää merkittävinä.
Fenolien määrä kasvoi LED-lamppujen tuottaman sinisen valon kasvavan osuuden myötä (29), tämä vastaa myös tutkimustamme. Muiden tutkijoiden töissä mainitaan, että altistuminen UV- tai LED-valolle ei vaikuttanut fenoliyhdisteiden kokonaismäärään, vaikka molempien valokäsittelyjen tiedetään moduloivan fenoliyhdisteiden ja karotenoidien biosynteesiin osallistuvien geenien ilmentymistä. (36). On syytä mainita, että samoin kuin hedelmän painon kanssa, "Encore F1":ssä ei ole valokäsittelyn vuoksi merkittäviä eroja kemiallisissa yhdisteissä. Näin voidaan todeta, että lajike "Encore F1" voi sietää valon koostumusta. Kokeemme vahvistavat kirjallisuusaineiston, että sekundääristen metaboliittien synteesiä tehostavat sekä sinisen valon määrä että sinisen valon lisääntynyt osuus kokonaisvalaistusjärjestelmässä.
Saadut tulokset osoittavat, että lajikkeen ominaismakua aiheuttavat kemialliset komponentit, mukaan lukien happoliukoiset sokerit ja niiden suhde, riippuvat ensisijaisesti lajikkeen genetiikasta. Tomaattien hyvää makua luonnehtii paitsi lajikohtaisten pigmenttien ja biologisesti aktiivisten aineiden yhdistelmä, myös niiden määrä. Erityisesti happojen ja sokereiden suhde ja määrä luonnehtii kylläistä ja laadukasta makua. Tässä tutkimuksessa positiivinen korrelaatio liukoisten sokereiden ja titrattavien happojen välillä on ~0.4, mikä korreloi Hernandez Suarezin tutkimuksen kanssa, jossa näiden kahden indikaattorin positiiviseksi korrelaatioksi todettiin 0.39 (37). Dzakovich et al. (31), tomaatit profiloitiin liukoisten kiintoaineiden kokonaismäärän, titrattavan happamuuden, askorbiinihappopitoisuuden, pH:n, fenolien kokonaismäärän sekä merkittävien flavonoidien ja karotenoidien suhteen. Heidän tutkimuksensa osoittivat, että lisävalokäsittelyt vaikuttivat kasvihuonetomaattien hedelmien laatuun vain vähän. Lisäksi kuluttajien aistinvaraisten paneelien tiedot osoittivat, että eri valaistuskäsittelyillä kasvatetut tomaatit olivat vertailukelpoisia testatuissa valaistuskäsittelyissä. Tutkimus ehdotti, että kasvihuonetuotantojärjestelmille luontainen dynaaminen valoympäristö voi mitätöidä niiden tutkimuksissa käytettyjen valon aallonpituuksien vaikutukset hedelmien sekundaarisen aineenvaihdunnan tiettyihin näkökohtiin. (31). Tämä on osittain sopusoinnussa tämän tutkimuksen kanssa, sillä saadut luvut eivät osoita selkeitä ja yksiselitteisiä suuntauksia, joiden perusteella voidaan sanoa, että yksi valaistus on hyödyllisempi tomaateille kuin muut. Tiettyjä lamppuja voidaan kuitenkin käyttää tietyille lajikkeille, esimerkiksi HPSL-lamput sopivat paremmin "Bolzano F1" -malliin ja LED-valaistusta suositellaan "Chocomate F1" -malliin. Tämä vastaa tutkimusta, jossa tutkittiin eri maantieteellisten leveysasteiden vaikutusta tomaattien kemiallisiin ominaisuuksiin. Bhandari et ai. (38) selvensi, että vaikka auringon asennon taivasta kohti ja siten näkyvän valon aaltojen yhdistelmällä on tärkeä rooli tomaattien kemiallisen koostumuksen muuttamisessa; on lajikkeita, jotka ovat immuuneja näille prosesseille. Kaikki nämä johtopäätökset antavat mahdollisuuden korostaa, että tomaatin kemiallinen koostumus on ensisijaisesti riippuvainen genotyypistä, koska lajikkeiden suhteet kasvutekijöihin, erityisesti valaistukseen, ovat geneettisesti alttiita.
PÄÄTELMÄ
Eri tomaattilajikkeet reagoivat eri tavalla käytettyyn lisävalaistukseen. Lajikkeet "Encore" ja "Strabena" eivät reagoi eniten lisävaloon. Encoressa ainoa parametri, johon LED-valospektri vaikuttaa merkittävästi, on liukoisten kiintoaineiden pitoisuus. "Strabena" sietää myös suhteellisen valon spektrikoostumuksen muutoksia. Tämä voi johtua lajikkeen geneettisistä ominaisuuksista, koska tämä oli ainoa kokeeseen sisältynyt kirsikkatomaattilajike. Oranssinväristä hedelmää cv “Bolzano” ei suositella kasvattamaan LED- tai IND-lamppujen alla, koska tässä valaistuksessa parametrit ovat HPSL-tasolla tai huomattavasti huonommat. LED-lamppujen alla yhden hedelmän paino, kuiva-aine, liukoisen kuiva-aineen pitoisuus ja в- karoteeni on vähentynyt huomattavasti. Yhden hedelmän paino ja määrä в-punaruskean hedelmän karoteeni cv “Chocomate” LED-valaistuksessa lisääntyy merkittävästi. Myös muut parametrit poissuljetut kuiva-aine- ja liukoiset kuiva-aineet ovat korkeammat kuin HPSL:llä saaduilla hedelmillä.
Kokeet ovat osoittaneet, että HPSL stimuloi primaaristen metaboliittien kertymistä tomaatin hedelmiin. Kaikissa tapauksissa liukoisen kiintoaineen pitoisuus oli 4.7-18.2 % korkeampi verrattuna muihin valonlähteisiin.
Koska LED- ja IND-lamput lähettävät noin 20 % siniviolettia valoa, tulokset viittaavat siihen, että tämä spektrin osa stimuloi fenoliyhdisteiden kertymistä hedelmiin 1.6-47.4 % verrattuna HPSL:ään. Karotenoidien pitoisuus sekundaarisina metaboliitteina riippuu sekä lajikkeesta että valonlähteestä. Punaiset hedelmälajikkeet syntetisoivat yleensä enemmän в-karoteenia lisäLED- ja IND-valossa.
Spektrin sinisellä osalla on suurempi rooli sadon laadun varmistamisessa. Sen osuuden lisääminen tai kvantifiointi kokonaisspektrissä edistää sekundääristen metaboliittien (lykopeenin, fenolien ja flavonoidien) synteesiä, mikä johtaa kuiva-aine- ja liukoisten kiintoainepitoisuuksien vähenemiseen.
Ottaen huomioon genotyyppisen vaihtelun suuren vaikutuksen tomaateissa ja valosuhteissa, jatkotutkimuksissa tulisi jatkossakin keskittyä lajikkeiden ja erilaisten lisävalospektrien yhdistelmiin biologisesti aktiivisten yhdisteiden pitoisuuden lisäämiseksi.
TIETOJEN SAATAVUUSLAUSUNTO
Kirjoittajat antavat tämän artikkelin päätelmiä tukevat raakatiedot saataville ilman aiheetonta varausta.
TEKIJÄN OSAKKEET
IE vastasi tomaattien viljelystä ja näytteenotosta, laboratoriotöistä, yhdisteiden kvantifioinnista ja osallistui myös käsikirjoituksen kirjoittamiseen. IA esitti idean, osallistui tutkimuksen ideaan ja suunnitteluun, vastasi tomaattinäytteiden ottamisesta, laboratoriotyöstä, yhdisteiden kvantifioinnista ja osallistui myös käsikirjoituksen kirjoittamiseen. MD osallistui tutkimuksen suunnitteluun ja suunnitteluun, analyysimenetelmien optimointiin, analysoi näytteet laboratoriossa sekä teki suosituksia ja ehdotuksia. RA osallistui tilastolliseen analyysiin, tietojen tulkintaan ja teki suosituksia ja ehdotuksia käsikirjoituksesta. LD osallistui tutkimuksen ideaan ja suunnitteluun, vastasi tomaattinäytteiden ottamisesta, laboratoriotyöstä, yhdisteiden kvantifioinnista ja antoi suosituksia ja ehdotuksia käsikirjoituksesta. Kaikki kirjoittajat osallistuivat artikkeliin ja hyväksyivät lähetetyn version käsikirjoituksesta.
RAHOITUS
Tätä tutkimusta rahoitti Latvian maaseudun kehittämisohjelman 2014-2020 yhteistyö, hanke nro 16.1. 19-00-A01612-000010 Innovatiivisten ratkaisujen ja uusien menetelmien kehittäminen tehokkuuden ja laadun parantamiseksi Latvian kasvihuonesektorilla (IRIS).
REFERENSSIT
- 1. Vijayakumar A, Shaji S, Beena R, Sarada S, Sajitha Rani T, Stephen R, et ai. Korkean lämpötilan aiheuttamat muutokset tomaatin (Solanum lycopersicum L) laatu- ja satoparametreissa sekä genotyyppien samankaltaisuuskertoimissa käyttämällä SSR-merkkejä. 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 ai. Lykopeenilla on suojaava vaikutus septisen shokin aiheuttamaan sydänvaurioon rotilla. 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 ai. tomaatin lykopeenikompleksi suojaa munuaista sisplatiinin aiheuttamilta vaurioilta vaikuttamalla oksidatiiviseen stressiin sekä Bax-, Bcl-2- ja HSP-stresseihin ilmaisu. Nutr Syöpä. (2011) 63:427-34. doi: 10.1080/01635581.2011.5 35958
- 4. Warditiani NK, Sari PMN, Wirasuta MAG. Tomaattilykopeeniuutteen (TLE) fytokemiallinen ja hypoglykemiavaikutus. Sys Rev Pharm. (2020) 11:50914. doi: 10.31838/srp.2020.4.77
- 5. Ando A. "Makuyhdisteet tomaateissa". Julkaisussa: Higashide T, editor. Solanum Lycopersicum: tuotanto, biokemia ja terveysedut. New York, Nova Science Publishers (2016). s. 179-187.
- 6. Kurina AB, Solovieva AE, Khrapalova IA, Artemjeva AM. Eriväristen tomaattihedelmien biokemiallinen koostumus. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. (2021) 25:514-27. doi: 10.18699/VJ21.058
- 7. Murshed R, Lopez-Lauri F, Sallanon H. Vesistressin vaikutus antioksidanttijärjestelmiin ja oksidatiivisiin parametreihin tomaatin hedelmissä (Solanum lycopersicon L, cvMicro-tom). Physiol Mol Biol Plants. (2013) 19:36378. doi: 10.1007/s12298-013-0173-7
- 8. Klunklin W, Savage G. Hyvin kastettujen ja kuivuusstressiolosuhteiden alla kasvatettujen tomaattien laatuominaisuuksien vaikutus. Ruoat. (2017) 6:56. doi: 10.3390/elintarvikkeet6080056
- 9. Chetelat RT, Ji Y. Sytogenetics and evolution. Genetic Improv Solanaceous Crops. (2007) 2:77-112. doi: 10.1201/b10744-4
- 10. Wang W, Liu D, Qin M, Xie Z, Chen R, Zhang Y. Lisävalaistuksen vaikutukset kaliumin kuljetukseen ja hedelmien värjäämiseen vesiviljelyssä kasvatetuissa tomaateissa. Int J Mol Sei. (2021) 22:2687. doi: 10.3390/ijms22052687
- 11. Ouzounis T, Giday H, Kj^r KH, Ottosen CO. LED vai HPS koristekasveissa? Tapaustutkimus ruusuista ja kampuneista. Eur J Hortic Sci. (2018) 83:16672. doi: 10.17660/eJHS.2018/83.3.6
- 12. Dannehl D, Schwend T, Veit D, Schmidt U. Sadon, lykopeeni- ja luteiinipitoisuuden kasvu jatkuvassa PAR-spektrissä kasvatetuissa tomaateissa LED valaistus. Front Plant Sci. (2021) 12:611236. doi: 10.3389/fpls.2021.61 1236
- 13. Xie BX, Wei JJ, Zhang YT, Song SW, Su W, Sun GW, et ai. Sininen ja punainen lisävalo edistävät lykopeenisynteesiä tomaatin hedelmissä. 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. Täydentävä punainen valo johtaa tomaatin hedelmien aikaisempaan kypsymiseen eteenin tuotannosta riippuen. Environ Exp Bot. (2020) 175:10404. doi: 10.1016/j.envexbot.2020.104044
- 15. Zhang Y, Zhang Y, Yang Q, Li T. Yläpuolella oleva kaukopunainen lisävalo stimuloi tomaattien kasvua katoksen sisäisessä LED-valaistuksessa. 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. Valodiodivalaistuksen vaikutukset tuoreiksi leikattujen kirsikkatomaattien laatuun jääkaapissa varastointi. Int J Food Sci Technol. (2021) 56: 2041-52. doi: 10.1111/ijfs. 14836
- 17. Jarqum-Enriquez L, Mercado-Silva EM, Maldonado JL, Lopez-Baltazar J. Kasvihuone vaikuttaa tomaattien lykopeenipitoisuuteen ja väriindeksiin peite. Sc Horticulturae. (2013) 155:43-8. doi: 10.1016/j.scienta.2013. 03.004
- 18. Wahid A, Gelani S, Ashraf M, Foolad MR. Lämmönsieto
kasveissa: yleiskatsaus. Environ Exp Bot. (2007) 61:199
223. doi: 10.1016/j.envexbot.2007.05.011
- 19. Duma M, Alsina I. Kasvipigmenttien pitoisuus punaisissa ja keltaisissa paprikoissa. Sci Pap B Puutarhaviljely. (2012) 56:105-8.
- 20. Nagata M, Yamashita I. Yksinkertainen menetelmä klorofyllin ja karotenoidien samanaikaiseen määrittämiseen tomaatin hedelmistä. J Jpn Food Sci Technol. (1992) 39:925-8. doi: 10.3136/nskkk1962.39.925
- 21. Singleton VL, Orthofer R, Lamuela-Raventos RM. Kokonaisfenolien ja muiden hapetussubstraattien ja antioksidanttien analyysi folinciocalteu-reagenssilla. Menetelmät Enzymol. (1999) 299:152-78. doi: 10.1016/S0076-6879(99)99017-1
- 22. Kim D, Jeond S, Lee C. Erilaisten luumulajikkeiden fenolisten fytokemikaalien antioksidanttikapasiteetti. Food Chem. (2003) 81:321-6. doi: 10.1016/S0308-8146(02)00423-5
- 23. Rodica S, Maria D, Alexandru-Ioan A, Marin S. Tomaatin hedelmän joidenkin ravitsemuksellisten parametrien kehitys sadonkorjuuvaiheet. Hort Sci. (2019) 46:132-7. doi: 10.17221/222/2017-HORTSCI
- 24. Mate MD, Szalokine Zima I. Peltotomaattien kehitys ja sato erilaisissa vesistöissä. Res. J Agric Sci. (2020) 52:167-77.
- 25. Mauxion JP, Chevalier C, Gonzalez N. Monimutkaiset solu- ja molekyylitapahtumat, jotka määrittävät hedelmän koon. Trends Plant Sci. (2021) 26:1023-38. doi: 10.1016/j.tplants.2021.05.008
- 26. Olle M, Alsina I. Valon aallonpituuden vaikutus kasvihuonevihannesten kasvuun, satoon ja ravintolaatuun. 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 ai. Soluseinän invertaasi-inhibiittorin toiminnallinen häiriö genomimuokkauksella lisää tomaatin hedelmien sokeripitoisuutta ilman vähentää hedelmien painoa. Sci Rep. (2021) 11:1-12. doi: 10.1038/s41598-021-00966-4
- 28. Olle M, Virsile A. Valon aallonpituuden vaikutus kasvihuonevihannesten kasvuun, satoon ja ravintolaatuun. Agricult Food Sci. (2013) 22:22334. doi: 10.23986/afsci.7897
- 29. Erdberga I, Alsina I, Dubova L, Duma M, Sergejeva D, Augspole I, et ai. Muutokset tomaatin hedelmien biokemiallisessa koostumuksessa valaistuksen laadun vaikutuksesta. Key Eng Mater. (2020) 850:172
- 30. Gajc-Wolska J, Kowalczyk K, Metera A, Mazur K, Bujalski D, Hemka L. Lisävalaistuksen vaikutus valittuihin fysiologisiin parametreihin ja tomaattikasvien tuottamiseen. Folia Horticulturae. (2013) 25:153
-
9. doi: 10.2478/fhort-2013-0017
- 31. Dzakovich M, Gomez C, Ferruzzi MG, Mitchell CA. Kasvihuonetomaattien kemialliset ja aistinvaraiset ominaisuudet pysyvät ennallaan vasteena valosta säteilevään punaiseen, siniseen ja kaukana punaiseen lisävaloon. Hortscience. (2017) 52:1734-41. doi: 10.21273/HORTSCI12469-17
- 32. Duma M, Alsina I, Dubova L, Augspole I, Erdberga I. Ehdotuksia kuluttajille eriväristen tomaattien soveltuvuudesta ravintoon. Sisään:
FoodBalt 2019: 13. Baltian elintarviketieteen ja -teknologian konferenssin aineisto; 2019 2.-3. Jelgava, Latvia: LLU (2019). s. 261-4.
- 33. Ngcobo BL, Bertling I, Clulow AD. Kirsikkatomaatin sadonkorjuuta edeltävä valaistus lyhentää kypsymisaikaa, parantaa hedelmän karotenoidipitoisuutta ja hedelmien yleistä laatua. 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. LED-valolla tehostetut ravitsemukselliset ja organoleptiset ominaisuudet
sadonkorjuun jälkeiset tomaatin hedelmät. Postharvest Biol Technol. (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. Tomaatin hedelmämetabolian modulointi LED-valolla. Metaboliitit. (2020) 10:266. doi: 10.3390/metabo10060266
- 36. Baenas N, Iniesta C, Gonzalez-Barrio R, Nunez-Gomez V, Periago MJ, Garda-Alonso FJ. Ultraviolettivalon (UV) ja valodiodin (LED) käyttö sadonkorjuun jälkeen bioaktiivisten yhdisteiden lisäämiseksi jäähdytetyt tomaatit. Molekyylit. (2021) 26:1847. doi: 10.3390/molekyyli 260 71847
- 37. Hernandez Suarez M, Rodriguez ER, Romero CD. Teneriffalla korjattujen tomaattilajikkeiden orgaanisen happopitoisuuden analyysi. 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 Yhdistämällä kykyvuorovaikutusta tomaatin (Solanum lycopersicum L.) laatuominaisuuksiin. Int J Bio-Resour Stressinhallinta. (2021) 12:455-62. doi: 10.23910/1.2021.2276
Eturistiriita: Kirjoittajat vakuuttavat, että tutkimus tehtiin ilman kaupallisia tai taloudellisia suhteita, jotka voitaisiin tulkita mahdolliseksi eturistiriitaksi.
Kustantajan huomautus: Kaikki tässä artikkelissa esitetyt väitteet ovat vain tekijöiden väitteitä eivätkä välttämättä edusta heidän sidosjärjestöjensä tai kustantajan, toimittajien ja arvioijien väitteitä. Julkaisija ei takaa tai suosittele mitään tässä artikkelissa arvioitavia tuotteita tai niiden valmistajan esittämiä väitteitä.
Copyright © 2022 Alsina, Erdberg, Duma, Alksnis ja Dubova. Tämä on avoimen pääsyn artikkeli, jota jaetaan Creative Commons Attribution License (CC BY) -lisenssin ehtojen mukaisesti.
Uusia mahdollisuuksia ravitsemuksen alalla | www.frontiersin.org