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通過冷等離子體處理加工種子以降低種皮表面的視接觸角的制作方法
【專利摘要】在此披露了通過冷等離子體處理降低種皮表面的視接觸角的方法、用于所述處理的農(nóng)業(yè)裝置和通過其方法獲得的種子。
【專利說明】通過冷等離子體處理加工種子以降低種皮表面的視接觸角
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請獲得2012年4月23日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/636, 752的優(yōu)先權(quán)， 通過引用包括，就如同完全在此闡明一樣。
[0003] 發(fā)明領(lǐng)域和背景
[0004] 在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于加工 種子的方法，在一些實(shí)施例中，這些方法增加其效用。
[0005] 常常存在對萌發(fā)種子的需求。
[0006] 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，種子播種在生長介質(zhì)中，典型地在開放的大田、溫室、或在具有或 不具有惰性支持介質(zhì)（水培和氣培）的包含土壤（農(nóng)作學(xué)）或水/營養(yǎng)混合物的容器中。 當(dāng)在生長介質(zhì)中水接觸種子時(shí)，萌發(fā)開始，并且最終種子發(fā)芽形成幼苗。播下的種子的萌發(fā) 百分比是萌發(fā)率。萌發(fā)率通常是少于100%，這意味著必須播下過量的種子來提供植物的理 想產(chǎn)率。
[0007] 在食用產(chǎn)品和烹飪【技術(shù)領(lǐng)域】中，種子萌發(fā)并且然后被用于生產(chǎn)各種食物和食用添 加劑，包括麥芽釀制谷物（如用于制備啤酒、威士忌、麥芽釀制醋）、小麥草、面包（例如艾賽 尼（Essene)面包）或食用芽（如豆類、谷類、含油種子、蕓苔屬、傘狀花科蔬菜、蔥屬和其他 蔬菜及藥草的芽）。未發(fā)芽的種子（由于種子發(fā)芽率低于100% )被浪費(fèi)，并可能導(dǎo)致真菌 生長或一個(gè)劣質(zhì)終產(chǎn)品。
[0008] 在烹飪【技術(shù)領(lǐng)域】中，干種子在使用前通常被再水合，尤其但不排外地是，豆類，例 如菜豆、扁豆、豌豆和鷹嘴豆。再水合是相對慢的并且需要使用過量的水。盡管在小規(guī)模 (家庭）烹調(diào)中未必是一個(gè)重要的問題，在工業(yè)設(shè)定中，在基于再水合的種子的食品的制備 中，再水合所需的時(shí)間和水可構(gòu)成顯著的成本。
[0009] 沃林（Volin) JC，德內(nèi)斯（Denes)FS,揚(yáng)（Young)RA,帕克（Park)SMT "通過冷等離 子體化學(xué)技術(shù)對種子萌發(fā)性能的修飾"，作物科學(xué)（Crop. Sci.) 2000,40,1706-1718披露用 冷射頻等離子體處理蘿卜、豌豆、玉米、大豆和菜豆來修飾種子特性，該等離子體是在各種 氣體的氣氛中通過1000W 13. 56MHz射頻場產(chǎn)生。
[0010] 沃林（Volin)等人報(bào)導(dǎo)，在CF4氣氛中等離子體處理導(dǎo)致蘿卜和豌豆種 子上一個(gè)層的形成，這導(dǎo)致與未處理種子相比萌發(fā)的顯著延遲。在十八碳氟萘烷 (octadecafluorodecal in)氣氛中等離子體處理導(dǎo)致大豆、玉米和豌豆種子上一個(gè)層的形 成，這導(dǎo)致與未處理種子相比萌發(fā)的顯著延遲。
[0011] 沃林（Volin)等人還報(bào)導(dǎo)，在150mT(9.4或20Pa)環(huán)己烷氣氛中將大豆（但非玉 米）等離子體處理5分鐘導(dǎo)致萌發(fā)加速。在200mT(27Pa)肼氣氛中將玉米等離子體處理20 分鐘導(dǎo)致萌發(fā)加速。在200mT(27Pa)苯胺氣氛中將玉米和大豆等離子體處理20分鐘導(dǎo)致 萌發(fā)加速。
[0012] 環(huán)己烷（C6H12，麗=84)極度易燃（燃點(diǎn)-20°c )、有吸入麻醉性并可能會引起皮 膚刺激。
[0013] 肼（N2H4，MW = 32)高活性、高毒性（在大鼠和小鼠中口服LD50約60mg/kg)、易燃 和不穩(wěn)定（在24°C至270°C自燃，燃點(diǎn)52°C，在I. 8%時(shí)爆炸）并且有腐蝕性。
[0014] 苯胺（C6H5NH2，麗=93)有刺激性氣味、可燃（燃點(diǎn)70°C )、有吸入毒性 (LC50175ppm，7小時(shí)，小鼠）并且預(yù)計(jì)當(dāng)被釋放到環(huán)境中時(shí)對陸地和水生生物有極大毒性 (EC 50/48-小時(shí)〈lmg/1 水蚤）。
[0015] 發(fā)明概沭
[0016] 在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于加工種子的方法，連同涉及使用該方法加工的 種子，在一些實(shí)施例中該方法增加這些種子的效用。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種處理植物種子的方法，該方法包 括：
[0018] 提供具有種皮的植物種子，其種皮外表面具有天然視接觸角；并且
[0019] 在有效于將該種皮表面的視接觸角從天然視接觸角實(shí)質(zhì)上降低到處理的視接觸 角的條件下，將該植物種子暴露于一個(gè)等離子體。
[0020] 在一些實(shí)施例中，該種皮表面的視接觸角被降低不少于約10°，以致于該處理的 視接觸角低于該天然接觸角不少于約10°。
[0021] 在一些實(shí)施例中，該植物種子向該等離子體的暴露是這樣的以使得該處理的視接 觸角小于90° (親水的）。在一些這類實(shí)施例中，該天然視接觸角大于90° (疏水的），使 得最初疏水的種皮表面變得親水。
[0022] 在一些實(shí)施例中，該等離子體包括一個(gè)冷射頻等離子體。在一些這類實(shí)施例中，該 等離子體是通過具有不低于約IOOkHz并且甚至不低于約IMHz的頻率的一個(gè)射頻場產(chǎn)生 的。在一些這類實(shí)施例中，該等離子體是通過具有不超過約IOOMHz的頻率的一個(gè)射頻場產(chǎn) 生的。
[0023] 在一些實(shí)施例中，該種子被暴露于該等離子體持續(xù)不低于約1秒。在一些實(shí)施例 中，該種子被暴露于該等離子體持續(xù)不超過約60分鐘。在一些實(shí)施例中，該種子被暴露于 該等離子體持續(xù)不超過約4分鐘。在一些實(shí)施例中，該種子被暴露于該等離子體持續(xù)不超 過約1分鐘。
[0024] 在一些實(shí)施例中，該種子在包括一個(gè)氣氛的一個(gè)室中被暴露于該等離子體，該等 離子體是從該氣氛產(chǎn)生的。
[0025] 在一些實(shí)施例中，該室中的氣氛的壓強(qiáng)不超過約500Pa。在一些實(shí)施例中，該室中 的氣氛的壓強(qiáng)不超過約l〇Pa。
[0026] 在一些實(shí)施例中，該氣氛中有機(jī)碳的重量百分比不超過約70%。
[0027] 在一些實(shí)施例中，該氣氛包括一種氣體，該氣體選自由以下各項(xiàng)組成的氣體的組： 空氣、氧、氮、氬和氖及其混合物。
[0028] 在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：繼暴露于等離子體之后，使該種子接觸水。
[0029] 在一些這類實(shí)施例中，該與水的接觸處于允許該種子萌發(fā)的條件下。
[0030] 在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：種植該種子。
[0031] 在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：繼向等離子體的該暴露之后，等待一個(gè)時(shí)間 段，在此期間該植物種子發(fā)芽；并且隨后從該發(fā)芽的種子制備一種食物。
[0032] 在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：繼向等離子體的該暴露之后，使該植物種子 與水接觸以再水合該種子；并且隨后從該再水合的種子制備一種食物。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，還提供了一個(gè)場所，該場所包括：一個(gè)等離 子體發(fā)生裝置，該等離子體發(fā)生裝置被配置為用于根據(jù)此處的教導(dǎo)根據(jù)該方法的一個(gè)實(shí)施 例處理植物種子；其中該場所選自由以下各項(xiàng)組成的組：廚房（優(yōu)選商用廚房）、食品制造 場所（優(yōu)選工業(yè)食品制造場所）和植物生長場所（優(yōu)選工業(yè)植物生長場所）。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，還提供了一種農(nóng)業(yè)裝置，該裝置包括：
[0035] -個(gè)等離子體發(fā)生裝置，適合于根據(jù)此處的教導(dǎo)根據(jù)該方法的一個(gè)實(shí)施例處理植 物種子；以及
[0036] 功能上與該等離子體發(fā)生組件關(guān)聯(lián)的一個(gè)播種組件，該播種組件被配置為繼該處 理之后從該等離子體發(fā)生裝置接受植物種子。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，還提供了一個(gè)類型的植物的有生活力的植 物種子，包括種皮，其中該種皮表面的視接觸角實(shí)質(zhì)上低于該類型植物的種皮表面的天然 視接觸角，其中該植物種子是未萌發(fā)的有生活力的植物種子。
[0038] 在一些實(shí)施例中，該種皮表面的視接觸角低于該類型的植物的種皮表面的天然視 接觸角不少于約10°。
[0039] 在一些實(shí)施例中，該種皮表面是親水的，具有小于90°的視接觸角。在一些這類實(shí) 施例中，該植物種子屬于一個(gè)類型的植物，該類型的植物帶有具有大于90°的天然視接觸 角的天然疏水的種皮表面。
[0040] 除非另外定義，在此所使用的所有技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語具有與屬于本發(fā)明的領(lǐng)域 之內(nèi)的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。在矛盾的情況下，本發(fā)明說明書，包括定 義，將占據(jù)主導(dǎo)。
[0041] 如此處使用的，術(shù)語"包括（comprising和including) "、"具有"及其語法變體被 當(dāng)作具體說明所述特點(diǎn)、整數(shù)、步驟或組件，但不排除添加一個(gè)或多個(gè)另外的特點(diǎn)、整數(shù)、步 驟、組件或其組。
[0042] 如此處使用的，不定冠詞"一個(gè)/ 一種（a和an) "意指"至少一個(gè)/至少一種"或 "一個(gè)或多個(gè)/ 一種或多種"，除非上下文另外明確指定。
[0043] 如此處使用的，當(dāng)術(shù)語"約"在一個(gè)數(shù)值之前時(shí)，該術(shù)語"約"旨在說明+/-10%。
[0044] 附圖簡要說明
[0045] 在此參考附圖描述本發(fā)明的一些實(shí)施例。說明書連同附圖使得本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員清楚可以如何實(shí)施本發(fā)明的一些實(shí)施例。這些圖以說明為目的，并且不嘗試在基本理 解本發(fā)明所必要的之外更詳細(xì)地顯示實(shí)施例的結(jié)構(gòu)性細(xì)節(jié)。為了清楚起見，這些圖中描述 的一些對象是不按比例的。
[0046] 在這些圖中：
[0047] 圖1是用于用如此處所述的等離子體處理種子的電感耦合等離子體裝置的示意 性描述；
[0048] 圖2A是未處理的扁豆種子的SEM圖像（IOOOOx)的復(fù)制；
[0049] 圖2B是未處理的菜豆種子的SEM圖像（5000x)的復(fù)制；
[0050] 圖2C是未處理的小麥種子的SEM圖像（IOOOOx)的復(fù)制；
[0051] 圖3A-3B是未處理的扁豆（圖3A)和處理的扁豆（圖3B)的種皮表面上的水滴的 圖像的復(fù)制；
[0052] 圖4A-4D是保持在不同角的未處理的扁豆的種皮表面上的水滴的圖像的復(fù)制，證 明"玫瑰花瓣"效果；
[0053] 圖5A-5B是未處理的菜豆（圖5A)和處理的菜豆（圖5B)的種皮表面上的水滴的 圖像的復(fù)制；
[0054] 圖6A-6B是未處理的小麥種子（圖6A)和處理的小麥種子（圖6B)的種皮表面上 的水滴的圖像的復(fù)制；
[0055] 圖7A-7C是比較吸水率作為處理的和未處理的菜豆（圖7A)、處理的和未處理的扁 豆（圖7B)以及處理的和未處理的小麥種子（圖7C)的時(shí)間的函數(shù)的圖；并且
[0056] 圖8A-8C是比較處理的和未處理的菜豆（圖8A)、處理的和未處理的扁豆（圖8B) 以及處理的和未處理的小麥種子（圖8C)的萌發(fā)的圖。
[0057] 本發(fā)明的一 @實(shí)施例的說明
[0058] 在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于加工種子的方法（在一些實(shí)施例中該方法增加 這些種子的效用）、使用該方法加工的種子以及用于實(shí)施該方法的裝置和場所。
[0059] 如前言中所討論的，給定類型的種子的萌發(fā)率通常顯著低于100%，意味著必須播 種或使用過量的種子來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果或產(chǎn)品。在一些情況下，需要大量的水和/或長時(shí) 間來水合種子，在一些情況下，來啟動(dòng)萌發(fā)。在一些情況下，未萌發(fā)的種子的存在也會對產(chǎn) 品的質(zhì)量造成負(fù)面影響。
[0060] 用等離子體處理植物種子
[0061] 根據(jù)此處的教導(dǎo)的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供有一種處理植物種子的方法，包 括：
[0062] 提供具有種皮（優(yōu)選地完整的種皮）的植物種子（優(yōu)選地未萌發(fā)的有生活力的植 物種子），該種皮具有天然視接觸角；并且
[0063] 在有效于將該種皮表面的視接觸角從天然視接觸角實(shí)質(zhì)上降低到處理的視接觸 角（通過水增加種皮表面的可濕性）的條件下，將該植物種子暴露于一個(gè)等離子體（電離 氣體）。
[0064] 如此處使用的，術(shù)語"有生活力的植物種子"意指在適當(dāng)條件下萌發(fā)的植物種子。 在一些實(shí)施例中，如在下文中更詳細(xì)討論的，將該植物種子暴露于該等離子體增加了該植 物種子的萌發(fā)率。
[0065] 在一些實(shí)施例中，該種皮表面的視接觸角被降低不少于約10°、不少于約20°、 不少于約30°并且甚至不少于約40°。在一些實(shí)施例中，該種皮表面的視接觸角是這樣的 以使得疏水的種皮表面（具有大于90°的天然視接觸角）變?yōu)橛H水的（具有小于90°的 視接觸角）。
[0066] 在一些實(shí)施例中，在暴露于該等離子體之前，處理該植物種子以壓制病原體。在一 些實(shí)施例中，繼暴露于該等離子體之后，處理該植物種子以壓制病原體。在一些實(shí)施例中， 不經(jīng)這類處理使用該植物種子來壓制病原體。
[0067] 此處的教導(dǎo)適用于任何適合的種子類型的植物，包括蔬菜種子、禾草種子、油料種 子和谷物種子。也就是說，在一些實(shí)施例中，該種子屬于豆類（豆科），例如苜蓿、角豆、鷹 嘴豆（chickpea或Cicer arietinum)、三葉草、胡蘆巴、羽扇豆、綠豆、豌豆（pea或Pisum sativum)、大豆（soybean或Glycine max)和野豌豆，但尤其是菜豆屬、紅豆屬和扁豆屬（小 扁豆）的種子。在一些實(shí)施例中，該種子是禾本科，例如黍亞科，例如玉米、高粱、甘蔗、小 米；稻亞科,例如水稻；燕麥屬,例如燕麥；以及早熟禾亞科,例如草坪草、牧場草以及小麥 族，例如大麥屬（大麥）、黑麥屬（黑麥），并且尤其是小麥屬（小麥，包括卡姆（kamut))。 其他適合類型的種子包括油料種子（杏仁、榛子、亞麻籽、花生、芝麻、向日葵），蕓苔屬 (芝麻菜、花椰菜、卷心菜、日本蘿卜（daikon)、日本沙拉菜、芥菜、蘿卜（radish)、烏塌菜 (tatsoi)、蕪菁、豆瓣菜），傘狀花科蔬菜（胡蘿卜、芹菜、茴香、荷蘭芹），蔥屬（大蒜、青蔥、 亜、洋蔥），爺科（西紅柿、土豆、辣椒、爺子（aubergine或eggplant))以及其他可食用植 物，例如莧菜、蕎麥、生菜、玉米、牛奶薊、藜麥、大黃和菠菜。
[0068] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)此處的教導(dǎo)將植物種子暴露于等離子體具有一個(gè)或多個(gè)出人意料 的優(yōu)勢。
[0069] 在一些實(shí)施例中，根據(jù)此處的教導(dǎo)將種子暴露于等離子體使再水合種子變得容 易，允許例如在工業(yè)和烹飪食品制備領(lǐng)域中降低使用的水的量并減少再水合種子所需的時(shí) 間。不希望被任何一種理論限制，目前諸位發(fā)明人認(rèn)為這種效果可能是由于種皮表面的視 接觸角的減少。
[0070] 在一些實(shí)施例中，根據(jù)此處的教導(dǎo)將種子暴露于等離子體增加了種子的萌發(fā)率， 也就是說增加了給定這樣暴露的種子隨后在適合的條件下發(fā)芽的機(jī)會，用于農(nóng)業(yè)用途（如 種植）和用于烹飪用途（如麥芽制造、生產(chǎn)食物如食用豆芽或艾賽尼面包），與這樣增加的 萌發(fā)率所提供的伴隨的優(yōu)勢。
[0071] 在一些實(shí)施例中，根據(jù)此處的教導(dǎo)將種子暴露于等離子體提供了更快的萌發(fā)起始 和其間一批處理的種子萌發(fā)的較短的"時(shí)間窗"。在一些實(shí)施例中，這樣改善的控制在農(nóng)業(yè)、 烹飪技術(shù)、或食品工業(yè)中是有利的。
[0072] 在一些實(shí)施例中，根據(jù)此處的教導(dǎo)將種子暴露于等離子體允許降低用于萌發(fā)種子 使用的水的量，在一些實(shí)施例中用于農(nóng)業(yè)目的，并且在一些實(shí)施例中用于烹飪或食品工業(yè) 用途。
[0073] 鑒于披露了作為等離子體處理的結(jié)果在萌發(fā)和再水合中沒有改善（并且可能惡 化）的塞爾丘克（Selcuk)M,奧克蘇茲（Oksuz)L,巴薩讓（Basaran)P "通過冷等離子體處 理對感染曲霉屬和青霉屬的谷物和豆類進(jìn)行的排除污染（Decontamination of grains and legumes infected with Aspergillus spp. and Penicillum spp. by cold plasma treatment) "生物資源技術(shù)（Bioresource Technology) 2008,99, 5104-5109 的教導(dǎo)，這些優(yōu) 勢是尤其令人吃驚的。不希望被任何一種理論限制，目前認(rèn)為根據(jù)塞爾丘克（Selcuk)的教 導(dǎo)進(jìn)行的等離子體處理不會實(shí)質(zhì)上降低種皮表面的視接觸角。
[0074] 持續(xù)時(shí)間
[0075] 該種子被暴露于一種等離子體持續(xù)任何適合的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該種子被 暴露于一種等離子體持續(xù)不低于約1秒。在一些實(shí)施例中，該種子被暴露于一種等離子體 持續(xù)不超過約60分鐘、不超過約15分鐘并且甚至不超過約5分鐘。所有條件都相同的情 況下，目前認(rèn)為更短持續(xù)時(shí)間的暴露允許節(jié)約用來產(chǎn)生該等離子體的能源并允許處理的更 大產(chǎn)出。即是說，也認(rèn)為將植物種子暴露于一種等離子體持續(xù)過量的時(shí)間段（例如在一些 實(shí)施例中長于5分鐘）可引起損害或產(chǎn)率次佳結(jié)果。因此，在一些實(shí)施例中，將種子暴露于 一種等離子體持續(xù)短時(shí)間，例如少于5分鐘、不超過約4分鐘、不超過約2分鐘、不超過約1 分鐘、不超過約30秒、少于30秒并且甚至不超過約20秒。
[0076] 等離子體的類型
[0077] 在一些實(shí)施例中，該種子所暴露于其中的等離子體是冷等離子體，例如電感耦合 等離子體，例如使用射頻電流產(chǎn)生的，也就是說，該等離子體是冷射頻輝光放電等離子體 (此處也稱作射頻等離子體，使用射頻輝光放電等離子體源）。在這類實(shí)施例中，使用具有 任何適合的頻率的任何適合的射頻場來產(chǎn)生該等離子體。在一些實(shí)施例中，該等離子體是 通過具有不低于約ΙΟΟΚΗζ、不低于約250kHz、不少于約500kHz、不少于約1MHz、不少于約 3MHz并且甚至不少于約5MHz的頻率的一個(gè)射頻場產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，該等離子體是通 過具有不超過約IOOMHz的頻率的一個(gè)射頻場產(chǎn)生的。在一些實(shí)施例中，該等離子體是通過 具有不超過約80MHz、不超過約50MHz、不超過約20MHz、并且甚至不超過約15MHz的頻率的 一個(gè)射頻場產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，該等離子體是通過具有約IMHz和約15MHz之間、并且 甚至是約5MHz和約14MHz之間，例如約IOMHz或約13. 56MHz之間的頻率的一個(gè)射頻場產(chǎn) 生。
[0078] 在一些實(shí)施例中，使用其他適合的方法和等離子體發(fā)生裝置來產(chǎn)生該冷等離子 體。在一些實(shí)施例中，產(chǎn)生該等離子體的方法選自由以下各項(xiàng)組成的組：電子回旋共振（使 用電子回旋共振等離子體源）；電暈放電等離子體（使用電暈放電等離子體源）、大氣電弧 等離子體（使用大氣電弧等離子體源、"等離子體噴鍍槍"）、真空電弧等離子體（使用真空 電弧等離子體源）、激光產(chǎn)生的等離子體（使用激光等離子體源）。各種等離子體源的細(xì)節(jié) 是本領(lǐng)域中已知的（參見例如，楚（Chu) PK，陳（Chen) JY，王（Wang) LP，黃（Huang) N"生物材 料的等離子體表面修飾（Plasma-surface modification of biomaterials) "材料科學(xué)與工 程（Mat Sci and Eng) 2002，R36,143-206,將其通過引用包括，就如同完全在此闡明一樣）。
[0079] 氣氛（Atmosphere)
[0080] 在一些實(shí)施例中，該種子在包括一個(gè)氣體的氣氛的一個(gè)室中被暴露于通過射頻輝 光放電等離子體產(chǎn)生的等離子體，該等離子體從該氣體的氣氛產(chǎn)生。
[0081] 在這類實(shí)施例中，該室（如在產(chǎn)生該等離子體之前測量的）中的氣氛的壓強(qiáng)是 任何適合的壓強(qiáng)。射頻輝光放電等離子體被典型地分為低壓強(qiáng)（約〇. 133Pa(l(T3托）和 133Pa(l托）之間）和中等壓強(qiáng)（133Pa和13300Pa(100托之間），其中在該產(chǎn)生的等離子 體中的電子密度隨著更高的壓強(qiáng)增加。
[0082] 在一些實(shí)施例中，該室中的壓強(qiáng)不超過約500Pa并且甚至不超過約250Pa。在一些 實(shí)施例中，該室中的壓強(qiáng)是低壓強(qiáng)，也就是說不超過約133Pa。在一些實(shí)施例中，并且不超過 約100Pa、不超過約50Pa并且甚至不超過約20Pa。
[0083] 在一些實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在非常低的壓強(qiáng)下實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越的結(jié)果，也就是說不超 過約10Pa、不超過約8Pa、不超過約5Pa并且甚至不超過約2Pa。雖然不希望被任何一種理 論限制，認(rèn)為在一些實(shí)施例中，在這樣非常低的壓強(qiáng)下的該等離子體的電子密度導(dǎo)致優(yōu)越 的結(jié)果。
[0084] 在一些實(shí)施例中，該氣氛包括一種氣體，該氣體選自由以下各項(xiàng)組成的氣體的組： 空氣、氧、氮、氬和氖及其混合物。在一些實(shí)施例中，該氣氛基本由一種氣體組成，該氣體選 自由以下各項(xiàng)組成的氣體的組：空氣、氧、氮、氬和氖及其混合物。在一些實(shí)施例中，該氣氛 由一種氣體組成，該氣體選自由以下各項(xiàng)組成的氣體的組：空氣、氧、氮、氬和氖及其混合 物。
[0085] 在一些實(shí)施例中，該氣氛實(shí)質(zhì)上是空氣。在一些實(shí)施例中，該氣氛是空氣。
[0086] 在一些實(shí)施例中，該氣氛包括氧（O2)。在一些實(shí)施例中，在該氣氛中的氧的摩爾百 分比不少于約0. 1 %、不少于約1 %、不少于約5%、不少于約10%并且甚至不少于約20% 氧。
[0087] 在一些實(shí)施例中，該氣氛包括氮（N2)。在一些實(shí)施例中，在該氣氛中的氮的摩爾百 分比不少于約0. 1 %、不少于約1 %、不少于約5%、不少于約10%并且甚至不少于約20% 氮。
[0088] 在一些實(shí)施例中，該氣氛包括氧連同一種惰性氣體（例如N2、Ne、Ar、He或其混合 物）。在一些實(shí)施例中，該氧和該惰性氣體一起的摩爾百分比包括該氣氛的不少于約5%、 不少于約1〇%、不少于約20%、不少于約40%、不少于約60%、不少于約80%、并且甚至不 少于約95%。
[0089] 在一些實(shí)施例中，該氣氛包括一種惰性氣體（例如N2、Ne、Ar、He及其混合物）并 且包括少于〇. 1 %摩爾百分比的氧。
[0090] 在一些實(shí)施例中，該氣氛中的有機(jī)碳的重量百分比（組成了該氣氛的碳?xì)浠衔?分子中的碳的重量百分比）不超過約70 %、不超過約50 %、不超過約25 %、不超過約15 %、 不超過約10 %、不超過約5 %、不超過約4 %并且甚至不超過約2 %。在一些實(shí)施例中，該氣 氛包括不超過約1%并且甚至不超過約〇. 1%摩爾百分比的碳?xì)浠衔铩?br> [0091] 在一些實(shí)施例中，該氣氛實(shí)質(zhì)上不是易燃的。在一些實(shí)施例中，該氣氛實(shí)質(zhì)上缺乏 易燃組分例如肼或環(huán)己烷。
[0092] 在一些實(shí)施例中，該氣氛實(shí)質(zhì)上缺乏有毒組分例如肼或苯胺。
[0093] 用等離子體處理的植物種子
[0094] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，還提供了一種未萌發(fā)的有生活力的植物種 子，暴露于如上所述的等離子體。
[0095] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，還提供了一個(gè)類型的植物的有生活力的植 物種子，該植物種子包括種皮，其中該種皮的（外）表面的視接觸角實(shí)質(zhì)上低于（更親水 的）該類型植物的種皮表面的天然視接觸角，其中該植物種子是未萌發(fā)的有生活力的植物 種子。
[0096] 根據(jù)此處的教導(dǎo)，該種子缺乏如在沃林（Volin)等人，作物科學(xué)（Crop. Sci. )2000,40,1706-1718(以上引用的）中所披露的包括通過暴露于含氟氣氛中的等離子 體產(chǎn)生的大量的氟含量的人工涂層。
[0097]目前認(rèn)為，由于該種皮表面降低的疏水性，根據(jù)此處的教導(dǎo)的種子的一些實(shí)施例 比相同類型的天然發(fā)生的種子對病原體更易感。因此，在一些實(shí)施例中，在暴露于如上所述 的等離子體之前或之后處理該植物種子來壓制病原體，例如真菌和真菌孢子、細(xì)菌和/或 病毒，例如通過暴露于一種化學(xué)藥劑（例如氧化乙烯或過氧化氫（使用干燥滅菌工藝）。
[0098] 在一些實(shí)施例中，實(shí)質(zhì)上更低意味著該種皮表面的視接觸角低于該類型的植物的 種皮表面的天然視接觸角不少于約10°、不少于約20°、不少于約30°并且甚至不少于約 40。。
[0099] 在一些實(shí)施例中，該種皮表面是親水的，具有小于90°的視接觸角。在一些這類實(shí) 施例中，該植物種子屬于一個(gè)類型的植物，該類型的植物帶有具有大于90°的天然視接觸 角的天然疏水的種皮表面。因此，在一些實(shí)施例中，該植物種子包括親水的種皮表面（視接 觸角小于90° )，該表面通常（天然地）是疏水的（視接觸角大于90° )。
[0100] 任何合適類型的植物的種子包括蔬菜種子、禾草種子、油料種子和谷物種子。也 就是說，在一些實(shí)施例中，該種子屬于豆類（豆科），例如苜蓿、角豆、鷹嘴豆（chickpea 或Cicer arietinum)、三葉草、胡蘆巴、羽扇豆、綠豆、豌豆（pea或Pisum sativum)、大豆 (soybean或Glycine max)和野豌豆，但尤其是菜豆屬、紅豆屬和扁豆屬（小扁豆）的種 子。在一些實(shí)施例中，該種子是禾本科，例如黍亞科，例如玉米、高粱、甘蔗、小米；稻亞科， 例如水稻；燕麥屬,例如燕麥；以及早熟禾亞科,例如草坪草、牧場草以及小麥族,例如大麥 屬（大麥）、黑麥屬（黑麥），并且尤其是小麥屬（小麥，包括卡姆（kamut))。其他適合的 種子包括油料種子（杏仁、榛子、亞麻籽、花生、芝麻、向日葵），蕓苔屬（芝麻菜、花椰菜、卷 心菜、日本蘿卜（daikon)、日本沙拉菜、芥菜、蘿卜（radish)、烏塌菜（tatsoi)、蕪菁、豆瓣 菜），傘狀花科蔬菜（胡蘿卜、芹菜、茴香、荷蘭芹），蔥屬（大蒜、青蔥、韭、洋蔥），茄科（西 紅柿、土豆、辣椒、爺子（aubergine或eggplant))以及其他可食用植物,例如覽菜、蕎麥、生 菜、玉米、牛奶薊、藜麥、大黃和菠菜。
[0101] 例如，在一些實(shí)施例中，該種子是扁豆（小扁豆（Lens culinaris))種子，該種子 具有不超過約115°、不超過約105°、不超過約90°、不超過約70°、不超過約50°并且甚 至不超過約30°的視接觸角的種皮表面。扁豆種皮表面的天然視接觸角是127±2°。
[0102] 例如，在一些實(shí)施例中，該種子是白菜豆（bean或Phaseolus vulgaris)，該菜豆 具有不超過約90°、不超過約80°、不超過約70°、不超過約60°并且甚至不超過約55° 的視接觸角的種皮表面。白菜豆種皮表面的天然視接觸角是98±2°。
[0103] 例如，在一些實(shí)施例中，該種子是小麥（小麥屬）種子，該種子具有不超過約95°、 不超過約90°、不超過約80°、不超過約60°、不超過約40°并且甚至不超過約20°的視 接觸角的種皮表面。小麥種皮表面的天然視接觸角是115±2°。
[0104] 用等離子體處理的植物種子的用途
[0105] 如上所述，根據(jù)此處的教導(dǎo)進(jìn)行的種子等離子體處理的一些實(shí)施例有許多意想不 到的優(yōu)勢，在一些實(shí)施例中為以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)：增加的萌發(fā)率、更快萌發(fā)起始、更 短的萌發(fā)時(shí)間窗、萌發(fā)種子所需的水量的減少、水合種子所需的水量的減少、和/或水合種 子所需的時(shí)間量的減少。典型地，根據(jù)此處的教導(dǎo)繼暴露于等離子體之后，使處理的種子萌 發(fā)或再水合用于進(jìn)一步的用途。
[0106] 因此，在一些實(shí)施例中，根據(jù)此處的教導(dǎo)的方法進(jìn)一步包括使該種子接觸水（與 如在US 61/636, 752中使用的術(shù)語"將該種子暴露于水"同義的術(shù)語）。在一些實(shí)施例中， 該方法進(jìn)一步包括：在允許該種子萌發(fā)的條件下使該種子接觸水。
[0107] 在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：繼暴露于等離子體之后，種植該種子，也就 是說接觸一種介質(zhì)和水，允許該種子萌發(fā)并發(fā)育為芽、幼苗、以及可任選地成熟植株。在一 些這類實(shí)施例中，該介質(zhì)是是農(nóng)業(yè)介質(zhì)（例如大田、溫室、苗圃中的土壤）。在一些此類實(shí)施 例中，該介質(zhì)是水培或氣培介質(zhì)。此類實(shí)施例是有用的，尤其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，例如用于生產(chǎn)幼 苗、芽和/或小植物以用于消費(fèi)、銷售和再種植，或用于種植植物來以用于收獲（例如植物 的果實(shí)或種子）或其他用途（例如牧場）。此類實(shí)施例對于生產(chǎn)用于消費(fèi)（例如由人類或 動(dòng)物）的芽是有用的，例如豆類（pulse)(苜蓿、三葉草、胡蘆巴、扁豆、豌豆、鷹嘴豆、綠豆、 大豆），谷類（燕麥、小麥、玉米、水稻、大麥、黑麥、卡姆），類谷類（奎奴亞藜、莧菜、蕎麥）， 油籽（杏仁、榛子、亞麻籽、花生、芝麻、向日葵），蕓苔屬（芝麻菜、花椰菜、卷心菜、日本蘿卜 (daikon)、日本沙拉菜、芥菜、蘿卜（radish)、烏塌菜（tatsoi)、蕪菁、豆瓣菜），傘狀花科蔬 菜（胡蘿卜、芹菜、茴香、荷蘭芹），蔥屬植物（大蒜、青蔥、韭、洋蔥）和其他食用植物，例如 菠菜、生菜和牛奶薊。
[0108] 在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：繼向等離子體的該暴露之后，等待一個(gè)時(shí)間 段，在此期間該植物種子發(fā)芽；并且隨后從該發(fā)芽的種子制備一種食物。此類實(shí)施例典型地 適用于制備需要使用萌發(fā)的種子的食物，例如麥芽釀制谷物，尤其是大麥（如用于制備啤 酒、威士忌、麥芽釀制醋、蜜餞、麥芽釀制飲料、麥芽萃取物和大麥麥芽）、小麥草和面包（例 如艾賽尼面包）以及麥芽面包。
[0109] 在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：繼向等離子體的該暴露之后，使該植物種子 與水接觸以再水合該種子（例如通過浸泡）；并且隨后從該再水合的種子制備一種食物。在 制備食物（例如湯、燉菜和涂抹調(diào)味品（例如鷹嘴豆泥））中，此類實(shí)施例典型地適用于干 儲藏的并且必須再水合使用的種子（典型地豆類例如扁豆、菜豆和鷹嘴豆）。
[0110] 根據(jù)此處的教導(dǎo)的裝置
[0111] 此處的教導(dǎo)可使用在如此處所述的適合的條件下適合于將植物種子暴露于等離 子體的任何適合的等離子體發(fā)生裝置（如上所述的）實(shí)施。典型地，此類等離子體發(fā)生裝 置是這樣的儀器，該儀器被配置用于可由高技能的科學(xué)人員操作的或在其監(jiān)督下進(jìn)行的科 學(xué)研究，并允許改變和調(diào)整各個(gè)操作參數(shù)。
[0112] 在一些實(shí)施例中，此處的教導(dǎo)是使用特別配置用于實(shí)施此處的教導(dǎo)的等離子體發(fā) 生裝置來實(shí)施的。此類實(shí)施例被典型地配置用于簡單操作，甚至由非技術(shù)操作員或甚至優(yōu) 選地不專注于裝置設(shè)置的技術(shù)操作員進(jìn)行。
[0113] 在一些這類實(shí)施例中，該裝置被配置用于開關(guān)操作：一個(gè)使用者激活一個(gè)控件 (例如一個(gè)單按鈕、多個(gè)按鈕），該控件導(dǎo)致等離子體從所需要類型的氣氛在所需要的壓強(qiáng) 在所需要的射頻持續(xù)所需要的時(shí)間而不需要設(shè)置這些參數(shù)中的任何一個(gè)的情況下的產(chǎn)生。
[0114] 因此，根據(jù)此處的教導(dǎo)的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了用于處理種子的一個(gè)裝 置，該裝置包括適合于將植物種子暴露于產(chǎn)生的等離子體的一個(gè)等離子體發(fā)生器；以及一 個(gè)操作員界面，允許一個(gè)操作員激活該等離子體發(fā)生器來實(shí)施根據(jù)此處的教導(dǎo)的方法。在 一些實(shí)施例中，該裝置被配置為只限于僅在適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的參數(shù)內(nèi)受產(chǎn)生等離子 體。
[0115] 在一些實(shí)施例中，該裝置被配置用于連續(xù)操作，也就是說，該裝置被配置為當(dāng)被激 活時(shí)實(shí)質(zhì)上不斷地產(chǎn)生等離子體，來連續(xù)地補(bǔ)充待被暴露于該等離子體的未處理的種子， 并且連續(xù)地提取已經(jīng)通過根據(jù)此處的教導(dǎo)暴露于該等離子體而處理的種子。在一些實(shí)施例 中，該裝置被配置為用于分批處理種子。
[0116] 持續(xù)時(shí)間
[0117] 在本領(lǐng)域中，等離子體發(fā)生裝置典型地包括一個(gè)激活/停用開關(guān)。操作員通過開 關(guān)激活該裝置以產(chǎn)生等離子體，并查閱一個(gè)計(jì)時(shí)器直至達(dá)到足夠的等離子體生成時(shí)間，并 且然后使用該開關(guān)停用該裝置。
[0118] 在一些實(shí)施例中，該裝置被配置以使得被該裝置處理的種子被暴露的持續(xù)時(shí)間被 限制為根據(jù)此處的教導(dǎo)的一個(gè)持續(xù)時(shí)間。實(shí)施此類持續(xù)時(shí)間的限制是在電子學(xué)和裝置控制 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的能力內(nèi)在熟讀此處的教導(dǎo)后熟知的，并且典型地包括使用軟件或硬 件定時(shí)器。
[0119] 例如，在一些實(shí)施例中，暴露的最大持續(xù)時(shí)間被限制為根據(jù)此處的教導(dǎo)的一個(gè)預(yù) 定的最大持續(xù)時(shí)間。通過操作界面激活裝置導(dǎo)致不超過預(yù)定的最大持續(xù)時(shí)間的等離子體生 成。在一些這類實(shí)施例中，該預(yù)定的最大持續(xù)時(shí)間少于5分鐘、不超過約4分鐘、不超過約 2分鐘、不超過約1分鐘、不超過約30秒、少于30秒并且甚至不超過約20秒。
[0120] 例如，在一些這類實(shí)施例中，暴露持續(xù)時(shí)間被固定為根據(jù)此處的教導(dǎo)的一個(gè)單一 預(yù)定值。通過操作界面每次激活該裝置引起該裝置產(chǎn)生等離子體僅持續(xù)該固定的單一值。 在一些這類實(shí)施例中，該單一預(yù)定持續(xù)時(shí)間少于5分鐘、不超過約4分鐘、不超過約2分鐘、 不超過約1分鐘、不超過約30秒、少于30秒并且甚至不超過約20秒。
[0121] 例如，在一些實(shí)施例中，暴露時(shí)間被限制為相對小數(shù)目的預(yù)定值，例如根據(jù)待處理 的種子類型進(jìn)行標(biāo)記。在一些這類實(shí)施例中，持續(xù)時(shí)間的預(yù)定值都少于5分鐘、不超過約4 分鐘、不超過約2分鐘、不超過約1分鐘、不超過約30秒、少于30秒并且甚至不超過約20 秒。
[0122] 包括一個(gè)等離子體發(fā)生裝置的場所
[0123] 已知的等離子體發(fā)生裝置在科學(xué)研究和重工業(yè)領(lǐng)域是有用的并且典型地可在科 學(xué)實(shí)驗(yàn)室和工廠找到。此處的教導(dǎo)提供了加工植物種子用于食品和農(nóng)業(yè)的效用，教導(dǎo)了將 一個(gè)等離子體發(fā)生裝置放置于其中植物種子被用于食品和農(nóng)業(yè)的場所。
[0124] 在一些情況下，此處的教導(dǎo)是在一個(gè)中央場所實(shí)施的，例如用于根據(jù)此處的教導(dǎo) 的、種子的處理和制造的種子工廠。然后該處理的種子被運(yùn)輸?shù)揭粋€(gè)場所用于使用。在一些 實(shí)施例中，繼處理之后，將該處理的種子放置到受保護(hù)的環(huán)境中（例如密封在惰性氣氛中， 優(yōu)選地?zé)o水，在一些實(shí)施例中是繼病原體壓制處理之后）以避免不成熟的萌發(fā)和/或病原 體發(fā)展。
[0125] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選的是在盡可能靠近于（空間和/或時(shí)間）該處理的種子萌 發(fā)的位置實(shí)施此處的教導(dǎo)。
[0126] 例如，此處的教導(dǎo)有利地在廚房（家庭、飯店、自助餐廳、餐飲機(jī)構(gòu)）中實(shí)施，例如 用于從水合的種子（例如用于湯、燉菜和涂抹調(diào)味品（像鷹嘴豆泥）的菜豆、扁豆、鷹嘴豆） 或用于消費(fèi)的芽制備食物。因此，根據(jù)此處的教導(dǎo)的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一個(gè)廚 房，該廚房包括一個(gè)等離子體發(fā)生裝置，該裝置適合于根據(jù)此處的教導(dǎo)的方法的實(shí)施例處 理植物種子。在一些實(shí)施例中，該等離子體發(fā)生裝置只限于產(chǎn)生適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的 等離子體并且被如此配置以不具有產(chǎn)生不適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的等離子體的功能。在一 些實(shí)施例中，該等離子體發(fā)生裝置被配置為一種廚房用具，適合于根據(jù)此處的教導(dǎo)處理種 子。
[0127] 例如，此處的教導(dǎo)有利地是在一個(gè)工業(yè)食品制造場所（例如啤酒廠、釀酒廠、面包 店、食品加工工廠）中實(shí)施，例如用于從水合的種子（例如用于湯、燉菜和涂抹調(diào)味品（像 鷹嘴豆泥）的菜豆、扁豆、鷹嘴豆）或用于消費(fèi)的芽制備食物，面包和飲料（例如啤酒和威 士忌）。因此，根據(jù)此處的教導(dǎo)的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一個(gè)食品制造場所，該食品 制造場所包括一個(gè)等離子體發(fā)生裝置，該裝置適合于根據(jù)此處的教導(dǎo)的方法的實(shí)施例處理 植物種子。在一些實(shí)施例中，該等離子體發(fā)生裝置只限于產(chǎn)生適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的等 離子體并且被如此配置以不具有產(chǎn)生不適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的等離子體的功能。
[0128] 例如，此處的教導(dǎo)有利地在一個(gè)植物生長場所（例如農(nóng)場、溫室、植物苗圃、水培 農(nóng)場、氣培農(nóng)場、垂直農(nóng)場），尤其是工業(yè)植物生長場所中實(shí)施，例如用于根據(jù)此處的教導(dǎo)處 理植物種子，例如在種植之前或在被喂養(yǎng)給動(dòng)物（例如家畜）之前。因此，根據(jù)此處的教導(dǎo) 的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一個(gè)植物生長場所，該植物生長場所包括一個(gè)等離子體 發(fā)生裝置，該裝置適合于根據(jù)此處的教導(dǎo)的方法的實(shí)施例處理植物種子。在一些實(shí)施例中， 該等離子體發(fā)生裝置只限于產(chǎn)生適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的等離子體并且被如此配置以不 具有產(chǎn)生不適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的等離子體的功能。
[0129] 農(nóng)業(yè)裝置
[0130] 在一些實(shí)施例中，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，所希望的是在根據(jù)此處的教導(dǎo)的處理之后盡可 能快的種植種子。因此，根據(jù)此處的教導(dǎo)的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種農(nóng)業(yè)裝置， 該裝置包括：一個(gè)等離子體發(fā)生組件，適合于根據(jù)此處的教導(dǎo)根據(jù)該方法的實(shí)施例處理植 物種子；以及功能上與該等離子體發(fā)生組件關(guān)聯(lián)的一個(gè)播種組件，該播種組件被配置為繼 該處理之后從該等離子體發(fā)生組件接受植物種子。
[0131] 在一些這類實(shí)施例中，通常的，植物種子被保持在該農(nóng)業(yè)裝置中的種子容器中。當(dāng) 所希望的是種植該種子時(shí)，將未處理的種子從該種子容器中進(jìn)料到該等離子體發(fā)生組件中 以根據(jù)此處的教導(dǎo)進(jìn)行處理，并且隨后被導(dǎo)向該播種組件用于以通常方式進(jìn)行播種。
[0132] 在一些這類實(shí)施例中，該等離子體發(fā)生組件是一個(gè)大氣壓強(qiáng)等離子體發(fā)生組件。
[0133] 在一些這類實(shí)施例中，該裝置包括一個(gè)氣閘，該氣閘被配置為將處理的種子從根 據(jù)此處的教導(dǎo)在次氣壓下處理種子的一個(gè)場所（例如室）轉(zhuǎn)移到在大氣壓下的播種組件。
[0134] 在一些實(shí)施例中，該裝置包括一個(gè)氣閘，該氣閘被配置為將處理的種子從大氣壓 下的一個(gè)種子容器轉(zhuǎn)移到根據(jù)此處的教導(dǎo)在次氣壓下處理種子的一個(gè)場所（例如室）。在 一些實(shí)施例中，在操作該裝置的過程中，該種子容器被保持在次氣壓下，典型地因此不需要 氣閘。在一些實(shí)施例中，該種子容器被配置為可操作的根據(jù)此處的教導(dǎo)在次氣壓下處理種 子的一個(gè)場所（例如室）。
[0135] 在一些實(shí)施例中，該農(nóng)業(yè)裝置的等離子體發(fā)生組件只限于產(chǎn)生適合于實(shí)施此處的 教導(dǎo)的等離子體并且被如此配置以不具有產(chǎn)生不適合于實(shí)施此處的教導(dǎo)的等離子體的功 能。在一些實(shí)施例中，該播種組件選自由以下各項(xiàng)組成的組：一個(gè)種植機(jī)（例如DB120的 一個(gè)變體或基于其的變體或型號1700系列）、一個(gè)氣力播種機(jī)（例如型號740A/750A的一 個(gè)變體或基于其的變體）和一個(gè)種子條播機(jī)（包括谷物條播機(jī)，例如型號1590的一個(gè)變體 或基于其的變體），均由約翰?迪爾（John Deere)，莫利內(nèi)（Moline)，伊利諾斯州，USA. I給 出。
[0136] 實(shí)駘方法
[0137] 種子
[0138] 用于人類消費(fèi)的具有有機(jī)生長認(rèn)證的扁豆（小扁豆）、白菜豆（菜豆）和小麥（小 麥屬）是從超市獲得。
[0139] 未處理的種子
[0140] 使用掃描電子顯微鏡（JSM-6510LV，JEOL有限公司，東京，日本）檢查未處理的種 子的種皮的表面。
[0141] 在圖2A，未處理的扁豆的SEM圖像（ΙΟΟΟΟχ，比例尺是1千分尺）的復(fù)制中看到， 未處理的扁豆種皮表面是粗糙的，包括具有從約0. 2至30千分尺的尺寸范圍的顆粒（可假 定是蛋白質(zhì)顆粒）。
[0142] 在圖2B，未處理的菜豆的SEM圖像（5000x，比例尺是20千分尺）的復(fù)制中看到， 未處理的菜豆種皮表面是光滑的。
[0143] 在圖2C，未處理的小麥種子的SEM圖像（ΙΟΟΟΟχ，比例尺是1千分尺）的復(fù)制中看 至 1J，未處理的小麥種皮表面是粗糙的，像扁豆種皮表面一樣。
[0144] 將幾滴水放置于未處理的種皮的表面，并以通常方式使用拉梅-阿特 (Rame-Hart)角度計(jì)（型號500)對未處理的種子的視接觸角進(jìn)行測量，并且取10個(gè)分離的 測量值來計(jì)算對于兩種種子的平均視接觸角。發(fā)現(xiàn)這些未處理的種子是疏水的。
[0145] 未處理的扁豆種皮表面的視接觸角被確定為127±2°。在圖3A中的是顯示在未 處理的扁豆的表面上的一滴水的照片的復(fù)制。有趣地是,如在圖4A、4B、4C和4D中看到的， 針對該未處理的扁豆種子觀察到的高視接觸角伴隨著高接觸角滯后。同時(shí)為粘性的（粘著 的）疏水的狀態(tài)具有所謂的"玫瑰花瓣效果"的特征。
[0146] 未處理的菜豆的種皮表面的視接觸角被確定為98±2°。在圖5A中的是顯示在未 處理的菜豆的表面上的一滴水的照片的復(fù)制。
[0147] 未處理的小麥種皮的視接觸角被確定為115±2°。在圖6A中的是顯示在未處理 的小麥種子的表面上的一滴水的照片的復(fù)制。像未處理的扁豆種子一樣，在未處理的小麥 種子中，觀察到的高視接觸角伴隨著高接觸角滯后（同時(shí)為粘性的（粘著的））。
[0148] 等離子體處理
[0149] 圓柱形電感稱合等離子體裝置（PDC-32G，海瑞克等離子體公司（Harrick Plasma)，紐約伊薩卡島，USA)在圖1中示意性地被描述為裝置10。
[0150] 裝置10具有7. 62cm(3"）直徑，16. 51cnK6. 5"）長圓柱形派熱克斯（Pyrex)室 12,一個(gè)氣體入口 14(1/8"NPT針閥，以定性控制氣流和室壓強(qiáng)），一個(gè)三向口 16(1/8"NPT 3向閥，以快速切換氣體滲入、分離該室以及抽吸）和一個(gè)螺旋電極18。一個(gè)真空泵 (roC-0PD-2,海瑞克等離子體公司，紐約伊薩卡島，USA，未描述）通過口 16與裝置10功能 上相關(guān)聯(lián)以允許排空室12的氣體內(nèi)容物。
[0151] 將未處理的種子20的50g樣品置于室12中。
[0152] 使用真空泵排空室12,并且然后用環(huán)境空氣的大氣填充到lPa(l(T5巴）的最終壓 強(qiáng)。
[0153] 該裝置的射頻電源被激活以產(chǎn)生18W IOMHz射頻電流持續(xù)15秒，電離室12中的 氣體組分以在其中產(chǎn)生等離子體。
[0154] 根據(jù)此處的教導(dǎo)的一個(gè)實(shí)施例處理的種子
[0155] 如上所述的掃描電子顯微鏡檢查這些處理的種子的種皮表面。圖2A、2B和2C描 述在這些處理的種子和各自的未處理的種子之間沒有明顯差異。
[0156] 將幾滴水放置于處理的種子的種皮表面，并且這些處理的種子的視接觸角如上所 述。發(fā)現(xiàn)這些處理的種子是親水的。
[0157] 處理的扁豆的種皮表面的視接觸角被確定為20±Γ。在圖3B中的是顯示在處理 的扁豆的種皮表面上的一滴水的照片的復(fù)制。
[0158] 處理的菜豆的種皮表面的視接觸角被確定為53±2°。在圖5Β中的是顯示在處理 的菜豆的種皮表面上的一滴水的照片的復(fù)制。
[0159] 處理的小麥種子的種皮表面的視接觸角被確定為0°。在圖6Β中的是顯示在處理 的小麥種子的種皮表面上的一滴水的照片的復(fù)制。
[0160] 將全部三種類型的未處理的種子置于該等離子體處理裝置10的室12中。排空室 12,并在IPa (105巴）下用環(huán)境空氣填充，并將這些種子保持在低壓中而不暴露于等離子體 持續(xù)等效于該處理的種子在室12中保持的時(shí)間。測量該種皮表面的視接觸角并發(fā)現(xiàn)與先 前針對未處理的種子確定的相同。
[0161] 無疏水性恢復(fù)
[0162] 將處理的種子儲存在閉合的罐（有金屬螺紋蓋的玻璃罐）中。在儲存一周之后， 再次測量該種皮表面的視接觸角并發(fā)現(xiàn)與以上的相同。未觀察到疏水性恢復(fù)。
[0163] 吸水率
[0164] 為了研究根據(jù)此處的教導(dǎo)進(jìn)行的處理對吸水率的影響，將未處理的扁豆、處理的 扁見、未處理的菜見、處理的菜見、未處理的小麥種子和處理的小麥種子中每個(gè)的48顆種 子在環(huán)境條件下維持在潤濕的棉絮中。使用MRC ASB-220-C2分析天平，每24小時(shí)稱量這些 菜豆（經(jīng)五天的時(shí)間段），而每三十分鐘稱量這些扁豆和小麥種子（經(jīng)7小時(shí)的時(shí)間段）。
[0165] 相對吸水率被定義為：
[0166]
【權(quán)利要求】
1. 一種處理植物種子的方法，包括： 提供具有種皮的植物種子，該植物種子種皮的外表面具有天然視接觸角；并且 在有效于將所述種皮表面的視接觸角從所述天然視接觸角實(shí)質(zhì)上降低到處理的視接 觸角的條件下，將所述植物種子暴露于一個(gè)等離子體。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述視接觸角被降低不少于約10°。
3. 如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述植物種子向所述等離子體的所 述暴露是這樣的以使得所述處理的視接觸角小于90°。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述天然視接觸角大于90°。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述等離子體包括一個(gè)冷射頻等離子 體。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述等離子體是通過具有不少于約100kHz的頻率的 一個(gè)射頻場產(chǎn)生的。
7. 如權(quán)利要求5至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述等離子體是通過具有不少于約 1MHz的頻率的一個(gè)射頻場產(chǎn)生的。
8. 如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述等離子體是通過具有不超過約 100MHz的頻率的一個(gè)射頻場產(chǎn)生的。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述種子被暴露于所述等離子體，持續(xù) 不低于約1秒。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述種子被暴露于所述等離子體，持 續(xù)不超過約60分鐘。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述種子被暴露于所述等離子體，持 續(xù)不超過約4分鐘。
12. 如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述種子被暴露于所述等離子體，持 續(xù)不超過約1分鐘。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述種子在包括一個(gè)氣氛的一個(gè)室 中被暴露于所述等離子體，所述等離子體是從該氣氛產(chǎn)生的。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中在所述室中所述氣氛的壓強(qiáng)不超過約500Pa。
15. 如權(quán)利要求13至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述室中所述氣氛的壓強(qiáng)不超過 約 10Pa。
16. 如權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述氣氛中有機(jī)碳的重量百分比 不超過約70%。
17. 如權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣氛包括一種氣體，該氣體選 自由以下各項(xiàng)組成的氣體的組：空氣、氧、氮、氬和氖及其混合物。
18. 如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括：繼向等離子體的所述暴露 之后，使所述種子與水接觸。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述與水接觸處于允許所述種子萌發(fā)的條件下。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括：種植所述種子。
21. 如權(quán)利要求18至19中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括：繼向等離子體的所述暴露 之后，等待一個(gè)時(shí)間段，在此期間所述植物種子發(fā)芽；并且隨后從所述發(fā)芽的種子制備一種 食物。
22. 如權(quán)利要求18至19中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括：繼向等離子體的所述暴露 之后，使所述植物種子與水接觸以再水合所述種子；并且隨后從所述再水合的種子制備一 種食物。
23. -個(gè)場所，包括： 一個(gè)等離子體發(fā)生裝置， 配置所述等離子體發(fā)生裝置以用于處理根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的植物種 子；并且該場所選自由以下各項(xiàng)組成的組：廚房、食品制造場所和植物生長場所。
24. -種農(nóng)業(yè)裝置，包括： 一個(gè)等離子體發(fā)生組件，該等離子體發(fā)生組件適合于在有效于將所述植物種子的種皮 表面的視接觸角從所述天然視接觸角實(shí)質(zhì)上降低到處理的視接觸角的條件下，將植物種子 暴露于一個(gè)等離子體；以及 功能上與所述等離子體發(fā)生組件關(guān)聯(lián)的一個(gè)播種組件，該播種組件被配置為繼向所述 等離子體的所述暴露之后從所述等離子體發(fā)生裝置接受植物種子。
25. -個(gè)類型的植物的有生活力的植物種子，包括種皮，其中所述種皮表面的視接觸角 實(shí)質(zhì)上低于該類型植物的種皮表面的天然視接觸角，其中該植物種子是未萌發(fā)的有生活力 的植物種子。
26. 如權(quán)利要求25所述的植物種子，其中所述種皮表面的所述視接觸角低于該類型植 物的種皮表面的天然視接觸角不少于約10°。
27. 如權(quán)利要求25至26中任一項(xiàng)所述的植物種子，其中所述種皮的表面是親水的，具 有小于90°的視接觸角。
28. 如權(quán)利要求27所述的植物種子，其中該植物種子屬于一個(gè)類型的植物，該類型的 植物具有天然疏水的種皮表面，該種皮表面具有大于90°的天然視接觸角。
【文檔編號】G01N13/02GK104270934SQ201380018293
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月23日
【發(fā)明者】愛德華·博爾瑪申科, 羅曼·格里諾夫, 葉連娜·博爾瑪申科, 艾萊敘夫·德羅里 申請人:艾里爾大學(xué)研究與開發(fā)有限公司