中國食用菌工廠化栽培待克服的技術(shù)難點(diǎn)*

木村榮一

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中國食用菌工廠化栽培待克服的技術(shù)難點(diǎn)*

木村榮一

（日本Kinokkusu株式會社）

以日本專家的視角看中國食用菌工廠化栽培中普遍存在的待克服的幾個技術(shù)難點(diǎn)，包括培養(yǎng)基發(fā)酵、滅菌不均勻、倒吸污染等。對其造成的原因、涉及的原理和相應(yīng)的對策作出詳細(xì)的分析說明，并介紹從雜菌感染位置判斷感染路徑的方法，分析出菇不良的原因及避免出菇期病害侵入的管理方法。

中國；食用菌；工廠化栽培；技術(shù)難點(diǎn)；發(fā)酵；滅菌；倒吸污染

與工業(yè)系統(tǒng)的工廠不同，并非建了工廠就能出菇，食用菌工廠化栽培利用設(shè)施空調(diào)系統(tǒng)，保持高產(chǎn)量且出菇同步，生產(chǎn)穩(wěn)定是工廠持續(xù)經(jīng)營的基礎(chǔ)，而健全的菌床則是出菇穩(wěn)定的基礎(chǔ)。培養(yǎng)健全菌床須做到培養(yǎng)基均一，滅菌徹底，菌種性能穩(wěn)定和健全培養(yǎng)。

一般農(nóng)作物的工廠化栽培中，相同農(nóng)作物在同一環(huán)境下反復(fù)栽培，就會產(chǎn)生連作障礙，從而導(dǎo)致必須使用農(nóng)藥；而食用菌栽培，由于造成連作障礙的有害菌與食用菌同屬菌類，因此可通過控制栽培環(huán)境予以解決，不需要使用農(nóng)藥。

中國食用菌工廠化栽培存在的問題有：（1）培養(yǎng)基發(fā)酵。隨著栽培規(guī)模的大型化，出現(xiàn)前一天剩余培養(yǎng)基第二天再次使用和大工廠每日滅菌2鍋的情況，造成裝瓶（袋）后、滅菌前培養(yǎng)基發(fā)酵問題。即使高溫滅菌將有害菌殺死，但其代謝產(chǎn)物仍會殘留。（2）滅菌不均勻。中國主要采用抽真空高壓方式滅菌。這種方式對于縮短滅菌時間非常有效，但操作不當(dāng)，會因鍋內(nèi)局部殘留氣體，而造成滅菌不均勻。（3）倒吸冷氣造成污染。隨著栽培規(guī)模的大型化，需要進(jìn)行較大面積放冷，放冷工序中的滅菌后培養(yǎng)基感染雜菌情況日漸嚴(yán)重。個人認(rèn)為在中國冷氣倒吸是培養(yǎng)基感染雜菌的最大問題。栽培設(shè)施的累積污染與無菌化設(shè)備的管理不徹底直接相關(guān)。

中國食用菌行業(yè)面臨的課題：菌種性能。食用菌菌種與植物的種子等不同，基因特性不穩(wěn)定。目前以組織分離獲得的菌種使用較多，這類菌種基因特性尤其不穩(wěn)定。而中國在工廠化栽培上對菌種的重要性認(rèn)識不夠充分。菌種特性不穩(wěn)，在大規(guī)模生產(chǎn)時，風(fēng)險極大。

1 培養(yǎng)基發(fā)酵

培養(yǎng)基發(fā)酵指培養(yǎng)基內(nèi)部細(xì)菌繁殖。營養(yǎng)和水分充足、攪拌時溫度高和攪拌時間長會促進(jìn)培養(yǎng)基細(xì)菌繁殖。很多人以為雖然細(xì)菌有增殖，但經(jīng)后期滅菌后都會被殺死，對食用菌生長影響有限。而實際上，即使有害菌死亡，但其代謝產(chǎn)物會殘留于培養(yǎng)基中，這是阻礙菌絲生長的重要因素。

細(xì)菌以二分裂方式（指數(shù)型）增殖，以代時15～20分鐘的大腸桿菌為例，一個個體1小時繁殖為8個，4小時繁殖為4 096個，8小時后繁殖為16 777 216個，增殖非常快。而木屑和輔料的管理對抑制細(xì)菌的增殖非常重要。闊葉樹木屑必須在有房頂?shù)氖覂?nèi)或棚內(nèi)保管，如條件不足，不得不露天堆積，則須在發(fā)酵停止后再使用。輔料保管時，如果為混合型輔料，應(yīng)特別注意不能讓其發(fā)酵。夏天在備料作業(yè)的前一天，不可提前向攪拌機(jī)內(nèi)投放。

調(diào)制好的培養(yǎng)基在不同溫度下保管至次日滅菌與當(dāng)日滅菌的顏色和發(fā)菌對比試驗結(jié)果表明（圖1），15～25 ℃下保管至次日滅菌的培養(yǎng)基，滅菌后顏色明顯變深；5～10 ℃、30～35 ℃下保管至次日滅菌的培養(yǎng)基顏色則無明顯變化。接入菌種培養(yǎng)至第11天時，15～35 ℃下保管至次日滅菌的培養(yǎng)基，雖然顏色變化不一，但菌絲生長均受到嚴(yán)重影響，發(fā)菌緩慢甚至不發(fā)菌。另一個發(fā)酵培養(yǎng)基的栽培對比試驗表明，調(diào)制好當(dāng)即滅菌和調(diào)制好后28 ℃保管12小時、24小時后滅菌的3種培養(yǎng)基，隨保管時間延長滑子菇的頭潮菇產(chǎn)量明顯降低，且出菇時間明顯延長。

圖1 發(fā)酵培養(yǎng)基的顏色及發(fā)菌情況的比較

裝料填充結(jié)束后的第2鍋培養(yǎng)基放置在滅菌鍋的近處時，由于室溫會上升到近30 ℃，培養(yǎng)基的發(fā)酵就會急劇加快。這是非常不可取的。培養(yǎng)基發(fā)酵影響后期菇類菌絲生長，其原因在于：（1）培養(yǎng)基內(nèi)菌數(shù)增加會導(dǎo)致滅菌不良，在同樣滅菌條件下，存活菌數(shù)會增多；（2）培養(yǎng)基發(fā)酵導(dǎo)致培養(yǎng)基pH值過低，造成菌絲萌發(fā)不良；（3）有害菌即使死亡，其代謝物仍殘留在培養(yǎng)基內(nèi)，引起菌絲生長不良；（4）培養(yǎng)基養(yǎng)分被分解致使產(chǎn)量降低。

圖2 蒸汽攪拌機(jī)

對策：（1）縮短原材料攪拌時間，尤其是應(yīng)盡可能縮短加水后攪拌的時間；（2）嚴(yán)格執(zhí)行當(dāng)日滅菌；（3）生產(chǎn)規(guī)模大型化導(dǎo)致的剩余培養(yǎng)基的再使用，必須予以禁止；（4）每日操作完成后，攪拌機(jī)等要清洗干凈；（5）當(dāng)日第二鍋滅菌的培養(yǎng)基裝瓶完成后要低溫保管；（6）使用蒸汽攪拌機(jī)（圖2，日本有售），其在攪拌機(jī)的軸部通入蒸汽，邊均勻攪拌邊對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，防止培養(yǎng)基發(fā)酵。

2 滅菌不均勻

滅菌的目的主要是去除培養(yǎng)基內(nèi)的有害菌和有害物質(zhì)，軟化培養(yǎng)基和固化培養(yǎng)基的形狀。滅菌過程應(yīng)在培養(yǎng)基內(nèi)檢測滅菌的溫度變化，并確保有效的滅菌時間。我們會采用紐扣形的超小型溫度數(shù)據(jù)記錄儀，將其放置于耐壓防水密封容器內(nèi)，置于培養(yǎng)基內(nèi)一起滅菌，滅菌后取出通過PC專用線接入電腦，查看滅菌溫度的變化情況。

2.1 有效滅菌時間

微生物耐熱性測試結(jié)果顯示，部分微生物耐熱性很強(qiáng)，如芽孢桿菌屬（）孢子100 ℃以上可耐受2～1 200分鐘不等，其中嗜熱脂肪芽孢桿菌（）孢子121 ℃可耐受9.6分鐘。這是在導(dǎo)熱性能好的瓊脂培養(yǎng)基上所得的數(shù)據(jù)，而使用木屑培養(yǎng)基其結(jié)果則不同：嗜熱脂肪芽孢桿菌常壓滅菌100 ℃（培養(yǎng)基溫度）保持3小時、高壓滅菌120 ℃保持30分鐘仍有殘留。因此，有效滅菌時間（培養(yǎng)基溫度）常壓滅菌為98 ℃以上4小時，高壓滅菌為120 ℃以上1小時，須嚴(yán)格遵守。

2.2 滅菌對培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的影響

有人認(rèn)為滅菌時間過長，營養(yǎng)會被分解，而滅菌前后培養(yǎng)基內(nèi)的營養(yǎng)成分測試結(jié)果顯示，高壓滅菌培養(yǎng)基內(nèi)淀粉和蛋白質(zhì)的含量略有降低，常壓滅菌則基本沒有變化。對熱敏感的是維生素，但食用菌基本可以自己合成所需的維生素，只有維生素B1（硫胺素）例外，且其是菇類必須的維生素。維生素B1在麩皮、米糠中含量高，經(jīng)120 ℃高溫滅菌60分鐘后，約50%會分解，但由于菇類對其的需求量為微量，850毫升瓶每瓶僅需0.01毫克，因此滅菌后培養(yǎng)料內(nèi)剩余的維生素B1可滿足需求。

2.3 蒸汽質(zhì)量

采用濕熱蒸汽是滅菌的重點(diǎn)。濕熱蒸汽重在“濕”。滅菌蒸汽分兩種，一種為干蒸汽，一種為濕蒸汽，濕蒸汽滅菌效果優(yōu)于干蒸汽。干熱蒸汽主要為直接加熱空氣，其導(dǎo)熱性較差，人們在“蒸桑拿”時使用的便是干蒸汽，90 ℃干蒸汽接觸30分鐘也不會燙傷；濕熱蒸汽主要為加熱熱水產(chǎn)生，導(dǎo)熱性好，人們接觸100 ℃水產(chǎn)生的蒸汽很容易燙傷。兩者熱效率不同，在殺菌效果上160 ℃干熱滅菌30分鐘等同于100 ℃濕熱滅菌30分鐘。

須注意的是，高壓蒸汽鍋提供的0.6～0.8兆帕的高壓蒸汽，其干燥化成為問題，接近于干熱蒸汽。因此使用時，應(yīng)盡可能地將壓力降低至0.2～0.4兆帕。

2.4 對策

①滅菌時間要以培養(yǎng)基內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度為準(zhǔn)。②要嚴(yán)格保證滅菌時間，高壓滅菌為120 ℃1小時，常壓滅菌為98 ℃以上4小時。③高壓滅菌要注意鍋內(nèi)排氣不良。后期從培養(yǎng)基內(nèi)流出的氣體，會致使鍋內(nèi)局部殘留空氣，而殘留空氣具有隔熱性，是滅菌不均勻、不徹底的重要原因，因此采用抽真空滅菌須特別注意調(diào)整抽真空的次數(shù)與時間。④常壓滅菌易殘留耐熱雜菌。⑤滅菌時注意蒸汽質(zhì)量。

3 倒吸污染

放冷須注意防止培養(yǎng)基倒吸室內(nèi)含雜菌的冷空氣而導(dǎo)致吸入污染，這是工廠化栽培食用菌中極易出現(xiàn)的問題，重要性僅次于滅菌工序。

3.1 放冷吸入的空氣量

根據(jù)日本飯山市農(nóng)協(xié)菌種中心測試實驗，對經(jīng)填充培養(yǎng)基的850毫升廣口瓶進(jìn)行蒸汽加熱處理，培養(yǎng)基內(nèi)溫度達(dá)到98 ℃后，停止加熱，進(jìn)行放冷處理。按照溫度下降的變化，分別測定培養(yǎng)基從98 ℃冷卻至20 ℃過程中培養(yǎng)基內(nèi)的空氣吸入量。結(jié)果顯示，90 ℃降至20 ℃吸入瓶內(nèi)的空氣總量為410毫升，約占培養(yǎng)基容積的50%，溫度越高吸入的空氣量越大，90 ℃降至70 ℃吸入的空氣量約占整個吸入量的60%。

3.2 倒吸污染原理

出鍋后冷卻室的室溫短時間可上升到60 ℃以上，室內(nèi)空氣膨脹，體積增加，是空氣向室外的流失過程。而培養(yǎng)基溫度冷卻到20 ℃以下，室溫冷卻，則是外氣逆流入的過程，污染空氣吸入導(dǎo)致滅菌后的培養(yǎng)基再次污染。

圖3 倒吸空氣污染樣例

3.3 倒吸污染有害菌

倒吸空氣污染的樣例見圖3，引起倒吸冷氣污染的主要有害菌為霉菌。培養(yǎng)基溫度高于80 ℃，霉菌菌絲一般難以存活，而80 ℃以下時吸入有害菌則會導(dǎo)致受害。因此在放冷程序，80 ℃以下的培養(yǎng)基必須在無塵環(huán)境下冷卻。

此外，常壓滅菌時易殘留耐熱細(xì)菌，耐熱細(xì)菌以孢子形式存活為主。30 ℃以下時孢子不萌發(fā)，對菇類培養(yǎng)不構(gòu)成影響，30～40 ℃會萌發(fā)，滅菌后培養(yǎng)基在緩慢放冷的情況下，這些耐熱細(xì)菌會以指數(shù)型數(shù)量迅速增殖，影響出菇。因此，放冷時應(yīng)迅速通過30～40 ℃溫度帶，從而抑制耐熱細(xì)菌發(fā)芽，降低其影響為害。

3.4 倒吸污染的防治對策

①滅菌鍋在80 ℃以上進(jìn)行出鍋。②滅菌采用一進(jìn)一出兩個門，出鍋路徑避開備料室；如是單門式滅菌鍋，搬出路徑須充分消毒。③冷卻室內(nèi)保持高潔凈度。④常壓滅菌時，須快速冷卻。⑤培養(yǎng)基冷卻至最適宜的接種溫度。

建議冷卻室安裝HEPA除塵過濾器，潔凈度標(biāo)準(zhǔn)為1萬級以內(nèi)，其可以過濾99.97% 0.3微米以上的顆粒，0.3微米為吸煙產(chǎn)生的煙粒子大小，即比煙粒子大的霉菌菌絲、孢子、細(xì)菌都可以被過濾；而小于這一大小的病毒則不能被過濾。放冷室如未安裝過濾器，出鍋前和出鍋1小時后必須對環(huán)境徹底消毒。出鍋1小時后是指室內(nèi)溫度降至60 ℃以下，若高于60 ℃進(jìn)行消毒，會失去藥效，沒有意義。消毒噴霧時，噴霧量也有要求，天花板高3米的冷卻室，噴霧量必須達(dá)到每平方米150毫升，否則無效。此外，進(jìn)入冷卻室時必須穿無菌衣；使用透氣性好的瓶蓋對菇類培養(yǎng)有利，但易出現(xiàn)吸入污染，須加以防范。

3.5 倒吸污染的檢測

檢測方法很簡單，只需用塑料膠帶將放冷后接種前的培養(yǎng)基瓶口和剛出鍋的培養(yǎng)基（對照）瓶口分別密封，放在培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，1～2周后開封進(jìn)行觀察對比。如果放冷后封口的培養(yǎng)基出現(xiàn)雜菌感染，則說明產(chǎn)生了吸入污染。用此方法可檢測冷卻室潔凈度等管理是否有待加強(qiáng)。

冷卻室潔凈度的“落下菌”的檢測法是，在離地1米高處放置90毫米平板培養(yǎng)基，打開蓋子放置4小時，觀察培養(yǎng)出的菌落數(shù)。若菌落數(shù)低于5個，則達(dá)到1萬級潔凈度標(biāo)準(zhǔn)；若低于3個，則達(dá)到1 000級標(biāo)準(zhǔn)；若低于1個，則達(dá)到100級標(biāo)準(zhǔn)。對中國個別蟹味菇工廠和金針菇工廠進(jìn)行的“落下菌”測定結(jié)果顯示，菌落數(shù)遠(yuǎn)超冷卻室和初期培養(yǎng)室1萬級、接種室1千級的標(biāo)準(zhǔn)，因此出現(xiàn)倒吸污染的危險很大。

4 其他問題

4.1 雜菌感染路徑的判斷

由雜菌感染的不同部位可以判斷其進(jìn)入途徑（圖4）：①瓶口料面感染雜菌，原因會有很多，可能是倒吸污染、菌種感染雜菌、接種時混入雜菌或（和）初期培養(yǎng)混入雜菌；②瓶肩部感染雜菌，原因只有一個，就是倒吸空氣污染；③培養(yǎng)基孔中間或瓶側(cè)面感染雜菌，原因是倒吸空氣污染或（和）菌種感染雜菌；④瓶底感染雜菌，推斷原因是滅菌不良。初期培養(yǎng)混入雜菌的原因是培育初期，即接種后5天內(nèi)，由于空調(diào)等運(yùn)行產(chǎn)生的風(fēng)的影響，使得雜菌和螨蟲混入菌種的上部，或是因菌床表面沒有被菌種覆蓋而發(fā)生危害。這種情況隨著培養(yǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，出問題的幾率增加，使用自行生產(chǎn)的菌種的工廠，這一情況易長期存在。其對策是，初期培養(yǎng)（接種后1周內(nèi)）時覆蓋薄膜；設(shè)置初期培養(yǎng)專用發(fā)菌（萌發(fā)）室，室內(nèi)安裝HEPA過濾器；自己繁殖菌種時，為防止二次污染，須設(shè)置專用菌種培養(yǎng)室。

圖4 根據(jù)雜菌發(fā)生位置判斷雜菌進(jìn)入路徑

4.2 出菇不良的原因

出菇不良主要是菌床沒有達(dá)到適宜成熟度所造成的生長發(fā)育不良的癥狀。影響菌床成熟度的物理要因：①雜菌感染；②培養(yǎng)基問題，涉及配方或原料；③培養(yǎng)管理問題，存在缺氧、高溫的不良影響。這3方面管理得好就不會出現(xiàn)菌床不成熟現(xiàn)象。

對菇類生長產(chǎn)生影響的雜菌主要分為先行型競爭菌和攻擊型病害菌兩種。競爭性雜菌主要在出菇前即已感染。因此，制作不受雜菌影響的健全菌床是關(guān)鍵。制作健全菌床的要點(diǎn)：①制作健全培養(yǎng)基，即制作沒有滅菌不良和倒吸污染的無菌培養(yǎng)基；②使用健全的菌種，不使用性能低下、劣化、感染雜菌的菌種；③認(rèn)真做到無缺氧、無溫度障礙的健全的菌絲培養(yǎng)管理。培養(yǎng)基內(nèi)氧氣不足與培養(yǎng)基的透氣性（原料顆粒大小、配比）相關(guān)。此外培養(yǎng)發(fā)熱期需要大換氣，通氣不良會導(dǎo)致二氧化碳濃度障礙。按以上3點(diǎn)制作出的健全菌床不會出現(xiàn)連作病害。

4.3 避免出菇期病害侵入的管理方法

危害食用菌生長的霉菌分為干性霉菌和濕性霉菌，環(huán)境高溫、低濕時出現(xiàn)的多為干性雜菌，高溫、高濕時出現(xiàn)的多為濕性雜菌。食用菌生長對濕度要求不高，60%～100%都可以良好生長。從圖5可以看出，高溫高濕環(huán)境特別適宜霉菌的繁殖，食用菌如金針菇等適宜低溫培養(yǎng)，很少出現(xiàn)病害，而生育溫度高于20 ℃的木耳、毛木耳等，則易感染雜菌。所以，食用菌工廠化栽培環(huán)境溫度控制在20 ℃以下非常重要。

圖5 菇類生長發(fā)育適宜的溫濕度范圍

濕度管理很關(guān)鍵。90%以上濕度適宜于食用菌生長發(fā)育的同時，也非常適宜霉菌。大規(guī)模工廠化栽培，易出現(xiàn)一直處于高濕度，即使低溫，也易感染雜菌，并形成累積污染。適宜的濕度管理是在60%～98%濕度區(qū)間盡可能地加大濕度差管理，做到時干時濕，可同時抑制干性和濕性霉菌生長，減輕或消除病害。

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2095-0934（2018）01-018-05

為日本著名食用菌專家，Kinokkusu株式會社常務(wù)取締役（常務(wù)董事），日本食用菌學(xué)會評議員，曾獲日本農(nóng)水省·農(nóng)林水產(chǎn)先端技術(shù)協(xié)會農(nóng)林水產(chǎn)大臣獎，日本食用菌學(xué)會技術(shù)獎。研究內(nèi)容主要為食用菌的育種和栽培技術(shù)的開發(fā)，食用菌菌種的性能維持和保存方法，有《杏鮑菇的基礎(chǔ)栽培技術(shù)》《食用菌年鑒》《食用菌指南》等多部著作。

*原文PPT由王建兵翻譯。