一种提高花生种子理化特性的方法

技术领域

本发明属于经济作物种子技术领域，更具体的说是涉及一种提高花生种子理化特性的方法。

背景技术

花生作为全球五大油料作物之一，在全世界范围内广泛种植。我国花生总产量居世界首位，占全球总产量的40％以上。长期以来，花生育种目标的重点是早熟、高产，但是花生在种植及产后储藏过程中的损失是巨大的，特别是随着花生种子储藏时长的延长，花生因自身呼吸作用及内源酶反应而造成其种用品质及食用品质均有所下降。如过氧化物酶(POD)是酶促褐变的主要来源，不良褐变反应导致花生种子感观、风味和品质的下降；脂肪酶是水解家族中的一类酰基水解酶，脂质水解会导致食品的功能性降低、油脂酸败程度增加等不良影响；超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内自我清除多余活性氧的抗氧化酶类，属于植物保护系统酶，起到保护细胞免受氧自由基的毒害等重要作用。因此提高花生种用品质，不仅仅只限于提高种子活力及萌发率，如何通过改善花生理化特性以防止或延缓花生种用品质劣变是极为重要的。

目前国内外对花生理化特性的研究多集中于提高种子萌发率和延长花生储藏周期方面，如CN201410558627.9公开了一种含有赤霉素的浸种液，将花生种子提前在浸种液中浸泡8小时能够有效提高种子发芽率；CN201610387507.6公布了一种提高花生发芽率的育种方法，包括对花生种子的低温处理、消毒、营养液浸泡等步骤。而针对于延长花生储藏周期，常采取的手段包括：从储藏环境上来减缓花生品质劣变的速度，目前已有成熟的技术与方法应用于各种储藏仓；除此之外，有以干燥剂为主的储粮剂应用于花生储藏；CN201710230926.3公布了一种提高作物种子耐储藏性的方法，从基因表达调控的层面使花生种子NADH脱氢酶复合体亚基基因特异性过表达，以达到增强脱氢酶基因对种子物质代谢至能量转换的调节功能，从而有效地提高了作物种子的耐储藏性。

这些方法的缺点在于：

(1)赤霉素使用不当或浓度过大，反而会使农作物出现白化、枯死、畸形等反向效果。

(2)花生播种前的消毒及营养液的浸泡处理相关过程复杂，且营养液的配置成分含量有准确要求。花生种子经浸泡后需及时播种，无法做到对品质改善后的花生种子进行储藏。

(3)储藏仓的储存方式运行成本较高，常用于大量的粮食储藏，而对于少量的花生种子难以达到相应的储藏环境必定造成一定的损失。以干燥剂为主的储粮剂在作用过程中常伴有热量的散出，不利于花生储藏所需求的低温环境。基因表达调控方法虽然能直接提高花生种子的储藏品质，但所用成本较高，周期较长，且难以大规模运用。

因此，如何提供一种显著提高花生种子活力及抗氧化能力，且显著抑制不良内源酶对花生的损伤，进而提高花生种子理化特性的方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点和不足，本发明提供了一种提高花生种子理化特性的方法，能够显著提高花生种子活力及抗氧化能力，且显著抑制不良内源酶对花生的损伤，进而在不破坏花生固有营养品质的前提下提高花生种用品质。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高花生种子理化特性的方法，包括以下步骤：

(1)将花生种子置于冷等离子体种子处理装置的上料斗内，打开真空泵对腔体抽真空，然后充入工作气体；

(2)待气压稳定至工作压强后，启动射频电源，调节处理功率和体积功率密度；

(3)启动传送装置，打开上料斗阀门，使花生种子落入传送带，进入辉光放电区，进行冷等离子体处理，然后花生种子落入下料斗，完成处理。

优选的，步骤(1)中抽真空至10Pa。

优选的，步骤(1)中所述工作气体为氩气。

上述技术方案的有益效果是：确保了等离子体处理过程中应处于干燥的环境及发生装置的密闭性。反应气体成分的变化及空气中的水蒸气含量都会对所产生的冷等离子体特性造成影响或不可控变化。

优选的，步骤(2)中所述工作压强为135Pa。

优选的，步骤(2)中所述射频电源的频率为13.56MHz。

优选的，步骤(2)中所述处理功率为150W。

优选的，步骤(2)中所述体积功率密度为0.057W·cm

优选的，步骤(3)中所述冷等离子体处理的时长为1-10min。

优选的，步骤(3)中所述冷等离子体处理的时长为6min。

上述技术方案的有益效果是：冷等离子体处理过程中的工艺参数直接决定其对花生品质的影响效果，能够对冷等离子体的能量辐射及活性成分起决定作用，对处理设备的参数控制是改善花生品质的最佳保证。

优选的，本发明所述冷等离子体种子处理装置为202111195656.X中所记载的装置。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种提高花生种子理化特性的方法，具有以下有益效果：

1、本发明采用冷等离子体技术，整个过程中处于接近常温的状态，因此在处理过程中不会破坏花生原有的营养品质。冷等离子体处理后花生的营养及种用品质均有保证，可紧密结合花生种植及制品加工等，易于实现连续化生产。处理过程中无环境污染，不会对未使用花生造成影响，绿色环保。

2、冷等离子体技术处理可均匀作用于每粒种子表面。通过本发明合适处理时长的冷等离子体对花生处理，从根本上提高花生理化特性，提高其种用品质，并不需要特定环境或处理就可实现延缓品质劣变，延长储藏期。

3、经处理后的花生种子活力得到显著提高，具体体现为6min处理条件下高蛋白花生大白沙发芽率由76.3％提升至90.3％、高油花生鲁花14号发芽率由79.3％提升至80.3％；高蛋白花生大白沙及高油花生鲁花14号的电导率随着处理时长的增加而增加，说明细胞膜透性得到提高；6min处理条件下花生种子的色泽表现最佳。除此之外花生种子的内源酶含量均得到改善，如经处理后的高蛋白花生大白沙及高油花生鲁花14号中的脂肪酶及过氧化物酶的含量均显著降低；而超氧化物歧化酶在6min条件下两种花生中的含量均达到最大值。综上所述，经等离子体处理后的花生种子活力得到明显提高，其色泽及内源酶含量也得到明显改善，提高了花生种子的整体品质，具有良好的应用及推广意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为经过不同时长冷等离子体处理后花生发芽率。

图2为经过不同时长冷等离子体处理后，花生7天后的发芽情况。

图3为经过不同时长冷等离子体处理后花生电导率。

图4为经过不同时长冷等离子体处理后花生过氧化物酶活性。

图5经过不同时长冷等离子体处理后花生脂肪酶活性。

图6为经过不同时长冷等离子体处理后花生超氧化物歧化酶活性。

图7为冷等离子体处理工艺流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所用冷等离子体种子处理装置为202111195656.X中所记载的装置。

实施例1

选取颗粒大小均一的高蛋白花生大白沙种子200g(水分含量8％)，将其置于冷等离子体种子处理装置的上料斗内，检查无误后关闭上物料口。打开真空泵对腔体抽真空至10Pa，然后充入氩气使压强稳定在135Pa。打开上料斗阀门使花生种子落入传送带，并在传送带作用下，匀速通过反应舱的辉光放电区域，冷等离子体处理6min。处理过程中，通过反应舱的圆形透明挡板可清晰观察到辉光放电现象。随后将种子取出保存置4℃冰箱，用于后续测定发芽率、电导率、色泽。其中一部分花生研磨成粉，用于测定脂肪酶含量、过氧化物酶含量、超氧化物歧化酶含量。

实施例2-6

实施例2-6的操作与实施例1相同，区别之处在于冷等离子体处理的时长分别为1min、4min、5min、8min、10min。

对比例1

对比例1选取颗粒大小均一的高蛋白花生大白沙种子200g(水分含量8％)，未进行冷等离子体处理，即冷等离子体处理0min，作为对照。

实施例7

选取颗粒大小均一的高油花生鲁花14号种子200g(水分含量8％)，将其置于冷等离子体种子处理装置的上料斗内，检查无误后关闭上物料口。打开真空泵对腔体抽真空至10Pa，然后充入氩气使压强稳定在135Pa。打开上料斗阀门使花生种子落入传送带，并在传送带作用下，匀速通过反应舱的辉光放电区域，冷等离子体处理6min。处理过程中，通过反应舱的圆形透明挡板可清晰观察到辉光放电现象。随后将种子取出存置4℃冰箱，用于后续测定发芽率、电导率、色泽。其中一部分花生研磨成粉，用于测定脂肪酶含量、过氧化物酶含量、超氧化物歧化酶含量。

实施例8-12

实施例8-12的操作与实施例7相同，区别之处在于冷等离子体处理的时长分别为1min、4min、5min、8min、10min。

对比例2

对比例2选取颗粒大小均一的高油花生鲁花14号种子200g(水分含量8％)，未进行冷等离子体处理，即冷等离子体处理0min，作为对照。

1、冷等离子体处理对花生发芽率的影响

如图1、2所示，与未处理高蛋白对照样品(0min，7d)对比，所有处理后的高蛋白样品的发芽率均显著提高，处理6min后的样品的发芽率高达90.3％，且幼苗生长形态最为粗壮；高油花生样品于处理前后的发芽率方面的变化规律与高蛋白花生样品一致，与对照样品(0min，7d)相比，所有处理后高油样品中的发芽率均显著提高，处理6min后的高油样品中发芽率达到最高，达80.3％，且幼苗生长形态最佳。

2、冷等离子体处理对花生电导率的影响

如图3所示，随着冷等离子体处理时长的增加，高蛋白、高油花生种子的电导率显著增加(P＜0.05)，曲线呈逐渐平缓升高的趋势，与发芽率对比可看出，在0、1、4、5、6min处理下，发芽率与外渗液电导率变化趋势一致，呈显著正相关线性关系，可建立外渗液电导率(X)与发芽率(Y)的回归方程式：

高蛋白Y＝2.5563X+44.969，R

当处理时长为8、10min，高蛋白、高油花生种子发芽率降低的同时电导率增高，线性关系不再成立。电导率不断升高可能是由于处理时长的增加，冷等离子体对花生表面的刻蚀作用愈强，种皮及细胞结构愈不完整，造成种子部分活细胞破裂，使籽粒内部可溶性物质更容易流出，致使电导率升高，而发芽率降低。

3、冷等离子体处理对花生色泽的影响

如表1、2所示，随着冷等离子体处理时长增加，高蛋白组与高油组花生的b*并没有出现显著性差异(P＞0.05)，L*值与a*值与各自对照样品(0min)相比，不同处理时长下，L*、a*值均显著增加(P＜0.05)，在6min处理下达到最高值，但随处理时长的增加，色度值又呈下降趋势。可能是冷等离子体作用于花生表面，使得花生红衣中多酚类物质含量增加，a*值增加，花生红衣颜色变深，L*值增加。

表1冷等离子体处理对高蛋白花生色泽的影响

注：同列不同上标字母表示有显著性差异，P＜0.05。

表2冷等离子体处理对高油花生色泽的影响

注：同列不同上标字母表示有显著性差异，P＜0.05。

4、冷等离子体处理对花生过氧化物酶的影响

如图4所示，高蛋白组花生对照样品(0min)中过氧化物酶活性为(607±8.3)U/mgprot，随着处理时长的增加，高蛋白组花生的过氧化物酶活性显著下降(P＜0.05)，处理1、4、5、6、8、10min条件下对应的过氧化物酶活性分别为(582±7.9)U/mg prot、(504±8.6)U/mg prot、(487±7.4)U/mg prot、(466±8.2)U/mg prot、(456±7.6)U/mg prot、(449±8.4)U/mg prot。未经处理的高油花生(0min)中过氧化物酶活性为(527±7.9)U/mg prot，同样经过冷处理1、4、5、6、8、10min所对应的样品中过氧化物酶活性分别为(508±8.8)U/mgprot、(436±9.2)U/mg prot、(417±7.5)U/mg prot、(392±7.7)U/mg prot、(388±8.9)U/mg prot、(385±8.5)U/mg prot。

5、冷等离子体处理对花生脂肪酶的影响

如图5所示，高蛋白、高油花生中脂肪酶活性随着处理时长的增加极显著降低(P＜0.01)，6min后下降趋势平缓；高蛋白组花生对照样品(0min)的脂肪酶活性为(68.22±1.23)U/mg prot，经1、4、5、6、8、10min处理后，分别下降了9.47％、38.16％、48.05％、54.44％、57.24％、57.87％；高油组花生对照样品(0min)的脂肪酶活性为(74.43±0.99)U/mg prot，同样随着冷等离子体处理时长的延长，分别下降了14.05％(1min)、46.18％(4min)、55.27％(5min)、59.63％(6min)、64.81％(8min)、65.69％(10min)。

6、冷等离子体处理对花生超氧化物歧化酶的影响

如图6所示，随着冷等离子体处理时长的增加，高蛋白、高油花生样品中超氧化物歧化酶活性均显著增加(P＜0.05)。经处理6min的高蛋白组花生样品中的超氧化物歧化酶活性达到最高值(136.77±1.98)U/mg prot，较未处理样品显著提高了50.91％；经8min、10min处理后，该酶在对应的样品中的活性分别显著提高了45.93％、44.48％。高油花生样品于处理前后在超氧化物歧化酶活性方面的变化规律与高蛋白花生样品一致，与对照样品(0min)相比，处理6min后样品中超氧化物歧化酶活性显著提高了47.07％，高达(122.54±2.09)U/mg prot；经8min、10min处理后，其活性增幅分别为43.34％、41.05％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。