食用菌工厂化生产的关键技术及其研发方向_边银丙

Edible and medicinal mushrooms 2013，21（3）：139~143食用菌工厂化生产的关键技术及其研发方向边银丙（华中农业大学应用真菌研究所，武汉 430070）摘 要从木腐型食用菌工厂化生产中液体菌种生产、配料、拌料、装瓶、灭菌、冷却、接种、发菌、搔菌、出菇管理等10个环节，结合每个环节的设备和设施，综述食用菌工厂化生产中的关键技术及环境控制，并讨论我国食用菌工厂化生产技术的研发方向。

关键词食用菌；液体菌种；发菌；出菇管理；设备与设施2008年以来我国食用菌工厂化生产进入了快速发展时期，据中国食用菌协会调查，2009年全国有食用菌工厂化生产企业246家，2010年增加到443家，2011年达到652家。

2011年全国工厂化食用菌日产量达到3 183.1吨，比2010年的1 712.8吨增长了85.8%；年产量达到99.04万吨，比2010年增长了52%。

我国中小型食用菌工厂化企业属于机械化设施栽培模式，一般采用半机械半人工拌料、装瓶（袋）和灭菌，采用空调、抽风机和加湿器等设施控制栽培环境，属于工厂化生产的初级阶段；现代食用菌工厂化企业早期引进国外生产设备和技术，现已逐步实现国产化，实现了机械化拌料、装瓶、灭菌和搔菌，菌瓶依靠传送带自动运输，出菇环境实现自动化、智能化控制。

1 液体菌种生产的关键技术相比固体菌种，液体菌种在食用菌工厂化生产中具有明显的优势。

液体菌种生产能显著缩短菌种培养周期，提高生产效率，降低菌种污染率及生产成本；接种后菌种与培养料接触面广，萌发点多，萌发快，可以缩短栽培瓶发菌时间，提高出菇整齐度和出菇质量，能显著提高经济效益。

目前的液体菌种应用得到广泛认可，在韩国99％的金针菇工厂化生产企业采用液体菌种生产，大部分杏鲍菇工厂化生产企业也已采用液体菌种[1]，日本应用更为广泛。

影响液体菌种质量的主要因素有试管种质量、液体发酵设备和发酵工艺。

1.1 试管种质量在食用菌工厂化生产中，试管菌种频繁扩大繁殖，容易引起菌种退化，导致菌丝活力减弱，液体发酵时菌丝含量降低，菌丝球形态出现异常变化；接种后菌丝萌发慢，发菌速度及子实体产量降低，农艺性状发生变异，严重影响产品产量和质量。

需要对已有优良菌种采用超低温液氮保藏，对已有栽培品种进行提纯复壮，并不断研发性状优良的新品种，保证菌种种性稳定及性状优良。

1.2 液体发酵设备食用菌液体菌种发酵设备一般采用气升式液体发酵罐，主要由发酵罐和空气干燥净化系统两部分组成。

在生产液体菌种时，需要配置控制温度、pH值和通气量的辅助系统，以及配套的发酵罐灭菌锅。

要根据生产规模和生产条件，选择规格、容量适宜的液体发酵罐。

发酵设备的密封性是决定发酵污染率高低的重要因素，必须经常注意设备保养和维修。

作者简介：边银丙，男，华中农业大学教授，博士生导师，中国食用菌协会副会长，湖北食用菌协会会长。

・ 140 ・2013年第21卷第3期1.3 发酵工艺发酵工艺要保证生产出的液体菌种菌球小、菌丝含量高和活力强。

影响液体菌种质量的主要因素有培养基种类、温度、pH、通气量、接种量、菌龄等。

需要根据各个栽培品种的情况，摸索出合适的发酵工艺参数。

液体菌种发酵阶段，要定时取样检测pH、菌丝含量等指标，监控液体菌种生长情况。

（1）接种量。

提高接种量可以减少发酵时间，但会增加菌种的使用量，增加成本投入和发酵罐污染风险，一般根据生产条件选用0.1%～0.5%的接种量。

液体菌种生产时，增加菌丝球数量，降低菌丝球直径，接种时菌丝球才不易堵塞接种机喷头，而且有利于菌液的均匀喷洒，增加其与培养料的接触面积，提高菌丝体在培养料表面的封面速度，减少菌瓶污染。

（2）温度、pH及通气量。

适当提高温度能加速菌丝的生长，但温度过高又容易引起菌丝老化。

pH 值会影响发酵时菌丝球的大小和个数，在合适的pH范围内，随着pH值升高，一般会引起菌丝球增大，个数减少。

通气不仅为菌丝生长提供氧气，而且能对菌丝进行搅拌和剪切，剪切力的大小随通气量的增加而升高。

因此，通气量大小又会影响菌丝球大小和菌液粘稠度。

通气量过小，易产生较大的菌丝球，造成接种机喷头堵塞和接种不均匀；通气量过大，易产生大量的菌丝片段，不仅增加菌液的粘稠度，降低其在栽培瓶中的流动性，而且造成菌丝萌发力差，不利于发菌，且会增加发酵罐污染的风险。

（3）菌龄。

在发酵罐中菌种发酵周期即菌龄，菌龄选择要综合考虑菌丝含量和菌丝活力两个因素；菌丝活力主要考虑其胞外酶活性，特别是有重要影响的胞外酶，如纤维素酶等。

液体发酵时，菌丝含量最高和菌丝活力最大之间，一般存在一定的时间差。

菌丝含量一般选择0.10～0.15 g/mL，可以相同接种量时栽培瓶完成发菌的时间，作为菌龄选择的参考依据。

（4）发酵工艺参数。

目前国内企业对液体菌种的发酵工艺已经进行广泛的研究。

王桂金等以黄豆粕10 g/L、蔗糖30 g/L、K2P04 1 g/L、MgS04 0.5 g/L作为金针菇液体菌种培养基，研究表明，在培养温度(20±1)℃、接种量0.5%、初始pH 5～6、通气量1∶0.8、培养周期6～7天时，适合金针菇工厂化生产液体菌种工艺要求[2]。

王稳通过金针菇液体发酵试验，发现适合金针菇的培养基配方为：玉米粉3％，葡萄糖2％，麸皮2％，蛋白胨0.3％，硫酸镁0.05％，磷酸二氢钾0.05％，维生素B 0.05％，豆油0.03％［3］。

2 栽培瓶中菌丝培养的关键技术2.1 培养料配制食用菌工厂化生产常用的原料有木屑、玉米芯、甘蔗渣、米糠、棉籽壳、酒糟、麸皮、玉米粉等。

除木屑外，一般采用新鲜原料，部分原料还要有适宜的颗粒度，以保证培养料含水量和通气性，如将玉米芯一般粉碎成直径0.3～0.5 cm的颗粒。

原料应注意储藏条件，保证不霉烂变质。

培养料中各种营养物质的比例是影响菌丝生长的重要因素，应根据各原料提供的营养成分，按照适当的比例配制。

工厂化生产要尽量提高第一潮菇的产量，配方中米糠、玉米粉、麸皮等所占比例应高于常规栽培，一般为30%～40%[4]。

栽培原料的生长季节不同、产地环境不同等因素，也会对原料质量产生影响。

一般需要有固定的进货渠道和严格的原材料质量标准，并需根据具体情况做适当的调整。

确定适宜的培养料初始水分含量和pH值，不仅需要考虑食用菌不同品种对水分含量和pH值的要求，还要考虑不同的原料、配方、培养瓶型号、灭菌工艺、培养瓶在灭菌锅的位置、冷却条件等因边银丙：食用菌工厂化生产的关键技术及其研发方向 ・ 141 ・素对灭菌前后培养料水分和pH值的影响。

培养料的pH值一般采用碳酸钙和氧化钙调节。

2.2 拌料拌料要将原料搅拌均匀，使营养成分和水分在培养料中分布均衡，以便菌丝生长整齐。

在拌料时，要根据各种原料的性质，采用合适的加料顺序，以利原料混合均匀。

工厂化生产一般采用大型搅拌机，拌料时先将辅料与一部分主料混匀后，再与其他主料充分混合；对于易溶于水的辅料，一般先将其溶入水中，再将溶液加入到培养料中。

2.3 装瓶配料与拌料结束后，要尽快完成装瓶和灭菌，避免微生物大量繁殖引起培养料发酵酸败。

装瓶一般采用自动装瓶机，装瓶前先将栽培瓶装入塑料筐，通常每筐16瓶。

栽培瓶一般采用聚丙烯（PP）塑料瓶，规格有850 mL、1 100 mL、1 400 mL等。

塑料瓶和塑料筐要选择抗压、高温时不易软化变形的材料。

装料后采用打孔机打孔，同时完成栽培瓶压盖。

打孔可以采用在瓶中央打1个大孔，周围4～6个小孔，或者4个大孔等方式，以增加菌丝接种面和萌发点。

装瓶结束后，一般料面距离瓶口为10～15 mm。

机械操作手将塑料筐装到灭菌台车上，进入灭菌锅。

2.4 灭菌通常采用大型食用菌专用灭菌器，进行高压蒸汽灭菌。

前期需要通入热蒸汽，排出灭菌器中冷空气后逐步升温。

灭菌一般采取121 ℃保温1.5小时左右。

灭菌结束后，停止通入热蒸汽，迅速降温降压。

待灭菌器气压降到零后，打开灭菌器排气；待温度降至80 ℃以下时，将载有栽培瓶的灭菌台车推入冷却室降温。

高温灭菌不仅可以杀死培养料中的微生物，还能降解培养料中的纤维素、半纤维素等大分子物质，以利于菌丝的分解与吸收。

2.5 冷却冷却室空气的洁净度要求较高，一般采用臭氧灭菌。

臭氧灭菌既有较好的灭菌作用，又可避免采用化学药剂灭菌引起产品潜在的质量安全隐患。

菌瓶冷却时还应通入洁净空气维持一定的正压，避免微生物从冷却室外部进入，污染培养料。

栽培瓶一般先置于预冷室，再转入冷却室。

工厂化生产产量大，而且一般当天灭菌，第2天接种。

因此冷却室要采用强制冷却。

预冷室采用1万级新风将菌瓶降温至35 ℃以下，再在冷却室用制冷机强制降温达到接种所需温度。

减少冷却时间，有利于降低污染[4]。

栽培瓶一般在25 ℃以下才能接种，但温度也不能过低，最好能与培养室温度相近，一般选择15～20 ℃。

2.6 接种液体菌种达到接种要求后，应及时用于接种，一般采用液体菌种接种机。

接种量多少应根据栽培瓶的型号确定，要以能覆盖瓶口表面和孔为宜，通常850 mL的栽培瓶接15～18 mL。

接种时，通过控制接种机的接种压力和接种时间，以调节接种量和菌种覆盖面积，使菌种均匀覆盖整个瓶口料面，从而加快料面封口速度，减少杂菌污染，增加发菌时栽培瓶菌丝生长整齐度。

接种间要保持良好的洁净度，除了需要用臭氧消毒外，接种机小环境内还要设置层流罩，保持接种机周围存在正压，局部空气洁净度达到100级，尽最大可能降低污染的几率[5]。

2.7 发菌管理发菌培养室一般分大型培养室和小型培养室两种。

大型培养室成本低，但由于不同接种时间栽培瓶混合放置和连续培养，使培养室彻底消毒存在一定难度，增加污染的风险，而且菌丝处于不同生长时期，栽培瓶中菌丝生长产生的热量存在差别。

为避免高温“烧菌”，大型金针菇培养室温度一般控制在较低温度（13～15 ℃），但不利于菌种早期的生长。

小型培养室可以将不同接种时期的栽培瓶采用不同温度控制，分别培养，使菌丝在适宜温度条件下生长，加快发菌速度，也容易进行室内环境彻底消毒，减少污染的风险，但成本高于大培养室。

・ 142 ・2013年第21卷第3期培养室中影响发菌质量的关键因素是温度和通风量。

培养室栽培瓶摆放时选择合适的间距，加强培养室的空气流通，增加通风量，既可以保证发菌时氧气供应，又能加快栽培瓶的散热。

由于菌丝生长会产生热量，因此需要及时调节培养室中的温度。

小培养室最好能使料温保持合适的温度，一般金针菇选择20～23 ℃，大培养室温度一般选择不引起各个批次菌瓶“烧菌”的最高温度。

3 搔菌与出菇管理关键技术3.1 搔菌搔菌包括搔菌、冲洗和注水3个环节，可促使出菇及出菇整齐。

搔菌深度一般为10 mm 左右，应注意搔菌深度是以装瓶时的料面为标准，而不是以瓶口菌丝表面为标准。