近年來,我國食用菌產業迅速發展,年產量超過4000萬噸。山東鄒城在上世紀80年代便與食用菌結緣,40多年歷經五代蝶變,種植模式逐漸由農戶種植向大規模工業化生產轉變。目前工業化栽培品種20多種,食用菌年累計種植面積達2600萬平方米,年鮮菇產能達38萬余噸,產值40多億元,其中金針菇產量占全國工廠化產量14%左右。
隨著食用菌產業的發展、栽培設施化機械化程度的提升,對菌種質量、接種管理等都較常規種植具有更高要求,必須優化菌種純度、活力,簡便接種操作,實現高產高質、高效益和高效率。為此,我們采用邊試驗邊推廣方式,開展了液體菌種生產蘑菇菌包工藝研發生產應用,總結出適合當地企業化生產應用的工藝技術流程,提高了菌種生產應用技術水平,促進了食用菌產量質量的有效提升。
一、液體菌種工藝原理
食用菌液體菌種生產是指利用發酵罐進行深層發酵培養的方式生產食用菌菌球,再將液體菌球接種至菌包進行發菌管理的生產過程。工廠化生產工藝將菌絲體生長所需營養物質溶解在水中作為培養基加入發酵罐,滅菌冷卻后向發酵罐中接入搖瓶種,培養過程中通入無菌空氣并加以攪拌,大約經過7-10d,發酵罐中即出現大量高活性的菌絲球,確認無污染后即可將該罐中的菌種,作為液體菌種用于接種生產菌包。
二、液體菌種的優勢
液體菌種生產屬于菌絲無性繁殖過程,利用每一微小的菌絲片段都能形成新生長點的原理,在發酵罐中培養、攪拌,菌絲斷裂形成直徑小于1mm的菌絲球。液體菌種生產利用生物深層發酵技術取代傳統的固體制種,對食用菌產業向自動化、標準化、規模化發展具有重大意義。自鄒城市食用菌產業實現工廠化液體菌種菌包生產,目前年生產自用菌包數量達5.7億袋(瓶),外銷菌包數量達2100萬袋,帶動栽培2600萬m2,助推鄒城食用菌走向高端產業化。
1.菌種制作快,栽培周期短
制作固體菌種,需完成三級菌種培育,依次培養母種、原種和栽培種,每級擴繁需要1個多月,再接種生產出菌包大約需要2個月的時間,養菌過程中需要3次增氧。而液體菌種的生產,從試管到一級搖瓶、二級搖瓶、發酵罐,一個周期大約需要20d。液體菌種成液態,具有良好的流動性和滲透性,且菌種活力強,利用液體菌種接種后,菌種可以迅速有效滲透到培養基的內部,形成立體發菌、快速發菌,養菌過程僅需1次增氧,菌包發滿菌僅需要20-22d,較固體菌種縮短30d左右,大大縮短了生產栽培周期。
2.菌種純度高,污染概率低
液體菌種制種僅需20d左右,菌種培養是在密閉發酵罐中進行的,空氣需要經過供氧系統凈化才可,極大降低了污染概率。生產中使用棉塞或硅膠塞封口,比較固體菌種使用棉花或無棉蓋體封口,感染幾率降低。生產好的液體菌種所有菌球菌齡基本一致,菌絲活力強,種源純度高,且接種后菌絲球與培養基的接觸面大,擴大了發菌面積,菌絲生長迅速,菌包發菌快,被感染的概率大大減少。
3.設施標準化,規模效率高
液體菌種整個生產過程都是在一個發酵罐內完成,與外界完全隔離,滅菌、培養等操作均實現了數字化控制,具有生產規模化、控制自動化、生長無菌化、發菌高速化的特點,適宜工廠化標準化全年候生產。同時液體菌種生產菌包時利用接種槍接種,能夠實行機械化操作,設定好接種量,控制開關,接種速度可達每人每小時2500-3000包,極大提高了生產效率,降低了成本。
三、液體菌種的生產工藝流程
食用菌液體菌種生產的基本工藝流程:試管種→搖瓶種培養(同時清洗檢查發酵罐、配制培養基并滅菌冷卻)→取樣判斷→發酵罐接種培養→取樣判斷→菌包接種發菌。
1.培養基配方
食用菌液體發酵培養基一般由碳源、氮源、無機鹽、微量元素等組成。常用的碳源有葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、糖蜜(工業副產物)等。常用的氮源有酵母膏、黃豆餅粉、花生餅粉、玉米粉、蛋白胨、麩皮、酒糟、尿素等。考慮到成本問題,食用菌液體規模化發酵培養基使用的碳源主要以淀粉和糖蜜類為主,氮源主要以豆粕、玉米粉、麩皮等農產品副產物為主,根據當地栽培種種類適當調整確定培養基配方。
鄒城市液體菌種生產以金針菇、杏鮑菇、海鮮菇等為主,以金針菇為例,常用配方為:馬鈴薯100g,麩皮200g,玉米渣100g,葡萄糖20g,硫酸鎂1g,磷酸二氫鉀2g,水1000mL。
各原材料要求新鮮,沒有霉變。配制時,馬鈴薯要去皮,切成小塊。像馬鈴薯、麩皮、豆粕、玉米渣等材料,按上述配方比例加入蒸煮鍋中,根據鍋的大小原料加入以不超過鍋容量的一半為宜,加水至鍋容量的2/3以上煮沸10min,然后進行過濾,濾液與其他配料混合后按上述配方補足水量。大部分食用菌的發酵過程中,pH值會隨著發酵進程而降低,進而導致菌絲體停止生長并產生自溶現象,因此,根據菌種不同,發酵培養基的pH值控制在5.0-6.5之間。
2.搖瓶種培養
配制好的培養基分裝至三角瓶,在0.11-0.12MPa、121℃-126℃下高壓滅菌40min,自然降壓冷卻后接種。接種量要稍大一些,一只試管種以接1-2個250mL的三角瓶為宜,接種后用已消毒的工具將菌種塊打散成1-2mm的顆粒。首先在22℃靜止培養24h,隨后在頻率每分鐘140轉的搖床上進行培養2-3d,停止震蕩檢查,合格的繼續搖床培養5-7d即可。一般培養時每2-3d停止震蕩檢查一次。
3.發酵罐接種培養
培養基裝罐之前要先將發酵罐清洗干凈,并檢查罐體連接管路、各個管口、過濾器等是否正常,有無漏水漏氣。培養基裝入罐中量要適當,隨后擰緊罐口進行高壓滅菌。冷卻后的發酵罐要在專用FFU高效層流罩下環境凈化1h,向發酵罐通入無菌氧氣調節壓力保持在0.03MPa進行接種。接種時,將封口火圈點燃,在火焰中打開進料口將合格的搖瓶種倒入罐內后迅速封罐。
培養期間發酵罐溫度控制在24℃,壓力控制在0.02-0.05MPa,攪拌速度為每分鐘150-180轉,通氣量為每分鐘每1000L的罐中通入1 m3-5m3的過濾空氣。
培養期間每隔2d進行一次取樣檢查,培養7-10d后,菌絲濃度及活力達到峰值時,再次取樣檢查確認無污染后即可用于生產接種。優質的液體菌種其培養液內菌絲球直徑1mm左右且分布均勻,菌球和菌絲總量占菌液的80%以上,菌液清澈透明。
四、菌包接種發菌
液體菌種生產結束后,經檢測合格后進行菌包接種。
1.接種前預處理
接種前24h,對接種室使用84消毒液進行消毒處理;接種前8h打開臭氧機滅菌,具體滅菌時間由接種室大小決定,一般需滅菌1-2h;接種前1h將空氣凈化系統開啟,實現通風換氣目的。接種前先將接種槍、連接管道等進行高壓滅菌20min,接種時用液體菌種自動化接種機進行接種,每個菌袋接種量為20mL左右。
2.接種方法
常用的接種方法有料面接種法(料表面噴淋,封面早,雜菌污染的概率小)、槍頭插入式接種法(菌袋上下同時發菌,可縮短發菌時間,但要加強菌袋內的供氧量)、袋表面扎孔接種法(一般用于香菇的長菌棒,每孔接種量均要達20mL)等。
3.接種后發菌管理
菌袋接種后就移入發菌室進行發菌管理。溫度過高過低,都會在一定程度上影響菌絲生長。以金針菇為例,發菌室的起始溫度控制在20℃左右,經約7d左右,再逐漸提高至22℃左右。空氣濕度調控在65%-70%左右,每天通風3-4次,每次通風30min左右,保持二氧化碳濃度在0.4%以下。發菌期間不需要光照,應密閉光線,保持黑暗狀態避光培養。發菌期間發現任何與正常菌絲性狀不符的諸如紅、黃、綠、黑、灰等顏色的菌絲以及粉末狀物質,均視為菌袋被污染,均需及時清除。(作者:鄒城省級農業高新技術產業開發區、鄒城市農業農村局 郭惠 丁洋 崔維娜 劉永香)