Ускоряване на покълването на тревни семена за производство на чимове на рула
Производството на чимове на рула е предизвикателство. Бързото покълване, гъстата трева и кратките цикли на отглеждане са от съществено значение за ефективния оборот и рентабилността. Ултразвуковата обработка е високоефективна техника за подобряване на отглеждането на трева за чимове. Контролираното излагане на високоинтензивен, нискочестотен ултразвук улеснява усвояването на хранителни вещества, покълването, поникването и растежа на тревни площи и чимове на рула.
Стимулирано с ултразвук покълване на семена
Контролираната ултразвукова обработка създава миниатюрни пукнатини и отвори в семенната обвивка (т.нар. теста), което води до ускорено поглъщане на вода. Повишеното поглъщане на вода подобрява жизнеспособността на семената чрез активиране на метаболитни ензими. При обогатяване с тор ултразвуково обработените семена не само се накисват, но и се подхранват с основни хранителни вещества за бърз и устойчив растеж на тревата и земеделските култури.
Ултразвуковите апарати на Hielscher позволяват прецизно контролирано излагане на семената на оптимална интензивност на ултразвука. Обработката в проточен режим позволява ефективна и възпроизводима ултразвукова обработка, осигуряваща възпроизводими ефекти за постоянно качество.
Промишлен ултразвуков апарат UIP2000hdT за прайминг на семена в поточна линия с цел подобряване на кълняемостта.
Схематично обобщение на ефектите на ултразвука върху семената и механизмите на действие.
Проучване и схема: ©Nogueira et al., 2023
Ултразвуковата обработка и нейните ефекти върху покълването на тревни семена
Изследвания и проучвания за мащабиране са доказали ефективността на ултразвуковата обработка за стимулиране на покълването на семена от различни видове, включително тревни видове от семейство Poaceae като Lolium perenne (многогодишен райграс) и Festuca arundinacea (тръстиковидна власатка), зърнено-бобови и други земеделски култури.
Основни механизми на стимулираното с ултразвук покълване:
- Модифициране на семенната обвивка: Краткотрайната ултразвукова обработка повишава пропускливостта на семенната обвивка (теста), позволявайки по-ефективно поглъщане на вода и кислород. И двете са от съществено значение за започване на метаболитната активност и поникването.
- Стимулиране на ензимната активност: Доказано е, че ултразвуковата обработка повишава активността на ензими като α-амилаза, ускорявайки мобилизирането на запасите от нишесте в ендосперма.
- Прекъсване на покоя: Особено подходяща за семена с твърда обвивка или в частичен покой, контролираната ултразвукова обработка помага за преодоляване на физическия покой чрез образуване на микропукнатини във външните слоеве, като по този начин премахва механичните прегради пред показването на зародишното коренче.
Ултразвуковата обработка с ниска интензивност при честота на ултразвука 20 kHz значително подобрява кълняемостта и ранното развитие на корените при житни и фуражни треви. Тези резултати могат да се приложат на етапа на пониците при хидропонни и почвени условия.
По-продължителната ултразвукова обработка води до по-добро покълване на хибридите Calanthe. Колкото по-продължителна е ултразвуковата обработка, толкова по-бързо е поникването. Това показва положителните ефекти на ултразвуковата обработка върху покълването на семената.
(проучване и изображение: ©Shin et al. 2011)
Ултразвукова проточна клетка с охлаждаща риза към промишления ултразвуков апарат UIP6000hdT с мощност 6000 вата за широкомащабна обработка при прецизно контролирани условия.
Високопроизводителни ултразвукови апарати
Hielscher Ultrasonics разработва и произвежда ултразвукови апарати със сонда, известни със своите ултразвукови характеристики, прецизност, здравина и възможност за мащабиране. Ултразвуковите апарати на Hielscher работят при прецизно регулируема интензивност на ултразвука, като генерират вибрации и кавитация, които улесняват масообмена и повишават клетъчната пропускливост. В контекста на покълването на семена ултразвуковите апарати на Hielscher се използват за прайминг на семената чрез нарушаване на семенната обвивка или стимулиране на ензимната активност, като по този начин прекъсват покоя, ускоряват поглъщането на вода и насърчават равномерното поникване. Контролът на процеса в реално време, програмируемите настройки за ултразвукова обработка и контролът на температурата са основни функции за възпроизводимостта при биологични приложения. С тези предимства ултразвуковите апарати на Hielscher осигуряват конкурентни предимства в селското стопанство и науката за семената.
- висока ефективност
- най-съвременна технология
- надеждност и здравина
- регулируем, прецизен контрол на процеса
- периодична обработка и обработка в поточна линия
- за всякакъв обем
- интелигентен софтуер
- интелигентни функции (напр. програмируемост, протоколиране на данни, дистанционно управление)
- лесна и безопасна работа
- малка нужда от поддръжка
- CIP (почистване на място)
Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия
Ултразвуковите апарати на Hielscher са добре познати с най-високите си стандарти за качество и проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени инсталации. Ултразвуковите апарати на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни работни среди.
Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителни ултразвукови апарати, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са в съответствие с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000hdT |
Покълване на семена с ултразвук: подобрена имбибиция, по-бързо покълване
Литература / Източници
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed; Tabatabaie, Farideh (2008): Influence of ultrasonic stimulation on the germination of barley seed and its alpha-amylase activity. African Journal of Biotechnology 7(14), 2008. 2465-2471.
- Yaldagard, M., Mortazavi, S.A. and Tabatabaie, F. (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of the Institute of Brewing, 114: 14-21.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): The Effect of Botanical Extracts Obtained through Ultrasound-Assisted Extraction on White Head Cabbage (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Seedlings Grown under Controlled Conditions. Sustainability 2020, 12, 1871.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
- Nogueira, António; Puga, Hélder; Gerós, Hernâni; Teixeira, António (2023): Seed germination and seedling development assisted by ultrasound: gaps and future research directions. Journal of the Science of Food and Agriculture 104, 2023.
Често задавани въпроси
Какво представлява праймингът на семена?
Праймингът на семена е контролирана обработка преди покълването, която включва частична хидратация на семената за активиране на метаболитните процеси, без да се предизвиква показване на зародишното коренче, като подобрява скоростта и равномерността на покълването и устойчивостта на стрес.
Каква е разликата между физическия/механичния и химичния прайминг на семена?
Физическият/механичният прайминг използва физически фактори (напр. температура, магнитни полета, ултразвук) за подобряване на качествата на семената. Химичният прайминг използва биоактивни съединения (напр. соли, хормони или антиоксиданти), които модулират биохимичните пътища за повишаване на устойчивостта на стрес или подобряване на покълването.
Какво представлява осмопраймингът?
Осмопраймингът включва накисване на семена в осмотични разтвори (напр. полиетиленгликол или манитол) с нисък воден потенциал, което позволява контролирано поглъщане на вода и метаболитно активиране при условия, които не допускат покълване.
Какво представлява халопраймингът?
Халопраймингът използва разтвори на неорганични соли (обикновено NaCl, KNO₃ или CaCl₂) за обработка на семена, като насърчава адаптацията към йонен и осмотичен стрес и подобрява устойчивостта на засоляване и суша по време на ранния растеж.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори с размери от лабораторни до промишлени.