利用沸石乾燥洋葱造粒種子之研究

種苗改良繁殖場 黃玉梅、陳國雄

摘要

    洋葱(Allium cepa L.)造粒種子以沸石乾燥4個小時，種子含水量由14.4%下降至1.3%，且乾燥後的種子硬度足夠，亦無沸石混雜及沾粘的現象。此外，種子發芽率及田間萌芽率與對照組相似，以沸石與熱風乾燥處理對洋葱造粒種子發芽率無顯著影響。洋葱造粒種子在貯藏12個月內，僅以3倍的沸石量進行乾燥處理，其種子貯藏4、10、12個月後，發芽率會顯著低於對照組。

前言

      乾燥處理對種子品質有很大的影響，為使種子在貯藏過程維持活力，種子需乾燥至安全的含水量範圍 (Kelly and George, 1998)，對於造粒種子亦有同等的重要性。造粒過程中為溼潤的狀態，不當的處理可能使種子吸水，造成呼吸作用上升，降低種子的品質。因此如何在造粒處理後快速除去造粒層中的水分，避免種子吸收過多的水分，是生產造粒種子成功的關鍵(Copeland & McDonald, 2001)。
      種子在調製乾燥過程中，通常以低於50℃的熱風進行 (Kelly and George, 1998)，唯此方式的乾燥時間較長且效率低(Guillermo et al., 2006)，溫度過高又會導致種子敗壞，不符合短時間內去除造粒層水分的需求。另外，許多對溫度敏感的種子，需在較低溫下不斷排除空氣中的水分子，其中以浸沒式乾燥法較為可行。沸石不僅具有較強的吸濕能力，且在常溫下仍然可發揮吸附水分子的能力，為一理想的乾燥材料(Guillermo et al., 2006)。

      沸石是由氧化矽、氧化鋁所形成的結晶性矽鋁酸鹽，為一多孔性天然或人工合成礦物，具有很強的吸濕能力，且可重覆使用(Joao and Carvalho, 1997; Sotocinal et al., 1997)。除廣泛的應用作為吸附劑、觸媒及觸媒載體外，亦被用來改善需較低溫乾燥之穀類或食品，以提高乾燥效率(Guillermo et al., 2006； Djaeni et al., 2007)。本試驗評估利用沸石乾燥造粒種子，對種子發芽及貯藏後活力之影響，以作為常溫乾燥造粒種子之參考。

材料與方法

一、試驗材料

1. 以粒徑0.5-1.7 mm之原礦沸石，利用150℃乾燥24小時後，置於塑膠罐密封內，冷卻24小時。
2. 造粒種子：洋葱‘早玉’種子以本場研發之底衣粉(96B41)配合底衣液(96A11)進行造粒，造粒後之粒徑介於3.3-4.1 mm。

二、 試驗方法

1. 不同沸石量對造粒種子乾燥處理

      洋葱‘早玉’種子以底衣粉配合底衣液進行造粒，造粒後種子粒徑介於3.3-4.1 mm。乾燥處理以50 g洋蔥造粒種子與乾燥沸石均勻混合置於密封壓克力罐內，種子與沸石比率為1:3至1:15(w/w)，並置常溫下轉速20 rpm的造粒鍋內4小時，使造粒種子與沸石混合均勻且持續乾燥，乾燥完後將混合之沸石篩除，分離造粒種子，評定種子的硬度(官能評估)。

2. 沸石乾燥處理之造粒種子貯藏試驗

      造粒種子經沸石乾燥處理後，以每20 g用熱封口鋁箔袋分批密封包裝，貯藏於5±1℃的冷藏室中，貯藏時間自2008年7月至2009年7月，每兩個月進行田間萌芽率及試驗室發芽試驗。將種子播種於穴盤內，以調查田間萌芽率，每重複64粒，四重複。發芽試驗則參考2003版ISTA國際種子檢查規則，採用砂床法，溫度為15℃，每重複100粒，三重複。另以50 g洋蔥造粒種子混合750 g沸石乾燥21天後進行發芽試驗，觀察長時間沸石乾燥對造粒種子發芽影響。

3.沸石乾燥與熱風乾燥處理試驗

      沸石以150℃烘乾120、240分鐘後置於壓克力密封罐冷卻。將造粒完成的洋葱種子50 g與750 g沸石均勻混合裝入壓克力密封罐，置於常溫室內陰乾處，乾燥時間為0、240及1260分鐘。對照組以60℃的熱風乾燥造粒種子40分鐘。處理後調查田間萌芽率(2008年5月30日至6月10日)及發芽率。

結果

一、沸石量對造粒種子乾燥之影響

      洋葱造粒種子與粒徑0.5-1.7 mm沸石進行乾燥，經分篩後無沸石混雜及沾粘的現象產生。以種子與3、4、5、10及15倍沸石之比率進行4小時乾燥(圖1)，造粒含水量分別由12.1、12.2、14.2、13.9及14.9%，降至3.8、2.7、2.2、1.5及1.7%，以官能評估硬度之表現，以3倍沸石處理者，經4小時乾燥後，造粒種子的含水量為3.8%，其造粒硬度不足，且不利於保存及操作，其餘處理含水量皆低於3%，硬度足夠，且不影響種子操作。

二、沸石乾燥對造粒種子發芽及貯藏之影響

      以3、4、5、10、15倍沸石乾燥處理造粒洋葱之種子，其發芽率與對照組相似 (表1)。經一年的貯藏試驗，大部分處理之種子發芽率皆與對照組無顯著差異，只有3倍沸石乾燥處理者在貯藏4、10、12個月後，其發芽率顯著低於對照組(表1)。以3、4、5、10、15倍沸石乾燥處理造粒洋葱之種子，其田間萌芽率與對照組相似 (表2)。貯藏2與4個月後，除3倍沸石處理者外，其他倍數的沸石處理田間萌芽率則與對照組無顯著差異；貯藏6個月後，所有處理皆與對照組無顯著差異；貯藏8個月後，只有3、4及10倍之沸石處理，其田間萌芽率顯著低於對照組；貯藏10個月與12個月後，除3倍沸石處理外，其餘處理皆無顯著差異(表2)。洋葱造粒種子與沸石於密閉容器內混合21天進行乾燥，其發芽率為98.3%，與對照組98.6%之發芽率相似，結果顯示造粒種子經長時間沸石乾燥不會影響洋蔥種子發芽率，且造粒種子仍保持足夠之造粒硬度。

三、沸石乾燥與熱風乾燥對洋葱造粒種子發芽之影響比較

      沸石乾燥與熱風乾燥之造粒種子與對照組發芽率皆無顯著差異；但田間萌芽率則顯著低於對照組。此外，沸石乾燥與熱風乾燥處理，兩著間無顯著差異(表3)。

討論

      種子造粒層的強度是影響造粒種子成功與否的重要關鍵因素，其關係種子在販賣或播種的過程中，維持形態之完整。造粒過程中需使用含水分之黏著劑進行種子加工，如何降低或避免過多的水分被種子所吸收，是造粒過程中極重要的技術關鍵(Copeland and McDonalds, 2001)。根據試驗結果顯示，粒徑較大的洋葱造粒種子使用0.5-1.7 mm粒徑之沸石乾燥易分篩、且種子不會與沸石產生沾黏混雜現象。使用種子重量4倍以上之沸石時，乾燥效果佳且硬度夠。若以3倍重量之沸石進行種子乾燥，則會造成造粒種子於乾燥後硬度不足，為了確保洋葱造粒種子乾燥後具有足夠的硬度，以種子重量4倍以上的沸石量進行造粒種子乾燥較為可行。

      經為期一年的貯藏試驗後，可看出4、5、10、15倍沸石乾燥處理之洋葱造粒種子，其發芽率與無造粒之種子相似，即表示沸石乾燥處理對種子發芽無負面影響。僅3倍沸石處理的洋葱造粒種子，其發芽率與田間萌芽率常顯著低於對照組。對照種子含水量發現，其造粒層乾燥不完全，讓貯藏中的種子含水量增加，進而造成貯藏後的種子發芽率顯著下降 (Copeland and McDonald, 2001)。

      將造粒種子置於沸石中混合21天，發芽率與對照組相似，即長時間以沸石乾燥不會影響種子的發芽率，且造粒種子仍能保持足夠的造粒硬度，洋蔥造粒種子經沸石乾燥處理後，並不會造成種子過份乾燥而使發芽率下降之狀況。

      綜合上述實驗顯示，以沸石乾燥洋蔥造粒種子，需以種子重量4倍以上之沸石量進行乾燥才具顯著效用。沸石與種子的混合比率對種子品質影響不大，且使用較多的沸石或長時進行沸石乾燥(21天)，亦不會影響種子發芽率，即表示沸石處理可使種子的含水量維持在穩定且安全的狀態。

      比較熱風乾燥與沸石乾燥對造粒種子的影響，發現不同處理與對照組間的發芽率皆無顯著差異，但乾燥後的造粒種子，其田間萌芽率則顯著低於對照組，而熱風乾燥與沸石乾燥處理，兩者間則無顯著差異。除了環境因素的影響外，一些學者的研究指出，種子在造粒後改變了氣體或水分進出種子的量及速率，進而影響種子的發芽 (Sachs et al., 1981； Sachs et al., 1982； Schneider, 1998)。雖然本試驗中相較於無造粒的種子田間萌芽率較差，但沸石乾燥與熱風乾燥結果相似，對於某些對高溫敏感之種子造粒處理，未來可考慮以沸石乾燥取代傳統熱風乾燥乾燥。

參考文獻

1. 行政院農業委員會種子檢查室。2003。國際種子檢查規則(2003)。
2. Copeland, L. O. and M. B. McDonald. 2001. Principles of Seed Science and Technology, 4th Edition. Kluwer Academic Publishers. Norwell, Massachusetts USA.
3. Djaeni, D., P. Bartels., J. Sanders., G. van Straten, and A. J. B. van Boxtel. 2007. Process integration for food drying with air dehumidified. Drying Technol. 25:225-239.
4. Guillermo, O. R., G. V. Tzayhri., L. C. Socorro, and A. C. Sofia 2006. Immersion drying of wheat using AI-PILC, Zeolite, Clay and Sand as particulate media. Drying technology. 24:1033-1038.
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6. Kelly, E. F. and R. A. T. George. 1998. Encyclopaedia of Seed Production of World Crops. p.128-129. John Wiley ＆ Son. West Sussex, England.
7. Sachs, M., D. J. Cantliffe, and T. A. Nell. 1981. Germination studies of clay-coated sweet pepper seeds. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 106:385-389.
8. Sachs, M., D. J. Cantliffe, and T. A. Nell. 1982. Germination behavior of sand-coated sweet pepper seeds. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 107:412-416.
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10. Sotocinal, S. A., Z. Alikhani, and G. S. V. Raghavan. 1997. Heating /drying using particulate medium: A review partI. General and heat transfer parameters. Drying Technology. 15:441-459.