邊銀丙

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用真菌研究所，武漢 430070）

食用菌工廠化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)及其研發(fā)方向

邊銀丙

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用真菌研究所，武漢 430070）

從木腐型食用菌工廠化生產(chǎn)中液體菌種生產(chǎn)、配料、拌料、裝瓶、滅菌、冷卻、接種、發(fā)菌、搔菌、出菇管理等10個環(huán)節(jié)，結(jié)合每個環(huán)節(jié)的設(shè)備和設(shè)施，綜述食用菌工廠化生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)及環(huán)境控制，并討論我國食用菌工廠化生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)方向。

食用菌；液體菌種；發(fā)菌；出菇管理；設(shè)備與設(shè)施

2008年以來我國食用菌工廠化生產(chǎn)進(jìn)入了快速發(fā)展時期，據(jù)中國食用菌協(xié)會調(diào)查，2009年全國有食用菌工廠化生產(chǎn)企業(yè)246家，2010年增加到443家，2011年達(dá)到652家。2011年全國工廠化食用菌日產(chǎn)量達(dá)到3 183.1噸，比2010年的1 712.8噸增長了85.8％；年產(chǎn)量達(dá)到99.04萬噸，比2010年增長了52％。

我國中小型食用菌工廠化企業(yè)屬于機械化設(shè)施栽培模式，一般采用半機械半人工拌料、裝瓶（袋）和滅菌，采用空調(diào)、抽風(fēng)機和加濕器等設(shè)施控制栽培環(huán)境，屬于工廠化生產(chǎn)的初級階段；現(xiàn)代食用菌工廠化企業(yè)早期引進(jìn)國外生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，現(xiàn)已逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，實現(xiàn)了機械化拌料、裝瓶、滅菌和搔菌，菌瓶依靠傳送帶自動運輸，出菇環(huán)境實現(xiàn)自動化、智能化控制。

1 液體菌種生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)

相比固體菌種，液體菌種在食用菌工廠化生產(chǎn)中具有明顯的優(yōu)勢。液體菌種生產(chǎn)能顯著縮短菌種培養(yǎng)周期，提高生產(chǎn)效率，降低菌種污染率及生產(chǎn)成本；接種后菌種與培養(yǎng)料接觸面廣，萌發(fā)點多，萌發(fā)快，可以縮短栽培瓶發(fā)菌時間，提高出菇整齊度和出菇質(zhì)量，能顯著提高經(jīng)濟效益。目前的液體菌種應(yīng)用得到廣泛認(rèn)可，在韓國99％的金針菇工廠化生產(chǎn)企業(yè)采用液體菌種生產(chǎn)，大部分杏鮑菇工廠化生產(chǎn)企業(yè)也已采用液體菌種[1]，日本應(yīng)用更為廣泛。影響液體菌種質(zhì)量的主要因素有試管種質(zhì)量、液體發(fā)酵設(shè)備和發(fā)酵工藝。

1.1 試管種質(zhì)量 在食用菌工廠化生產(chǎn)中，試管菌種頻繁擴大繁殖，容易引起菌種退化，導(dǎo)致菌絲活力減弱，液體發(fā)酵時菌絲含量降低，菌絲球形態(tài)出現(xiàn)異常變化；接種后菌絲萌發(fā)慢，發(fā)菌速度及子實體產(chǎn)量降低，農(nóng)藝性狀發(fā)生變異，嚴(yán)重影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。需要對已有優(yōu)良菌種采用超低溫液氮保藏，對已有栽培品種進(jìn)行提純復(fù)壯，并不斷研發(fā)性狀優(yōu)良的新品種，保證菌種種性穩(wěn)定及性狀優(yōu)良。

1.2 液體發(fā)酵設(shè)備 食用菌液體菌種發(fā)酵設(shè)備一般采用氣升式液體發(fā)酵罐，主要由發(fā)酵罐和空氣干燥凈化系統(tǒng)兩部分組成。在生產(chǎn)液體菌種時，需要配置控制溫度、pH值和通氣量的輔助系統(tǒng)，以及配套的發(fā)酵罐滅菌鍋。要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)條件，選擇規(guī)格、容量適宜的液體發(fā)酵罐。發(fā)酵設(shè)備的密封性是決定發(fā)酵污染率高低的重要因素，必須經(jīng)常注意設(shè)備保養(yǎng)和維修。

1.3 發(fā)酵工藝 發(fā)酵工藝要保證生產(chǎn)出的液體菌種菌球小、菌絲含量高和活力強。影響液體菌種質(zhì)量的主要因素有培養(yǎng)基種類、溫度、pH、通氣量、接種量、菌齡等。需要根據(jù)各個栽培品種的情況，摸索出合適的發(fā)酵工藝參數(shù)。液體菌種發(fā)酵階段，要定時取樣檢測pH、菌絲含量等指標(biāo)，監(jiān)控液體菌種生長情況。

（1）接種量。提高接種量可以減少發(fā)酵時間，但會增加菌種的使用量，增加成本投入和發(fā)酵罐污染風(fēng)險，一般根據(jù)生產(chǎn)條件選用0.1％～0.5％的接種量。液體菌種生產(chǎn)時，增加菌絲球數(shù)量，降低菌絲球直徑，接種時菌絲球才不易堵塞接種機噴頭，而且有利于菌液的均勻噴灑，增加其與培養(yǎng)料的接觸面積，提高菌絲體在培養(yǎng)料表面的封面速度，減少菌瓶污染。

（2）溫度、pH及通氣量。適當(dāng)提高溫度能加速菌絲的生長，但溫度過高又容易引起菌絲老化。pH值會影響發(fā)酵時菌絲球的大小和個數(shù)，在合適的pH范圍內(nèi)，隨著pH值升高，一般會引起菌絲球增大，個數(shù)減少。通氣不僅為菌絲生長提供氧氣，而且能對菌絲進(jìn)行攪拌和剪切，剪切力的大小隨通氣量的增加而升高。因此，通氣量大小又會影響菌絲球大小和菌液粘稠度。通氣量過小，易產(chǎn)生較大的菌絲球，造成接種機噴頭堵塞和接種不均勻；通氣量過大，易產(chǎn)生大量的菌絲片段，不僅增加菌液的粘稠度，降低其在栽培瓶中的流動性，而且造成菌絲萌發(fā)力差，不利于發(fā)菌，且會增加發(fā)酵罐污染的風(fēng)險。

（3）菌齡。在發(fā)酵罐中菌種發(fā)酵周期即菌齡，菌齡選擇要綜合考慮菌絲含量和菌絲活力兩個因素；菌絲活力主要考慮其胞外酶活性，特別是有重要影響的胞外酶，如纖維素酶等。液體發(fā)酵時，菌絲含量最高和菌絲活力最大之間，一般存在一定的時間差。菌絲含量一般選擇0.10～0.15 g/mL，可以相同接種量時栽培瓶完成發(fā)菌的時間，作為菌齡選擇的參考依據(jù)。

（4）發(fā)酵工藝參數(shù)。目前國內(nèi)企業(yè)對液體菌種的發(fā)酵工藝已經(jīng)進(jìn)行廣泛的研究。王桂金等以黃豆粕10 g/L、蔗糖30 g/L、K2P041 g/L、MgS040.5 g/L作為金針菇液體菌種培養(yǎng)基，研究表明，在培養(yǎng)溫度(20±1)℃、接種量0.5％、初始pH 5～6、通氣量1∶0.8、培養(yǎng)周期6～7天時，適合金針菇工廠化生產(chǎn)液體菌種工藝要求[2]。王穩(wěn)通過金針菇液體發(fā)酵試驗，發(fā)現(xiàn)適合金針菇的培養(yǎng)基配方為：玉米粉3％，葡萄糖2％，麩皮2％，蛋白胨0.3％，硫酸鎂0.05％，磷酸二氫鉀0.05％，維生素B 0.05％，豆油0.03％［3］。

2 栽培瓶中菌絲培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 培養(yǎng)料配制 食用菌工廠化生產(chǎn)常用的原料有木屑、玉米芯、甘蔗渣、米糠、棉籽殼、酒糟、麩皮、玉米粉等。除木屑外，一般采用新鮮原料，部分原料還要有適宜的顆粒度，以保證培養(yǎng)料含水量和通氣性，如將玉米芯一般粉碎成直徑0.3～0.5 cm的顆粒。原料應(yīng)注意儲藏條件，保證不霉?fàn)€變質(zhì)。培養(yǎng)料中各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例是影響菌絲生長的重要因素，應(yīng)根據(jù)各原料提供的營養(yǎng)成分，按照適當(dāng)?shù)谋壤渲啤９S化生產(chǎn)要盡量提高第一潮菇的產(chǎn)量，配方中米糠、玉米粉、麩皮等所占比例應(yīng)高于常規(guī)栽培，一般為30％～40％[4]。栽培原料的生長季節(jié)不同、產(chǎn)地環(huán)境不同等因素，也會對原料質(zhì)量產(chǎn)生影響。一般需要有固定的進(jìn)貨渠道和嚴(yán)格的原材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并需根據(jù)具體情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

確定適宜的培養(yǎng)料初始水分含量和pH值，不僅需要考慮食用菌不同品種對水分含量和pH值的要求，還要考慮不同的原料、配方、培養(yǎng)瓶型號、滅菌工藝、培養(yǎng)瓶在滅菌鍋的位置、冷卻條件等因素對滅菌前后培養(yǎng)料水分和pH值的影響。培養(yǎng)料的pH值一般采用碳酸鈣和氧化鈣調(diào)節(jié)。

2.2 拌料 拌料要將原料攪拌均勻，使?fàn)I養(yǎng)成分和水分在培養(yǎng)料中分布均衡，以便菌絲生長整齊。在拌料時，要根據(jù)各種原料的性質(zhì)，采用合適的加料順序，以利原料混合均勻。工廠化生產(chǎn)一般采用大型攪拌機，拌料時先將輔料與一部分主料混勻后，再與其他主料充分混合；對于易溶于水的輔料，一般先將其溶入水中，再將溶液加入到培養(yǎng)料中。

2.3 裝瓶 配料與拌料結(jié)束后，要盡快完成裝瓶和滅菌，避免微生物大量繁殖引起培養(yǎng)料發(fā)酵酸敗。裝瓶一般采用自動裝瓶機，裝瓶前先將栽培瓶裝入塑料筐，通常每筐16瓶。栽培瓶一般采用聚丙烯（PP）塑料瓶，規(guī)格有850 mL、1 100 mL、1 400 mL等。塑料瓶和塑料筐要選擇抗壓、高溫時不易軟化變形的材料。裝料后采用打孔機打孔，同時完成栽培瓶壓蓋。打孔可以采用在瓶中央打1個大孔，周圍4～6個小孔，或者4個大孔等方式，以增加菌絲接種面和萌發(fā)點。裝瓶結(jié)束后，一般料面距離瓶口為10～15 mm。機械操作手將塑料筐裝到滅菌臺車上，進(jìn)入滅菌鍋。

2.4 滅菌 通常采用大型食用菌專用滅菌器，進(jìn)行高壓蒸汽滅菌。前期需要通入熱蒸汽，排出滅菌器中冷空氣后逐步升溫。滅菌一般采取121 ℃保溫1.5小時左右。滅菌結(jié)束后，停止通入熱蒸汽，迅速降溫降壓。待滅菌器氣壓降到零后，打開滅菌器排氣；待溫度降至80 ℃以下時，將載有栽培瓶的滅菌臺車推入冷卻室降溫。高溫滅菌不僅可以殺死培養(yǎng)料中的微生物，還能降解培養(yǎng)料中的纖維素、半纖維素等大分子物質(zhì)，以利于菌絲的分解與吸收。

2.5 冷卻 冷卻室空氣的潔凈度要求較高，一般采用臭氧滅菌。臭氧滅菌既有較好的滅菌作用，又可避免采用化學(xué)藥劑滅菌引起產(chǎn)品潛在的質(zhì)量安全隱患。菌瓶冷卻時還應(yīng)通入潔凈空氣維持一定的正壓，避免微生物從冷卻室外部進(jìn)入，污染培養(yǎng)料。栽培瓶一般先置于預(yù)冷室，再轉(zhuǎn)入冷卻室。工廠化生產(chǎn)產(chǎn)量大，而且一般當(dāng)天滅菌，第2天接種。因此冷卻室要采用強制冷卻。預(yù)冷室采用1萬級新風(fēng)將菌瓶降溫至35 ℃以下，再在冷卻室用制冷機強制降溫達(dá)到接種所需溫度。減少冷卻時間，有利于降低污染[4]。栽培瓶一般在25 ℃以下才能接種，但溫度也不能過低，最好能與培養(yǎng)室溫度相近，一般選擇15～20 ℃。

2.6 接種 液體菌種達(dá)到接種要求后，應(yīng)及時用于接種，一般采用液體菌種接種機。接種量多少應(yīng)根據(jù)栽培瓶的型號確定，要以能覆蓋瓶口表面和孔為宜，通常850 mL的栽培瓶接15～18 mL。接種時，通過控制接種機的接種壓力和接種時間，以調(diào)節(jié)接種量和菌種覆蓋面積，使菌種均勻覆蓋整個瓶口料面，從而加快料面封口速度，減少雜菌污染，增加發(fā)菌時栽培瓶菌絲生長整齊度。接種間要保持良好的潔凈度，除了需要用臭氧消毒外，接種機小環(huán)境內(nèi)還要設(shè)置層流罩，保持接種機周圍存在正壓，局部空氣潔凈度達(dá)到100級，盡最大可能降低污染的幾率[5]。

2.7 發(fā)菌管理 發(fā)菌培養(yǎng)室一般分大型培養(yǎng)室和小型培養(yǎng)室兩種。大型培養(yǎng)室成本低，但由于不同接種時間栽培瓶混合放置和連續(xù)培養(yǎng)，使培養(yǎng)室徹底消毒存在一定難度，增加污染的風(fēng)險，而且菌絲處于不同生長時期，栽培瓶中菌絲生長產(chǎn)生的熱量存在差別。為避免高溫“燒菌”，大型金針菇培養(yǎng)室溫度一般控制在較低溫度（13～15 ℃），但不利于菌種早期的生長。小型培養(yǎng)室可以將不同接種時期的栽培瓶采用不同溫度控制，分別培養(yǎng)，使菌絲在適宜溫度條件下生長，加快發(fā)菌速度，也容易進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境徹底消毒，減少污染的風(fēng)險，但成本高于大培養(yǎng)室。

培養(yǎng)室中影響發(fā)菌質(zhì)量的關(guān)鍵因素是溫度和通風(fēng)量。培養(yǎng)室栽培瓶擺放時選擇合適的間距，加強培養(yǎng)室的空氣流通，增加通風(fēng)量，既可以保證發(fā)菌時氧氣供應(yīng)，又能加快栽培瓶的散熱。由于菌絲生長會產(chǎn)生熱量，因此需要及時調(diào)節(jié)培養(yǎng)室中的溫度。小培養(yǎng)室最好能使料溫保持合適的溫度，一般金針菇選擇20～23 ℃，大培養(yǎng)室溫度一般選擇不引起各個批次菌瓶“燒菌”的最高溫度。

3 搔菌與出菇管理關(guān)鍵技術(shù)

3.1 搔菌 搔菌包括搔菌、沖洗和注水3個環(huán)節(jié)，可促使出菇及出菇整齊。搔菌深度一般為10 mm左右，應(yīng)注意搔菌深度是以裝瓶時的料面為標(biāo)準(zhǔn)，而不是以瓶口菌絲表面為標(biāo)準(zhǔn)。搔菌后，料面距離瓶口約為20～25 mm。一般采用栽培瓶側(cè)翻或倒置搔菌，結(jié)束后立即用一定強度的水沖洗，去掉菌瓶瓶口及培養(yǎng)料表層的菌絲殘渣。

在發(fā)菌階段，栽培瓶中水分會隨著培養(yǎng)料的分解而增加。金針菇在接種時培養(yǎng)料中水分含量一般為63％～65％，搔菌前水分含量會增加到68％～70％。由于培養(yǎng)料中水分過低會影響出芽率，一般金針菇搔菌后需要注水以增加出芽率，而杏鮑菇則不注水以減少出芽數(shù)量。注水可通過配套的液體菌種接種機進(jìn)行。搔菌結(jié)束后，栽培瓶應(yīng)立即轉(zhuǎn)移到經(jīng)消毒的出菇房（生育室）內(nèi)進(jìn)行出菇管理。栽培瓶在出菇房要經(jīng)歷菌絲恢復(fù)期、催蕾期和抑制期幾個階段，出菇管理主要包括溫度、空氣濕度、通風(fēng)和光照4個方面，通過自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3.2 菌絲恢復(fù)期 一般金針菇栽培瓶轉(zhuǎn)移到出菇房后的1～5天是菌絲恢復(fù)期。在此期間不需要光照，溫度應(yīng)控制在15～17 ℃，常換氣通風(fēng)，保持室內(nèi)足夠的氧氣濃度；濕度控制在95％～100％，保持料面和地面濕潤，如料面干燥，可適度補水。

3.3 催蕾期 催蕾期是從料面出現(xiàn)大量原基，至菇芽生長至0.5 cm之前的一段時間，一般為第6～10天。在此期間，不需要光照，出菇房開始緩慢降溫，一般每天降低1 ℃左右；空氣濕度控制在88％～95％，地面保持微濕，以防止料面干燥導(dǎo)致原基脫落；如果小芽出現(xiàn)吐水現(xiàn)象，則適當(dāng)降低空氣濕度；減少通風(fēng)量，提高室內(nèi)二氧化碳濃度。

3.4 抑制期 催蕾期結(jié)束到采收前為抑制期，一般為菌瓶移入菇房后的第10～20天，主要目的是提高金針菇品質(zhì)。當(dāng)金針菇子實體長到0.5 cm時，開始降溫抑制，此時適當(dāng)提高空氣濕度，保持小芽不干燥；當(dāng)金針菇長到瓶口時，根據(jù)子實體生長情況，降溫至3～5 ℃，并通過光抑制和通風(fēng)來控制子實體整齊度和菇蓋大小，抑制金針菇過快生長。 當(dāng)金針菇菇蓋達(dá)3～4 mm時，開始包膠片（套筒），此后保持菇房處于黑暗條件，并可以根據(jù)情況升溫1～2 ℃。包膠片后金針菇會出現(xiàn)長勢不整齊，可通過間斷性光照控制整齊度；當(dāng)出現(xiàn)菇蓋過濕產(chǎn)生水漬狀斑點時，可適當(dāng)增加通風(fēng)，降低濕度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)子實體或者菌瓶表面出現(xiàn)雜菌或病菌感染時，應(yīng)分析病菌來源，迅速對地面、菇房和床架消毒，并檢查通風(fēng)系統(tǒng)，降低菇房空氣濕度，清理染菌菌瓶。待金針菇生長到符合商品菇要求時，及時采收。

4 工廠化生產(chǎn)環(huán)境控制技術(shù)

4.1 空氣 除拌料室和裝瓶室之外，包括冷卻室、接種室、發(fā)酵罐室、發(fā)菌室、搔菌室和出菇房都屬于無菌區(qū)，需要有較高的空氣潔凈度，要求達(dá)到萬級潔凈度標(biāo)準(zhǔn)?？諝鈨艋幚磉^程一般要經(jīng)歷初效過濾、中效過濾和高效過濾3個環(huán)節(jié)，室內(nèi)要有一定的正壓，防止未凈化空氣進(jìn)入。接種機上部要安裝層流罩，以進(jìn)一步提高潔凈度和正壓，減少接種時開蓋污染。非生產(chǎn)人員盡量避免進(jìn)入無菌區(qū)，或者從專門的參觀通道進(jìn)出。生產(chǎn)人員進(jìn)入應(yīng)穿戴消過毒的工作服，經(jīng)過風(fēng)淋室進(jìn)行除菌消毒處理。

4.2 溫度 食用菌工廠的溫度控制包括加熱和制冷。工廠化生產(chǎn)中不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，以及同一個環(huán)節(jié)的不同時間段，對環(huán)境溫度有不同的要求。溫度控制一般采用智能化控制系統(tǒng)，實行實時監(jiān)控，特別是出菇房溫度改變頻繁的環(huán)節(jié)，對溫度的控制程度要求更高。而發(fā)菌期管理要嚴(yán)格防止高溫“燒菌”，以免影響產(chǎn)量和品質(zhì)。

4.3 通風(fēng) 菌瓶培養(yǎng)室和出菇房是菌瓶高密度擺放且完全封閉的環(huán)境，而菌絲生長和子實體發(fā)育會產(chǎn)生大量二氧化碳等代謝產(chǎn)物，釋放出熱能。通風(fēng)不僅可以增加氧氣濃度，減少二氧化碳濃度，還可降低溫度和濕度，減少病害發(fā)生。因此，需要有可控制的優(yōu)良通風(fēng)系統(tǒng)，保證食用菌在發(fā)菌和出菇階段對通風(fēng)的要求。

4.4 濕度和光照 濕度和光照控制與溫度、通風(fēng)一起，共同影響出菇產(chǎn)量和質(zhì)量，因此出菇房要做好濕度和光照控制。濕度控制常見方法有超聲波加濕、高壓微霧加濕和蒸汽加濕等；光照控制一般采用光抑制機，對光照強度和波長范圍實行嚴(yán)格控制。

5 食用菌工廠化生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)方向

當(dāng)前我國食用菌工廠化生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備水平迅速提升，涌現(xiàn)出一批專業(yè)化生產(chǎn)食用菌設(shè)備的企業(yè)。一些企業(yè)專業(yè)研發(fā)食用菌工廠化專用攪拌機、自動裝瓶機、滅菌器、制冷設(shè)備、臭氧消毒設(shè)備、空氣凈化設(shè)備、液體菌種發(fā)酵設(shè)備、液體菌種接種機、層流罩、搔菌機，以及菇房自動控制系統(tǒng)和設(shè)備，包括生產(chǎn)環(huán)境綜合控制系統(tǒng)，工廠化生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)，菇房PLC控制器，新風(fēng)PLC控制器和光抑制機等[4]。但目前主要針對金針菇的設(shè)備設(shè)施引進(jìn)和開發(fā)較多，而針對杏鮑菇等其他品種的設(shè)備設(shè)施研發(fā)較少。杏鮑菇工廠化生產(chǎn)必然要走向瓶栽和液體菌種應(yīng)用，有關(guān)栽培環(huán)境控制技術(shù)尚需進(jìn)行深入研究，而設(shè)備設(shè)施需要緊跟生產(chǎn)技術(shù)[6]。西方以雙孢蘑菇為代表的草腐食用菌工廠化生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，但就生產(chǎn)成本而言仍然較高，考慮到我國雙孢蘑菇產(chǎn)品以遠(yuǎn)涉重洋出口為主，如何開發(fā)成本較低的培養(yǎng)料發(fā)酵工藝，降低菇房管理成本，減輕勞動強度，實現(xiàn)雙孢蘑菇等草腐食用菌生產(chǎn)設(shè)施國產(chǎn)化，顯得十分迫切。

此外，我國也急需針對新型栽培原料篩選最佳配方，選育適宜于我國栽培原料和設(shè)備設(shè)施條件的工廠化專用食用菌品種，研發(fā)輕簡化專業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備，開發(fā)新型栽培管理控制軟件、無害化病菌或雜菌防控技術(shù)及新型工廠化栽培食用菌種類，改變目前工廠化栽培品種相對單一的局面。

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邊銀丙，男，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，中國食用菌協(xié)會副會長，湖北食用菌協(xié)會會長。