Nanobubbels en het effect op zaadkieming maar ook op whisky en biermouten

Zaadkieming

Zaadontkieming is het proces van zaadje naar een scheutje waarin de metabole machine van een plant wordt geactiveerd na een periode van kiemrust. Een hoog zaadontkiempercentage is belangrijk voor de plantaardige productie. Temperatuur, zaadleeftijd, water en zuurstof moeten allemaal correct zijn, om hoge zaadkieming te krijgen. Het kiemingsproces is niet alleen belangrijk voor boeren om nieuwe planten te kweken, het is ook belangrijk in de voedings- en drankenindustrie waar het kiemproces ook wordt gebruikt, maar dan het zogenaamde mouten. Alle whisky en bier wordt geproduceerd via mouten. Het belang hier is niet de kieming maar de verandering van het zetmeel in het zaad naar suikers.

Ultrafijne bubbels

Nano bubbels zijn nuttig bij het versnellen van het metabolisme van levende organismen, maar het mechanisme is nog niet goed begrepen. In een studie onderzochten ze de productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) door Ultrafine Bubbles en het effect op zaadkieming. Microbellen zijn bellen met een diameter die varieert van enkele micrometer tot ongeveer 100 μm. UItrafine bubbels zijn luchtbellen met een diameter van een submicrometer.
Ultrafijne bubbels hebben een effect op levende organismen en beïnvloeden oxidatie. Water dat ultrafijne bubbels bevat, kan de groei van planten, schelpdieren en gist versnellen. Verder worden ultrafijne bubbels gebruikt om het oxidatie-effect te verbeteren. Ultrafijne ozonbellen kunnen worden gebruikt om pesticiden te verwijderen die achterblijven bij groenten. Ze kunnen micro-organismen inactiveren en organisch materiaal in afvalwater verminderen. Afgezien van de oxidatieve capaciteiten van ultrafijne bubbels, werd tijdens de vorming van ultrafijne bubbels het ontstaan ​​van exogene reactieve zuurstofspecies (ROS) onder de aanwezigheid van sterke zuren of UV-licht duidelijk.

Reactive oxygen species (ROS)

ROS zijn chemisch reactieve moleculen die zuurstof bevatten, voorbeelden zijn peroxiden, superoxide, hydroxylradicalen en een enkele zuurstof. In de natuur is de vorming van ROS een bijproduct van het zuurstofmetabolisme. Tijdens omgevingsstress, hitte of UV, kunnen de ROS-waarden aanzienlijk stijgen en dit kan leiden tot celbeschadiging. We noemen dit oxidatieve stress. Afgezien van de natuurlijke generatie van ROS door het levende organisme zelf, kan ROS ook worden gegenereerd door bronnen buiten de plant. De productie van exogeen ROS kan afkomstig zijn van tabak, rook, drugs, xenobiotica of straling. Het is belangrijk om te begrijpen dat ROS zowel positieve als negatieve gevolgen hebben voor planten, mensen en dieren.
Bewerk dit gedeelte

Kieming met H202 versus ultrafijne bubbels

Kiemingsverbetering van graanplanten zoals gerst, tarwe en rijst door H2O2 toe te voegen als een soort ROS. Wanneer het in de juiste hoeveelheid wordt toegevoegd, is het niet schadelijk voor de zaden, het helpt om de celwand los te maken, wat een belangrijke signaalfunctie is om het groeiproces van de plant te starten.

In het onderzoek werden zaden ontkiemd onder vijf verschillende omstandigheden, met gedestilleerd water, drie verschillende concentraties waterstofperoxide en ultrafijne bubbels. Om de invloed van opgeloste zuurstof (DO) te vermijden, werden de waterniveaus aangepast om hetzelfde te zijn als die van gedistilleerd water. De conclusie van de studie was dat toevoeging van H2O2 de ROS-productie in gerstzaden stimuleerde en na 17 uur ontkieming hadden de zaden in ultrafijn bubbelwater een hogere kiemkracht dan alle ondergedompeld in de verschillende H2O2-oplossingen.

Discussie

Reactieve zuurstofsoorten worden vaak gezien als schadelijke verbindingen voor de ontwikkeling van kanker en andere ziekten. Aan de andere kant, als er geen reactieve zuurstofspecies aanwezig zijn, zal een zaadje niet ontkiemen. Daar wordt het concept van het "oxidatieve raam van kieming" geïntroduceerd, wat aangeeft dat alleen succesvolle kieming zal plaatsvinden met de juiste hoeveelheid reactieve zuurstofsoorten. Meer onderzoek is nodig om het mechanisme van ultrafijne bubbels en de fysiologische promotionele effecten volledig te begrijpen. De reden waarom ultrafijne bubbels succesvoller zijn dan H2O2 zou kunnen zijn dat tijdens opslag de concentratie van de bellen geleidelijk afneemt, het zou kunnen zijn dat het verdwijnen van ultrafijne bellen een constante productie van ROS in het water veroorzaakt.

Verhaal Bron:

De bovenstaande post samengesteld uit materialen van ACS Sustainable Chemistry Engineering. Inhoud bewerkt voor stijl en lengte.
foto credit U.S. Department of Agriculture