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康寶智信測(cè)量技術(shù)（北京）有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 水分吸附分析儀,水分吸附等溫線,蒸汽吸附分析儀 |
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2018-4-2 閱讀(2027)
該應(yīng)用報(bào)告來自美國(guó)METER Group, Inc.公司。
水、溫度和氧氣這三個(gè)環(huán)境因素對(duì)于確定儲(chǔ)存種子的壽命至關(guān)重要。本應(yīng)用報(bào)告主要關(guān)注水分。對(duì)于種子對(duì)水分的反應(yīng)，種子可以分為兩類：正常性種子和頑拗性種子。正常性種子可以干燥到低水分含量而不收損害。頑拗性種子和其他植物組織類似，因?yàn)槿绻鼈兏稍锏脚R界水分含量以下，它們就會(huì)遭受干燥死亡。本應(yīng)用報(bào)告主要涉及正常性種子，但所描述的原則對(duì)于兩種類型的種子都適用。
種子水分測(cè)量
為了充分描述種子中的水分狀態(tài)，有必要采取兩種水分狀況的衡量標(biāo)準(zhǔn)。一種涉及種子的的水的量，另一種設(shè)計(jì)種子中水的能量狀態(tài)。種子中水的量通常以水分含量表示，通過特定的干燥程序失水的量除以種子的濕或干的重量。這個(gè)比例有時(shí)乘以100來表示含水量的百分比。能量狀態(tài)可以用水分活度或者水勢(shì)來表示。實(shí)際應(yīng)用中，水分活度等于水分和溫度與種子平衡時(shí)的氣體的相對(duì)濕度。水勢(shì)是種子中單位體積水潛在能量。它等于每單位體積水中以除去種子中無限小量的水的工作量。相對(duì)應(yīng)水勢(shì)的是化學(xué)勢(shì)，或者是水的部分特定的吉布斯自由能。
對(duì)于給定溫度下的樣品，水勢(shì)和水分活度有一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系：
式中，R是其他常數(shù)，T是溫度，Mw是水的分子量。
水分活度和水勢(shì)是在一個(gè)封閉的空間中種子平衡后測(cè)量氣體的相對(duì)濕度。水分活度和相對(duì)濕度一一對(duì)應(yīng)，而水勢(shì)從上面的公式中計(jì)算得到。AquaLab水分活度儀是用于測(cè)量水分活度的的儀器。一般來說，需要放置5g左右的樣品，樣品平衡后測(cè)量氣體的露點(diǎn)溫度來得到水分活度。樣品溫度通過紅外傳感器測(cè)量，并且來校正溫度差異。5分鐘內(nèi)即可得到測(cè)量結(jié)果。
水分吸附等溫線
隨著種子的水分含量變化，水分活度也在變化。對(duì)于一個(gè)特定的種子，存在著水分活度和水分含量的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這個(gè)關(guān)系稱之為水分吸附等溫線。如果已經(jīng)有某個(gè)樣品的水分吸附等溫線，可以測(cè)量水分活度或者水分含量就可以得到另外一個(gè)參數(shù)的信息。如果沒有現(xiàn)成的水分吸附等溫線，需要確定哪個(gè)指標(biāo)是zui能代表過程并且測(cè)量，因?yàn)槊總€(gè)種類的種子的水分吸附等溫線都是*的，沒有一個(gè)通用的等溫線可以用來轉(zhuǎn)換計(jì)算另一個(gè)指標(biāo)。
表1列出了油菜籽和小麥的水分?jǐn)?shù)據(jù)?？梢钥闯?，在相同水分活度數(shù)據(jù)，油菜籽的水分含量都要比小麥低。表中也列出了相應(yīng)的水勢(shì)數(shù)據(jù)。顯而易見，每個(gè)種類的種子的等溫線都不一樣，可以是不同栽培品種之間，這個(gè)由種子的生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)系，以及測(cè)量的溫度也有關(guān)系。更多的水分活度和水分含量數(shù)據(jù)可以參考Roberts的工作（1972）。
哪個(gè)指標(biāo)更適合用于預(yù)測(cè)種子的壽命？
水分含量長(zhǎng)期以來用于描述水分對(duì)種子生活力的影響，被用于推薦使用一個(gè)特定的水分含量?jī)?chǔ)存條件來延長(zhǎng)種子的壽命。這些關(guān)系取決于每個(gè)不同的品種。Roberts和Ellis（1989）列出了水分含量和壽命的對(duì)數(shù)關(guān)系，但是這個(gè)關(guān)系也是由于每個(gè)品種的不同而不同。
另一方面，Roberts和Ellis（1989）發(fā)現(xiàn)水分活度和壽命之間的關(guān)系是線性的，而且和品種之間沒有關(guān)系。這是因?yàn)樗只疃葴y(cè)量的是水分中能參與化學(xué)反應(yīng)和物理過程的利用程度。利用水分活度來描述種子里水的狀態(tài)具有水分含量所無法提供大許多優(yōu)勢(shì)。水分活度消除了每個(gè)種子批次之間的差別，提供了一個(gè)種子水分狀態(tài)和生活里之間的通用的、簡(jiǎn)單的（線性）關(guān)系。
水分活度 | 水勢(shì)（MPa） | 油菜籽水分含量（g/g） | 小麥水分含量（g/g） |
0.10 | -314 | 0.031 | 0.060 |
0.20 | -219 | 0.039 | 0.080 |
0.30 | -164 | 0.045 | 0.093 |
0.40 | -125 | 0.052 | 0.106 |
0.50 | -94.4 | 0.060 | 0.120 |
0.60 | -69.6 | 0.069 | 0.132 |
0.70 | -48.6 | 0.080 | 0.147 |
0.80 | -30.4 | 0.093 | 0.163 |
0.90 | -14.3 | 0.121 | 0.215 |
水分活度應(yīng)用于種子zui長(zhǎng)的壽命
Roberts和Ellis（1989）的研究發(fā)現(xiàn)正常性種子的生活力的損失速率在水勢(shì)-350MPa和-14MPa之間，隨著水勢(shì)的增加而增加。對(duì)應(yīng)的水分活度為0.10-0.90 aw。低于-350MPa（0.077 aw）時(shí)，隨著水分含量的減少，種子的生活力只有很小的變化。這個(gè)zui低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水分含量為2-6%之間。顯然，簡(jiǎn)單且快速的水分活度測(cè)量能夠提供了解種子儲(chǔ)存的*水分，然而接下來的研究工作需要知道*的水分含量是多少。
種子外殼的復(fù)雜性
當(dāng)種子有外殼時(shí)，水分含量的作用變得更少，種子和外殼具有相同的水分活度，但是水分含量差別巨大。外殼的重量是里面種子的幾倍，而且外殼材料的吸附等溫線與種子*不一樣。水分活度是水分遷移的驅(qū)動(dòng)力，這樣，當(dāng)種子被外殼包裹時(shí)，平衡水分活度是確定種子壽命的*指標(biāo)。
例如，如果種子和外殼的平衡水分活度為0.10 aw，種子的水分含量可能是0.06 g/g，然而，外殼的水分含量是0.02 g/g。由于外殼的質(zhì)量比種子的質(zhì)量大很多，整個(gè)種子的水分含量會(huì)接近0.02 g/g。如果種子安全儲(chǔ)存的水分含量低于0.06 g/g，并且整個(gè)種子只干燥到0.06 g/g時(shí)，對(duì)水分活度而言，這不是一個(gè)安全的指標(biāo)。有外殼的種子水分含量測(cè)量對(duì)于確定種子干燥成都是否符合規(guī)范幾乎沒有任何價(jià)值。另一方面，如果指標(biāo)要求水分活度低于0.10 aw以保證安全儲(chǔ)存，則整個(gè)種子可以很容易干燥到該水分活度。種子和外殼的水分活度是相同的，并且可以不用進(jìn)行任何處理測(cè)量。
總結(jié)
種子的水分狀況可以用水分含量或者水分活度（水勢(shì)）來描述。由于歷史原因，水分活度并不常用，但對(duì)于與種子壽命有關(guān)的條件具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。zui重要的是，它與壽命直接以及明確相關(guān)，臨界水分活度對(duì)于不同品種都是一樣的。關(guān)于有外殼和沒有外殼的種子的臨界點(diǎn)也是類似的，這對(duì)于水分含量并不是這種情況。水分活度測(cè)量更快、更容易，而且具有比水分含量更多的信息量。
AquaLab作為專業(yè)的水分活度解決方案，采用可溯源的鏡面冷凝露點(diǎn)方法，是ISO、AOAC和美國(guó)USP、FDA等推薦使用的方法，能夠在5分鐘內(nèi)快速測(cè)量樣品的水分活度。目前有80%的用戶都選擇使用AquaLab水分活度儀。
如有需要，請(qǐng)AquaLab北京辦事處（010）65610082。
