基于高压直流静电场调节的黄豆种子发芽试验

王子韩

摘要    为明确高压直流静电场对种子发芽的影响，采用不同强度高压直流静电场对黄豆种子进行发芽试验。结果表明，在2 000 V的直流电场强度作用下，黄豆种子在发芽率和芽苗生长势上都较常规条件下的黄豆种子的发芽率和芽苗生長率高出很多。由此表明，适量正向高压直流静电场对黄豆发芽和豆芽生长均具有一定的促进作用。

关键词    黄豆;高压直流静电场;发芽

中图分类号    S565.1        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）07-0226-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（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

黄豆芽是黄豆在合适温度和湿度的条件下自然生长而形成，但是其营养成分却远远大于黄豆[1]。这是因为黄豆在清水浸泡过程中形成多种生物蛋白酶，黄豆中的蛋白质水解后转变为氨基酸和多肽，一些淀粉转变为单糖和低聚糖等。氨基酸与单糖较蛋白质和淀粉来说，更容易被人体吸收。有关试验还证实，与黄豆相比，黄豆芽中胡萝卜素增加2～4倍，尼克酸增加2倍，叶酸增加1倍，多比醇也有明显的增加，而V■增加10倍之多。黄豆芽中含有的抗干扰诱生剂能生成抗干扰素，增加体内抗病素，提高抗坏血素能力。由于黄豆芽营养价值高、价格又便宜，得到广大人们的喜爱[2]。目前，市场上黄豆芽虽然便宜，但一些不法商贩为了追求利益往往添加一些有毒有害的添加剂或助剂，媒体也不断报道，工商也不断执法处理，但毒豆芽屡禁不止。市场上也有豆芽机，但都是适于工厂化生产，主要控制温度和湿度，依然解决不了毒豆芽存在的隐患[3]，同时也不能加速豆芽生长和延长成熟豆芽的存留时间，这是本技术需要解决的问题。

植物是以水分信号、化学信号、电信号等方式进行信号传递，无论哪种信号传递方式都会引起细胞或组织的电位发生变化，它的移动性作用都将会以电信号的形式反映出来。一是适宜静电场改变了种子体内生物膜电位。极化的种子膜两侧出现附加电荷，膜两侧电荷的改变也将引起脂质极性端基的移动，进而导致膜相在常温脱水态时即可部分地发生变化或趋于发生变化，于是随之膜的选择半透性功能也迅速恢复，种子活性增加。二是适宜静电场可以使种子细胞内蛋白质、糖类、脂类等极性分子和金属离子定向排列，使相应的酶活性增加或提前激活。三是适宜电场处理可使种子呼吸系统被活化，碳水化合物的有氧呼吸占优势，呼吸强度增强，呼吸能力提高，保证了其他生理活动的进行。四是适宜静电处理的种子淀粉酶活性提高，较高的淀粉酶活性使酵解及有氧代谢速度加快，加速了淀粉的水解。脱氢酶活性也相对提高，反映了呼吸代谢的提高，种子呼吸旺盛促进了新陈代谢，新细胞快速形成，提高了种子活力，加速了幼苗成长。这都为种子萌发提供了物质和能量基础，也是种子在静电场处理后发芽率、发芽势提高的内在原因。

李新建[4]就高压静电场预处理对提高油菜种子活力机制作了初步探讨。试验证明，在一定剂量的静电场作用下能对种子活力起到促进的效果。孙迎春等[5]探讨了高压芒刺静电场对玉米种子萌发过程中的形态及各项指标的影响，结果表明，合适的高压芒刺静电场预处理玉米種子，能有效地提高发芽指数和种子活力。张本华等[6]通过对大豆种子进行高压静电处理，研究了高压静电场对大豆种子发芽率及发芽后的鲜重、干重、芽长和发芽势等指标的影响。结果表明，适宜的电场强度和处理时间对种子的各项活力指标均有不同程度的提高。王清元等[7]选用不同的高压静电场和不同的处理时间处理水稻种子，结果表明，不同静电场和不同处理时间对水稻种子在萌发期间的各项生理指标表现出极其显著效果。史明非[8]选用不同梯度的电场作用于小麦和绿豆种子，结果表明，高压电场可以使细胞膜跨膜电位发生改变，对种子萌发有刺激作用。

1    材料与方法

1.1    供试材料

试验器材为恒温种子培养箱、电场发生器、12 V直流电源（图1）。试验对象为适量黄豆种子。

基于高压直流静电场调节的种子发芽试验装置，主要包括以下部件：豆芽装置箱体、侧门、防水保温层、温度调节装置、温度传感器、湿度调节装置、湿度传感器、主控制器、电场发生器、芽苗促长室、芽苗抑制室及苗床。豆芽装置的主体是箱体，箱体的侧面有侧门，箱体内部有2～3层隔板，把箱体分割2个小室，其中上部的小室为芽苗促长室，下部的小室为芽苗抑制室，箱体的内侧有防水保温层，防水保温层里安置有加热装置，防水保温层外侧有温度传感器，箱体内的芽苗促长室和芽苗抑制室内均安置有电场发生器，芽苗促长室和芽苗抑制室的上部均安置有喷水装置和湿度传感器，每个芽苗促长室和芽苗抑制室内均有不少于1个苗床，豆芽即在苗床中生长。主控制器分别与电场发生器、温度调节装置及湿度调节装置相连接。豆芽装置的核心部件是静电场发生器，电场发生器为以平行金属板分别安置于芽苗促长室和芽苗抑制室的顶部和底部，优选的金属板为不锈钢板及铝板。电场发生器所产生的电场是直流电场，芽苗促长室内的电场为正向电场，即芽苗促长室顶部金属片带正电荷，芽苗抑制室内的电场为负电场，即芽苗抑制室顶部金属片带负电荷，电场发生器两极板的电压为1 000～6 000 V。

1.2    试验方法

试验时先把适量种子在清水中浸泡2～4 h，取出已膨胀的大豆，挑选表面光滑健康的黄豆种子200粒，放入2个颜色不同的苗床盒中，每个苗床盒有100粒黄豆种子，同时把2个苗床盒放入培养箱内，恒温培养箱温度设定为25 ℃，一个苗床盒放入芽苗促长室，启动12 V直流电源，开启直流电场发生器，选定直流电场电压为2 000 V;另一个苗床盒放入无电场的常规培养室，每24 h对豆芽生长情况进行观察1次，并做下记录，同时对每个苗床进行适量的浇水1次。

快发豆芽装置工作时，首先在芽苗促长室的苗床里放置一定量已浸泡好的大豆，打开控制器开关，调节好箱体内的温度和湿度，一般黄豆芽的生长适宜温度为21～27 ℃，调节电场发生器的电压，一般促生黄豆芽时，打开电场发生器的正向电场，电场发生器的静电正向电压为2 000 V，每天静电场辐照8 h，并对苗床浇水1次。由于有电场激发，黄豆发芽长势很快，一般3～4 d豆芽即可长至4～6 cm，即豆芽已经成熟。延长成熟豆芽的周期，这时取出芽苗促长室的苗床，连同豆芽一起放入芽苗抑制室，打开芽苗抑制室的电场，这时芽苗抑制室的电场为负向电场，电场电压为-2 000 V，由于负向电场对芽苗的生长起抑制作用，可以使芽苗生长缓慢或停止生长，可以延长豆芽的保鲜期。

2    结果与分析

由表1和图2可以看出，在电场作用下，黄豆种子发芽较快，黄豆发芽数为16粒，无电场常规条件下黄豆发芽数为9粒，电场作用下的发芽率是无电场作用发芽率的1.7倍。从黄豆种子发芽的最长芽长看，在电场作用下，黄豆种子发芽的最长芽长为6 mm，而常规条件下的黄豆种子最长芽长为4 mm。由此可知，在较短情况下，电场强度对黄豆种子发芽有一定的促进作用。

由表2和图3可以看出，在电场作用下黄豆种子发芽和长势较快，电场作用下的黄豆发芽数为36粒，无电场常规条件下黄豆发芽数17粒，电场作用下的发芽率是无电场作用发芽率的2.1倍。从黄豆种子发芽的最长芽长看，在电场作用下黄豆种子发芽的最长芽长为20 mm，而常规条件下的黄豆种子最长芽长是11 mm。由此可知，适宜的电场强度对黄豆种子发芽有一定的促进作用。

3    结论

试验结果表明，在2 000 V的直流电场强度作用下，黄豆种子在发芽率和芽苗生长势上都较常规条件下的黄豆种子高出很多，所以适量正向高压直流静电场对黄豆发芽和豆芽生长均具有一定的促进作用。

4    参考文献

[1] 陈玥，陈野.黄豆芽生产工艺及营养物质变化研究[J].食品研究与开发，2015，36（24）：111-115.

[2] 蔡梦珊，李江滨，林锦琼，等.毛豆、黄豆、黄豆芽中蛋白质和VC含量及营养价值评价[J].现代农业科技，2013（14）：270.

[3] 郝凤桐.“毒豆芽”及其危害治理[J].职业卫生与应急救援，2013（5）：58.

[4] 李新建.高压静电场对油菜种子萌发影响的研究[J].食品科技，2007（12）：68-70.

[5] 孙迎春，丁会，徐丽红，等.高压芒刺静电场对玉米种子发芽影响的实验研究[J].东北师大学报（自然科学版），2006（1）：90-92.

[6] 张本华，李成华.高压电场对大豆种子活力影响的试验研究[J].沈阳农业大学学报，2006（4）：120-122.

[7] 王清元，卢贵忠，赵玉清.高压静电场对水稻种子萌发的试验研究[J].云南农业大学学报（自然科学），2005，20（1）：147-150.

[8] 史明非.高压电场对小麦及绿豆种子萌发的影响及其机理探讨[D].长春：东北师范大学，2010.