XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Микрозелень-экопродукт для здорового питания школьника

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Янишевская В.С. 1

---

1МАОУ СОШ №1

Шарпе В.Е. 1

---

1МАОУ СОШ №1

Работа в формате PDF

912.7 KB

ВВЕДЕНИЕ

Тема сохранения здоровья и повышения защитных свойств иммунитета, всегда остается актуальной. Для крепости и стойкости к внешней среде нашему организму на протяжении жизни необходим ежедневный рацион микроэлементов и витаминов. Для детей и подростков такой набор питательных веществ необходим вдвойне. Получить его можно, в том числе добавив в рацион очень полезный продукт – микрозелень.

Цель данной работы: выращивание различных видов микрозелени в школьных условиях, ознакомление школьников с методикой выращивания микрозелени и включение ее в ежедневный рацион питания учеников МАОУ СОШ №1.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить теоретические аспекты выращивания микрозелени.

2. Выявить пользу микрозелени для здоровья школьников.

3. Провести эксперимент по выращиванию микрозелени в школьных условиях.

4. Сравнить эффективность выращивания микрозелени под фитолампой и на подоконнике без фитолампы.

5. Выявить благоприятные условия для выращивания микрозелени.

6. Узнать, на каком этапе переваривания пищи микрозелень насыщает организм полезными веществами.

7. Провести ряд мероприятий по выращиванию микрозелени для учеников МАОУ СОШ №1.

8. Создать буклет с рецептами из микрозелени.

Объект исследования: микрозелень.

Предмет исследования: условия выращивания.

Гипотеза: ежедневное употребление в пищу микрозелени способствует восполнению минерально-витаминного запаса школьника.

Актуальность: в современных условиях экологии и питания возрастает интерес к здоровому образу жизни. Микрозелень — это источник витаминов, микроэлементов и антиоксидантов, который можно легко выращивать в школьных условиях. Особенно актуально это для северных регионов, таких как Ханты-Мансийский автономный округ, где свежие овощи и зелень в зимний период доступны в ограниченном количестве.

Практическую значимость работы мы видим в том, чтобы получить разрешение на производство микрозелени для столовой МАОУ СОШ №1, тем самым включить ее в ежедневный рацион питания каждого ученика.

Методы исследования:

• изучение литературы;

• экспериментальные;

• измерение;

• математические и статистические.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Микрозелень и ее свойства

Микрозелень — это молодые съедобные саженцы овощей и трав, то есть не новые виды растений, а оригинальный способ выращивания привычных для нас культур. Урожай собирают уже через несколько дней после посадки, когда на стеблях появляются первые листочки. Выращивание микрозелени требует минимальных затрат времени и места. Сажать ее можно практически где угодно: на подоконниках, под фитолампами, на открытом воздухе или в теплице. Это простой и дешевый способ получать свежую питательную пищу круглый год.[1]

Преимущества выращивания микрозелени:

• Микрозелень очень полезна во внесезонные период и отличается огромным разнообразием культур

• Это экологически чистый продукт, выращивается без применения удобрений, пестицидов

• Требует небольшой объем производственных площадей

• У микрозелени самый короткий период вегетации, приблизительно 14 дней

• Её можно выращивать круглый год

• Не требует больших затрат, простая технология выращивания

• Можно выращивать на любом субстрате, методом гидропоники

Минусы выращивания микрозелени:

• Не вся микрозелень выращивается в одинаковых условиях.

• Плесень – если семена при посеве были расположены слишком близко друг к другу.

• Загнивание – повышена влажность грунта или семенам недостаточно воздуха [2].

Очень важно помнить, что семена для проращивания микрозелени отличаются от обычных семян. Дело в том, что обычные семена овощных и зеленных культур, которые продаются в магазинах, как правило, проходят предпосевную подготовку, в ходе которой их обрабатывают различными химическими препаратами для защиты от возбудителей болезней, улучшения всхожести и т.д. Такие семена не годятся для получения микрозелени, потому что использованные для их обработки вещества могут попасть в организм вместе с молодыми ростками.

Любой из видов культур в стадии микрозелени весьма богат витаминами С, К, Е, группы В и никотиновой кислотой, растительными белками, каротиноидами, минералами (калий, кальций, фосфор, железо, йод и сера), а также эфирными маслами. Все они важны для поддержания здоровья нашего тела.

Такие маленькие, но невероятно полезные ростки значительно улучшают состояние кожи, ногтей, волос, надолго сохраняют молодость и часто используются в качестве диетического питания за счет небольшого содержания калорий при максимальной усвояемости [3].

1.2 Виды субстратов для выращивания микрозелени

Кокосовый торф. Это один из самых популярных субстратов для проращивания микрозелени, трав и других растений. Кокосовый торф изготавливают из спрессованного кокосового волокна.

Коврики. Коврики для микрозелени — это полноценная замена грунта. Они просты и удобны в использовании. В настоящее время представлен большой выбор ковриков из растительных материалов, каждый из которых достоин внимания:

• Джутовые коврики. Они изготавливаются из натурального сена джута. Подложки из джута хорошо впитывают влагу и обладают низким уровнем пыльности.

• Льняные коврики. Лён – это натуральное и биоразлагаемое сырьё. Урожай, выращенный на льняных подложках, остаётся чистым и свободным от частиц грунта, а значит и безопасным для употребления в пищу.

Минеральная вата. Агровата, не менее популярна для гидропонного выращивания растений, в том числе микрозелени. Она вполне доступна по цене, нейтральна и не содержит патогенных микроорганизмов.

Почвенная смесь. Использование почвенных смесей – это классический способ для выращивания любых растений. Однако, у него есть существенные недостатки. Грунт из садовых или цветочных магазинов содержит стимуляторы роста, обрабатывается химическими веществами от различных заболеваний. Если взять такую землю для выращивания микрозелени, то все вредные компоненты окажутся в выращенном урожае, а потом и в организме человека [4].

1.3 Удобрения для микрозелени

• Азотные препараты(сульфат аммония, мочевина, аммиачная вода). Каждое растение нуждается в азоте, чтобы вырабатывать хлорофилл. Если его не хватает, то появляются следующие состояния: пожелтение листочков; остановка роста.

• Фосфорные удобрения. Нехватка фосфора выражается в потемнении ростков. Устранить эту проблему можно при помощи: костной муки; суперфосфата; метафосфата калия.

• Калийные удобрения. На дефицит калия указывают пожелтевшие края листочков. Восполнить эту нехватку поможет: монофосфат калия; калийная селитра [5].

1.4. Виды микрозелени

Список подходящих сортов семян для выращивания в помещении достаточно велик — более 80 наименований. Можно проращивать семена традиционного или экзотического ассортимента. При выборе нужно ориентироваться на свои вкусовые предпочтения или ожидаемый эффект.

В нашей школе мы выращиваем такие виды микрозелени как:

1.Капуста японская. Богата антиоксидантами, поэтому она эффективна при малокровии, является отличным средством профилактики раковых заболеваний, а также повышает уровень иммунитета.

2.Кресс салат. Способствует улучшению аппетита и процессов пищеварения, нормализует обмен веществ, оказывает общеукрепляющие действие на организм и даже борется с бактериями!

3.Редис корал. Укрепляет сердечно-сосудистую систему организма, придает сосудам эластичность, снижает холестерин. Укрепляет иммунитет, придает бодрость и улучшает цвет лица. Очень полезны при диабете и подагре, для снижения веса.

4.Брокколи листовая. Имеет решающее значение в профилактике и лечении 12-перстной кишки и язвы желудка.

5.Подсолнечник богатырь. Содержит значительное количество витамина С, который является мощным антиоксидантом и помогает в борьбе с вредными свободными радикалами.

6.Горох. Улучшение памяти и мозговой деятельности, обретение энергии и физических сил. Благодаря калию горох способствует выведению из организма излишней жидкости.[7]

И многие другие виды.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Технология выращивания микрозелени на агровате

Агровата (минеральная вата для растений) – это удобный субстрат, который удерживает влагу, обеспечивает равномерный доступ кислорода к корням и не требует использования грунта.

Сначала я готовлю материалы и оборудование:

• Семена микрозелени.

• Агровата.

• Лотки для выращивания.

• Фитолампы (если выращивание ведется не на подоконнике).

• Пульверизатор для увлажнения.

• Вода (желательно фильтрованная или отстоянная).

Посадка начинается с подготовки агроваты. У нас уже готовая пластинка 10х15 см, которая подходит и в маленькие пластмассовые лотки и в более крупные. Агровату хорошо увлажняю, но не заливаю водой.

Следующий этап — это посев семян. Семена с толстой оболочкой (горох, подсолнечник) предварительно замочить на 8–12 часов в воде. Мелкие семена (кресс-салат, рукола, горчица) можно сеять без замачивания. Я равномерно распределяю семена по поверхности агроваты, немного прижав, но не закопав их.

После проведенных манипуляций я накрываю семена крышкой для создания эффекта парника и убираю в темное место, при температуре +18…+22°C. В течение всего периода прорастания я увлажняю субстрат 1 раз в день из пульверизатора.

Через 2–3 дня, когда появятся первые ростки, я снимаю крышку и переношу лотки либо на подоконник, либо под фитолампу.

Через 7–14 дней микрозелень будет готова к сбору (ростки достигают 7–12 см). Я срезаю зелень ножницами или острым ножом, оставляя 1–2 см от поверхности субстрата.

Такой метод особенно удобен для выращивания микрозелени в школе или дома, так как он гигиеничен и не требует сложного ухода [8].

2.2. Фитолампа или естественный свет

Микрозелень - это продукт, который можно выращивать и в домашних условиях на подоконнике и в специально приспособленных условиях с использованием фитоламп. В нашей школе имеются фитолампы, поэтому я решила провести эксперимент и посмотреть будут ли отличать растения выращенные с естественным светом на подоконнике (не забывая о наших северных условиях, где длина светового дня очень короткая) от растенний выращенных под фитолампой.

Что же такое фитолампа и почему она имеет несколько цветов?

Фитолампы используются для стимуляции роста растений, так как их спектр специально подобран для фотосинтеза и развития зелёной массы. Различные цвета света оказывают разное воздействие на растения.

1. Синий свет (длина волны ~440–470 нм). Стимулирует выработку хлорофилла, который необходим для фотосинтеза.

2. Красный свет (длина волны ~620–700 нм). Ускоряет фотосинтез, повышая темпы роста.

3. Красно-синий (двойной спектр). Оптимальное сочетание для всех стадий роста[9].

Я сравнивала два вида зелени: кресс-салат и подсолнечник. Следила за ростом этих культур в течении 7 дней. Результаты эксперимента внесла в таблицы:

Таблица 1. Кресс-салат в разных условиях освещенности.

При выращивании под фитолампой кресс-салат растёт равномерно, его стебли остаются толстыми и устойчивыми. Без дополнительного освещения на подоконнике растения могут вытягиваться в поисках света, становясь более хрупкими и бледными.

Таблица 2. Подсолнечник в разных условиях освещенности.

Микрозелень подсолнечника под фитолампой развивается быстрее, имеет плотные стебли и насыщенный цвет. Без фитолампы растения могут вытягиваться, быть тонкими и менее устойчивыми, так как им не хватает света.

Проведя сравнение, я могу сделать вывод о том, что выращивание микрозелени в северных условиях возможно благодаря использованию фитоламп, которые обеспечивают растениям необходимый спектр света, компенсируя недостаток естественного освещения в зимний период.

2.2.1 Проверка на Витамин С методом Йодометрии

Чтобы подтвердить, что внешний вид связан и с внутренней ценностью, я провела титрование йодом (йодометрию) – простой и доступный метод для определения витамина С (аскорбиновой кислоты).

Я приготовила экстракт микрозелени и добавила в него крахмальный клейстер (как индикатор). Затем титровала раствором йода. Йод вступает в реакцию с витамином С, но когда весь витамин С прореагирует, следующая капля йода связывается с клейстером, и раствор резко меняет цвет на сине-фиолетовый [10].

Результаты исследования внесла в таблицу:

Таблица 3. Содержание витамина С

Чем больше капель или объема раствора йода требовалось, чтобы изменить цвет, тем больше витамина С содержалось в образце.

Мои наблюдения и лабораторный анализ привели к одному четкому заключению: свет от фитолампы критически важен для питательной ценности.

Микрозелень, выращенная под фитолампой, была не только красивее и тяжелее, но и содержала значительно больше витамина С, что подтвердилось в ходе титрования. Это означает, что интенсивное и качественное освещение напрямую влияет на биохимические процессы в растении, позволяя ему накопить максимум полезных веществ.

2.3 Влияние pH уровня среды на урожай микрозелени

Я считаю, что понимание оптимальных условий среды является фундаментальным. Влияние уровня pH на урожайность микрозелени – это прямая возможность повысить питательную ценность и количество продукта.

Знание идеального pH позволит мне избегать пустой траты семян и ресурсов на неоптимальные условия. Зачем тратить воду и время, если растение не может эффективно усваивать питательные вещества?

Каждый вид микрозелени имеет свои предпочтения. Установив идеальный pH, я гарантирую, что растения могут максимально эффективно поглощать необходимые макро- и микроэлементы, что напрямую влияет на их рост и, что самое главное, на их витаминный и минеральный состав.

Я подготовила три основных раствора для полива, используя фильтрованную воду:

1. Раствор 1 (Слабокислая среда): Добавила немного лимонной кислоты, чтобы довести pH до 5.5

2. Раствор 2 (Нейтральная среда): Обычная вода с pH 7.

3. Раствор 3 (Слабощелочная среда): Добавила раствор пищевой соды, чтобы добиться pH 8.5

Для измерения и контроля pH я использовала полоски лакмусовой бумаги.

Далее я взяла девять одинаковых лотков и в каждом положила агровату в качестве субстрата. Разделила лотки на три группы по три (по одному лотку на брокколи (3г семян), кресс-салат (4 г семян) и горошек (8г семян) в каждой группе.). Затем посеяла семена и поставила все контейнеры под фитолампу, чтобы обеспечить им одинаковое интенсивное освещение. Это было очень важно, чтобы свет не стал переменной, влияющей на результат [11].

• Группам с pH=5.5 я давала только слабокислый раствор.

• Группам с pH=7 я давала только нейтральный раствор.

• Группам с pH=8.5 я давала только слабощелочной раствор.

Полив проводила ежедневно в одно и то же время, стараясь поддерживать одинаковую влажность во всех лотках. Наблюдала за ростом урожая на протяжении недели и фиксировала, когда семена начали прорастать, а также замеряла среднюю высоту ростков на седьмой день. Результаты внесла в таблицу:

Таблица 4.Влияние на рост и внешний вид.

Ниже представлена таблица с результатами урожайности (масса в граммах с одного стандартного лотка), которые я получила в ходе моего эксперимента.

Таблица 5. Влияние на всхожесть и урожайность.

Анализируя результаты - слабокислый диапазон pH 5.5–6.0 является критически важным для получения микрозелени с максимальными полезными свойствами, так как он обеспечивает оптимальную доступность и эффективное усвоение корнями всех необходимых макро- и микроэлементов (особенно железа, важного для фотосинтеза и насыщенного цвета). Отклонение pH к щелочности (выше 7.5) резко снижает усвояемость ключевых питательных веществ, вызывая хлороз (пожелтение) и замедляя рост, что прямо влияет на накопление биоактивных соединений и, соответственно, снижает фактическую питательную ценность и полезные свойства конечного продукта [12].

2.4. Анализ разложения микрозелени в модельных средах ЖКТ

С точки зрения усвоения, большая часть питательных веществ и полезных микроэлементов из пищи, в том числе из микрозелени, должна эффективно абсорбироваться именно в тонком кишечнике, а не в желудке. Желудок, в основном, отвечает за первичную обработку и денатурацию белков.

Именно поэтому мною был проведен модельный эксперимент, направленный на изучение условий первичного разложения микрозелени в средах, имитирующих желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), а также на оценку сохранения питательных веществ. В частности, я сравнила степень разложения и стабильность элементов в сильнокислой (желудок) и щелочной (кишечник) средах.

Для проведения исследования я подготовила экстракт микрозелени редиса, а чтобы создать необходимые уровни pHиспользовала HCl и NaOH.

Для контроля и подтверждения уровня кислотности в обеих емкостях я использовала pH-полоски.

Я создала две тестовые пробирки: в первой я добилась pH=1(HCl),

а во второй — pH=10(NaOH).В каждую пробирку я поместила одинаковое количество экстракта микрозелени редиса. Затем я оставила образцы на час для наблюдения за процессом разложения [13].

В ходе наблюдения мноюбыли зафиксированы следующие изменения в образцах экстракта микрозелени:

Таблица 6. Анализ разложения микрозелени

После инкубации я провела дополнительное исследование для оценки остаточного содержания питательных веществ (например, витамина C), чувствительных к окислению, методом титрирования.

Я применила методику, основанную на взаимодействии йода со смесью крахмала. Крахмал служил индикатором: синий цвет раствора в присутствии йода исчезает при окислении витамина С (или другого восстановителя). Чем меньше йода потребовалось, тем больше восстановителей (витаминов) сохранилось в образце.

Таблица 7. Выводы о сохранении питательных веществ

Таким образом, процесс первичного и наиболее интенсивного разрушения клеточной структуры и пигментов микрозелени редиса (подтвержденный сильным цветовым переходом на красный) происходит преимущественно в желудке рН=1.Это необходимо для подготовки пищи к дальнейшему перевариванию.

Исследование показало, что лучшее сохранение чувствительных к кислоте витаминов и микроэлементов наблюдается в щелочной среде кишечника рН=10.В кислой среде эти вещества активно разрушаются [14].

Я установила, что микрозелень начинает разлагаться в желудке, но питательные вещества лучше сохраняются для последующего усвоения в более нейтральной/щелочной среде кишечника. Эффективное усвоение зависит от баланса между необходимым разрушением структуры в желудке и сохранением питательных веществ в кишечнике.

2.5. Мероприятия по включению микрозелени в рацион школьников

В рамках просветительской деятельности школьников о пользе и технологии выращивания микрозелени, я под руководством своего научного руководителя провожу мастер-классы и различные мероприятия для школьников с 5 по 11 классы. Также мы провели мастер-класс «Почувствуй себя сити-фермером» для воспитанников детского сада «Березка», вместе с юными экологами, мы познакомились с этими маленькими съедобными растениями и научились высаживать микрозелень.

Хотелось бы добавить, что и я с началом работы по выращиванию, включила микрозелень в своей рацион и стараюсь употреблять ее ежедневно.

Добавление микрозелени в мой рацион значительно улучшило моё самочувствие. Я заметила, что стала более энергичной и бодрой, что особенно важно в течение учебного дня.

Кроме того, микрозелень добавляет разнообразие в мой рацион, и это делает питание более интересным и приятным. Я с удовольствием экспериментирую с новыми рецептами и вкусами. В итоге, микрозелень стала неотъемлемой частью моего питания и здоровья!

И это все после нескольких месяцев регулярного употребления микрозелени, поэтому я считаю, что очень важно привить ребятам желание включить в свой рацион микрозелень.

2.6.Перспектива развития проекта

В МАОУ СОШ №1, есть необходимое оборудование для объёмного производства микрозелени, поэтому в будущем мы планируем расширить производство и выращивать большое количество лотков с микрозеленью еженедельно для нашей школьной столовой.

Поэтому, чтобы это было официально для ее реализации мы бы хотели получить документ - декларация ТР ТС 021 2011 «О безопасности пищевой продукции», он регулирует стандарты, принятые на территории стран участниц таможенного союза (ТС, ЕАЭС).

Наша деятельность как сити-фермеров стабильно развивается. Пока что мы производим ровно половину от целевого объёма (примерно 70-80 лотков в неделю), но работаем и ухаживаем за ростками ежедневно

У нас имеется необходимое оборудование начиная от помещения и заканчивая стеллажами с гидропоникой. Мы заключили договор с когалымской агролабораторией «Зеленка» по выращиванию микрозелени, для полного подключения и автоматизации оборудования в нашей школе. Также «Зеленка» стала резидентом Сколково и в рамках своего стартапа по созданию на 3D принтере функциональной гидропонной установки в школы города, в том числе и в нашу поступит эта уникальная вещь для выращивания.

Заключение

В ходе работы я подтвердила гипотезу о пользе микрозелени, доказав, что ее выращивание в условиях школы возможно и высокоэффективно.

Экспериментально установила, что для получения наиболее

питательного и обильного урожая в условиях северного региона необходимо использовать фитолампы и поддерживать слабокислую среду субстрата (рН 5.5–6.0). Этот режим обеспечивает максимальное содержание Витамина С.

При помощи анализа усвоения я показала, что питательные вещества

микрозелени эффективно сохраняются в щелочной среде кишечника, гарантируя их высокую биодоступность.

Я успешно освоила технологию сити-фермерства, провожу просветительскую работу среди школьников и наладила стабильное производство микрозелени.

Мною был разработан буклет, которым мы делимся на наших мастер-

классах.

Именно поэтому мой проект имеет высокую практическую значимость для круглогодичного обеспечения учащихся нашей школы свежим, витаминизированным продуктом, что является ключевым шагом к укреплению здоровья и внедрению здорового образа жизни.

Список литературы

1.https://www.rbc.ru/life/news/62d576109a79471d55304a71

2.https://agroopt-market.ru/blogs/news/mikrozelen-plyusy-i-minusy-vyraschivaniya

3.https://vione.ru/blog/vse-o-vodorodnoy-vode/kakaya-mikrozelen-luchshe/

4. https://www.growmicro.ru/blog/sitifermeram/obzor-substratov-dlya-vyrashchivaniya-mikrozeleni/?ysclid=m6b1kmiaex40832245

5. https://home-hydroponica.ru/udobrenija-dlja-mikrozeleni/

6. https://www.botanichka.ru/article/doloj-avitaminoz-luchshaya-mikrozelen-dlya-domashnego-vyrashhivaniya/

7. https://www.growmicro.ru/blog/prorashchivanie/mikrozelen-kress-salat-kak-vyrastit/?ysclid=m6b2bzo6jg715710200

8. Иванов А. Б. "Микрозелень: технология выращивания и польза" – Москва, 2020.

9. Петров В. С. "Здоровое питание школьника в северных регионах" – Санкт-Петербург, 2019.

10.https://kopilkaurokov.ru/himiya/uroki/lektsiia_po_teme_iodimetriia_m_iodometriia

11. https://school-science.ru/21/1/57255

12. https://semena-zakaz.ru/blog/raznoe/kislotnost-pochvy-kak-vliyaet-uroven-ph-na-rost-i-razvitie-rasteniy/?ckattempt=1

13. https://gastroscan.ru/handbook/117/2846

14. https://moodle.kstu.ru/pluginfile.php/227855/mod_resource/content