Pospeševanje kalitve travnih semen za proizvodnjo travne ruše v zvitkih
Proizvodnja travne ruše v zvitkih je zahtevna. Hitra kalitev, gosta trava in kratki gojitveni cikli so bistveni za učinkovit obrat proizvodnje in dobičkonosnost. Sonikacija je zelo učinkovita tehnika za spodbujanje gojenja travne ruše. Nadzorovana izpostavljenost visokointenzivnemu nizkofrekvenčnemu ultrazvoku olajša privzem hranil, kalitev, vznikanje in rast trate ter travne ruše v zvitkih.
Kalitev semen, spodbujena z ultrazvokom
Nadzorovana sonikacija v semenski lupini (tako imenovani testi) ustvari drobne razpoke in luknjice, kar pospeši absorpcijo vode. Povečana absorpcija vode izboljša življenjsko sposobnost semen z aktivacijo presnovnih encimov. Ob dodajanju gnojila sonikirana semena niso le namočena, temveč tudi oskrbljena z bistvenimi hranili za hitro in krepko rast trave in poljščin.
Sonikatorji Hielscher omogočajo natančno nadzorovano izpostavljanje semen optimalni intenzivnosti ultrazvoka. Pretočna obdelava omogoča učinkovito in ponovljivo sonikacijo, ki zagotavlja ponovljive učinke za enakomerno kakovost.
Industrijski sonikator UIP2000hdT za predkalitveno obdelavo semen v procesni liniji za izboljšanje stopnje kalitve.
Shematski povzetek učinkov ultrazvoka na semena in mehanizmov delovanja.
Študija in shema: ©Nogueira et al., 2023
Sonikacija in njeni učinki na kalitev travnih semen
Raziskave in študije povečanja obsega procesa so pokazale učinkovitost ultrazvočne obdelave pri spodbujanju kalitve semen različnih vrst, vključno s travami iz družine Poaceae, kot sta Lolium perenne (trpežna ljuljka) in Festuca arundinacea (trstikasta bilnica), zrnatimi stročnicami in drugimi poljščinami.
Ključni mehanizmi kalitve, spodbujene z ultrazvokom:
- Sprememba semenske lupine: Kratkotrajna sonikacija poveča prepustnost semenske lupine (teste), kar omogoča učinkovitejši privzem vode in kisika. Oba sta bistvena za začetek presnovne aktivnosti in vznikanje.
- Spodbujanje encimske aktivnosti: Dokazano je, da sonikacija poveča aktivnost encimov, kot je α-amilaza, in s tem pospeši mobilizacijo zalog škroba v endospermu.
- Prekinitev dormance: Nadzorovana sonikacija je posebej pomembna za sorte s trdimi ali delno dormantnimi semeni, saj pomaga premagati fizično dormanco z ustvarjanjem mikrorazpok v zunanjih plasteh in tako odstranjuje mehanske ovire za prodor koreničice.
Sonikacija nizke intenzivnosti pri ultrazvočni frekvenci 20 kHz znatno izboljša stopnjo kalitve in zgodnji razvoj korenin pri žitih in krmnih travah. Te rezultate je mogoče uporabiti na stopnji sejank v hidroponskih razmerah in pri gojenju v tleh.
Daljša sonikacija izboljša kalitev križancev rodu Calanthe. Daljša ko je bila sonikacija, hitrejše je bilo vznikanje. To kaže na pozitivne učinke ultrazvočne obdelave na kalitev semen.
(študija in slika: ©Shin et al. 2011)
Ultrazvočna pretočna celica s hladilnim plaščem na industrijskem sonikatorju UIP6000hdT z močjo 6000 vatov za obdelavo v velikem obsegu v natančno nadzorovanih razmerah.
Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji
Hielscher Ultrasonics razvija in izdeluje sonikatorje s sondo, ki slovijo po svoji ultrazvočni zmogljivosti, natančnosti, robustnosti in možnosti povečanja obsega obdelave. Sonikatorji Hielscher delujejo pri natančno nastavljivih ultrazvočnih intenzivnostih ter ustvarjajo vibracije in kavitacijo, ki olajšajo prenos snovi in povečajo prepustnost celic. Pri kalitvi semen se sonikatorji Hielscher uporabljajo za predkalitveno obdelavo semen s poškodovanjem semenske lupine ali spodbujanjem encimske aktivnosti, s čimer prekinejo dormanco, pospešijo privzem vode in spodbujajo enakomerno vznikanje. Nadzor procesa v realnem času, programirljive nastavitve sonikacije in nadzor temperature so bistvene funkcije za ponovljivost pri bioloških uporabah. S temi prednostmi ultrazvočni procesorji Hielscher omogočajo konkurenčen napredek v kmetijstvu in znanosti o semenih.
- visoka učinkovitost
- najsodobnejša tehnologija
- zanesljivost in robustnost
- nastavljiv, natančen nadzor procesa
- šaržna obdelava in obdelava v procesni liniji
- za katero koli prostornino
- inteligentna programska oprema
- pametne funkcije (npr. možnost programiranja, beleženje podatkov, daljinsko upravljanje)
- preprosto in varno upravljanje
- malo vzdrževanja
- CIP (čiščenje na mestu)
Zasnova, proizvodnja in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji
Ultrazvočni procesorji Hielscher so znani po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih procesorjev v industrijske obrate. Ultrazvočni procesorji Hielscher brez težav obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in poseben poudarek namenja visokozmogljivim ultrazvočnim procesorjem z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Ultrazvočni procesorji Hielscher so seveda skladni z zahtevami CE ter izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih procesorjev:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000hdT |
Ultrazvočno spodbujena kalitev semen: izboljšana imbibicija, hitrejša kalitev
Literatura / Reference
- 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.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kaj je predkalitvena obdelava semen?
Predkalitvena obdelava semen je nadzorovana obdelava pred kalitvijo, ki vključuje delno hidracijo semen za aktivacijo presnovnih procesov brez začetka izraščanja koreničice ter izboljšuje hitrost in enakomernost kalitve ter odpornost proti stresu.
Kakšna je razlika med fizikalno/mehansko in kemično predkalitveno obdelavo semen?
Fizikalna/mehanska predkalitvena obdelava uporablja fizikalne dejavnike (npr. temperaturo, magnetna polja, ultrazvok) za izboljšanje učinkovitosti semen. Kemična predkalitvena obdelava uporablja bioaktivne spojine (npr. soli, hormone ali antioksidante), ki uravnavajo biokemične poti za izboljšanje odpornosti proti stresu ali kalitve.
Kaj je osmotska predkalitvena obdelava?
Osmotska predkalitvena obdelava vključuje namakanje semen v osmotskih raztopinah (npr. polietilen glikola ali manitola) z nizkim vodnim potencialom, kar omogoča nadzorovan privzem vode in presnovno aktivacijo v razmerah, v katerih ne pride do kalitve.
Kaj je predkalitvena obdelava s solnimi raztopinami?
Predkalitvena obdelava s solnimi raztopinami uporablja raztopine anorganskih soli (običajno NaCl, KNO₃ ali CaCl₂) za obdelavo semen, s čimer spodbuja prilagajanje na ionski in osmotski stres ter izboljšuje odpornost proti slanosti in suši med zgodnjo rastjo.
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijskih do industrijskih velikosti.