Gels based on amylopectin starch and low-molecular chitosan: innovative materials for seed priming | Гели на основе амилопектинового крахмала и низкомолекулярного хитозана: инновационные материалы для грунтования семян

English. The study aimed to investigate and evaluate the efficiency of gels obtained from mixtures of amylopectin starch (AmS) and low-molecular chitosan (LMC) as seed priming agents. Hydrogels with different AmS/LMC mass ratios were studied: 100/0, 95/5, 90/10, and 85/15. The effect of the LMC content on the complex modulus and dynamic viscosity of the gels was studied by rheometry. An increase in the LMC concentration led to increased intermolecular interactions in the gel structure, which was expressed in an increase in the values of the complex modulus components. At the same time, the latter becomes more labile due to the low molecular weight of LMC and its linear structure. Evaluation of the gels after lyophilization by scanning electron microscopy showed that the structure of the AmS/LMC samples is characterised by smaller and more evenly distributed pores, compared to the gel from pure AmS. With multiple freeze-thaw cycles, the addition of LMC leads to a significant decrease in the degree of syneresis of the gels. As the concentration of LMC increases, it decreases from 64±2% to 56±1%. The efficiency of using gels for crop seed priming was assessed in an experiment when radish (Raphanus sativus var. Radicula P.)and mustard (Sinapis arvensis L.) seeds were germinating in soil. The use of all the studied samples reduced the germination energy of radish seeds from 81±1% to 88±4%, mustard – from 73±1% to 89±5%. Gels ApS 90/LMC 10 and ApS 85/LMC 15 had a positive effect on the viability index of both crops, the value of which for radish seeds increased from 97±2% to 121±2%, mustard – from 131±1% to 155±2%, respectively. The results of the study indicate the possibility of using gels based on ApS and LMC as materials for seed priming.

Russian. Цель исследования - изучение и оценка эффективности гелей, полученных на основе смесей амилопектинового крахмала (АпК) и низкомолекулярного хитозана (НМХ), в качестве агентов для грунтования семян. Изучали гидрогели с различным массовым соотношением АпК/НМХ: 100/0, 95/5, 90/10 и 85/15. Влияние содержания НМХ на комплексный модуль и динамическую вязкость гелей исследовали методом реометрии. Увеличение концентрации НМХ приводило к усилению межмолекулярных взаимодействий в структуре гелей, что выражалось в повышении значений компонент комплексного модуля. Одновременно последняя становится более лабильной из-за низкой молекулярной массы НМХ и его линейного строения. Оценка гелей после лиофильной сушки методом сканирующей электронной микроскопии показала, что структура АпК/НМХ образцов характеризуется более мелкими и равномерно распределёнными порами, по сравнению с гелем из чистого АпК. При многократных циклах замораживания-оттаивания добавление НМХ приводит к значительному снижению степени синерезиса гелей. По мере повышения концентрации НМХ она уменьшается с 64±2% до 56±1%. Эффективность использования гелей для грунтования семян сельскохозяйственных культур оценивали в эксперименте с проращиванием семян редиса (Raphanus sativus var. Radicula P.) и горчицы (Sinapis arvensis L.) в грунте. Применение всех изученных образцов снижало энергию прорастания семян редиса с 81±1% до 88±4%, горчицы– с 73±1% до 89±5%. Гели АпК90/НМХ10 и АпК85/НМХ15 положительно влияли на индекс жизнеспособности обеих культур, величина которого для семян редиса возрастала с 97±2% до 121±2%, горчицы – со 131±1% до 155±2% соответственно. Результаты исследования свидетельствуют о возможности использования гелей на основе АпК и НМХ в качестве материалов для грунтования семян.