[發明專利]種子的連續超聲處理

在審

• 申請號: 201680008295.4
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN107426959A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 小B·K·雷丁
• 申請（專利權）人: BKR知識產權控股有限公司
• 主分類號: A01C1/02
• 分類號: A01C1/02;B01J19/10;C02F1/36
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司31266
• 代理人: 崔佳佳,馬莉華

技術領域

本發明一般涉及用于將水或其它物質以及溶解物質攝取到種子中的超聲降解和吸脹方法，更具體地，涉及一種用聲波處理種子的方法，其目的是賦予種子增強攝取物質的記憶，該物質提高對種子或所得植物生長特性，或者在商業處理期間增加種子的價值。特別地，本發明包括以下發現：曾種植在土壤中并經受超聲波能量處理的種子比常規種植的種子以更快的速度成熟。幾個實施例公開了包括實驗室裝置，試點批處理系統和用于連續處理系統的設計，其將超聲波應用于經過處理器的長度的種子，處理器的長度可以貫穿超聲處理管道并且可以包括螺旋系統。

背景技術

種子休眠是大多數植物采用的時間上分散發芽和優化后代生存的一種獨特形式的發育停滯。在種子休眠期間，水分含量和呼吸速率顯著降低。打破種子休眠的最初步驟是呼吸所需的水的攝取(吸收)和發芽所需的淀粉儲備的調動。吸收是一個雙相過程：I)水通過種皮的物理吸收和胚胎的水合；和II)通過胚軸的生長和伸長所決定的發芽，導致毛囊和胚根的出苗。這兩個階段在時間上是分開的，已經完成了第I階段的種子被稱為“引發種子”，即準備好第II階段：發芽。吸收的第I階段也用于種子的商業加工，即玉米的濕磨分級和用于蒸餾酒發酵的制麥過程。

通過增強吸水引發種子有利于植物活力，例如，增強出苗、增長和產量特征。種子引發還使種子的發芽同步，導致同一田地的植物同時成熟，以在收獲期間獲得最大的產量。除了水之外，種子引發提供了使種子與營養物，微生物或害蟲抑制劑一起加載以促進成苗率的途徑。通過在吸脹階段I期間向種子中加入分子，分子或有機物可以儲存在引發的種子中，因此在種植時呈現。與在整個田地添加類似分子相比，在種子中“大分子的加載”是非常有效的。一個例子是添加肥料以刺激根生長并加速幼苗出苗。在種植之前將肥料載入種子中對于幼苗更有效，對農民更有成本效率。要載入種子的其他有益分子是激素，如促進發芽的赤霉素/赤霉酸，用于細胞延長的細胞分裂素和脫落酸抑制劑以促進從種子休眠釋放。通過加入三唑(調節干旱和高溫影響的植物生長調節劑)或殺真菌劑來抑制在涼爽、潮濕的土壤里的種子和幼苗中真菌的生長，或加入殺蟲劑以對抗攻擊幼苗的昆蟲例如玉米根蟲，種子品種可以根據具體的生長地區進行定制。除了大分子之外，在種子引發期間可以加載有益微生物如氮芥螺或根瘤菌作為作物接種物。

玉米的商業分級從濕磨開始。玉米是淀粉、蛋白質、油、水、纖維、礦物質、維生素和顏料的復雜混合物。濕磨是將玉米成分分離成分離的同質餾分的過程。在愛荷華州，每年收獲的10億蒲式耳玉米中約有20％是濕磨的。濕磨工業和附屬制造業代表著巨大的工業成就。隨著濕磨工藝不斷地被新技術改進，可以以工業量分離新的副產物，例如，乙醇，玉米甜味劑，蛋白質肽和維生素C和E。技術創新沒有改變濕磨，浸漬的初始步驟。浸漬包括將清潔干燥的玉米(含水量<16％)浸泡在溫水中，直到其膨脹至45％水合。這個過程需要30-50小時，溫度為120-130°F。在浸泡過程中，大量的水以逆流方式流過大量的玉米。此外，在此期間，生長在浸漬水中的有益微生物如乳桿菌和銅綠假單胞菌有助于玉米蛋白質的蛋白水解切割。然而，水合所需的大量浸漬水的和時間限制了細菌消化的效率。消化副產物主要通過蒸發濃縮從浸漬水中純化。

制麥過程是谷物發酵生產酒飲的第一步。麥芽的質量(和所得的發酵)取決于谷物的同步和有效的發芽(germination)。儲存在種子中的淀粉在發芽的早期階段被轉化為糖。在起初時，發芽停止，轉化的糖在發酵過程中用于生產乙醇。歷史上，制麥過程是一項勞動密集型工作。谷物被鋪到一個“麥芽地板”上，從頂部灑水器吸收水分，并在一到兩周的時間內每天用手轉動，以釋放被捕獲的熱量和氣體。在幼芽出苗時，淀粉已經轉化為糖，將發芽的谷物窯干，研磨成麥芽。微型釀酒廠和釀酒廠仍然使用這種舊的制麥技術的變型來生產高品質的麥芽。一些釀酒廠通過添加赤霉酸(gibberllic acid,GA)誘導統一的發芽，以產生用于發酵的最高質量的麥芽，例如在單一麥芽蘇格蘭威士忌蒸餾中。GA是調節發芽的植物激素。這種質量的麥芽生產是耗時且昂貴的。

正常植物發芽

水是幫助種子發芽的關鍵因素?？梢酝ㄟ^潤濕來準備種子用于發芽。要注意不要將種子完全浸泡在水中。當水滲透種子時，種子膨脹，如圖1所示。當種皮軟化時，種子斷裂，幼苗出現。種子通常在里面儲存一定量的食物。用水處理時，將這種食物提供給幼苗，幫助發芽。圖2示出了植物從發芽到完全發育的生長。