مقالات تخصصی

انواع کوتینگ بذر و ترکیبات مورد استفاده در آن (۲)

کوتینگ

در مقاله بخش اول، در مورد کوتینگ یا پوششدار (روکشدار) کردن بذر (Seed-Coating) و روشهای انجام آن بحث شد. امروزه کوتینگ بذر به عنوان یک صنعت مهم در بخش بذر گیاهان زراعی مطرح است. در این مقاله به بررسی انواع مختلف کوتینگ بذر و مواد به کار رفته در فرایند کوتینگ بذر خواهیم پرداخت.

انواع کوتینگ بذر (Seed-Coating Type):

کوتینگ بذر با توجه به خصوصیات فیزیکی آنها طبقه بندی می شود. گرچه این طبقه بندی گاهی با منابع موجود ناسازگار است با این حال اصطلاحات مورد استفاده در صنعت و منابع علمی بیشتر براساس وزن، اندازه و خاصیت مرتب سازی بذرهای کوتینگ شده یا همان خصوصیات فیزیکی است.

۱- کو تینگ فیلمی (film coating): اصلیترین نوع کوتینگ بذر،کوتینگ فیلمی است که در آن یک لایه نازک به سطح خارجی بذرها افزوده میشود. این مقدار معمولا کمتر از ۱۰ درصد وزن بذر را شامل میشود. به طور کلی در این روش افزایش وزن، شکل و تغییر اندازه بذر اندک است. نمونه­ای از کوتینگ فیلمی روی بذرهای مختلف در شکل ۱ ارائه شده است.

کوتینگ
شکل ۱. کوتینگ فیلمی (film coating) بر روی بذرهای مختلف. شکل طبیعی بذرها در این نوع کوتینگ تغییر نمیکند.

۲- اینکراستینگ (encrusting) (کو تینگ پوسته­ ای یا قشری):

زمانی که وزن بذر بسته به نوع مورفولوژی (شکل ظاهری) آن در اثر مواد کوتینگ کننده، ۱۰۰تا۵۰۰ درصد افزایش یابد؛ این روش به عنوان ” اینکراستینگ ” بذر شناخته میشود. در این حالت هنوز تا حدود زیادی شکل اصلی بذر مشهود است (شکل۲)

کوتینگ
   شکل ۲. اینکراستینگ (encrusting) بذرهای گوجه فرنگی، پیاز و آفتابگردان. فرم کلی بذر در این نوع کوتینگ تا حدود زیادی مشخص است.

۳- پِلتینگ بذر (seed pelleting)

زمانی که مقدار مواد اضافه شده به سطح خارجی بذر باعث تغییر شکل اولیه بذر شود (نتیجه معمولاً شکل کروی است)، این نوع از پوششدار کردن بذر  “پِلتینگ” نامیده میشود. در حالی که وجه تمایز بذرهای پوششدار شده توسط روشهای فیلمی و اینکراسینگ با وزن مشخص میشود، بذرهای پلتینگ شده با اندازه قطرهایشان طبقه بندی میشوند (شکل ۳).

کوتینگ
شکل۳. نمونه ای از بذرهای پلتینگ شده، حالت کروی آنها مشخص کننده این نوع از کوتینگ بذر است

با توجه به آنچه گفته شد تفاوت سه نوع کوتینگ بذر (کوتینگ فیلمی (film coating)، گراستینگ بذر (encrusting) و پِلتینگ بذر (seed pelleting)) در شکل زیر ارائه شده است (شکل ۴).

کوتینگ

کوتینگ

شکل ۴. انواع مختلف کوتینگ بذر که براساس مواد اضافه شده به سطح خارجی بذر مشخص میشوند.

مواد مورد استفاده برای کوتینگ بذر:

مواد ساختاری بکار رفته در کو تینگ بذر به چسپاننده­ ها یا اتصال دهنده (binders) و پُرکننده ها (fillers) طبقه بندی می شوند. اتصال دهنده ها پلیمرهایی با منشاء طبیعی و یا مصنوعی هستند که چسبندگی و انسجام مواد را روی بذر و حفظ مواد فعال (active compounds) به کار رفته در کوتینگ را فراهم می کنند. اتصال دهنده ها معمولاً به صورت مایع (حل شده در آب یا حلالهای دیگر) استفاده می شوند. مونومرهای حل شده زمانی که خشک میشوند، دوباره به هم متصل شده و زنجیره های پلیمری طولانی را تشکیل میدهند که سطح بذر، ذرات اتصال دهنده و مواد شیمیایی را در برمیگیرند. لایه های مختلفی از پلیمر میتواند در مراحل مختلف فرآیندگوتینگ بذر اعمال شود، برخی از این لایه ­ها به عنوان حامل و برخی دیگر لایه حائل (بافر) میباشند تا از تماس مستقیم بین لایه های فعال و بذر، محیط خارجی یا سایر لایه های فعال به هم جلوگیری کنند (شکل ۵).

کوتینگ
شکل ۵. لایه های مختلف در کوتینگ بذر ذرت و سویا. لایه بیرونی به عنوان لایه محافظ میباشد و لایه های مختلف دیگر شامل مواد مغذی، قارچ کش زیستی، مواد محرک رشد و.. است. لایه ها براساس هدفهای مورد نظر و گونه­ها میتواند متفاوت باشد.

در بیشتر مقالات علمی منتشر شده،کوتینگ بذر با اتصال دهنده­های تجاری با ترکیب ناشناخته انجام شده است. با این حال، بیشترین اتصال دهنده های مورد استفاده در کوتینگ بذر عبارتند از: متیل سلولز، پلی اتیلن گلیکول، کیتوزان، پلی وینیل الکل، اتیل سلولز، پلی وینیل استات و صمغ عربی.

فرآیندهای پِلتینگ و گراستینگ بذر، نیاز به افزودن ماده حجیم کننده دارند که امکان اصلاح فرم فیزیکی بذر را فراهم می آورد. این فرآیند با یک ماده واحد یا ترکیبی از مواد متعدد انجام میشود.

پُرکننده ها (fillers) معمولاً مواد پودری بی اثر هستند، مانند بنتونیت، کربنات کلسیم، تالک، ماسه و خاک اره.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پودرهای مختلف، در ترکیب با اتصال دهنده­ ها، ترکیباتی با خصوصیتهای مکانیکی و بیولوژیکی مختلف را برای کوتینگ بذر فراهم می کند. برای مثال، توزیع اندازه ذرات به شدت بر روی عملکرد بذر پِلت شده تأثیر میگذارد. ذرات کوچک مقاومت فیزیکی بالاتری دارند، اما تبادل گاز و آب در آنها محدود است، در حالی که ذرات بزرگتر دارای تخلخل بیشتر ولی یکپارچگی مکانیکی و مقاومت کمتری دارند.

نکته مهم اینکه، اتصال دهندها و پرکننده ها باید با ترکیبات فعال (active compounds) مورد استفاده در کوتینگ،  سازگار باشند و بر توانایی بذر برای جوانه زنی و رشد آنها تأثیر منفی نگذارد.

ترکیبات فعال در اصل بخش مهم کوتینگ بذر است و به طور کلی شامل محافظت کننده­ ها، مواد مغذی، میکروارگانیسم های همزیست (مثل ریزوبیوم)، ترکیبات کمکی خاک (مثل هیدروژلها)، محرکهای رشد گیاهی (Phytoactive promoters) و رنگها و ردیابها (برای عدم تقلب) و سایر مواد میباشند.

جهت تکمیل اطلاعات این مقاله ، مقاله کوتینگ بذر ۱ را مطالعه نمایید.

منابع:

Pedrini, S., Merritt, D.J., Stevens, J., Dixon, K., 2017. Seed Coating: Science or Marketing Spin? Trends Plant Sci. 22, 106–۱۱۶. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.11.002

Rocha, I., Ma, Y., Souza-alonso, P., Vosátka, M., Freitas, H., Oliveira, R.S., 2019. Seed Coating : A Tool for Delivering Beneficial Microbes to Agricultural Crops. Front. Plant Sci. 10. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01357