Ultrafeine Luftblasen und die Auswirkung auf die Keimung von Saatgut, aber auch auf das Mälzen von Whiskey und Bier

Seed germination

Die Keimung von Saatgut ist der Prozess, bei dem der Stoffwechsel einer Pflanze nach einer Ruhephase in Gang gesetzt wird und sich ein Keimling entwickelt. Ein hoher Prozentsatz an gekeimtem Saatgut ist wichtig für die Gemüseproduktion. Temperatur, Alter des Samens, Wasser und Sauerstoff müssen stimmen, um eine hohe Keimrate zu erreichen. Der Prozess der Keimung ist nicht nur für Landwirte wichtig, um neue Pflanzen zu züchten, sondern auch in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, wo der Keimungsprozess ebenfalls genutzt wird, allerdings unter dem Namen Mälzen. Alle Whiskeys und Biere werden durch Mälzen hergestellt. Dabei geht es nicht um die Keimung, sondern um die Umwandlung der Stärke im Samen in Zucker.

Ultrafeine Blasen

Ultrafine Bubbles sind nützlich, um den Stoffwechsel von Lebewesen zu beschleunigen, aber der Mechanismus ist noch nicht gut verstanden. In einer Studie untersuchten sie die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) durch Ultrafine Bubbles und die Auswirkungen auf die Keimung von Samen. Mikroblasen sind Blasen mit einem Durchmesser von einigen Mikrometern bis etwa 100 μm. UItrafine Blasen sind Blasen mit einem Durchmesser von Submikrometer.
Ultrafeine Blasen haben eine Wirkung auf lebende Organismen und beeinflussen die Oxidation. Wasser mit ultrafeinen Blasen kann das Wachstum von Pflanzen, Schalentieren und Hefe beschleunigen. Außerdem werden ultrafeine Blasen eingesetzt, um die Oxidationswirkung zu verbessern. Ultrafeine Ozonblasen können verwendet werden, um Pestizidrückstände von Gemüse zu entfernen. Sie können Mikroorganismen inaktivieren und organisches Material im Abwasser reduzieren. Abgesehen von den oxidativen Fähigkeiten ultrafeiner Blasen wurde bei der Erzeugung ultrafeiner Blasen die Bildung exogener reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in Gegenwart starker Säuren oder UV-Licht festgestellt.

Reactive oxygen species (ROS)

ROS sind chemisch reaktive Moleküle, die Sauerstoff enthalten. Beispiele sind Peroxide, Superoxide, Hydroxylradikale und ein einzelner Sauerstoff. In der Natur ist die Bildung von ROS ein Nebenprodukt des Sauerstoffstoffwechsels. Bei Umweltstress wie Hitze oder UV-Strahlung kann der ROS-Gehalt erheblich ansteigen, was zu Zellschäden führen kann. Wir nennen das oxidativen Stress. Abgesehen von der natürlichen Erzeugung von ROS durch den lebenden Organismus selbst, können ROS auch durch Quellen außerhalb der Pflanze erzeugt werden. Exogene ROS können durch Tabak, Rauch, Drogen, Xenobiotika oder Strahlung erzeugt werden. Es ist wichtig zu verstehen, dass ROS sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf Pflanzen, Menschen und Tiere haben.

Keimung mit H202 gegenüber ultrafeinen Blasen

Die Keimung von Getreidepflanzen wie Gerste, Weizen und Reis wird durch die Zugabe von H2O2 als eine Art von ROS verbessert. Wenn es in der richtigen Menge zugesetzt wird, ist es nicht schädlich für die Samen, sondern hilft, die Zellwand zu lockern, was eine wichtige Signalfunktion ist, um den Wachstumsprozess der Pflanze zu starten.

In der Studie wurden die Samen unter fünf verschiedenen Bedingungen gekeimt: mit destilliertem Wasser, drei verschiedenen Konzentrationen von Wasserstoffperoxid und ultrafeinen Luftblasen. Um den Einfluss des gelösten Sauerstoffs (DO) zu vermeiden, wurden die Wasserwerte so eingestellt, dass sie denen des destillierten Wassers entsprachen. Die Studie ergab, dass die Zugabe von H2O2 die ROS-Produktion in den Gerstensamen anregte und dass die Samen in ultrafeinem Blasenwasser nach 17 Stunden Keimzeit eine höhere Keimrate aufwiesen als die Samen, die in die verschiedenen H2O2-Lösungen getaucht wurden.

Diskussion

Reaktive Sauerstoffspezies werden oft als schädliche Verbindungen für die Entstehung von Krebs und anderen Krankheiten angesehen. Auf der anderen Seite keimt ein Samen nicht, wenn keine reaktiven Sauerstoffspezies vorhanden sind. Daher gibt es das Konzept des "oxidativen Fensters der Keimung", das besagt, dass eine erfolgreiche Keimung nur mit der richtigen Menge an reaktiven Sauerstoffspezies stattfindet. Um den Mechanismus der ultrafeinen Luftblasen und die physiologischen Fördereffekte vollständig zu verstehen, sind weitere Forschungen erforderlich. Der Grund, warum ultrafeine Blasen erfolgreicher sind als H2O2, könnte darin liegen, dass die Blasenkonzentration während der Lagerung allmählich abnimmt und das Verschwinden der ultrafeinen Blasen eine konstante Produktion von ROS im Wasser verursacht.

Quelle der Geschichte:

Der obige Beitrag wurde aus Materialien von ACS Sustainable Chemistry Engineering zusammengestellt. Der Inhalt wurde für Stil und Länge bearbeitet.

Bildnachweis: U.S. Department of Agriculture