186666. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gabonaszemek csírázóképességének és adott esetben termőképességének stimulálására
1 186 666 2 A találmány tárgya eljárás gabonaszemek csírázóképességének stimulálására, különösen árpa malátagyártásra való előkészítésénél. Ismert tény, hogy a növények növekedési ütemét és terméshozamát számos fizikai módszerrel, például gamma sugarakkal, lézerfénnyel, vagy egyéb elektromágneses terek megfelelő alkalmazásával lehet serkenteni. A 3.024.349 sz. NSZK szabadalmi leírásban eljárást ismertetnek gabona kezelésére, amely szerint a gabonát több napon keresztül tartó kezeléssorozatnak vetik alá, és minden kezeléskor 6300 és 6500 Â közé eső hullámhosszúságtartományú inkoherens (normál) fénnyel, majd ezt követően 6328 Â hullámhosszúságú lézerfénnyel impulzusszerűen besugározzák. Az eljárás eredményeként a csírázóképesség megjavult és a hozam növekedett. A hivatkozott eljárás nem elemezte azt a hatásmechanizmust, amelynek révén az eredmények jelentkeztek. A több napon át tartó kezelés igénye a gabonaszemek tárolását, ismételt mozgatását igényli, ezért jelentős költségtöbblettel jár. Nagyteljesítményű lézerek ipari alkalmazása szintén jelentős költségnövelő tényező. Az inkoherens fényforrások legegyszerűbben izzószálas vagy halogén lámpából állíthatók elő. A szűk spektrális tartomány a fényforráshoz alkalmazható eszközök lehetőségét lényegesen korlátozza. A lámpák sugárzási spektruma ugyanis széles hullámhossztartományban folytonos vagy kvázi-folytonos, és szűk spektrumban sugárzó lámpák csak sajátos technológiával állíthatók elő. Széles sugárzási spektrumú lámpák alkalmazása esetén a kívánt tartományú összetevők kiszűrésére van szükség, ez egyrészt többletköltséget jelent, másrészt pedig a kisugárzott fény teljesítménynek csak egy kis része hasznosul. Ez utóbbi tényező miatt a lámpákat a szükségesnél nagyobb teljesítményűre kell méretezni, és ennek következtében a melegedés, a helyigény, a felvett energia és a költségek is növekszenek. A hivatkozott NSZK szabadalom esetében külön nehézséget jelent a választott impulzusszerű üzemmód . megvalósítása is. A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amely az ismert kombinált iézeres-polárfényes impulzusszcrű kezelésnél hatékonyabban teszi lehetővé a gabonaszemek csírázóképességének fokozását. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a növényi sejtekben a normál életkörülmények vagy ahhoz hasonló fizikai feltételek mellett a lejátszódó bonyolult biológiai és enzimatikus folyamatokban a sejtmembrán állapotának jelentős szerepe van, és a sejtmembránban a kettős poláros fejek a folyékony kristályokhoz hasonló metastabil állapotban vannak, amely állapot megfelelő nagyságú villamos tér, előnyösen polarizált fény hatására befolyásolható, azaz a poláros fejek síkja elfordítható. A polarizált fény biológiai stimulációs hatása más területeken, például a sebgyógyítás területén már igazolást nyert. A találmány szerint a gabonaszemek csírázóképességét azáltal fokozzuk, hogy közvetlenül felhasználás (azaz vetés vagy csíráztaíás) előtt megfelelő intenzitású és időtartamú polarizált fénnyel besugározzuk. A megfelelő intenzitás alatt a mintegy 100—1000 mW/cm2 teljesítménysűrűséget és a megfelelő időtartamon a 0,5—10 perc időtartamig tartó kezelést értjük, de a választott teljesítménysűrűség és a kezelési idő között korreláció van, ezért nagyobb teljesítménysűrűségek és időtartamok szintén kifejtenek stimulációs hatást. A polarizált fény a látható tartományon túl az infravörös spektrumban is tartalmazhat összetevőket, sőt vastagabb héjú szemek esetén a mintegy 3000 nm hullámhosszig terjedő infravörös spektrumösszetevők jelenléte kívánatos is. A fény hullámhossz szerinti eloszlása lehet nagyjából egyenletes, de a gyakorlatilag alkalmazható fémhalogén és hasonló lámpák spektrális eloszlása erre a célra alkalmas. Előnyös, ha a spektrumból az ultraibolya összetevőket kiszűrjük. A kezelés állhat egyetlen, mintegy 1—10 perces besugárzásból, de a kezelési idő szakaszokban való megvalósítása is előnyösebb a kezelés nélküli esetnél. Úgy véljük, hogy ahol palánták vagy zöldkultúrák besugárzása lehetséges, ott a sugárforrásból a 730 nm környezetébe eső hullámhossztartományt érdemes kiszűrni, mert a növények ezen tartományba eső fény hatására biológiai folyamataikat lelassítják. Itt meg kell jegyezni, hogy ez a hullámhossz az esteledés után a szabadban a növényeket érő természetes fénysugárzásnak felel meg, aminek hatására a növények az éjszakai lassult anyagcserére állnak át. A találmány szerinti eljárás működési mechanizmusára felállított fenti hipotézis elméleti igazolást még nem nyert, de a kísérleti eredmények érvényességi körét támasztják alá. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban példák kapcsán ismertetjük részletesebben. Ismert módon sörgyártásnál a malátakészítés előkészítő lépése a felhasználandó árpa csíráztatása, ami általában 18-19 °C hőmérsékleten megfelelő csíráztató környezetben történik. Ezt megelőzően az árpaszállítmányból mintát vesznek és a nagyüzemi felhasználást csak akkor engedélyezik, ha a minták csírázóképessége, másnéven csírázási energiája (germinative energy) adott minimális értéket, általában 95—96 %-ot elér. A minták kipróbálási ideje a szokásos módszerekkel 5 napig tart, a nagyüzemi csíráztatás időtartama pedig átlagosan 7 nap. A találmány szerinti eljárás hatásának demonstrálása céljából egy kimondottan rossz minőségű árpaszállítmány bői vettünk 100-100 magot tartalmazó mintákat és azokat Petri-csészében, kettős szűrőpapíron, megfelelő mennyiségű víz jelenlétében 3-3 napig csíráztattuk. A külső hőmérséklet 18 °C volt. Az egyik mintacsoportot nem sugároztuk be, és 3 nap elteltével a szemek 7 %-a csírázott csak ki. A másik csoportot 2 percen keresztül száraz állapotban polarizált fénnyel besugároztuk a Petri-csészébe való behelyezés előtt. A fény intenzitása 600 mW/cm2 volt, spektrális eloszlása a normál fémhalogén lámpáéval volt azonos azzal a különbséggel, hogy az ultraibolya sugarakat és a nagyobb energiájú rövidebb hullámhosszú rpektrumösszetevőket sárga színszűrővel kiszűrtük. A csíráztatást azonos körülmények mellett végeztük, és a 3 nap elteltével 41 %-os csírázást észleltünk. Ha a polarizált fénnyel való kezelés időtartamát 5 percre vettük, akkor a 3 nap elteltével a csírázott szemek aránya 37 %-os volt. Az előzőekben említett kísérletsorozatot azonos körülmények mellett egy másik árpaszállítmánnyal megismételtük. A polarizált fénnyel nem kezelt minta 3 nap utáni csírázási aránya 11 % volt, míg a 2 perces polarizált fénnyel való kezelést követően csíráztatott minta eseté-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
