Štúdium vplyvu nízkoteplotnej plazmy a plynných produktov plazmy na povrchové vlastnosti sóje

Authors: Adam Kerdík 1    Juliána Tomeková 1   
1 Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Univerzita Komenského v Bratislave, Bratislava, Slovenská republika   
Year: 2020
Section: Biophysics, mathematical modeling, biostatistics
Abstract No.: 2012
ISBN: 978-80-972360-6-9

Na zabezpečenie väčšej produkcie poľnohospodárskych plodín sa dnes používajú rôzne mechanické a chemické úpravy aplikované na rastlinné semená či plody, ktoré však môžu byť ekologicky a ekonomicky nevýhodné. Viaceré výskumné tímy študujú vplyv nízkoteplotnej plazmy na rastové vlastnosti poľnohospodárskych plodín ako vhodnú alternatívu pre ošetrenie biologického materiálu. Výsledky výskumov poukazujú na účinky plazmy na zlepšenie hydrofilných vlastností rastlinných semien, následne k zvýšeniu klíčivosti, zrýchleniu dynamiky rastu a vitality rastliny ako aj na dekontaminačný účinok plazmy. Opracovanie biologických materiálov plazmou je komplikovaný proces, pri ktorom sú vzorky vystavené pôsobeniu nabitých častíc plazmy, plynným produktom vznikajúcim pri generovaní plazmy či ultrafialovému žiareniu. Aby sme boli schopní efektívne aplikovať nízkoteplotnú plazmu v praxi, je dôležité preskúmať akú úlohu zohrávajú jej jednotlivé zložky pri opracovaní plazmou. Prvým krokom je  oddelenie týchto zložiek a preskúmanie ich účinku na biologických vzorkách.

V tejto práci sme skúmali vplyv plynných produktov plazmy na rastlinné semená v porovnaní s  opracovaním semien nízkoteplotnou plazmou.  Ako biologické vzorky sme použili sójové bôby (Glycine max L.). Nízkoteplotnú plazmu sme generovali pomocou Difúzneho koplanárneho povrchového bariérového výboja (DCSBD) vo vzduchu, kyslíku a dusíku pri atmosférickom tlaku a príkone 400W. Vzorky boli opracované po dobu 60 s a 120 s. Zmeny hydrofilných vlastností sme skúmali meraním kontaktného uhla kvapky vody na povrchu bôbov a zmeny v chemických väzbách na povrchu semien pomocou Fourierovskej infračervenej spektroskopie (FTIR).

Z našich výsledkov vyplýva, že plynné produkty vznikajúce pri horení plazmy nemajú zásadný vplyv na hydrofilné vlastnosti sójových bôbov. Výrazný pokles kontaktného uhla sme zaznamenali len pri vzorkách opracovaných priamo v plazme. Minimálne zmeny v infračervenom spektre naznačujú, že nedochádza k poškodeniu povrchu vzoriek.  Za zlepšenie hydrofilných vlastností môže byť zodpovedné ultrafialové žiarenie. Výsledky výskumu v blízkom odbore ukazujú, že ultrafialové žiarenie má rovnaký vplyv na biologickú aktivitu titánu ako nízkoteplotná plazma. Vplyv ultrafialového žiarenia na vlastnosti biologických materiálov je preto logickým pokračovaním ďalšieho výskumu.

Práca bola realizovaná v rámci projektu: APVV-16-0216 s názvom : Moderné plazmové technológie pre ekologické poľnohospodárstvo a potravinárstvo.