Nutritional value of hydroponically cultivated Lactuca Sativa L. “Frillice” using urine-derived nutrient solutions

Abstract

Hovedmålet i denne oppgaven var å analysere hydroponisk dyrket salat av typen Lactuca sativa L. «Frillice» ved hjelp av åtte ulike næringsløsninger, og å analysere salatenes næringsverdi. En næringsløsning basert på menneskelig urin (Aurin) ble brukt i fem av de åtte næringsløsningene. For de tre resterende ble det tatt utgangspunkt i en syntetisk næringsløsning. De åtte variantene ble tilsatt ulike kombinasjoner av supplerende næringsstoffer i form av ioner. Salatene ble dyrket i kontrollerte omgivelser ved hjelp av dypvannskultur-metoden (Deep Water Culture). Dyrkingsbetingelsene ble justert for å oppnå best mulig vekst med tanke på luftfuktighet, temperatur, lysintensitet samt en kombinasjon av ulike bølgelengder. Dag og natt ble simulert ved at plantene fikk tilgang på lys en viss periode av døgnet i tillegg til at temperaturen ble justert. Den totale vekstperioden fra spiring til høsting var fem uker. Etter høsting ble mesteparten av materialet tørket ved 60 °C og lagret på CIRiS. Resten ble frysetørket med hensikt på tillaging av ekstrakter som skulle benyttes i analyser for å undersøke næringsinnholdet. To ulike ekstrakter ble laget av det frysetørkede materialet: et metanolekstrakt og et 0.12 M NaOH-ekstrakt. Metanol-ekstraktet ble benyttet i to ulike antioksidant-analyser og for å måle totalt innhold av fenoliske forbindelser. NaOH-ekstraktet ble benyttet for å analysere totalt innhold av løselige proteiner. Salatprøvenes askeinnhold ble også målt. Med hensikt å optimalisere analyseprosessen og tillaging av ekstraktene, ble metodene først testet på salat som ble kjøpt på en butikk i nærheten. Analysene som ble gjort av prøvematerialet avdekket at det var forskjeller mellom prøvene som kan forklares ut ifra de ulike næringsløsningene som ble benyttet. En av grunnene til dette kunne være sammenhengen mellom økt produksjon av fenoliske forbindelser og antioksidanter som følge av ytre stressfaktorer, hvor i dette forsøket det gjaldt tilgangen på ulike næringsstoffer. Resultatene viste at salatens næringsverdi økte dersom planten ble utsatt for noe stress, da plantene som ble dyrket i mindre optimale næringsløsninger hadde økt antioksidantkapasitet og høyere innhold av fenoliske forbindelser enn de andre prøvene. Basert på resultatene, kan det se ut til at å benytte Aurin som næringsløsning i hydroponisk dyrking vil fungere bra med hensyn på salatens næringsverdi. derimot kan det være fordelaktig å supplere Aurin med visse tilsetninger, da dette så ut til å ha god effekt både på salatenes næringsverdi og total biomasse.

The main goal of this bachelor’s thesis was to analyze hydroponically cultivated lettuce (Lactuca sativa L. Frillice) by using eight different nutrient solutions, and to assess their nutritional value. Five of the nutrient solutions were based on a human urine-derived nutrient fertilizer (Aurin). The three remaining nutrient solutions were synthetic variants, including the reference. The treatments contained different additions of supplementary nutrient ions. The lettuce was cultivated in a controlled environment using the Deep Water Culture hydroponic method. Conditions were adjusted for optimal growth in terms of humidity, temperature, light intensities including a mixture of wavelengths. Day and night was simulated with light and dark hours with slightly different temperatures. Total cultivation period from sowing to harvest was 5 weeks. After harvesting the lettuce, most of the material was dried at 60 °C and stored at CIRiS. The rest was freeze-dried for the purpose of making extracts to be used in different nutrient analysis. Two extracts were prepared from the freeze-dried material: methanol and 0,12 M NaOH. The methanol extract was used to assess antioxidant activity and total phenolic content. The NaOH extract was used to assess the amount of total soluble protein content. Ash content was also measured. For the purpose of optimizing the analyzing process, preparation of extracts and methods of analysis were first tested on lettuce from the local supermarket. The nutrient analyses did reveal variations among the samples which can be explained based on the nutritional properties of the different nutrient solutions. The nutritional value also seemed to be influenced by environmental stressors, in this case, differences in the nutrient availability. The results showed that inducing some stress on the plants had positive effects on their nutritional value, especially regarding antioxidant effects and content of phenolic compounds. As to whether Aurin is a suitable fertilizer for hydroponic cultivation, the results do look promising. However, supplementing with certain compounds does seem to produce even better results both regarding the nutritional value and the total amount of biomass.