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1、专题综述中 国 蔬 菜 CH I NA VEGETABLES2006 (8) : 3336黄如葵,博士,副研究员,广西农业科学院蔬菜研究中心,南宁市大学东路174号, 530007,电话: 0771 - 3245200, E2mail: rk2huanghotmail . com收稿日期: 2006 - 07 - 12国外种子采后加工工艺及 质量检验技术黄如葵摘 要 国外种子采后加工处理工艺包括种子加工及种子处理两部分。种子加工主要是清理、 精选和分级;种子处理是在种子加工的基础上进一步提升种子质量和价值的手段,主要包括引发、 造粒丸化、 薄膜包衣及种子消毒处理。在种子采后加工和处理的各个阶段
2、都要进行质量检验。检验的项目主要是种子生活力、 品种纯度、 净度、种子活力及种子健康等。关键词 种子 采后加工 种子处理 种子质量检验种子在人类生存和发展中扮演着非常重要的角色 既是人类和动物的食物,又是工业原材料,同时还是重要的生产资料。近年来,随着现代化农业对种子质量要求的提高,以及当前面临的世界范围内种子贸易的深化,种子的质量问题越来越突出地呈现在种子生产者和消费者面前。世界上高度发达和具有跨国竞争能力的种子产业主要集中在欧美国家,如美国年均种子销售额近60亿美元,占世界种子市场份额的20 % ,居世界种子产业首位1。种子科学技术的研究在这些经济发达国家已达到相当高的水平。随着2000年
3、12月1日 中华人民共和国种子法 的颁布和实施,我国的种子管理体制正在逐步走向完善。笔者认为,在种子管理体制改革、 种子产业重组、 种子市场培育中,中国需要借鉴发达国家在该领域的研究成果和做法。种子的质量控制是一个紧密关联的操作体系,除了在生产中通过严格的制种田隔离、 合理的耕作管理和病虫害防治来获取高纯度的优质种子外,采后加工和处理对种子的质量、可播种性和商品性也有极大的影响。在欧美发达国家,种子采收后绝大部分要经过一系列的加工处理以提高种子质量(图1) ,然后才能成为供应给种植者的终端商品。本文综合介绍了发达国家常用的种子采后加工处理工艺及质量检验技术,以期为我国种子产业的健康发展提供参考
4、。1 种子加工1. 1 采收及干燥 根据农作物种子成熟时果实的水分含量可将其分为两大类:干果作物及湿果作物。干果作物在种子成熟过程中果实水分含量持续降低,最后种子自然干燥,此类作物包括谷类如玉米,豆类,十字花科类,葱蒜类及部分葫芦科类如丝瓜、 葫芦等。湿果作物在种子成熟过程中果实水分含量变化不明显,种子成熟于多汁的果肉组织中,含水量依然较高,此类作物包括茄果类及大部分葫芦科类3。图1 种子采后加工处理工艺流程注:种子加工根据不同类型的种子采用不同的加工技术;种子处理技术,如引发、 药剂处理等可根据耕作需求或市场要求独立或复合添加。在种子加工和处理过程的各个阶段都要进行质量检验监控(图来源: H
5、almer2)干果作物的采收应考虑种荚或干果充分干燥后会自然开裂,造成种子散落、 产量损失的可能性。可采用两种方法解决:第一种方法,由于大部分干果作物的种子在种荚变黄开裂前已经达到生理成熟,可在植株转黄前将整棵植株割下,放置通风处让植株自然风干;植株内的剩余养分会继续向种子转移,保证种子充分成熟;当植株变黄风干后,可以采用机械去壳脱粒。第二种方法,通过观察种荚的成熟度来分批采收成熟种子。这种方法适用于伞形花序作物,如葱蒜类、 胡萝卜、莴苣等,由于此类作物种荚极易开裂,过晚采收易造成种子散落,而过早采收又会造成种子质量下降,因此,密切观察种子成熟度,及时采收是获得高产优质种子的保证3。33湿果作
6、物的采收通常依靠对果色的观察来判断采收期,但不同作物种子达到最佳质量的时期稍有不同。例如,辣椒种子在果实红熟期达到最高发芽率和发芽势;而番茄在果实青熟期采收的种子比红熟期采收的种子质量好4。当种子发育到最佳质量时,通常由种子公司通过机械采收果实,然后送到加工中心用专用的采种机将果实破碎采种。对于番茄、 黄瓜、 冬瓜等种皮上附有一层胶质物质的种子,可采用两种方法清除胶质:一是让种子和果肉混合发酵后清洗;二是在种子和果肉的混合物中加入一定量的碳酸钠或盐酸来分解胶质物质。种子和果肉的分离是在一条设有很多阀门的水槽中进行的,果肉和种子的混合物在水流的作用下通过水槽时,发育饱满的种子会沉到阀门后面,而果
7、肉组织和秕种则被流水冲掉。种子和果肉分离后,湿种子被收集到脱水机中甩干,然后被传送到热风干燥机中风干到适宜的水分含量4,5。1. 2 种子清理 种子清理是种子采后加工的一个重要环节。这一工序的目的是对从制种田或采种中心送来的种子进行清理,清除杂质,获得高净度的种子。对一些有芒、 纤毛、 种荚的种子,如麦类、 番茄、 菠菜等,由于种皮上的这类组织使种子体积大、 易粘连、 流动性差,通过种子清理的除芒、 脱毛、 去种荚等处理可以减小种子体积,加速种子流动,便于进一步的种子处理和播种机操作。种子清理一般采用的机械有除杂机、 磨皮机和风筛清理机,可根据不同的种子类型选用6。1. 2. 1 除杂机 是最
8、常用的清理机械。其主要工作部件是一个不断震动或滚动的筛网,体积较小的种子可以通过筛网,体积较大的沙石、 土粒和大颗粒种子则无法通过而被清除。筛网的孔眼大小可根据不同类型的种子调节。除杂机通常配备有鼓风设备,可以同时将质量轻的果皮、 种荚、 植株残片等吹掉6。1. 2. 2 磨皮机 磨皮机有三个作用:第一,将芒、 纤毛、 种荚等附属物磨去;第二,对种皮厚实坚硬的种子可以磨掉部分种皮,促进种子吸水及发芽;第三,对双种胚的种子,如芫荽等,经磨皮机处理可以将其分开。1. 3 种子精选 种子精选的宗旨是清除种子批中的杂质、 其他种子及发育不理想的种子,从而最大限度地获得高净度和高发芽率的目标作物种子。种
9、子精选可根据不同种子的物理性状,如大小、 长短、 厚薄、 质量、 种皮质地及颜色等,采用不同的器械来进行。1. 3. 1 风筛清选机 由鼓风系统和一系列的筛网组成,借种子的浮力和宽度或厚度来进行清选。风筛清选机有多种类型,小型的一般有两层筛网,而大型的可安装七、 八层筛网和三、 四道鼓风装置。风筛清选机的工作原理主要分为三部分:第一,种子在重力的作用下通过进料口落到除杂大筛网上,好的种子通过筛网落到下一层筛网上,大的杂质及其他品种大粒种子则留在筛网上;第二,种子通过吸式气流,轻质杂质如种荚、 谷壳等被风吹分离;第三,种子通过分级筛网,筛网有四、 五层,筛孔由上而下越来越小。经过这几道工序选出的
10、种子净度高,各级种子大小匀称6。1. 3. 2 重力分选机 重力分选机可以用来分离相同形状或大小,但饱满度不同的种子;一些在形态、 大小等与该类种子类似,无法用别的方法分离的杂质;以及一些比重较大的杂质,如石粒、 沙、 泥等。重力分选机的主要部件是一个有一定倾斜度、 可以左右摆动的平台。平台的材料是有孔隙的帆布或者筛网,平台下方有鼓风系统,可以将风送过平台。种子通过进料口落到平台上后,在震荡和风力的综合作用下,饱满的种子比重大,会沿着平台表面向高处移动;而不饱满的种子比重小,向平台低处移动;平台的高处和低处分别设有出料口,不同比重的种子因此可以分别收集。有些重力分选机上可以用隔板将种子根据重力
11、分成若干等级,分別收集6。1. 3. 3 光电分选机 光电分选机是按种子光反射特性的差异通过光电转换装置进行精选作业的。使用光电分选机时要求被分选的不良种子,如不够饱满、 过分发酵处理、 老化、病菌侵染等在种皮颜色上与好种子有所不同。由于不同颜色的种皮会产生不同的反射光,光电分选机可以预先设定目标光谱。当种子经过光电分选机的光电匣时,种子的反射光在可见光、 紫外线及远红外线光谱范围受到监测,不合格种子的光谱会激发一股喷射气流,将种子弹开,以清除不合格种子。这一技术在豆类、 瓜类及其他蔬菜作物种子上的广泛应用,极大地减轻了手工分选的工作强度7。另一种类似的分选工艺是通过激光诱导荧光来检验种皮上的
12、叶绿素残留水平,从而判断种子的成熟度。种皮上的叶绿素残留与种子的成熟度成负相关,虽然其含量很低,通常肉眼无法分辨,但采用激光检验器可以精确地分辨,进而分选出叶绿素残留高的未成熟种子。这项专利技术已经商业化应用在番茄、 辣椒、 黄瓜及甘蓝等种子的精选上810。从制种田采收回来的种子在经过上述的清理和精选加工后,获得的纯净种子有如下特性:种子大小均匀一致,过大或过小、 畸形及未成熟不饱满的种子已被清理掉;种子按大小或质量分级,各级种子可分开销售;种子质量均一,从不同的制种田块生产出来的种子批在加工过程中可以均匀地混合成一个质量均一的大批。2 种子处理种子经过上述的加工处理获得纯净种子后,还要根据耕
13、作需求或市场要求对种子进行进一步的处理,以提高种子质量。这些专业化的种子处理通常由种子公司或专业的种子技术处理公司完成,如总部在尼德兰的I NCOTEC种子技术公司、ASTEC种子技术公司、 德国的Bayer CropScience等提供专业的种子处理服务。种子处理通常分为三大类:引发、造粒丸化及薄膜包衣。虽然各个种子公司或种子技术公司在这三类技术的具体实施中都有被其视为商业机密或专利的技术细节,但这些技术的基本原理是一致的。2. 1 引发(Priming) 这类处理主要是通过对种子进行生理调节,以达到促进发芽的目的。经过引发处理的种子通常表现为发芽快、 出苗整齐、 成活率高等特点,在逆境下表
14、现尤为突出,如在低温、 潮湿、 高温、 干旱、 盐渍及土壤板结的条件下,采用经过引发处理的种子可以明显地提高出苗率和成活率。由于引发处理提高了种子的发芽速度及出苗整齐度,因此在工厂化的穴盘育苗中被广泛应用。引发的基本过程是让种子在可控制的条件下吸水,然后43在种子完成发芽(即胚根突出种皮)之前将种子重新干燥。其原理为种子吸水后,新陈代谢活动启动,激发了细胞内部的各种生理生化反应,酶活性提高; DNA、RNA等的修复和复制得以进行;细胞内各种膜发生相变、 重组和修复;种子的生理性状得以提升11,12。引发处理根据不同的种子吸水介质可分为三大类:水引发、 渗透引发、 介质引发。2. 1. 1 水引
15、发(Hydropriming) 将种子直接浸入水中,或向种子喷洒水雾,并保湿一定的时间,然后在胚根突出种皮之前将种子脱水干燥,这类处理方法称为水引发12。水引发直接采用水进行处理,其排放的废水不会造成环境污染;然而水引发也有种子吸水不均匀、 吸水量难控制、 易造成吸涨损伤等负效应。为了解决这一问题,一种称为“ 滚筒引发(Drum priming)” 的技术被发明并广泛采用。滚筒引发是将种子放置于一个可滚动的鼓形容器中,种子可以预先吸水到特定的含水量,然后在可控的温湿度条件下培养一段时间;鼓形容器在培养期间按一定的速度滚动以维持种子的湿度和氧气均匀供应;培养期结束后将种子脱水干燥13, 14。2
16、. 1. 2 渗透引发(Os mopriming/Osmoconditioning) 将种子浸入渗透质溶液中,同时通入空气,通过控制渗透质溶液的浓度来调整水的渗透压,从而控制种子吸水量的方法称为渗透引发12。可用作渗透质的物质包括可溶性盐如硝酸钾、磷酸二氢钾、 氯化钠等,高分子聚合物如聚乙二醇,有机化合物如甘露醇等。渗透引发被广泛并成功地应用于小粒种子作物如茄科15、 十字花科16、 伞形花科17、 禾本科18等。2. 1. 3 介质引发(Matripriming/Matriconditioning) 介质引发是将种子混入介质中,在混合物中加入一定量的水,种子通过介质表面吸水,达到一定的含水量和时间后将种子与介质分离,脱水干燥。理想的介质必须具备以下特性:低基质势、 低水溶性、 高持水性、 高表面积与体积比、 对种子无毒及可附着于种子表面19。商业上应用得比较广泛的介质为蛭石、 泥
