基于高壓直流靜電場調(diào)節(jié)的黃豆種子發(fā)芽試驗

王子韓

摘要? ? 為明確高壓直流靜電場對種子發(fā)芽的影響，采用不同強度高壓直流靜電場對黃豆種子進行發(fā)芽試驗。結果表明，在2 000 V的直流電場強度作用下，黃豆種子在發(fā)芽率和芽苗生長勢上都較常規(guī)條件下的黃豆種子的發(fā)芽率和芽苗生長率高出很多。由此表明，適量正向高壓直流靜電場對黃豆發(fā)芽和豆芽生長均具有一定的促進作用。

關鍵詞? ? 黃豆;高壓直流靜電場;發(fā)芽

中圖分類號? ? S565.1? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）07-0226-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Soybean? Seed? Germination? Experiment? Based? on? Regulation? of? High? Voltage? Direct? Current? Electrostatic? Field

WANG Zi-han

（School of Physical Science and Technology，Tianjin University of Technology，Tianjin 300378）

Abstract? ? In order to find out the effect of high voltage direct current（HVDC）electrostatic field on germination of soybean seeds，the germination experiments were carried out with different intensities of HVDC electrostatic field.The results showed that the germination rate and sprout growth potential of soybean seeds under the effect of 2 000 V DC electric field were much higher than those of conventional soybean seeds.Therefore，the proper amount of forward high voltage direct current electrostatic field can promote the germination and growth of soybean.

Key words? ? soybean;high voltage direct current electrostatic field;germination

黃豆芽是黃豆在合適溫度和濕度的條件下自然生長而形成，但是其營養(yǎng)成分卻遠遠大于黃豆[1]。這是因為黃豆在清水浸泡過程中形成多種生物蛋白酶，黃豆中的蛋白質水解后轉變?yōu)榘被岷投嚯?，一些淀粉轉變?yōu)閱翁呛偷途厶堑?。氨基酸與單糖較蛋白質和淀粉來說，更容易被人體吸收。有關試驗還證實，與黃豆相比，黃豆芽中胡蘿卜素增加2～4倍，尼克酸增加2倍，葉酸增加1倍，多比醇也有明顯的增加，而V■增加10倍之多。黃豆芽中含有的抗干擾誘生劑能生成抗干擾素，增加體內(nèi)抗病素，提高抗壞血素能力。由于黃豆芽營養(yǎng)價值高、價格又便宜，得到廣大人們的喜愛[2]。目前，市場上黃豆芽雖然便宜，但一些不法商販為了追求利益往往添加一些有毒有害的添加劑或助劑，媒體也不斷報道，工商也不斷執(zhí)法處理，但毒豆芽屢禁不止。市場上也有豆芽機，但都是適于工廠化生產(chǎn)，主要控制溫度和濕度，依然解決不了毒豆芽存在的隱患[3]，同時也不能加速豆芽生長和延長成熟豆芽的存留時間，這是本技術需要解決的問題。

植物是以水分信號、化學信號、電信號等方式進行信號傳遞，無論哪種信號傳遞方式都會引起細胞或組織的電位發(fā)生變化，它的移動性作用都將會以電信號的形式反映出來。一是適宜靜電場改變了種子體內(nèi)生物膜電位。極化的種子膜兩側出現(xiàn)附加電荷，膜兩側電荷的改變也將引起脂質極性端基的移動，進而導致膜相在常溫脫水態(tài)時即可部分地發(fā)生變化或趨于發(fā)生變化，于是隨之膜的選擇半透性功能也迅速恢復，種子活性增加。二是適宜靜電場可以使種子細胞內(nèi)蛋白質、糖類、脂類等極性分子和金屬離子定向排列，使相應的酶活性增加或提前激活。三是適宜電場處理可使種子呼吸系統(tǒng)被活化，碳水化合物的有氧呼吸占優(yōu)勢，呼吸強度增強，呼吸能力提高，保證了其他生理活動的進行。四是適宜靜電處理的種子淀粉酶活性提高，較高的淀粉酶活性使酵解及有氧代謝速度加快，加速了淀粉的水解。脫氫酶活性也相對提高，反映了呼吸代謝的提高，種子呼吸旺盛促進了新陳代謝，新細胞快速形成，提高了種子活力，加速了幼苗成長。這都為種子萌發(fā)提供了物質和能量基礎，也是種子在靜電場處理后發(fā)芽率、發(fā)芽勢提高的內(nèi)在原因。

李新建[4]就高壓靜電場預處理對提高油菜種子活力機制作了初步探討。試驗證明，在一定劑量的靜電場作用下能對種子活力起到促進的效果。孫迎春等[5]探討了高壓芒刺靜電場對玉米種子萌發(fā)過程中的形態(tài)及各項指標的影響，結果表明，合適的高壓芒刺靜電場預處理玉米種子，能有效地提高發(fā)芽指數(shù)和種子活力。張本華等[6]通過對大豆種子進行高壓靜電處理，研究了高壓靜電場對大豆種子發(fā)芽率及發(fā)芽后的鮮重、干重、芽長和發(fā)芽勢等指標的影響。結果表明，適宜的電場強度和處理時間對種子的各項活力指標均有不同程度的提高。王清元等[7]選用不同的高壓靜電場和不同的處理時間處理水稻種子，結果表明，不同靜電場和不同處理時間對水稻種子在萌發(fā)期間的各項生理指標表現(xiàn)出極其顯著效果。史明非[8]選用不同梯度的電場作用于小麥和綠豆種子，結果表明，高壓電場可以使細胞膜跨膜電位發(fā)生改變，對種子萌發(fā)有刺激作用。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 供試材料

試驗器材為恒溫種子培養(yǎng)箱、電場發(fā)生器、12 V直流電源（圖1）。試驗對象為適量黃豆種子。

基于高壓直流靜電場調(diào)節(jié)的種子發(fā)芽試驗裝置，主要包括以下部件：豆芽裝置箱體、側門、防水保溫層、溫度調(diào)節(jié)裝置、溫度傳感器、濕度調(diào)節(jié)裝置、濕度傳感器、主控制器、電場發(fā)生器、芽苗促長室、芽苗抑制室及苗床。豆芽裝置的主體是箱體，箱體的側面有側門，箱體內(nèi)部有2～3層隔板，把箱體分割2個小室，其中上部的小室為芽苗促長室，下部的小室為芽苗抑制室，箱體的內(nèi)側有防水保溫層，防水保溫層里安置有加熱裝置，防水保溫層外側有溫度傳感器，箱體內(nèi)的芽苗促長室和芽苗抑制室內(nèi)均安置有電場發(fā)生器，芽苗促長室和芽苗抑制室的上部均安置有噴水裝置和濕度傳感器，每個芽苗促長室和芽苗抑制室內(nèi)均有不少于1個苗床，豆芽即在苗床中生長。主控制器分別與電場發(fā)生器、溫度調(diào)節(jié)裝置及濕度調(diào)節(jié)裝置相連接。豆芽裝置的核心部件是靜電場發(fā)生器，電場發(fā)生器為以平行金屬板分別安置于芽苗促長室和芽苗抑制室的頂部和底部，優(yōu)選的金屬板為不銹鋼板及鋁板。電場發(fā)生器所產(chǎn)生的電場是直流電場，芽苗促長室內(nèi)的電場為正向電場，即芽苗促長室頂部金屬片帶正電荷，芽苗抑制室內(nèi)的電場為負電場，即芽苗抑制室頂部金屬片帶負電荷，電場發(fā)生器兩極板的電壓為1 000～6 000 V。

1.2? ? 試驗方法

試驗時先把適量種子在清水中浸泡2～4 h，取出已膨脹的大豆，挑選表面光滑健康的黃豆種子200粒，放入2個顏色不同的苗床盒中，每個苗床盒有100粒黃豆種子，同時把2個苗床盒放入培養(yǎng)箱內(nèi)，恒溫培養(yǎng)箱溫度設定為25 ℃，一個苗床盒放入芽苗促長室，啟動12 V直流電源，開啟直流電場發(fā)生器，選定直流電場電壓為2 000 V;另一個苗床盒放入無電場的常規(guī)培養(yǎng)室，每24 h對豆芽生長情況進行觀察1次，并做下記錄，同時對每個苗床進行適量的澆水1次。

快發(fā)豆芽裝置工作時，首先在芽苗促長室的苗床里放置一定量已浸泡好的大豆，打開控制器開關，調(diào)節(jié)好箱體內(nèi)的溫度和濕度，一般黃豆芽的生長適宜溫度為21～27 ℃，調(diào)節(jié)電場發(fā)生器的電壓，一般促生黃豆芽時，打開電場發(fā)生器的正向電場，電場發(fā)生器的靜電正向電壓為2 000 V，每天靜電場輻照8 h，并對苗床澆水1次。由于有電場激發(fā)，黃豆發(fā)芽長勢很快，一般3～4 d豆芽即可長至4～6 cm，即豆芽已經(jīng)成熟。延長成熟豆芽的周期，這時取出芽苗促長室的苗床，連同豆芽一起放入芽苗抑制室，打開芽苗抑制室的電場，這時芽苗抑制室的電場為負向電場，電場電壓為-2 000 V，由于負向電場對芽苗的生長起抑制作用，可以使芽苗生長緩慢或停止生長，可以延長豆芽的保鮮期。

2? ? 結果與分析

由表1和圖2可以看出，在電場作用下，黃豆種子發(fā)芽較快，黃豆發(fā)芽數(shù)為16粒，無電場常規(guī)條件下黃豆發(fā)芽數(shù)為9粒，電場作用下的發(fā)芽率是無電場作用發(fā)芽率的1.7倍。從黃豆種子發(fā)芽的最長芽長看，在電場作用下，黃豆種子發(fā)芽的最長芽長為6 mm，而常規(guī)條件下的黃豆種子最長芽長為4 mm。由此可知，在較短情況下，電場強度對黃豆種子發(fā)芽有一定的促進作用。

由表2和圖3可以看出，在電場作用下黃豆種子發(fā)芽和長勢較快，電場作用下的黃豆發(fā)芽數(shù)為36粒，無電場常規(guī)條件下黃豆發(fā)芽數(shù)17粒，電場作用下的發(fā)芽率是無電場作用發(fā)芽率的2.1倍。從黃豆種子發(fā)芽的最長芽長看，在電場作用下黃豆種子發(fā)芽的最長芽長為20 mm，而常規(guī)條件下的黃豆種子最長芽長是11 mm。由此可知，適宜的電場強度對黃豆種子發(fā)芽有一定的促進作用。

3? ? 結論

試驗結果表明，在2 000 V的直流電場強度作用下，黃豆種子在發(fā)芽率和芽苗生長勢上都較常規(guī)條件下的黃豆種子高出很多，所以適量正向高壓直流靜電場對黃豆發(fā)芽和豆芽生長均具有一定的促進作用。

4? ? 參考文獻

[1] 陳玥，陳野.黃豆芽生產(chǎn)工藝及營養(yǎng)物質變化研究[J].食品研究與開發(fā)，2015，36（24）：111-115.

[2] 蔡夢珊，李江濱，林錦瓊，等.毛豆、黃豆、黃豆芽中蛋白質和VC含量及營養(yǎng)價值評價[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（14）：270.

[3] 郝鳳桐.“毒豆芽”及其危害治理[J].職業(yè)衛(wèi)生與應急救援，2013（5）：58.

[4] 李新建.高壓靜電場對油菜種子萌發(fā)影響的研究[J].食品科技，2007（12）：68-70.

[5] 孫迎春，丁會，徐麗紅，等.高壓芒刺靜電場對玉米種子發(fā)芽影響的實驗研究[J].東北師大學報（自然科學版），2006（1）：90-92.

[6] 張本華，李成華.高壓電場對大豆種子活力影響的試驗研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報，2006（4）：120-122.

[7] 王清元，盧貴忠，趙玉清.高壓靜電場對水稻種子萌發(fā)的試驗研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學），2005，20（1）：147-150.

[8] 史明非.高壓電場對小麥及綠豆種子萌發(fā)的影響及其機理探討[D].長春：東北師范大學，2010.