Qualitätsanalyse und Klassifikation von Samen mit Mikro-Computertomograph

Auf den ersten Blick haben die Blattwanze und der Rübensame wenig gemein...

„Im Märzen der Bauer die Rösslein …“, ist längst passé, denn er besitzt eine Sämaschine und sein Saatzüchter setzt auf Optimierung mit Röntgentechnik. Ein Mikro-Computertomograph analysiert Samen von Zuckerrüben und klassifiziert sie automatisch nach ihrer Qualität.

In wenigen Wochen beginnen Landwirte mit der Aussaat von Zuckerrüben. Selbst wenn möglichst viele Pflänzchen keimen und gut gedeihen, so zeigen letztlich erst Ertrag und Zuckergehalt im Herbst, welche finanzielle Ernte eingefahren werden kann. Neben einer zu Klima und Boden passenden Rübensorte entscheidet darüber eine gleichmäßig hohe Qualität des Saatguts. STRUBE-DIECKMANN, ein führender Produzent von Zuckerrübensaat (jährlich bis zu 4 000 Tonnen) schlägt bei der Qualitätskontrolle neue Wege ein. „Die Bestimmung der Keimfähigkeit ist das einzig offiziell anerkannte Verfahren – ein naturgemäß ziemlich langwieriges“, erzählt Dr. Antje Wolff, im Unternehmen für den Bereich Saatgutforschung verantwortlich. „Schnellere Untersuchungen ermöglichte ein Standard-Röntgenverfahren. Da wir unsere Anforderungen an die Qualität immer höher schraubten, installierten wir vor zwei Jahren eine Anlage, mit der inzwischen bis zu zwanzig geometrische Parameter der Samen räumlich vermessen werden.“

Der Röntgen-Mikrotomograph durchstrahlt die rotierenden Samenkörner. Eine Software errechnet Schichtbilder, baut daraus ein dreidimensionales Abbild auf, erkennt die verschiedenen Gewebe und vermisst sie – etwa das Volumen des Embryos mit Nährgewebe oder das seiner Fruchtschale. Der automatische Abgleich mit Daten aus Keimversuchen führt zur Klassifikation der Samen. Bis zu einhundert von ihnen können so in wenigen Minuten geprüft werden. Nach kurzer Zeit ist den Mitarbeitern des Unternehmens klar, wie sie Sortier- und Aufbereitungsmaschinen für die geforderte Qualität einstellen müssen. Doch gehen die Erkenntnisse darüber hinaus: Mit der zerstörungsfreien Analyse untersuchen Antje Wolff und ihre Kollegen, wie das Wachstum von Keim und jungen Pflänzchen von der Morphologie der Samen abhängt – nicht nur bei Zuckerrüben.

Die etwa schrankgroße Anlage entstand in enger Kooperation mit dem Entwicklungszentrum für Röntgentechnik EZRT, einer gemeinsamen Abteilung zweier Fraunhofer-Institute. „Diese Anwendung eröffnet uns ein ganz neues Gebiet – das der lebenden Materie“, sagt dessen Leiter Dr. Randolf Hanke. „Möglich wurde dies mit fünfzehn Jahren Erfahrung aus anderen Bereichen: Bisher haben wir Verfahren etabliert, die automatisch Fehler in Gussteilen erkennen oder elektronische Bauelemente und verpackte Lebensmittel inspizieren.“ Ein leistungsfähiges und dennoch vergleichsweise kostengünstiges Tischmessgerät entwickelten die Forscher ebenfalls: Den „CT-Mini“ samt Software vertreibt die Firma ProCon X-Ray.

Ansprechpartner für Röntgentechnik:

Dr. Randolf Hanke, Tel. 0911-97037-11, Fax -19, hanke@iis.fraunhofer.de
Dr. Michael Maisl, Tel. 0681-9302-3825, Fax -5920, michael.maisl@izfp.fraunhofer.de

für Saatgutforschung:
Dr. Antje Wolff, Tel. 05354-809-0, Fax -66, wolff@fr-strube.de

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Dr. Johannes Ehrlenspiel idw

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