การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะและการงอกด้วยอัลตราซาวนด์
- การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคก่อนการหว่านที่มีประโยชน์ในการเติมน้ำและสารอาหารให้แก่เมล็ดและกระตุ้นการงอก
- การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการทำลายการพักตัวของเมล็ดและปรับปรุงลักษณะการงอก
- อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ในการงอกและการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะ
การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะ การงอก และการเกิดต้นอ่อนด้วยอัลตราซาวนด์
การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์หมายถึงกระบวนการที่นำเมล็ดไปผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ที่ความถี่ประมาณ 20 kHz ในน้ำหรือสารละลายธาตุอาหารอื่นที่เหมาะสม เพื่อส่งเสริมการงอกและการเจริญเติบโตในระยะแรก การงอกและการโผล่พ้นดินของต้นกล้าที่รวดเร็วเป็นปัจจัยสำคัญต่อการตั้งตัวของพืชและพืชผลอย่างสำเร็จ การทำลายการพักตัวและการกระตุ้นการงอกมีความสำคัญต่อการเพิ่มจำนวนและการผลิตต้นกล้าพืชได้เร็ว การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กับเมล็ดในน้ำ สารละลายธาตุอาหาร หรือสารควบคุมศักย์ออสโมติกช่วยเพิ่มอัตราและความเร็วในการงอก และให้เปอร์เซ็นต์การงอกสูงกว่าเมล็ดที่ไม่ได้ผ่านการปรับสภาพ
ถั่วเลนทิลที่ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ (40Ws/g โดยใช้ UP200St) เปรียบเทียบกับถั่วเลนทิลที่ไม่ได้ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์: ถั่วเลนทิลที่ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์มีอัตราการงอกสูงกว่าและมียอดยาวกว่า
ข้อดีของการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์
อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงที่ความถี่ประมาณ 20kHz ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อเปลือกเมล็ด ตลอดจนการถ่ายเทมวลและกระบวนการภายในเซลล์ ด้านล่างนี้เป็นรายละเอียดเกี่ยวกับผลหลักของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กับเมล็ดและประโยชน์ที่เกี่ยวข้อง
- เพิ่มอัตราการงอก: การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์สามารถเพิ่มอัตราการงอกของเมล็ดได้โดยทำลายการพักตัวของเมล็ด เพิ่มการดูดซึมน้ำ และกระตุ้นเอนไซม์ที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของเมล็ด เนื่องจากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถกระตุ้นเอนไซม์ภายในเมล็ดที่ทำหน้าที่สลายสารอาหารสะสมและเริ่มกระบวนการงอก
- เพิ่มการดูดซึมน้ำ: การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถทำให้เกิดรูที่เปลือกเมล็ดและผนังเซลล์ ทำให้เมล็ดมีความสามารถให้น้ำซึมผ่านได้มากขึ้นและดูดซึมน้ำและสารอาหารได้ดีขึ้น สิ่งนี้ทำให้เมล็ดที่ผ่านการเตรียมก่อนเพาะมีข้อได้เปรียบ โดยเฉพาะในดินแห้งหรือดินที่ขาดสารอาหาร
- เร่งการโผล่พ้นดินของต้นกล้า: การใช้อัลตราซาวนด์เพื่อเตรียมเมล็ดก่อนเพาะสามารถลดเวลาที่ต้นกล้าใช้ในการโผล่พ้นดิน ซึ่งอาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ต้องการให้พืชผลตั้งตัวอย่างรวดเร็ว อัลตราซาวนด์สามารถยุติการพักตัวของเมล็ดได้โดยทำให้เปลือกเมล็ดแตก เพิ่มความสามารถให้น้ำซึมผ่าน และส่งเสริมการพองตัวและการงอกของเมล็ด
- ส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้า: การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์สามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตของต้นกล้าโดยส่งเสริมการพัฒนาของราก ลำต้น และใบ ซึ่งอาจทำให้ได้พืชที่แข็งแรงกว่า มีสุขภาพดีกว่า และให้ผลผลิตดีขึ้น
- เพิ่มความทนทานต่อความเครียดของต้นกล้า: การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์เพิ่มความสามารถของต้นกล้าในการทนต่อปัจจัยก่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม เช่น ภัยแล้ง ความเค็ม และอุณหภูมิสูง
- ลดการตายของต้นกล้า: การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์สามารถลดอัตราการตายของต้นกล้าโดยส่งเสริมการงอกที่สม่ำเสมอและการเจริญเติบโตในระยะแรก ซึ่งอาจช่วยป้องกันการสูญเสียต้นกล้าเนื่องจากการโผล่พ้นดินที่ไม่สม่ำเสมอหรือการเจริญเติบโตที่ไม่ดี
ผลเชิงบวกเหล่านี้ทำให้การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะและการงอกที่เหนี่ยวนำด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มคุณภาพและปริมาณพืชผล ส่งผลให้การงอกประสบความสำเร็จมากขึ้น ลดต้นทุนการผลิต และเพิ่มความยั่งยืนในการเกษตร
เครื่องอัลตราซาวนด์ เช่น UIP6000hdT สำหรับอุตสาหกรรม ใช้สำหรับการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์แบบในสายการผลิต รวมถึงการเตรียมด้วยน้ำ การเตรียมด้วยสารควบคุมศักย์ออสโมติก และการเตรียมด้วยสารละลายเกลือ
- การงอกที่สม่ำเสมอและรวดเร็ว
- ดัชนีความแข็งแรงของเมล็ดสูงขึ้น
- รากและยอดยาวขึ้น
- กิจกรรมของเอนไซม์ α-amylase เพิ่มขึ้น
- ความต้านทานสูงขึ้น
- การรับน้ำเพิ่มขึ้น
- การเพิ่มสารอาหาร
- ลดระยะเวลาระหว่างการหว่านกับการโผล่พ้นดินของต้นกล้า
ภาพเมล็ด Arabidopsis จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM)
a–c เมล็ดที่ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ที่ 24°C เป็นเวลา 30 วินาที
d, e เมล็ดแห้ง, f, g เมล็ดที่แช่ในน้ำเป็นเวลา 4 วันที่ 4°C,
h, i, เมล็ดที่งอกแล้ว
ภาพและการศึกษา: ©Lopez-Ribera et al. 2017
การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์
การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะในสารควบคุมศักย์ออสโมติก เช่น mannitol และ polyethylene glycol (การเตรียมด้วยสารควบคุมศักย์ออสโมติก) ในสารละลายเกลือ (เช่น CaCl2, NaCl หรือ CaSO4) (การเตรียมด้วยสารละลายเกลือ) และในน้ำ (การเตรียมด้วยน้ำ) สามารถปรับปรุงได้ง่ายด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ การแตกเป็นชิ้น การเกิดรู และการขยายขนาดรูพรุนของเปลือกเมล็ดที่เหนี่ยวนำด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้เมล็ดและธัญพืชมีความสามารถในการกักเก็บน้ำและสารอาหารสูงขึ้น ส่งผลให้รับน้ำได้ดีขึ้น การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการถ่ายเทมวลระหว่างเมล็ดกับสารละลายที่อยู่รอบเมล็ด ส่งผลให้สารละลาย (กล่าวคือ น้ำ สารอาหาร ฯลฯ) ถูกดูดซึมเข้าสู่เมล็ดมากขึ้น การเตรียมเมล็ดก่อนเพาะโดยใช้อัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่ประหยัด เรียบง่าย และปลอดภัยในการเพิ่มความสามารถของเมล็ดในการปรับตัวทางออสโมติก และส่งเสริมการงอกของเมล็ด การตั้งตัวของต้นกล้า และการผลิตพืชผลภายใต้สภาวะเครียด
นอกจากนี้ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเอนโดสเปิร์ม เช่น การสลายแป้งด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ ซึ่งเพิ่มอัตราปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสที่มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งภายในเมล็ด กิจกรรมของเอนไซม์และการไฮโดรไลซิสที่เพิ่มขึ้นจากการใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเร่งการงอกและการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์ได้ที่นี่!
เรียนรู้ว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการผลิตหญ้าปูสนามแบบม้วนได้อย่างไร!
เครื่องอัลตราซาวนด์สำหรับการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะและการงอก
Hielscher Ultrasonics จัดหาอุปกรณ์อัลตราซาวนด์เพื่อปรับปรุงการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะ รวมถึงการเตรียมด้วยน้ำ การเตรียมด้วยสารควบคุมศักย์ออสโมติก และการเตรียมด้วยสารละลายเกลือ เครื่องอัลตราซาวนด์ขนาดกะทัดรัดสำหรับงานวิจัยและพัฒนาและงานในห้องปฏิบัติการช่วยให้สามารถทดสอบและกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมที่สุด ขณะที่อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรมใช้ในการปรับสภาพเมล็ดที่จำหน่ายเชิงพาณิชย์ในปริมาณมาก ด้วยกระบวนการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะด้วยอัลตราซาวนด์แบบไหลผ่านที่สะดวกและมีประสิทธิภาพสูง
การปรับปรุงการงอกของเมล็ดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ต้องใช้ระบบอัลตราซาวนด์ที่สามารถควบคุมและปรับได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากคลื่นอัลตราซาวนด์ใช้กระตุ้นกิจกรรมทางสรีรวิทยาของเซลล์พืช จึงต้องปรับความเข้มของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ให้เหมาะกับชนิดเมล็ดและพันธุ์ปลูกแต่ละชนิด ระบบอัลตราซาวนด์ของ Hielscher สามารถตั้งค่าแอมพลิจูดระดับต่ำเพื่อให้เกิดคาวิเทชันและ/หรือการสั่นที่จำเป็นสำหรับการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะให้มีการงอกและความแข็งแรงที่เหมาะสมที่สุด การปรับสภาพเมล็ดสามารถดำเนินการได้ทั้งแบบแบตช์และแบบไหลต่อเนื่อง อุปกรณ์เสริมที่หลากหลายช่วยให้ติดตั้งอัลตราซาวนด์ร่วมกับสถานที่ปฏิบัติงานเดิมได้ง่าย
ระบบอัลตราซาวนด์ของ Hielscher เพิ่มศักยภาพให้ต้นกล้ามีสมรรถนะสูงหลังการหว่าน
เครื่องอัลตราซาวนด์ UP400St สำหรับการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะในแบตช์ขนาดเล็กในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา การใช้อัลตราซาวนด์ส่งผลให้เกิดต้นอ่อนเร็วขึ้น มีองค์ประกอบด้านสารอาหารสูงขึ้น และมีความแข็งแรงของต้นกล้าดีขึ้น
| ปริมาตรแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 ถึง 150L | 3 ถึง 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
เอกสารวิชาการ/เอกสารอ้างอิง
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): การประยุกต์ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคการเตรียมเมล็ดก่อนเพาะเพื่อเร่งและส่งเสริมการงอกของเมล็ดข้าวบาร์เลย์: การหาวิธีที่เหมาะสมที่สุดด้วยแนวทาง Taguchi Journal of The Institute for Brewing เล่ม 114, ฉบับ 1, 2008. 14–21.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): ผลของสารสกัดจากพืชที่ได้จากการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยต่อต้นกล้ากะหล่ำปลีหัวขาว (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) ที่ปลูกภายใต้สภาวะควบคุม Sustainability 2020, 12, 1871.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): ผลของการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยอัลตราซาวนด์ต่อลักษณะการดูดซึมน้ำของถั่วลูกไก่ (Cicer arietinum) Latin American applied research 43, 2013. 153–159.
- Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): ผลกระทบของคลื่นอัลตราซาวนด์ต่อเมล็ด: บทความปริทัศน์ฉบับย่อ Agri Res & Tech เล่ม 6 ฉบับ 3 – เมษายน 2017.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
การงอก
การงอกของเมล็ดอธิบายถึงการพัฒนาและการเจริญเติบโตของพืชจากเมล็ด กระบวนการงอกทำให้เกิดต้นกล้า โดยเกี่ยวข้องกับกระบวนการเมแทบอลิซึม ตลอดจนการปรากฏของรากแรกเกิดและยอดแรกเกิด เมล็ดที่พัฒนาเต็มที่มีเอ็มบริโอและสารอาหารอยู่ภายในเปลือกเมล็ด ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม เมล็ดจะเริ่มงอกและเนื้อเยื่อของเอ็มบริโอจะเจริญเติบโตต่อไปจนพัฒนาเป็นต้นกล้า ปัจจัยที่สำคัญที่สุดต่อการงอกของเมล็ดคือน้ำ ออกซิเจน อุณหภูมิ และแสง
การปรับสภาพก่อนการหว่าน
การเพิ่มความแข็งแรงของเมล็ดเป็นศัพท์ทางเทคนิคที่อธิบายถึงการปรับสภาพที่เป็นประโยชน์ต่อเมล็ดหลังการเก็บเกี่ยว แต่ก่อนการหว่าน เพื่อปรับปรุงการงอกและการเจริญเติบโตของต้นกล้า มีการใช้วิธีต่าง ๆ ในการปรับสภาพเมล็ดก่อนการหว่านเพื่อเพิ่มการงอกและความสม่ำเสมอในการเจริญเติบโตของต้นกล้า วิธีการก่อนการหว่านประกอบด้วยการปรับสภาพเชิงกล (เช่น การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ การทุบ การถู การทำให้เปลือกเมล็ดเป็นรอย) การปรับสภาพด้วยน้ำร้อนหรือน้ำเดือด การปรับสภาพด้วยความร้อนแห้ง การปรับสภาพทางเคมี (เช่น gibberellic acid/gibberellin, sulphuric acid) หรือการปรับสภาพด้วยไฟฟ้า การปรับสภาพเมล็ดเหล่านี้มีเป้าหมายเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของเมล็ด ความแข็งแรงของเมล็ดเป็นการประเมินคุณภาพด้านศักยภาพการงอกของเมล็ด การโผล่พ้นดินในแปลง และความสามารถในการเก็บรักษาเมล็ดภายใต้สภาวะที่แตกต่างจากสภาวะการงอกมาตรฐาน ความแข็งแรงของเมล็ดวัดได้ด้วยการทดสอบความแข็งแรงของเมล็ด
การเปลี่ยนแปลงของเอนโดสเปิร์ม
เอนโดสเปิร์มเป็นเนื้อเยื่อที่เกิดขึ้นภายในเมล็ดของพืชดอกส่วนใหญ่หลังการปฏิสนธิ เนื้อเยื่อนี้ล้อมรอบเอ็มบริโอและให้สารอาหารในรูปของแป้ง แม้จะสามารถมีน้ำมันและโปรตีนอยู่ด้วย เอนโดสเปิร์มสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยเอนไซม์ ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญระหว่าง การทำมอลต์จากข้าวบาร์เลย์ ในระหว่างการทำมอลต์ เอนไซม์เบตากลูคาเนสและเอนโดโปรตีเอสเป็นเอนไซม์หลักที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลงเอนโดสเปิร์มที่มีแป้งของข้าวบาร์เลย์
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับงานผสม การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงตั้งแต่ ระดับห้องปฏิบัติการ จนถึง ขนาดอุตสาหกรรม