Efecto de distintos tipos de luz LED en el cultivo de microgreens: crecimiento, peso y contenido de micronutrientes
Gracias a una de nuestra amiga, Lucia Jasenovska, y a su estudio sobre microgreens, hoy contamos con información mucho más valiosa acerca de los efectos de los distintos espectros de luz en las especies de microgreens, de la que hablaremos en este artículo.
Queremos agradecer desde aquí el hecho de haber utilizado nuestras semillas, de haber realizado el experimento con ellas y de aportar tanto valor al mundo de los microgreens y al sector hortícola.
¡Gracias, Lucia!
¿Cómo influye la luz en general en el cultivo de microgreens?
La luz juega un papel importante en el crecimiento de las plantas, y los microgreens también dependen de ella. Los distintos tipos de luz, así como la duración de la exposición, pueden influir en varios aspectos:
- Velocidad de crecimiento: la intensidad y calidad de la luz pueden acelerar o ralentizar el desarrollo de las plantas.
- Valor nutricional: la luz puede modificar la concentración de vitaminas y otros compuestos beneficiosos.
- Metabolismo: los procesos fisiológicos de la planta dependen en gran medida de la luz recibida.
- Aspecto visual: la iluminación influye en la altura, el peso y la coloración de los microgreens.
Esto es especialmente importante hoy en día, ya que muchas personas cultivan plantas en interiores utilizando lámparas LED, ya sea en casa, en granjas urbanas o en sistemas hidropónicos. Por eso, entender cómo la luz afecta a los microgreens es fundamental para nosotros, los productores de microgreens.
¿Por qué utilizamos lámparas LED en el cultivo de microgreens?
Los microgreens suelen cultivarse en entornos artificiales y controlados, donde la luz artificial es un factor clave. Los diodos emisores de luz (LED) se utilizan con frecuencia en la agricultura interior por varias razones:
- Disponibilidad y coste: los LED son fácilmente accesibles y relativamente económicos.
- Facilidad de uso y optimización: son sencillos de utilizar y pueden ajustarse según las necesidades específicas del cultivo.
- Eficiencia energética: los LED destacan por su bajo consumo energético.
- Solución a problemas de tierra y clima: ayudan a reducir la presión sobre el uso del suelo y los efectos del cambio climático, disminuyendo la huella humana, garantizando la producción de alimentos durante todo el año y mejorando la capacidad de producción.
- Optimización del cultivo y la calidad: los LED ofrecen oportunidades para mejorar el proceso de cultivo y la calidad de los microgreens.
Fotografía de la documentación del experimento⬇️
¿Cómo se realizó el experimento?
Al elegir los LED adecuados, es posible mejorar tanto la producción como la calidad de los microgreens.
Si bien ya se conocen algunos efectos de los distintos espectros de luz, todavía hay poca información sobre cómo responden las diferentes especies y genotipos.
Este estudio tuvo como objetivo analizar cómo la luz LED roja, azul y blanca influye en el crecimiento y en la composición de pigmentos de los microgreens, incluyendo evaluaciones no invasivas del contenido de antocianinas y flavonoides.
Imagen 1 de la documentación del experimento ⬇️
Condiciones:
El estudio se realizó entre febrero y junio de 2023 en IPES SUA NITRA, en Eslovaquia, bajo condiciones controladas y registradas: 20 °C durante la noche y 23 °C durante el día, con una humedad relativa del 60–80%.
Las semillas de la misma variedad se dividieron en partes iguales y cada una se trató con un tipo de luz diferente. En el experimento se utilizaron semillas de MP SEEDS.
Se emplearon tres tipos de lámparas: LED polícromas de luz blanca cálida, LED monocromáticas rojas (pico en 660 nm) y LED monocromáticas azules (pico en 470 nm).
La intensidad de la luz en las tres cámaras se ajustó para mantener una salida de energía similar (~60 W·m⁻²), lo que corresponde aproximadamente a un PPFD de ~160 μmol fotones·m⁻² para la luz azul, ~175 μmol fotones·m⁻² para la luz blanca y hasta ~200 μmol fotones·m⁻² para la luz roja.
El fotoperiodo establecido fue de 14/10 (día/noche).
Foto 2 de la documentación del experimento ⬇️
¿Qué variedades de microgreens se analizaron en el experimento?
- Amaranto
- Repollo
- Nabo
- Rúcula
- Lechuga
- Berro
- Rábano Rojo Rambo
- Rábano Rose
- Mostaza
- Espinaca
- Fenogreco
- Pak choi
- Mizuna
- Komatsuna
- Kale (col rizada)
- Brócoli
- Remolacha roja
- Remolacha amarilla
- Albahaca italiana
- Albahaca Roja Dark Opal
- Cebolla
¿Qué se midió en los microgreens en el experimento?
Peso fresco y seco:
Al final de cada ciclo de cultivo, se tomaron muestras de plantas individuales y se midió inmediatamente su peso fresco.
Después, las muestras se colocaron en bolsas de papel y se secaron en un horno a 75 °C durante 2 días, hasta que su peso se estabilizó. A continuación, se registró el peso seco.
Análisis de pigmentos:
Se tomaron muestras de cada bandeja con microgreens, se pesaron, se envasaron en bolsas, se congelaron y se almacenaron en un ultracongelador a -81 °C. Posteriormente, las muestras fueron extraídas y homogeneizadas.
La mezcla se diluyó con acetona al 80%, se transfirió a tubos de fondo cónico y se centrifugó. Finalmente, se midió la absorbancia mediante un espectrofotómetro y se calcularon los contenidos de clorofila y carotenoides.
Parámetros medidos con un fluorímetro multiespectral:
Se utilizó un fluorímetro multiespectral para medir, desde la parte superior de las plantas y sin contacto, la fluorescencia de clorofila, flavonoides y antocianinas. A partir de estas mediciones se calcularon tres ratios de excitación de fluorescencia (FERs):
Versión simplificada del lenguaje científico al lenguaje del agricultor (necesaria más adelante):
FERR/UV: es FR dividido por FUV. FR es la intensidad de fluorescencia tras luz roja y FUV la intensidad tras luz ultravioleta. Este ratio estima el contenido de flavonoides.
FERR/G: es FR dividido por FG. FR es la intensidad de fluorescencia tras luz roja y FG la intensidad tras luz verde. Este ratio estima el contenido de antocianinas.
Ratio de fluorescencia simple (SFR): es F735 dividido por F685. F735 es la fluorescencia tras luz azul en la zona de rojo lejano y F685 es la fluorescencia tras luz azul en la zona roja. Este ratio estima la concentración superficial de clorofila.
Gráficos con los resultados medios del experimento
En los gráficos, cada punto (x) representa el valor medio, la línea indica la mediana y los bordes de la caja corresponden a los cuartiles. Los puntos muestran la distribución general de los valores.
A continuación analizaremos conclusiones subjetivas y ejemplos que son importantes para nosotros como productores de microgreens y que pueden implementarse en granjas de microgreens.
Cómo influyen los diferentes colores de lámparas LED en los microgreens – tabla con resultados. Fuente: estudio de Lucia Jasenova.
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Efecto de los diferentes espectros de luz sobre diversos parámetros en todas las especies y genotipos analizados:
(A) Peso fresco (FW) de plantas individuales
(B) Contenido total de clorofila en las hojas
(C) Contenido total de carotenoides en las hojas
(D) Ratio de excitación de fluorescencia R/UV (FERR/UV) relacionado con el contenido de flavonoides
(E) Ratio de excitación de fluorescencia R/G (FERR/G) relacionado con el contenido de antocianinas
(F) Ratio de fluorescencia simple (SFR)
¿Cómo afectan las luces blanca, azul y roja al peso fresco de los microgreens?
El indicador de peso fresco es crucial para nosotros en el negocio de los microgreens, ya que determina cuánto podemos cosechar, así como el precio y la cantidad que podemos vender.
Lo que se puede observar en los gráficos es que los microgreens cultivados bajo luz blanca producen el mayor peso, seguidos por la luz roja y, finalmente, la luz azul.
Ejemplos específicos del experimento:
- Los microgreens de amaranto cultivados bajo luz azul pesan casi 5 veces menos que los cultivados bajo luz blanca (Azul: 0,510 g; Rojo: 1,450 g; Blanco: 2,440 g).
- Los microgreens de rábano Rojo Rambo cultivados bajo luz blanca pesan más del doble en comparación con los cultivados bajo luz azul (Blanco: 5,330 g; Azul: 2,430 g).
- El berro crece con mayor peso bajo luz blanca y menor bajo luz azul. La luz roja también ofrece buenos resultados, aunque no tan altos (Blanco: 3,0 g; Azul: 0,660 g; Rojo: 1,830 g).
- Los microgreens de pak choi muestran un peso casi similar bajo luz roja y blanca, mientras que bajo luz azul el peso es menor (Blanco: 2,0 g; Azul: 1,300 g; Rojo: 1,990 g).
En resumen:
La luz LED blanca generalmente produce los microgreens más pesados, lo que la convierte en la mejor opción para maximizar el rendimiento y la rentabilidad.
Por otro lado, la luz LED azul genera microgreens de “mayor calidad” si hablamos de beneficios nutricionales, aunque ralentiza el crecimiento.
Esta información es valiosa para optimizar las condiciones de cultivo y así obtener la mejor cosecha y el mayor valor en el mercado.
¿Cómo afectan las luces LED blanca, azul y roja a la concentración de flavonoides y antocianinas en los microgreens?
Los flavonoides y las antocianinas son compuestos naturales presentes en las plantas, incluidos los microgreens, que aportan beneficios para la salud. Su concentración puede convertirse en una ventaja competitiva importante hoy en día y aún más en el futuro, especialmente a medida que el mercado de los microgreens se vuelve cada vez más saturado. Además, la concentración de estos compuestos puede verse influida por el color de las lámparas LED bajo las cuales se cultivan.
¿Qué son los flavonoides y las antocianinas y por qué son importantes para la salud humana y para los productores de microgreens?
Flavonoides:
Son un tipo de antioxidantes que se encuentran comúnmente en frutas, verduras y hierbas.
Ayudan a las plantas a protegerse del estrés ambiental y también son beneficiosos para la salud humana.
Los flavonoides tienen propiedades antiinflamatorias y antioxidantes, lo que puede ayudar a reducir el riesgo de enfermedades crónicas como enfermedades cardiovasculares, cáncer y trastornos neurodegenerativos.
También pueden apoyar el sistema inmunológico y promover la salud en general.
Antocianinas:
Son un subgrupo de flavonoides responsables de los colores rojo, morado y azul en muchas frutas y verduras.
Actúan como potentes antioxidantes, ayudando a proteger las células del daño causado por los radicales libres.
Las antocianinas se han asociado con una mejor salud cardiovascular, una mayor función cognitiva y efectos antiinflamatorios.
También pueden contribuir a una mejor salud ocular y ayudar a regular los niveles de azúcar en sangre.
En el contexto de los microgreens, estos compuestos se encuentran en formas concentradas de nutrientes debido a su estado joven y delicado. Cuando los microgreens se cosechan temprano, suelen presentar niveles más altos de flavonoides y antocianinas en comparación con las plantas en su etapa madura. Por eso son tan saludables.
La concentración de estas sustancias es clave en la agricultura urbana, especialmente a la hora de promover hábitos de vida saludables y de informar a nuestros clientes, que muestran un gran interés en este tema.
¿Cómo afectan los colores de las lámparas LED a la concentración de flavonoides en los microgreens? – ejemplos
Está demostrado que el tipo y el color de la luz influyen significativamente en el contenido de antocianinas y flavonoides en los microgreens. Estudios previos han mostrado un aumento del contenido fenólico bajo iluminación LED azul en col china y brotes de trigo sarraceno.
La luz azul tiene el efecto más positivo sobre el contenido de flavonoides.
¿Y qué ocurre con otros colores de luz? Las plantas cultivadas bajo luz azul presentan los niveles más altos de flavonoides, seguidas por las cultivadas bajo luz blanca y, finalmente, las cultivadas bajo luz roja.
Ejemplos específicos del experimento:
Mizuna: mayor concentración de flavonoides bajo luz azul (1,370 g) en comparación con la luz roja (1,590 g) y blanca (1,580 g).
Kale: concentración de flavonoides bajo luz roja (1,070 g), luz azul (0,990 g) y luz blanca (1,090 g).
Amaranto: concentración de flavonoides bajo luz roja (1,080 g), luz azul (0,960 g) y luz blanca (1,020 g).
Remolacha roja: concentración de flavonoides bajo luz roja (1,240 g), luz azul (1,060 g) y luz blanca (1,220 g).
Repollo rojo (microgreens): mayor contenido de flavonoides cuando se cultiva bajo luz blanca (Azul: 1,370 g; Rojo: 1,140 g; Blanco: 1,230 g).
Variaciones entre especies del experimento:
La mayoría de los microgreens mostraron niveles más altos de flavonoides bajo luz azul en comparación con la luz roja o blanca.
En algunas especies, como la lechuga, el kale y la remolacha, la luz blanca con componente azul fue suficiente para igualar los niveles de flavonoides obtenidos bajo luz azul.
En conclusión, la luz azul generalmente incrementa el contenido de flavonoides en los microgreens de forma más efectiva que la luz roja o blanca, aunque algunas especies responden de manera diferente.
En nuestra opinión, las diferencias entre la luz blanca y la azul no son tan grandes, por lo que la combinación ideal sería utilizar lámparas LED blancas con componente azul o directamente luz blanca, ya que además favorecen un mayor peso en los microgreens.
¿Cómo afectan los colores de las lámparas LED a la concentración de antocianinas en los microgreens? – ejemplos
La calidad de la luz influye en el contenido de antocianinas de forma similar a los flavonoides, aunque con algunas respuestas específicas según la especie. En general, la luz azul tiende a aumentar los niveles de antocianinas en los microgreens de hoja verde (este aumento está relacionado con los receptores de luz azul presentes en las plantas).
Sin embargo, la respuesta de las especies de hoja roja a los distintos espectros de luz varía más que en las especies de hoja verde.
Ejemplos específicos del experimento:
Amaranto (hoja roja): la concentración de antocianinas varía según las condiciones de luz: bajo luz roja es de 1,950 g, bajo luz azul de 2,480 g y bajo luz blanca de 1,240 g.
Otras especies de hoja roja: muestran un efecto mínimo del espectro de luz sobre el contenido de antocianinas.
Especies de hoja verde: generalmente, la luz azul aumenta el contenido de antocianinas, con excepciones como la mostaza, donde la luz azul no incrementa estos compuestos.
Rábano, cebolla y brócoli: no presentan una respuesta significativa en el contenido de antocianinas frente a los distintos espectros de luz.
En el caso de especies de hoja roja como la mizuna y la albahaca roja, no se observó el aumento esperado de antocianinas bajo luz azul, lo cual es inusual y requiere estudios adicionales.
En conclusión, la luz azul generalmente aumenta el contenido de antocianinas en los microgreens de hoja verde, pero la respuesta en las especies de hoja roja es más variable y requiere una investigación más profunda.
¿Cómo afectan los colores de las lámparas LED a la concentración de colores, clorofila y carotenoides en los microgreens?
Nivel de clorofila en microgreens según el color de la luz LED
El color de la luz LED influye significativamente en la concentración de clorofila y carotenoides en los microgreens. La luz azul y blanca tienden a aumentar los niveles de clorofila y carotenoides en comparación con la luz roja. La luz azul es especialmente eficaz para activar los genes implicados en la síntesis de clorofila, mientras que la luz roja, cuando se utiliza a altas intensidades, puede reducir la concentración de precursores de la clorofila.
Ejemplos específicos del experimento:
- Los microgreens de mizuna mostraron niveles similares de clorofila bajo luz azul (0,800 g) y blanca (0,800 g), ligeramente superiores a los observados bajo luz roja (0,780 g).
- El kale presentó la mayor concentración de clorofila bajo luz roja (0,590 g), con niveles más bajos bajo luz azul (0,430 g) y luz blanca (0,570 g).
- Los microgreens de amaranto mostraron la mayor concentración de clorofila bajo luz blanca (1,810 g), con valores menores bajo luz azul (1,150 g) y luz roja (1,340 g).
- Los microgreens de remolacha roja presentaron concentraciones de clorofila bastante constantes en todos los tipos de luz, ligeramente más altas bajo luz blanca (0,138 g) en comparación con la luz azul (0,111 g) y roja (0,134 g).
- Los microgreens de repollo rojo mostraron cantidades similares de clorofila bajo luz azul y blanca (Azul: 0,800 g; Rojo: 0,610 g; Blanco: 0,850 g).
Foto comparativa del cultivo de la misma variedad bajo diferentes tipos de luz (Repollo rojo) ⬇️
Concentración de carotenoides en microgreens tras el uso de diferentes colores de lámparas LED
El contenido de carotenoides muestra tendencias similares a las de la clorofila. La luz azul tiene un efecto positivo en los niveles de carotenoides en los microgreens, como se observa en la lechuga, donde favorece su acumulación.
Sin embargo, este efecto puede variar entre distintas especies. Por ejemplo, la espinaca no mostró el mismo aumento bajo luz azul.
Además, el crecimiento más rápido bajo luz blanca y roja en comparación con la luz azul puede provocar un efecto de dilución, en el que la biomasa aumenta más rápidamente que la síntesis de pigmentos, reduciendo así la concentración de pigmentos por unidad de biomasa.
Por lo tanto, la elección del color de la luz LED juega un papel crucial en la determinación de la concentración de clorofila y carotenoides en los microgreens, siendo la luz azul la que generalmente presenta el mayor efecto.
Foto comparativa del cultivo de la misma variedad bajo diferentes tipos de luz (Amaranto y Mostaza Red Giant) ⬇️
Resumen
El estudio demostró claramente que los espectros de luz influyen significativamente en el crecimiento y el contenido de pigmentos en los microgreens.
Los experimentos, realizados con 21 genotipos bajo luces LED roja, azul y blanca, mostraron que la luz blanca generalmente produjo un mayor peso fresco en comparación con las luces monocromáticas, especialmente la luz azul.
En general, los LED blancos favorecieron el mejor crecimiento y tuvieron efectos positivos en la mayoría de los parámetros analizados en distintas especies, lo que destaca la ventaja de utilizar LEDs blancos de espectro amplio frente a LEDs monocromáticos.
Sin embargo, algunas especies mostraron una mayor preferencia por la luz azul (por ejemplo, genotipos de albahaca, mizuna y kale) o por la luz roja (como la mostaza y el pak choi).
El estudio confirmó que la manipulación del espectro de luz puede mejorar tanto la cantidad como la calidad de los microgreens, especialmente en lo que respecta al contenido de flavonoides y antocianinas, aunque estas respuestas dependen del genotipo, por lo que las condiciones óptimas deben ajustarse a cada especie.
La mayoría de las especies se beneficiaron de la luz azul y blanca en cuanto a concentraciones de clorofila y carotenoides en comparación con la luz roja.
La luz azul fue especialmente eficaz para aumentar los niveles de flavonoides y antocianinas, aunque en algunos casos redujo el crecimiento.
En conclusión, aunque los LED blancos de espectro múltiple influyeron positivamente en la mayoría de los rasgos cuantitativos y cualitativos de los microgreens, la luz azul mejoró la calidad pero a veces redujo el crecimiento.
Estos resultados subrayan la importancia de optimizar las condiciones de luz para mejorar la producción y el valor nutricional de los microgreens.
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Propietario de MP SEEDS y cultivador de microgreens con más de 10 años de experiencia práctica. Desde hace más de 5 años dirige una empresa especializada en el suministro de semillas certificadas y accesorios de cultivo para productores de toda Europa. Ha trabajado con cientos de variedades de microgreens, especializándose en la calidad de la germinación, la consistencia del rendimiento y la resolución de problemas habituales, como el moho y el crecimiento desigual.
