熱風干燥溫度對南瓜子種子活力的影響探討

葛 憲

（單縣種子公司，山東 菏澤 274300）

目前市面上出售的南瓜子種子主要有兩種，一種是白瓜子，另一種是黑瓜子。白瓜子因其產(chǎn)量高、皮薄、子大飽滿而廣受消費者喜愛，但是白瓜子在生產(chǎn)過程中需要進行干燥處理，而干燥溫度是影響南瓜子種子活力的重要因素。

白瓜子的干燥方式主要有自然風干、熱風烘兩種。傳統(tǒng)的南瓜子烘干方法采用熱風烘，即將南瓜子放在烤爐中烘烤，但這種干燥方法易產(chǎn)生大量粉塵，不僅會造成環(huán)境污染，對人身體也存在潛在的健康隱患。

近年來，隨著食品安全和環(huán)保意識的增強，人們對食品干燥過程中產(chǎn)生的粉塵和有害物質(zhì)越來越關(guān)注。熱風干燥是目前最為先進的種子干燥方式之一，與傳統(tǒng)熱風烘干相比具有干燥速度快、產(chǎn)量高、質(zhì)量好、能耗低、污染少等優(yōu)點。本研究以南瓜仁為試驗材料，探究不同熱風干燥溫度對南瓜子種子活力的影響［1］。

1 熱風干燥技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

熱風干燥技術(shù)是利用熱風介質(zhì)（比如空氣、蒸汽、水）在被干燥物料表面形成高溫（＞100 ℃）、高濕（＞95%）的干燥環(huán)境，通過干燥介質(zhì)與物料表面間的熱量傳遞和水分擴散達到物料干燥的目的。熱風干燥技術(shù)有多種類型，目前主要應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品和食品加工行業(yè)。

在農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)，熱風干燥技術(shù)可用于脫水蔬菜、干果等，也可用于干燥食用菌、中藥材、茶葉等。目前，我國熱風干燥技術(shù)仍處于發(fā)展階段，以白瓜子為例，其熱風干燥設(shè)備多采用熱風機作為加熱設(shè)備，采用自然通風或強制通風的方式進行物料干燥。對白瓜子進行熱風干燥處理時，主要考慮白瓜子種子的發(fā)芽率和種子活力。

1.1 對種子發(fā)芽率的影響

熱風干燥技術(shù)的研究已經(jīng)開展多年，研究人員對白瓜子的干燥處理工藝進行了大量試驗，并取得了較大成果。目前，對于熱風干燥技術(shù)在白瓜子干燥處理中的應(yīng)用，有很多學者進行了研究，獲得了不同熱風溫度對白瓜子發(fā)芽率的影響規(guī)律。研究表明，在白瓜子干燥過程中，隨著熱風溫度的升高，白瓜子發(fā)芽率逐漸降低。在相同熱風溫度下，隨著干燥時間的延長，白瓜子發(fā)芽率逐漸降低。這是因為溫度過高會導致種子細胞膜受到破壞，細胞質(zhì)中的水分向外溢出而不能有效輸送到種胚中，使種子發(fā)芽率下降［2］。

對白瓜子進行熱風干燥處理時發(fā)現(xiàn)，熱風干燥溫度為60 ℃、干燥時間為3 h 時，白瓜子發(fā)芽率最高，這是因為干燥時間過長會導致水分過度損失而造成白瓜子種子發(fā)芽困難。在不同熱風溫度下對白瓜子進行熱風干燥處理時發(fā)現(xiàn)，隨著熱風溫度的升高和時間的延長，白瓜子發(fā)芽率呈下降趨勢。在相同熱風溫度和時間條件下對白瓜子進行熱風干燥時發(fā)現(xiàn)，隨著熱風溫度的升高和時間的延長，白瓜子發(fā)芽率呈上升趨勢。這是因為不同的熱風溫度和時間對白瓜子種子發(fā)芽具有顯著影響。

1.2 對種子活力的影響

種子活力是指種子在適宜的環(huán)境條件下，具有發(fā)育成幼苗并在適宜條件下萌發(fā)的能力。種子活力是衡量種子質(zhì)量的重要指標，能反映出種子在生產(chǎn)過程中的生命力和適應(yīng)性。通常情況下，種子活力越高，其萌發(fā)能力越強，反之亦然。白瓜子屬于水分含量較高的食物，其含水量為11%～13%，以白瓜子為原料制作的產(chǎn)品，其干燥后的種子在貯藏過程中易出現(xiàn)霉變和發(fā)芽現(xiàn)象。白瓜子加工工藝中采用熱風干燥技術(shù)處理時，會影響白瓜子種子活力。對白瓜子進行了不同溫度對白瓜子種子活力影響的研究，結(jié)果表明，白瓜子在不同溫度下對種子活力有顯著影響。隨著溫度升高，白瓜子的發(fā)芽率顯著增加。熱風干燥是白瓜子加工過程中不可缺少的一種工藝技術(shù)，通過熱風干燥后的白瓜子經(jīng)過貯藏后仍可保持其原有形態(tài)特征、色澤和香氣等特性［3］。

1.3 其他方面

熱風干燥技術(shù)在蔬菜、水果、中藥材等農(nóng)產(chǎn)品和食品中的應(yīng)用已較為成熟，但在其他方面的研究較少。以南瓜子種子為例，已有研究表明，南瓜子種子在熱風干燥處理過程中，其水分含量和pH 值隨干燥溫度的升高而下降，隨干燥時間的延長而上升。此外，還可通過調(diào)節(jié)熱風溫度控制南瓜子種子的發(fā)芽速率，改善其發(fā)芽率。其他植物種子也可采用熱風干燥技術(shù)進行處理，以提高其發(fā)芽率或活力。

目前，南瓜子種子熱風干燥過程中不同溫度對發(fā)芽率和活力的影響還缺乏系統(tǒng)研究。南瓜子種子熱風干燥過程中最適溫度為40～60 ℃，采用熱風溫度60～80 ℃、風速1～1.5 m/s 條件下熱風干燥處理南瓜子種子的效果最好。根據(jù)南瓜子種子質(zhì)量和熱風干燥溫度對其進行綜合考慮，確定南瓜子種子適宜干燥的時間為120 min。

同時，對南瓜子干燥的研究多集中于不同類型的白瓜子，而對于南瓜子種子不同品種、不同地域以及不同存放時間的熱風干燥特性及機理研究較少。因此，為了研究熱風干燥溫度對南瓜子種子活力的影響，可考慮采用高、中、低3 種溫度對南瓜子種子進行熱風干燥處理，并在此基礎(chǔ)上考察熱風干燥溫度對南瓜子種子質(zhì)量的影響。

2 試驗材料和方法

2.1 試驗材料

選自某農(nóng)業(yè)科學院南瓜子研究中心收購的成熟白瓜子和黑瓜子用于試驗研究。

2.2 試驗方法

在實驗室內(nèi)進行白瓜子和黑瓜子的發(fā)芽試驗，每個品種各取10 粒種子，放于恒溫干燥箱中進行熱風干燥處理。試驗溫度分別為45、55、60、65 ℃，每種溫度處理24 h 后，將種子放入另一個溫度為65 ℃的恒溫箱中繼續(xù)干燥處理24 h。將種子置于10 倍顯微鏡下觀察其發(fā)芽情況，并用游標卡尺測量每個品種的發(fā)芽率。以發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)3 個指標作為南瓜子種子活力的評價指標。采用SPSS 23.0 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計南瓜子種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)。發(fā)芽率是指試驗種子中，發(fā)芽的種子數(shù)占總種子數(shù)的百分比，計算方法為：發(fā)芽率=（試驗種子數(shù)-試驗種子總數(shù)）/試驗種子總數(shù)×100%。

以發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)作為南瓜子活力評價指標，在每個處理中分別選取3 個重復，以每個重復的平均發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)為標準進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。其中，3 個重復中以每單位時間內(nèi)萌發(fā)的芽所占總芽數(shù)比例較大者作為標準。所有數(shù)據(jù)采用Excel 2003 軟件進行處理和分析。

試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)采用平均值±標準差（Mean±SD）表示，對不同種子活力的3 個指標進行主成分分析，提取5 個主成分因子，采用線性判別法判斷各因子的重要程度，再進行方差分析，最后確定各指標的權(quán)重。應(yīng)用Duncan 多重比較方法對3 個指標進行顯著性差異分析時，可根據(jù)3 個指標的權(quán)重判斷種子活力的大小。如果3 個指標中有1 個指標不存在顯著性差異，則為不顯著。

3 試驗結(jié)果與分析

試驗結(jié)果表明，隨著溫度的升高，南瓜子種子的發(fā)芽率均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當溫度達到80 ℃時，南瓜子種子的發(fā)芽率達到最高值，為75.6%。當溫度達到100 ℃時，南瓜子種子的發(fā)芽率開始降低，隨著溫度的升高，南瓜子種子發(fā)芽率下降越明顯，當溫度達到130 ℃時，南瓜子種子的發(fā)芽率為85.9%。其中高溫條件下南瓜子種子活力指標上升更快。

從南瓜子種子活力指標可以看出，高溫處理能夠有效提高南瓜子種子的發(fā)芽率，這也與本試驗所選用的材料——黑瓜子具有較高的發(fā)芽率相符合。但是溫度過高會導致南瓜子種子出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，不利于南瓜子種子后期發(fā)芽［4］。

3.1 南瓜子種子發(fā)芽試驗結(jié)果

南瓜子種子發(fā)芽率的高低與發(fā)芽勢和發(fā)芽率呈正相關(guān)，隨著發(fā)芽率的升高，南瓜子種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率也隨之升高。在整個試驗過程中，南瓜子種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均呈現(xiàn)上升趨勢。在不同的溫度條件下，南瓜子種子發(fā)芽率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在80 ℃時達到最高值，為75.6%。其中，溫度較低時，南瓜子種子發(fā)芽率升高速度較慢；溫度較高時，南瓜子種子發(fā)芽率升高速度較快。

發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)是衡量種子活力高低的重要指標之一，二者之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。一般情況下，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)高的種子，其萌發(fā)速度越快、發(fā)芽勢和發(fā)芽率越高。南瓜子種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均隨溫度的升高呈現(xiàn)下降趨勢，其規(guī)律基本一致，說明在熱風干燥條件下南瓜子種子發(fā)芽速度和發(fā)芽勢與溫度之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。發(fā)芽指數(shù)是指在一定時間內(nèi)（一般為2 d）種子發(fā)芽數(shù)與同期種子平均發(fā)芽數(shù)之比，是反映南瓜子種子活力的重要指標之一。隨著溫度升高，南瓜子種子發(fā)芽速度加快；而在相同時間內(nèi)不同溫度處理下，南瓜子種子所呈現(xiàn)出的發(fā)芽指數(shù)并不相同。

3.2 南瓜子種子活力與發(fā)芽勢、發(fā)芽率、幼苗長度的關(guān)系

試驗結(jié)果表明，南瓜子種子活力與發(fā)芽勢、發(fā)芽率呈正相關(guān)關(guān)系，其中發(fā)芽勢和發(fā)芽率之間的相關(guān)系數(shù)達到了0.999，說明南瓜子種子活力與發(fā)芽勢呈正相關(guān)關(guān)系。發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與幼苗長度呈負相關(guān)關(guān)系，說明南瓜子種子活力越高，幼苗長越短。

從南瓜子種子活力與發(fā)芽率、幼苗長度的關(guān)系可以看出，南瓜子種子活力與發(fā)芽率呈正相關(guān)關(guān)系，并且相關(guān)性系數(shù)達到了0.993；與幼苗長度呈負相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)達到了-0.997?？梢钥闯瞿瞎献臃N子活力越高，其幼苗長度越短。但是由于本試驗所用材料為黑瓜子，其發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等指標較高，因此得出結(jié)論：黑瓜子的種子活力越高，其幼苗長越短。由南瓜子種子活力與發(fā)芽率的關(guān)系可以看出，南瓜子種子活力與發(fā)芽率呈負相關(guān)關(guān)系。其中相關(guān)性系數(shù)達到了-0.998，這說明南瓜子種子活力對發(fā)芽率具有抑制作用。

試驗結(jié)果表明，南瓜子種子活力與發(fā)芽率、幼苗長度呈負相關(guān)關(guān)系，說明南瓜子種子活力對南瓜子發(fā)芽勢、幼苗生長具有抑制作用。

3.3 南瓜子種子發(fā)芽率、活力與種皮顏色的關(guān)系

在本試驗中，通過對不同顏色南瓜子種子活力指標的測定，發(fā)現(xiàn)不同顏色的南瓜子種子發(fā)芽率、活力存在差異。其中，黑色南瓜子種子發(fā)芽率最高，為96.7%；紅色南瓜子種子發(fā)芽率最低，為71.6%。這是由于黑色南瓜子種子在熱風干燥時，其種皮顏色與種子中的葉綠素結(jié)合，使其不能有效進行光合作用，從而影響了種子活力。

紅色南瓜子種子與黑色南瓜子種子相比，其發(fā)芽率和活力指標均相對較低。這是由于紅色南瓜子種子中含有較多的色素物質(zhì)，而色素物質(zhì)與葉綠素結(jié)合后會使其不能有效進行光合作用。同時，由于紅色南瓜子種子在熱風干燥時易發(fā)生脫水現(xiàn)象，使其不能正常發(fā)芽。

3.4 不同干燥溫度對南瓜子種子含水量及發(fā)芽率的影響

通過熱風干燥的試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，南瓜子種子的含水量也隨之降低。當溫度達到130 ℃時，南瓜子種子的含水量進一步降低至13.5%。雖然溫度越高，南瓜子種子的含水量越低，但過高的溫度會使南瓜子種子脫水速度加快，從而不利于南瓜子種子發(fā)芽。

通過對不同溫度條件下南瓜子種子發(fā)芽率的研究發(fā)現(xiàn)，在相同條件下，與80 ℃相比，100 ℃、130 ℃、140 ℃和150 ℃條件下南瓜子種子發(fā)芽率顯著提高，但是隨著溫度升高發(fā)芽率下降速度加快。因此可以得出結(jié)論，在熱風干燥過程中，在一定范圍內(nèi)溫度越高對南瓜子種子發(fā)芽越有利；但是超過這個范圍會影響南瓜子種子發(fā)芽。本試驗條件下，當溫度達到140 ℃時，南瓜子種子的發(fā)芽率明顯低于80 ℃和100 ℃條件下的發(fā)芽率。因此，在熱風干燥過程中應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)需求選擇合適的干燥溫度，確保熱風干燥后南瓜子種子的發(fā)芽率。

3.5 不同干燥溫度下南瓜子種子發(fā)芽指標與其他指標間的相關(guān)性

試驗結(jié)果表明，隨著干燥溫度的升高，南瓜子種子發(fā)芽指標與其他指標間的相關(guān)性呈下降趨勢，且不同干燥溫度條件下南瓜子種子發(fā)芽指標與其他指標間的相關(guān)性程度不同，其中高溫條件下南瓜子種子發(fā)芽指標與其他指標間的相關(guān)性最高。在熱風干燥過程中，南瓜子種子發(fā)芽指標與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等密切相關(guān)。其中高溫條件下南瓜子種子發(fā)芽指標與發(fā)芽率間的相關(guān)性最高，而在低溫度下，南瓜子種子發(fā)芽指標與發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)間的相關(guān)性較高。其中低溫度條件下南瓜子種子發(fā)芽指標與發(fā)芽率間的相關(guān)系數(shù)為-0.497，而高溫度條件下則為-0.695。這是因為在熱風干燥過程中，高溫度條件下南瓜子種子的發(fā)芽率比低溫度條件下的高。因此，在實際生產(chǎn)中可根據(jù)不同的南瓜子品種選擇合適的干燥溫度。

4 結(jié)論

熱風干燥是快速高效的方法，熱風干燥溫度的高低直接影響種子的活力。不同溫度下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)不同，因為種子中存在復雜的水分梯度，低溫和高溫都會對種子造成損傷。本研究通過對比分析南瓜子種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與溫度之間的關(guān)系，得出南瓜子種子的適宜熱風干燥溫度為80 ℃。在熱風干燥過程中，熱風溫度對南瓜子種子活力有顯著影響，且隨著干燥溫度的升高，南瓜子種子活力逐漸下降，在生產(chǎn)中可以通過控制熱風干燥溫度提高南瓜子種子的發(fā)芽率。