Classical Density Functional Study on Interfacial Structure and Differential Capacitance of Ionic Liquids near Charged Surfaces

We have implemented a generic coarse-grained model for the aromatic ionic liquid [CnMIM+][Tf2N-]. Various lengths for the alkyl chain on the cation define a homologous series, whose electric properties are expected to vary in a systematic way. Within the framework of a classical density functional theory, the interfacial structures of members of this series are compared over a range of surface charge densities, alkyl chain lengths, and surface geometries. The differential capacitance of the electric double layer, formed by ionic liquids against a charged electrode, is calculated as a function of the surface electric potential. A comparison of planar, cylindrical, and spherical surfaces confirms that the differential capacitance increases and varies less with surface potential as the surface curvature increases. Our results are in qualitative agreement with recent atomistic simulations

Ionic liquids at electrified interfaces

Until recently, “room-temperature” (<100–150 °C) liquid-state electrochemistry was mostly electrochemistry of diluted electrolytes(1)–(4) where dissolved salt ions were surrounded by a considerable amount of solvent molecules. Highly concentrated liquid electrolytes were mostly considered in the narrow (albeit important) niche of high-temperature electrochemistry of molten inorganic salts(5-9) and in the even narrower niche of “first-generation” room temperature ionic liquids, RTILs (such as chloro-aluminates and alkylammonium nitrates).(10-14) The situation has changed dramatically in the 2000s after the discovery of new moisture- and temperature-stable RTILs.(15, 16) These days, the “later generation” RTILs attracted wide attention within the electrochemical community.(17-31) Indeed, RTILs, as a class of compounds, possess a unique combination of properties (high charge density, electrochemical stability, low/negligible volatility, tunable polarity, etc.) that make them very attractive substances from fundamental and application points of view.(32-38) Most importantly, they can mix with each other in “cocktails” of one’s choice to acquire the desired properties (e.g., wider temperature range of the liquid phase(39, 40)) and can serve as almost “universal” solvents.(37, 41, 42) It is worth noting here one of the advantages of RTILs as compared to their high-temperature molten salt (HTMS)(43) “sister-systems”.(44) In RTILs the dissolved molecules are not imbedded in a harsh high temperature environment which could be destructive for many classes of fragile (organic) molecules

Ocena kiełkowania nasion soi potraktowanych naturalnymi ekstraktami wodnymi w zależności od metody ich stosowania

Soybean (Glycine max L.) is one of the most popular crop species in the world, which supplies raw material for the production of commercial fodder in Poland, as well as throughout the European Union. Unfortunately, climatic conditions and available varieties of soybeans and few preparations registered in plant protection are the main reason for low production in EU countries. The subject of the following study is examining the reaction of three varieties of soybeans (Glycine max L.): Abelina, Augusta, Merlin on natural seed treatments in the form of macerates, decoctions and infusions of Aesculus hippocastanum L. flowers. The experiment was carried out in a greenhouse facility belonging to Research Centre for Cultivar Testing, Experimental Station of Varieties Testing in Karzniczka (φ = 54°29', λ = 17°14', H = 80 m above sea level) in Pomeranian voivodship. In the greenhouse test, lasting 16 days the average number of sprouted plants were determined after applying water extracts and coefficients: Pieper and Maguire's. Two combinations of extracts were used: 24 h treatment in macerates, decoctions and infusions, followed by soil seeding and distilled water seeding using untreated seeds, while simultaneously dispensing herbal extracts. The control combination were seeds untreated with preparations. The soil used in the experiment was collected in June from the arable layer (0-20 cm) of organic oat field. The forecrop was organic narrow-leafed lupine. During the 16 days of the experiment, the temperature and humidity conditions were controlled. The results of the greenhouse experiment showed that the seeds of selected soybean varieties sprouted better and faster when treated directly during seeding (soil application). The use of extracts "per seeds" limited emergence of soybean. For the two tested varieties- Abelina and Merlin, a significant effect of the seed treatment form on the obtained results in the experiment was also demonstrated. The best emergence was observed in the Merlin variety, when its seeds soaked in distilled water and the extracts were applied directly to the soil. Further research is needed to identify the bioactive compounds contained in the aqueous extracts and assess the effectiveness of the soil application of the extracts under field conditions. The conducted research is extremely important from the point of view of agricultural practice and environmental protection.Soja (Glycine max L.) jest ważnym surowcem do produkcji pasz przemysłowych zarówno w Polsce, jak i w całej Unii Europejskiej. Niestety warunki klimatyczne, dostępne odmiany soi oraz mała podaż preparatów zarejestrowanych w tej uprawie to główna przyczyna niewielkiej produkcji w krajach UE. Przedmiotem niniejszych badań była reakcja trzech odmian soi (Glycine max L.): Abelina, Augusta, Merlin na naturalne, wodne zaprawy nasienne sporządzone w formie maceratu, wywaru i naparu na bazie suszu z kwiatów kasztanowca zwyczajnego (Aesculus hippocastanum L.). Doświadczenie zostało założone latem w obiekcie szklarniowym należącym do Centralnego Ośrodka Badania Odmian Roślin Uprawnych, Stacji Doświadczalnej Oceny Odmian w Karzniczce (φ = 54°29', λ = 17°14', H = 80 m n.p.m), zlokalizowanej w województwie pomorskim. W teście szklarniowym przez 16 dni określono średnią liczbę wzeszłych roślin po użyciu wyciągów wodnych. Na podstawie uzyskanych wyników obliczono dwa współczynniki: Piepera i Maguiera. Zastosowano dwie kombinacje aplikacji ekstraktów: dobowe zaprawianie w maceratach, wywarach i naparach, a następnie wysiew do gleby oraz wysiew moczonych w wodzie destylowanej ale niezaprawionych nasion przy jednoczesnym, ręcznym dozowaniu ziołowego wyciągu. Kombinację kontrolną stanowiły nasiona nie traktowane preparatami, moczone przed dobę w wodzie destylowanej. Wykorzystaną w eksperymencie glebę pobrano w czerwcu z warstwy ornej (0-20 cm) spod uprawy owsa ekologicznego. Przedplonem dla owsa był ekologiczny łubin wąskolistny. Podczas 16 dni eksperymentu kontrolowano warunki temperatury i wilgotności. Wyniki eksperymentu szklarniowego wykazały, że nasiona wybranych odmian soi kiełkowały lepiej i szybciej, gdy zaprawiano je bezpośrednio podczas siewu (aplikacja doglebowa). Stosowanie ekstraktów „na nasiona” ograniczyło kiełkowanie i wschody soi. Dla dwóch testowanych odmian- Abeliny i Merlina, wykazano także istotny wpływ formy zaprawy na uzyskane wyniki w doświadczeniu. Najlepsze wschody zaobserwowano u odmiany Merlin, gdy jej nasiona moczono w wodzie destylowanej a ekstrakty aplikowano punktowo do gleby. Hamowanie kiełkowania i wschodów soi zaobserwowano po dobowym moczeniu nasion w ekstraktach w większości kombinacji doświadczalnych. Konieczne są dalsze badania w celu zidentyfikowania związków bioaktywnych zawartych w wodnych ekstraktach i ocena skuteczności aplikacji doglebowej preparatów w warunkach polowych. Przedstawione badania są niezwykle ważne z punktu widzenia praktyki rolniczej i ochrony środowiska. Poszukiwanie naturalnych metod zaprawiania nasion jest doskonałą okazją dla rolnictwa ekologicznego, gdzie nie dopuszcza się do stosowania zapraw syntetycznych

Modelowanie wschodów buraka ćwikłowego z wykorzystaniem zmodyfikowanych uogólnionych funkcji logistycznych

Modified generalized logistic functions (also known as Koya-Goshu functions) were used for mathematical description of germination. These functions constitute natural modification of traditionally used Richards' function for description of plants germination that introduces a non-linear time increase in exponent and an element related to time shift. Curves were adjusted to experimental data based on minimization of the square sum of difference between experimental data and a mathematical model (the smallest squares method). Results of simulation research show that the determined parameters of curves (e.g., values of the growth parameter, time shift or upper limit of population) describing the number of seedlings as a time function stay compliant to interpretation with regard to biology of the investigated processes. Based on the research, it was stated that for control and application of plant extracts to soil, Koyu-Gosha model has better adjustment to experimental data in comparison to the generalized logistic model.Do opisu matematycznego wschodów wykorzystano zmodyfikowane uogólnione funkcje logistyczne (znane również jako funkcje Koya-Goshu). Funkcje te stanowią naturalną modyfikację klasycznie stosowanych funkcji Richardsa w opisie wzrostu roślin, wprowadzającą nieliniowy przyrost czasu w wykładniku exponenty oraz człon związany z przesunięciem czasowym. Dopasowanie krzywych do danych eksperymentalnych przeprowadzono w oparciu o minimalizacje sumy kwadratów różnic pomiędzy danymi eksperymentalnymi, a modelem matematycznym (metoda najmniejszych kwadratów). Rezultaty badań symulacyjnych pokazują, iż wyznaczone parametry krzywych (np. wartości parametru wzrostu, przesunięcia czasowego czy górnej granicy populacji) opisujących ilość wschodów w funkcji czasu pozostają w dobrej zgodności z interpretacją na gruncie biologicznym badanych procesów. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż dla kontroli oraz aplikacji do gleby wyciągów roślinnych model Koya-Goshu posiada lepsze dopasowanie do wyników eksperymentalnych w stosunku do uogólnionego modelu logistycznego

Przeciwbakteryjna i przeciwgrzybowa aktywność wyciągów roślinnych

W doświadczeniach laboratoryjnych oceniono aktywność przeciwdrobnoustrojową wodnych wyciągów roślinnych (wywar, napar, macerat) oraz olejków eterycznych na zahamowanie wzrostu chorobotwórczych kolonii bakterii i grzybów. Do przygotowania ekstraktów i olejków wykorzystano różne części następujących roślin: lawenda wąskolistna (Lavandula vera L.), melisa lekarska (Melissa officinalis L.), sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.). Przeciwdrobnoustrojowe właściwości wyciągów i olejków eterycznych testowano na bakteriach: Bacillus subtilis, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Micrococcus luteus, Staphylococcus aureus i grzybach: Alternaria alternata, Aspergillus glaucus, Aspergillus niger, Botritis cinerea, Cladosporium herbarum, Fusarium culmorum, Fusarium oxysporum, Fusarium poae, Fusarium sambucinum, Fusarium solani, Penicillium chrysogenum, Sclerotinia sclerotiorum. Analiza uzyskanych wyników wykazała, że aktywność wyciągów zależała od gatunku rośliny, sposobu przygotowania wyciągów oraz wrażliwości mikroorganizmów wybranych do badań. Wykazano istotnie różną reakcję testowanych patogenów na wyciągi z poszczególnych gatunków roślin. Zarówno ekstrakty jak i olejki eteryczne były źródłem substancji aktywnych, które w różnym stopniu hamowały wzrost i rozwój wybranych szczepów bakterii oraz grzybów. Na aktywność przeciwdrobnoustrojową ekstraktów i olejków mogły wpływać: użyty surowiec, efektywność procesów otrzymania wyciągów, a także zawartość składników aktywnych o działaniu antybakteryjnym i przeciwgrzybowym. Działanie hamujące wzrost drobnoustrojów przez ekstrakty roślinne zależało od sposobu przygotowania wyciągów, który prawdopodobnie wpłynął na kształtowanie się różnych profili związków chemicznych. Olejki eteryczne charakteryzowała największa aktywność przeciwdrobnoustrojowa wobec większości badanych mikroorganizmów, aniżeli wodnych wyciągów roślinnych. Najwyższą aktywnością przeciwbakteryjną, a najniższą przeciwgrzybową wyróżniał się olejek pozyskany z lawendy wąskolistnej. Natomiast najlepszymi właściwościami przeciwgrzybowymi charakteryzował się olejek uzyskany z sosny zwyczajnej. Spośród badanych mikroorganizmów najwyższą wrażliwość na zastosowane ekstrakty roślinne wykazały szczepy z rodzajów: Listeria monocytogenes,Micrococcus luteus oraz Sclerotinia sclerotiorum, Fusarium poae

Effect of osmotic dehydration and frozen storage on microbiological condition of plums defrosted in vacuum-steam chamber

Celem pracy była ocena stanu mikrobiologicznego śliwek odmiany ‘węgierka zwykła’, które odwodniono osmotycznie w roztworach sacharozy, a następnie przechowywano w formie zamrożonej przez 6 miesięcy. W odstępach czterotygodniowych, w owocach poddanych rozmrożeniu w komorze próżniowoparowej oznaczano ogólną liczbę bakterii mezofilnych, psychrofilnych oraz grzybów. Wraz z wydłużaniem czasu zamrażalniczego przechowywania stwierdzono zmniejszanie liczby bakterii mezofilnych i psychrofilnych w badanych próbkach owoców. Najmniejszą liczbę drobnoustrojów zawierały śliwki odwadniane w 65-procentowym roztworze sacharozy przez 1,5 i 3,0 h. Najwięcej tych bakterii po półrocznym przechowywaniu oznaczono w próbkach owoców niepoddanych wstępnej obróbce osmotycznej (próba kontrolna). Zaobserwowano również, że w owocach poddanych łagodnej obróbce osmotycznej (niskie stężenia sacharozy) liczba drobnoustrojów była zbliżona do oznaczonej w śliwkach zamrożonych konwencjonalnie. Ogólna liczba grzybów pleśniowych i drożdży w badanym materiale podczas zamrażalniczego przechowywania uległa redukcji. Pod koniec okresu zamrażalniczego przechowywania nie stwierdzono obecności grzybów pleśniowych w owocach odwadnianych w roztworach o stężeniach od 55 do 65 %, bez względu na czas obróbki. Dominującą mikroflorę śliwek (około 75 % ogólnej liczby bakterii) stanowiły bakterie z rodzaju Bacillus. Wśród zidentyfikowanych pleśni dominowały rodzaje Alternaria, Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Fusarium i Cladosporium.The objective of the paper was to assess the microbiological condition of plums of ‘Węgierka’ variety that were osmotically dehydrated in sucrose solutions and, then, stored frozen during a period of 6 months. At 4-week intervals, in the fruit thawed in a vacuum-steam chamber, determined were total amounts of mesophilic and psychrophilic bacteria, as well as of fungi. It was found that along with extending the frozen storage time, the count of mesophilic and psychrophilic bacteria in the fruit samples analyzed decreased. The plums dehydrated in a 65 % sucrose solution for 1.5 and 3.0 hours had the least count of the microorganisms. In the fruit samples, which were not osmotically pre-treated (control sample) and which were stored frozen for half a year, the highest count of those bacteria was reported. It is also found that in the fruit dehydrated in the solutions showing a low concentration of sucrose, the amount of microbes was similar to that found in the conventionally frozen plums. The total quantity of mould and yeast in the material analyzed was reduced during their frozen storage. Regardless of the processing time, by the end of the period of frozen storage, no moulds were found in the fruit dehydrated in the solutions the concentration rate of which ranged from 55 to 65 %. The Bacillus genus bacteria were a prevailing micro-flora found in plums (about 75 % of the total count of bacteria). Amidst the identified moulds, the dominant types were Alternaria, Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, as well as Fusarium and Cladosporium

Ecological Methods Used to Control Fungi that Cause Diseases of the Crop Plant

W badaniach laboratoryjnych analizowano aktywność fungistatyczną wodnych ekstraktów roślinnych (macerat, napar, wywar) i olejków eterycznych na zahamowanie wzrostu grzybów pleśniowych będących przyczyną chorób roślin uprawnych. Do otrzymania wyciągów oraz olejków eterycznych użyto susze następujących roślin: Mentha piperita L. (mięta pieprzowa), Juniperus communis L. (jałowiec pospolity). Aktywność fungistatyczną pozyskanych naturalnych preparatów biologicznych testowano na grzybach: Fusarium poae, Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Sclerotinia sclerotiorum i Botrytis cinerea. Działanie inhibitujące otrzymanych wyciągów i olejków na rozwój testowanych patogenów grzybów badano metodą dyfuzyjno-krążkową. Aktywność fungistatyczną ekstraktów wyrażano jako wielkość strefy zahamowania wzrostu. Analiza uzyskanych wyników badań wykazała, że aktywność testowanych ekstraktów zależała od gatunku rośliny, sposobu pozyskania wyciągu oraz wrażliwości drobnoustrojów. Wykazano istotnie rożną reakcję analizowanych mikroorganizmów na wyciągi z poszczególnych gatunków roślin. Na podstawie uzyskanych wyników, stwierdzono, że ekstrakty pozyskane z Mentha piperita L. wykazywały się przeciętnie lepszym działaniem inhibitującym w stosunku do testowanych gatunków grzybów. Zarówno wodne wyciągi roślinne, jaki i olejki eteryczne były źródłem substancji biologicznie aktywnych, które w różnym stopniu wypływały na ograniczenie wzrostu badanych mikroorganizmów. Olejki eteryczne charakteryzowała największa aktywność fungistatyczna wobec testowanych patogenów w porównaniu do wodnych ekstraktów roślinnych. Najwyższą aktywnością przeciwgrzybową odznaczał się olejek otrzymany z mięty pieprzowej (Mentha piperita L.). Natomiast w przypadku olejku pozyskanego z jałowca pospolitego (Juniperus communis L.) nie stwierdzono hamującego działania na grzyby z rodzaju Fusarium. Wśród wodnych wyciągów najwyższym działaniem inhibitujący rozwój analizowanych mikroorganizmów odznaczały się maceraty. Z kolei napar i wywar działały w zbliżony do siebie sposób. Spośród badanych drobnoustrojów najwyższą wrażliwością na zastosowane wyciągi roślinne oraz olejki eteryczne wykazywał Botrytis cinerea. Wśród grzybów z rodzaju Fusarium najmniejszą strefę zahamowania wzrostu otrzymano dla Fusarium solani,co świadczy o największej odporności tego patogenu na analizowane naturalne preparaty biologiczne. Natomiast największą wrażliwością na otrzymane ekstrakty spośród grzybów z rodzaju Fusarium odznaczał się Fusarium oxysporum. Uzyskane wyniki badań wykazały, że ekstrakty roślinne, a zwłaszcza olejki eteryczne w znaczący sposób ograniczały rozwój grzybów pleśniowych, będących sprawcami chorób wielu roślin rolniczych i sadowniczych. Dodatkowo, ze względu na brak negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne, stanowią one narzędzie do walki z grzybami w rolnictwie ekologicznym oraz alternatywę dla chemicznych środków ochrony w rolnictwie zrównoważonym.Laboratory experiments analyzed the fungistatic activity of aqueous plant extracts (macerate, brew, decoction) and essential oils to inhibit the growth of mold fungi that are the perpetrators of diseases of cultivated plants. The following plant droughts were used to obtain extracts and essential oils: Mentha piperita L. (peppermint), Juniperus communis L. (common juniper). The fungistatic activity of the obtained natural biological preparations was tested on following fungi: Fusarium poae, Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea. The inhibiting effect of the obtained extracts and oils on the development of the test fungal pathogens was examined by disc-diffusion method. The fungistatic activity of the extracts was expressed as the ratio of the growth inhibition zone. The analysis of the obtained test results showed that the activity of the tested extracts was depended on the specific plant species, the method of extracts preparation and the vulnerability of microorganisms. The significantly different reaction of the analyzed microorganisms to extracts from particular plant species was shown. Based on the obtained results, it was found that extracts prepared from Mentha piperita L. showed on average better inhibiting action towards the tested fungi. Both aqueous plant extracts and essential oils were a source of biologically active substances, which to a different extent influenced the limitation of the growth of the studied microorganisms. To the factors that were determining the antifungal activity of extracts and essential oils, we could include: the material used for the research, the effectiveness of the preparation processes, as well as the content of active ingredients with fungistatic activity. The inhibitory effect on the growth of the analyzed pathogens by aqueous plant extracts depended on the method of preparation of extracts, which probably influenced the content of biologically active compounds in their chemical composition. Essential oils were characterized by the fungistatic activity to the tested pathogens compared to aqueous plant extracts. The oil obtained from peppermint (Mentha piperita L.) was marked with the highest antifungal activity. However, in the case of oil obtained from common juniper (Juniperus communis L.), the inhibitory effect on fungi of the genus Fusarium was not found. Among the aqueous extracts, the highest action inhibiting the development of the analyzed microorganisms was characterized by macerates. In turn, the brew and decoction worked in a similar way. Among the studied microorganisms, Botrytis cinerea showed the highest sensitivity to the used plant extracts and essential oils. Among Fusarium species, the smallest zone of growth inhibition was obtained for Fusarium solani which indicates the greatest resistance of this pathogen to the analyzed natural biological preparations. However, Fusarium oxysporum (Fusarium fungi) was characterized by the highest sensitivity to the obtained extracts. The obtained research results showed that plant extracts, especially essential oils, significantly limited the development of mold fungi, which are the perpetrators of diseases of many agricultural and fruit plants. In addition, due to the lack of negative impact on the environment, they are a tool to combat fungi in organic farming and alternative to chemical plant protection in sustainable agriculture

The influence of apple slices’ thickness before beeing dried with infrared radiation on their rehydration

Praca przedstawia wyniki badań autorów będące kontynuacją badań wpływu mocy promienników podczerwieni na zdolność pochłaniania wody przez plastry jabłek odmiany Lobo. Do badań użyto plastrów jabłek odmiany Lobo o średnicy 40mm i grubościach 2,5mm, 5,0mm, 10mm. Materiał naświetlano promiennikami podczerwieni o łącznej mocy 500W. Stwierdzono, że grubość materiału przed suszeniem ma wpływ na jego późniejszą rehydrację. Zależność ta jest liniowa. Zdolność pochłaniania wody maleje wraz ze wzrostem grubości materiału. Przedłużanie procesu suszenia ma negatywny wpływ na zdolność pochłaniania wody, co świadczy o naruszeniu lub zniszczeniu struktury materiału.This elaboration shows the results of author’s research work on the influence of infrared radiators power on the ability of absorbing water by slices of lobo apples. The samples were prepared the same way as during previous research. The total power of radiators was 550 W, optimal according to the previous research. It was found that the thickness of slices was important for their ability of absorbing water. It’s the maximum rehydration coefficient. The character of that is linear. The ability of absorbing water is going lower together with the thickness of sample. Making the drying process longer makes the ability of absorbing water worse, that means the structure of sample gets damaged or destroyed. The optimal time of rehydration the dried apples, with water of a temperature 20° C, takes 5 hours