ارزیابی اثر شرایط محیطی بر جوانه‌زنی و خواص آنتی‌اکسیدانی جوانه خوراکی بذر ماش (Vigna radiata), گندم (Triticum aestivum) و شبدر (Trifolium alexandrinum L)در سیستم هیدروپونیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم ومهندسی صنایع غذایی، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران

2 گروه کشاورزی، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران

3 گروه گیاه‌پزشکی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران.

10.22124/jms.2026.9712

چکیده

دمای محیط و ویژگی‌های نور، به‌ویژه طول دوره روشنایی و نوع طیف تابشی، از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده در جوانه‌زنی بذرها و تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی مراحل آغازین رشد محسوب می‌شوند. اهمیت این موضوع زمانی بیشتر می‌شود که جوانه‌های خوراکی به دلیل دارا بودن ترکیبات فنلی، فلاونوئیدها و آنزیم‌های آنتی‌اکسیداتیو، جایگاه ویژه‌ای در تغذیه و سلامت غذایی پیدا کرده‌اند. این پژوهش به‌منظور بررسی اثر سه سطح دمایی ۲۳، ۲۸ و ۳۱ درجه سانتی‌گراد، دو فتوپریود ۱۲ و ۱۶ ساعت و دو نوع نور LED شامل سفید و قرمز–آبی بر شاخص‌های جوانه‌زنی و ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی جوانه‌های خوراکی ماش، گندم و شبدر در شرایط هیدروپونیک انجام شد. بذرها در سیستم هیدروپونیک حاوی آب مقطر و محلول غذایی هوارسانی‌شده هُوَگ‌لند، بر روی سینی‌های توری با تهویه و در شرایط کنترل‌شده‌ی دما و نور رشد داده شدند. آزمایش در قالب طرح فاکتوریل کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا گردید و علاوه بر درصد جوانه‌زنی، مقادیر ظرفیت آنتی اکسیدانی(DPPH)، فنل کل، فلاونوئید کل و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد دما و نور اثر معنی‌داری بر پاسخ‌های فیزیولوژیک و بیوشیمیایی جوانه‌ها دارند. دمای ۲۸ درجه بیشترین جوانه‌زنی را در هر سه گونه ایجاد کرد، در حالی‌که گندم در دمای ۳۱ درجه پایداری بیشتری نسبت به ماش و شبدر نشان داد. شبدر نیز در دمای ۲۳ درجه با تأخیر جوانه‌زنی مواجه شد. نور قرمز_آبی و فتوپریود ۱۶ ساعته، موجب افزایش شاخص‌های آنتی‌اکسیدانی شدند. همچنین ماش بیشترین فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، گندم بیشترین فلاونوئید و شبدر بیشترین فنل کل را نشان داد. نتایج بیانگر اهمیت تنظیم هماهنگ دما، نور و فتوپریود در بهبود کارایی جوانه‌زنی و افزایش ارزش تغذیه‌ای جوانه‌ها هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Environmental Conditions on the Germination and Antioxidant Properties of Mung Bean, Wheat, and Clover Seeds in a Hydroponic System

نویسندگان [English]

  • Seyed Aryan Moghaddas Tafreshi 1
  • Sahar Doaei 2
  • Hadi Rahanandeh 3
1 M.Sc. Graduate, Department of Food Science and Engineering, Lahijan Branch, Islamic Azad University, Lahijan, Iran
2 Department of Agriculture, La.C., Islamic Azad University, lahijan, Iran
3 Department of Plant protection, Ra.C., Islamic Azad University, Rasht, Iran
چکیده [English]

Environmental temperature and light characteristics, particularly photoperiod duration and radiation spectrum, are critical determinants of seed germination and physiological regulation. Edible sprouts gain prominence in nutrition due to their rich content of phenolic compounds, flavonoids, and antioxidant enzymes This research investigated the effect of three temperature levels (23,28,and 31 0C), two photoperiods (12 and 16 hours), and two LED light types (white and red–blue) on the germination indices and antioxidant characteristics of mung bean, wheat, and clover sprouts grown hydroponically. Seeds were cultivated in a system using distilled water and aerated Hoagland nutrient solution on mesh trays, ensuring controlled ventilation and environmental conditions. The experiment followed a completely randomized factorial design with three replications. Measurements included germination percentage, antioxidant capacity (DPPH), total phenol, total flavonoid content, and the activity of catalase and peroxidase enzymes. Results demonstrated that temperature and light significantly influenced the physiological and biochemical responses of the sprouts. The 28 0C temperature yielded the highest germination across all three species. Wheat exhibited greater stability compared to mung bean and clover at 31 0C, while clover showed delayed germination at 23C. The red-blue light combined with the 16 hour photoperiod significantly increased antioxidant indices overall. Species patterns were mung bean displayed the highest antioxidant enzyme activity, wheat possessed the highest flavonoid content, and clover yielded the highest total phenol content. These findings show the need to harmonize temperature, light quality, and photoperiod regulation to optimize germination efficiency and enhance the overall nutritional value of these functional food sprouts

کلیدواژه‌ها [English]

  • Total phenol
  • Total flavonoid
  • Antioxidant activity
  • Catalase and peroxidase
  • DPPH assay
Aebi, H. 1984. Catalase in vitro. Methods in Enzymology, 105: 121–126. (Journal)
Ahadzadeh, M., Pourbeyrami Hir, Y., Chamani, E., Maleki Lajayer, H., Shahi, A., & Hasanzadeh, M. 2023. Investigation on the effects of intensity and quality of LED lights on in-vitro regeneration & growth of yellow flag (Iris pseudacorus). Journal of Plant Production Research, 30 (4): 1–20. (Journal)
Bewley, J.D., Bradford, K.J., Hilhorst, H.W.M., & Nonogaki, H. 2016. Seeds: Physiology of Development, Germination and Dormancy (3rd ed.). Springer. (Book)
Bradford, K.J. 2018. Seed germination and dormancy. In Bewley, B., Bradford, K.J., Nonogaki, H., & Finch-Savage, J.M.M. (Eds.), Seeds: Physiology of Development, Germination and Dormancy (4th ed., pp. 439–481). Springer. (Book Chapter)
Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E., & Berset, C. 1995. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT – Food Science and Technology, 28 (1): 25–30. (Journal)
Chance, B., & Maehly, A.C. 1955. Assay of catalases and peroxidases. Methods in Enzymology, 2: 764–775. (Journal)
Eshaghi, S.M.R., Ebrahimi, P., & Zand, B. 2013. Investigation of quantitative and qualitative characteristics of silage corn genotypes in Varamin region. Electronic Journal of Crop Production, 5 (4): 19–38. Retrieved February 20, 2013. http://www.magiran.com/magtoc.asp?mgID=5543&number=20. (In Persian)
Food and Agriculture Organization. 2008. Statistics: FAOSTAT agriculture. Retrieved June 10, 2010 from http://fao.org/crop/statistics. (Online Report)
Ghavidel, R.A., & Prakash, J. 2007. The impact of germination and dehulling on nutrients, antinutrients, and in vitro digestibility of legume seeds. LWT – Food Science and Technology, 40: 1292–1299. (Journal)
Hoagland, D.R., & Arnon, D.I. 1950. The water-culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experiment Station Circular, 347. (Report)
Islam, T., Yu, X., & Xu, B. 2017. Phenolic profiles, antioxidant capacities and metal-chelating ability of edible sprouts: Effect of germination and thermal processing. Food Chemistry, 225: 122–132. (Journal)
Jahani, M.R., & Chaichi, M.R. 1998. Effect of water salinity on germination of two barley cultivars. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 5 (3): 24–34. (In Persian)(Journal)
Kafayatullah, S., Ahmad, S., & Waseem, K. 2020. Isoflavones in legumes: Occurrence, biosynthesis, and health benefits. Journal of Functional Foods, 67: 103835. (Journal)
Kaushik, G., Satya, S., & Naik, S.N. 2017. Effect of germination on antioxidant activity and polyphenol content of cereals and pulses. Food Research International, 100: 256–262. (Journal)
Kumar, N., Kumar, R., & Singh, D. 2019. Hydroponics technology for sustainable vegetable production: A review. Journal of Horticultural Science, 14 (2): 45–52. (Journal)
Lee, S.H., Kim, J.H., & Park, J. 2020. Effect of temperature and light quality on antioxidant metabolism in lentil sprouts. Plant Physiology and Biochemistry, 152: 79–88. (Journal)
Maham, N., Chamani, E., Mohebodini, M., & Tariverdizadeh, N. 2025. Optimizing biosynthesis: The role of LED light spectra in regulating phenolic and flavonoid accumulation in Matricaria chamomilla L. root cultures. BMC Plant Biology, 25 (1): 1573. (Journal)
Mao, J., Chen, X., & Li, Y. 2017. Nutritional and phytochemical composition of germinated seeds: A review. Plant Foods for Human Nutrition, 72: 123–130. (Journal)
Meng, X., Wang, Z., He, S., Shi, L., Song, Y., Lou, X., & He, D. 2019. LED-supplied red and blue light alters the growth, antioxidant status, and photochemical potential of in vitro-grown Gerbera jamesonii plantlets. Horticultural Science and Technology, 37 (4): 473–489. (Journal)
Nam, T.G., Kim, D.O., & Eom, S.H. 2018. Effects of light sources on major flavonoids and antioxidant activity in common buckwheat sprouts. Food Science and Biotechnology, 27 (1): 169–176. (Journal)
Pasqualone, A., Bianco, A.M., Paradiso, V.M., Summo, C., & Caponio, F. 2020. Antioxidant properties of clover sprouts: Effects of germination and light exposure. Food Chemistry, 324: 126–142. (Journal)
Primrose, S.B., & Old, R.W. 2001. Principles of gene manipulation (6th ed.). Blackwell Science Ltd. (Book)
Samuolienė, G., Sirtautas, R., Brazaitytė, A., & Duchovskis, P. 2011. The impact of LED illumination on antioxidant properties of sprouted seeds. Scientia Horticulturae, 129: 31–36. (Journal)
Sies, H. 2015. Oxidative stress: A concept in redox biology and medicine. Redox Biology, 4: 180–183. (Journal)
Siriparu, P., Rungsirivanich, P., & Phimphilai, M. 2022. Effect of light quality on antioxidant capacity of mung bean sprouts. Journal of Plant Biochemistry, 45 (2): 98–107. (Journal)
Shahrajabian, M.H., Sun, W., & Cheng, Q. 2019. Sprouts: Current status, nutritional value and health benefits. Czech Journal of Food Sciences, 37: 403–410. (Journal)
Wang, L., Zhao, Y., & Zhang, J. 2023. Red–blue LED illumination enhances antioxidant metabolism in wheat sprouts by regulating phenylpropanoid biosynthesis. Plant Growth Regulation, 101: 225–236. (Journal)
Weeden, N.F. 1983. Plastid isozymes. In Tanksley, S.D. & Orton, T.J. (Eds.), Isozymes in Plant Genetic and Breeding. Elsevier Scientific Publication Co., Amsterdam, The Netherlands. pp: 139–156. (Book Chapter)
Yin, C., Shi, Z., Li, D., Tian, C., Li, Y., Dong, W., & Zhang, Y. 2025. Red and blue photo-selective nets optimize leaf photostructure and photosynthetic efficiency to enhance antioxidant capacity, yield, and quality in adzuki bean. Frontiers in Plant Science, 16: 1670702. (Journal)
Zhang, J., Wang, C., Fang, W., Yang, R., & Yin, Y. 2024. Production of high-quality wheat sprouts of strong antioxidant capacity: Process optimization and regulation mechanism of red light treatment. Foods, 13 (17): 2703. (Journal)
Zhishen, J., Mengcheng, T., & Jianming, W. 1999. The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Food Chemistry, 64 (4): 555–559. (Journal)