雙孢蘑菇栽培基質制作工藝改進技術探討

忻龍祚 姚太梅 劉 洋 袁 婕 王亞軍

（1 河北北方學院農林科技學院 河北 張家口 075000； 2 滄州市園林綠化局 河北 滄州 061000）

雙孢蘑菇也稱蘑菇、白蘑菇，人工栽培起源于1600 年的法國，是目前世界上栽培最為廣泛的食用菌種類。在我國起步于20 世紀20 年代的福建、上海等地[1]，80 年代以后逐步向北方發(fā)展，其栽培生產模式與技術均以從歐美等西方國家引進為主。雙孢蘑菇屬于典型的草腐食用菌，其栽培基質是主要甚至唯一的營養(yǎng)來源，因此優(yōu)良的栽培基質是雙孢蘑菇高產的基礎。雙孢蘑菇栽培基質制作對原料的選擇、加工工藝均有極高的要求，要求栽培基質不僅可以提供全面且均衡的可利用營養(yǎng)成分，且其含水量、透氣性以及原料的來源與成本都必須嚴格控制，且執(zhí)行嚴苛的操作規(guī)程來完成整個工藝流程。筆者從1997 年開始專門致力于口蘑等草腐食用菌開發(fā)與研究工作，總結本人與國內外眾多生產者的實際經驗，就雙孢蘑菇栽培基質制作工藝提出幾點意見，供生產者參考。

1 栽培基質配方的設計原則

1.1 因地制宜選取碳、氮來源主料。雙孢蘑菇栽培過程中，碳、氮是影響其生長的主要因素，因此選擇含有適量碳、氮的主料并且降低生產成本變得尤為重要。河北省作為農業(yè)大省，適宜雙孢蘑菇栽培的碳源主料非常豐富，特別是冀中南地區(qū)，小麥、玉米、棉花等農作物具有較大種植面積且產量穩(wěn)定，這些農作物秸稈都是很好的碳素原料；豬、雞、牛、羊等畜禽糞便可作為氮素原料。各地均可以積極利用周邊地區(qū)現(xiàn)有的農作物秸稈和畜禽糞便等作為碳、氮來源主料，為當?shù)氐碾p孢蘑菇栽培提供地緣基質，在實現(xiàn)動植物殘渣或糞便循環(huán)利用的同時，節(jié)約成本，提高經濟和社會效益。

1.2 積極開發(fā)利用新原料。眾多的草本植物(如雜草、蘆葦?shù)?也可以作為新的栽培原料使用。關于農產品加工副產物、杏鮑菇等木腐食用菌栽培廢料(菌渣)、酒糟、中藥渣等用于雙孢蘑菇栽培的報道很多[1]，且雙孢蘑菇都有良好的生長表現(xiàn)。此為依據(jù)，可積極開展新栽培原料的探索并將其應用于實際生產。筆者認為藥渣等新原料在配方中可替代部分傳統(tǒng)碳、氮源主料，對豐富配方中雙孢蘑菇栽培所需各種營養(yǎng)、提高其產量、實現(xiàn)廢棄物就地循環(huán)利用、降低生產成本等具有重要意義，但要實際考量其具體化學成分，了解其物理結構，進而合理設計其在雙孢蘑菇培養(yǎng)料配方中的含量，其加工、發(fā)酵等也要結合實際情況進行適當改進。

1.3 科學合理設計基質配方?？茖W合理的碳、氮含量及碳氮比對于雙孢蘑菇生產非常關鍵。生產經驗表明，雙孢蘑菇栽培過程中，合理的碳氮比為30∶1，尿素等可以用作氮源來調節(jié)配方中碳氮比，但注意用量上限為主料的0.5%。特別說明的是，從基質營養(yǎng)角度出發(fā)，合理氮素含量有利于雙孢蘑菇栽培，如氮含量太高，會使氨氣釋放時間變長，同時發(fā)酵時間也更長，這會影響到栽培基質結構和營養(yǎng)；從基質透氣性角度考慮，通常把糞肥(干)比例控制在總質量的60%以內。鈣、磷等礦物質元素則根據(jù)需要合理添加，以達到營養(yǎng)成分全面且平衡，其中石膏作為鈣素的主要來源物質，在提供礦物質同時，可以改善基質的微觀物理結構；生石灰主要起到緩沖培養(yǎng)料內酸堿度變化的作用，其具體用量需通過試驗確定。關于磷肥的使用說法較多，大部分認為雙孢蘑菇栽培廢料中的磷不易被農作物吸收利用，滲入土壤之后容易引起土壤污染。我國的好多地方也有選擇1%磷肥用于實際生產，但其對雙孢蘑菇栽培的影響則沒有確切報道可供參考，具體其添加的必要性與用量的多少需進一步試驗確定。

2 原料的選擇與加工

2.1 玉米芯選擇與顆粒化加工。選擇無霉變新鮮玉米芯，需依據(jù)“擠、切、揉”加工工藝流程將其加工至12 ～60 mm 粒徑大小，要求加工過程中盡可能減少粉末料產生，顆粒標準為看似顆粒，其實已經裂縫，這樣便于水分進入，擴大與發(fā)酵微生物接觸面積，促進發(fā)酵和菌絲對營養(yǎng)物質吸收利用。該流程同樣適用棉花秸稈等較為硬質加工原料。目前原料加工方法有2種，其一是利用飼料粉碎機破碎，優(yōu)點是顆粒粒徑大小均勻可調，但粉末太多，顆粒完整浸水費時；其二是利用簡單的機械將整玉米芯壓扁開裂，但顆粒粒徑較大，不利于和糞肥類物質混合均勻，不利于吸水浸泡發(fā)酵和后期保水。

2.2 秸稈的切碎與揉制。筆者通過試驗證明，麥秸切碎至2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm 長的段與整秸稈對發(fā)酵和雙孢蘑菇栽培影響無顯著性差異，而切段至4 ～6 cm 更便于機械攪拌均勻且省工。揉制加工通過機械破壞秸稈表面蠟質層，利于培養(yǎng)料吸水發(fā)酵和雙孢蘑菇菌絲進入，該方法適宜于玉米、小麥等作物秸稈的切碎與發(fā)酵。目前鄭州、江蘇溧陽等機械公司在進行相關撕碎機械等的開發(fā)工作，也有設備上市，但存在造價高、加工原料密度小時容易被“吃料”等問題。

2.3 糞肥的選擇與加工。食用菌栽培過程中，腐熟的糞肥可以提供食用菌生長所需的各種營養(yǎng)元素，其效果也已經得到了驗證[2]。糞肥純度在85%以上，已經厭氧發(fā)酵料不能超過20%。根據(jù)糞肥具體的性狀采取粉碎、糊化等加工措施，達到能和玉米芯或其它秸稈均勻混合，或者粘在顆粒表面，禁止超過10 mm 大糞塊出現(xiàn)在混合料中。其中干牛糞粉碎用普通的粉碎機即可，糊化可以用攪拌機經改造后完成。

2.4 菌渣、中藥渣、酒糟等代料的選擇與加工。菌渣、中藥渣、酒糟等代料也可以作為雙孢蘑菇栽培的原料使用[3]，如無較大(直徑超3 mm)的堅實顆?？梢灾苯邮褂?，太大顆粒需要擠壓粉碎之后和秸稈、糞肥配合使用。

3 原料含水量控制與攪拌

3.1 原料的含水量控制。食用菌喜濕，不論是孢子萌發(fā)、菌絲發(fā)育還是子實體形成，其各個生長階段都需要水分參與。食用菌栽培過程中所需水分主要來自培養(yǎng)料[4]。秸稈或玉米芯原料的預濕程度影響栽培基質的含水量，也是原料發(fā)酵的基礎條件，要求水分浸透而養(yǎng)分不流失，秸稈用手扭可見水分擠出，玉米芯顆粒掰開無白心即可。干糞肥也要提前預濕至手握成團(含水量40%～50%)，避免因澆水太急或不均勻使得醬油色糞水亂流，造成養(yǎng)分流失和環(huán)境污染，若是新鮮濕糞則要注意適當減少其含水量，也可以提前攪拌糊化后再與秸稈類原料混合。

3.2 原料的攪拌及注意事項。攪拌作為食用菌培養(yǎng)料加工制作的必需工藝環(huán)節(jié)，保證原料成分、含水量和酸堿度均勻。其具體工藝如下：首先將幾種主、輔原料混合均勻，其次注意石膏粉用量要少，要先和糞肥混合，然后再和秸稈混合。攪拌期間注意調節(jié)酸堿度和培養(yǎng)料含水量至適應范圍(65%～70%)，此時用手緊握指間會有1 ～2 滴水擠出。不同的發(fā)酵方式會明顯影響到培養(yǎng)料含水量，室外堆積(假發(fā)酵)主要是達到秸稈類原料均勻預濕的目的，過程中水分蒸發(fā)和流失較多，所以最初原料含水量可以適當升高到70% ～80%；若采用發(fā)酵車、發(fā)酵罐等密閉式罐內發(fā)酵，水分散失相對較少，含水量一般不超過68%即可。因糞肥本身酸堿度的差異，加上制作工藝、微生物發(fā)酵等的共同作用，培養(yǎng)料的酸堿度在發(fā)酵過程中會酸化，建堆發(fā)酵時需用生石灰調節(jié)pH 值至8 ～9。

4 培養(yǎng)料的高溫好氧發(fā)酵

4.1 高溫好氧發(fā)酵的作用。發(fā)酵過程中的微生物活動使得原料中的大分子物質(纖維素、蛋白質等)降解為小分子物質，以利于雙孢蘑菇菌絲利用；參與整個發(fā)酵過程中的微生物包含細菌、真菌、放線菌等，其在發(fā)酵過程中對溫度的選擇適應能力不一，會隨料內溫度變化伺機參與發(fā)酵過程，促進微生物群落更替，殘體又可以作為新生物的氮源被利用；巴氏消毒殺死了和雙孢蘑菇具備競爭力的嗜冷、嗜溫微生物，也為發(fā)酵后的物料提供了選擇性。

4.2 原料預濕與第1 次堆料。原料預濕均勻是好的栽培基質制作的基礎，適宜的水分環(huán)境是參與發(fā)酵的微生物生存的必需條件，預濕的方式有多種，浸泡或噴淋是較常見的預濕方式。國內外很多研究[5]表明：室外堆積發(fā)酵(假發(fā)酵)時，穿透力極強的濕熱蒸汽可以促使發(fā)酵堆內實現(xiàn)秸稈含水量均勻，而不是促進原料實現(xiàn)焦糖化反應，因為沒有達到實現(xiàn)焦糖化反應的必需條件(140 ℃～170 ℃)。筆者認為只要可以實現(xiàn)原料預濕效果即可，70 ℃～80 ℃高溫堆料并非必要，當其溫度達到70 ℃以上時，會使得大部分微生物被殺死或處于休眠狀態(tài)，反而不利于培養(yǎng)料降解。

4.3 巴氏消毒。基料攪拌均勻后，開始主要是嗜冷、嗜溫微生物活動，后期隨著溫度升高，嗜熱微生物活動逐漸活躍，當溫度上升到56 ℃～65 ℃后維持8 ～10 h 進行巴氏消毒，可將和雙孢蘑菇具有競爭力的嗜冷、嗜溫微生物殺死，使雙孢蘑菇菌絲在制好的栽培基質中具備絕對競爭優(yōu)勢。當溫度繼續(xù)升高，一些有益菌也會被殺死，從而影響培養(yǎng)料發(fā)酵效果，因此，通過翻料釋放多余熱量，保證發(fā)酵均勻顯得尤為關鍵。在此過程中還要考慮當培養(yǎng)料堆積48 h 而料溫不能上升到所需溫度(45 ℃)的原因，水分太多或太少、外界溫度低、通風多等都可能導致料溫不上升。

4.4 通風和高溫好氧發(fā)酵。巴氏消毒結束，通風配合翻料把料溫快速降至50 ℃±2℃左右，維持45 ℃～55℃的溫度完成高溫好氧發(fā)酵是基質制作的主要環(huán)節(jié)。溫度維持對實現(xiàn)料的選擇性至關重要，其可以最大限度的激活嗜熱微生物，主要是嗜熱側孢霉、嗜熱放線菌、嗜熱細菌等微生物活動，試驗結果表明，雙孢蘑菇栽培基質質量與嗜熱側孢霉生物質總量呈正相關[6]。氧氣含量和溫度是高溫好氧發(fā)酵的2 個關鍵參數(shù)，通風[7]是調控培養(yǎng)料溫度的主要方式。傳統(tǒng)的室外堆積發(fā)酵靠打孔形成“煙囪效應”來實現(xiàn)料堆內部氧氣供給，雖在某種程度上可以通過底部通風措施減少厭氧發(fā)酵，卻很難實現(xiàn)發(fā)酵料的均勻性，翻堆又增加了額外的繁重勞動，且污染大。國外引進的隧道發(fā)酵雖可以有效促進發(fā)酵進程，卻需要在不同的隧道間倒料來實現(xiàn)翻堆和換氣。筆者近十年來一直致力于雙孢蘑菇栽培料的發(fā)酵設備研究，研發(fā)試制一次成型發(fā)酵車、發(fā)酵罐等，利用底部分布均勻的高壓空氣來實現(xiàn)料內所需氧氣補給、廢氣排除，利用高壓空氣循環(huán)來實現(xiàn)發(fā)酵車或發(fā)酵罐內的熱量均勻分布，取得了明顯的試驗成效，可以進一步推廣。高溫發(fā)酵持續(xù)時間長短與培養(yǎng)料(主要是秸稈等)的理化性質密切相關，筆者認為利用發(fā)酵有效積溫(用溫度·小時表示)是比較科學的控制發(fā)酵的參數(shù)指標，而不同的培養(yǎng)料具體發(fā)酵積溫則需要通過試驗來分別確定，其腐熟程度應根據(jù)原料本身與栽培品種綜合考慮。

4.5 發(fā)酵方式及設備更新。傳統(tǒng)室外一次發(fā)酵除場地外無固定設施設備投入，因發(fā)酵不便控制而質量不穩(wěn)定、用時用工多、環(huán)境污染等缺點已經被淘汰。室外一次結合室內蒸料二次發(fā)酵因環(huán)境污染與能量消耗大而正在被引進的隧道發(fā)酵逐步取代。我國現(xiàn)行許多隧道發(fā)酵是荷蘭等西方國家隧道發(fā)酵方式的“斷章取義”，存在“形似神非”、配套工藝技術不到位等嚴重問題；同時隧道間倒料排出的廢氣沒有回收，也存在污染環(huán)境和氨氮流失問題；也有生產布局與工藝流程不符合導致的原料多次轉運成本增加的問題。目前我國雙孢蘑菇栽培的主要問題則是引進的發(fā)酵隧道及配套大型機械與生產規(guī)模小且分散的現(xiàn)狀不匹配導致的設備利用率低下，成本高、效益低是目前雙孢蘑菇工廠生產的“通病”。研發(fā)輕簡化雙孢蘑菇栽培基質制作設備是我國雙孢蘑菇產業(yè)發(fā)展的必需之路。河北北方學院主持研制的一次成型發(fā)酵車試驗成功，進料前所有原料配料、攪拌和木腐食用菌原料制作相同，設備可以通用，優(yōu)點是可以實現(xiàn)發(fā)酵過程免翻料與氨氣的再吸收利用，無需任何外部能源，縮短發(fā)酵時間30%以上，起始料溫高發(fā)酵時間還可以縮短；缺點是因重力作用和風機直吹使底層料發(fā)干，出料后需要攪拌混勻。滾筒式發(fā)酵罐是在發(fā)酵車的基礎上實現(xiàn)自動化進出料，發(fā)酵過程料自動上下翻動，靠氣泵實現(xiàn)供氧、內外氣體交換與控溫，配套廢氣回收系統(tǒng)，該設備正在河北省綠健食用菌科技有限公司(張家口張北)開展生產試驗。立體疊加式發(fā)酵罐可以實現(xiàn)原料發(fā)酵與養(yǎng)菌(三次發(fā)酵)一次性完成，已經完成理論設計，正在繪制機械圖紙，小型試驗罐預計年內完成。

4.6 發(fā)酵料評價指標。關于發(fā)酵料的評價指標眾多，有的需要復雜的分析化驗方法，有的需要配備專業(yè)的儀器設備，不適用于雙孢蘑菇生產一線。綜合考慮一線生產者的可操作性，結合筆者多年實踐經驗，查閱相關文獻資料，筆者提出以下簡單實用的評價依據(jù)供從業(yè)人員參考：①聞不臭，無刺鼻氣味；②摸不黏，手握成團，落地散開；③形似質酥，秸稈或玉米芯顆?？此圃危桌瓟?、掰開；④無大糞粒與黏塊，看不到直徑超20 mm 糞塊或50 mm 以上團塊；⑤pH值7 ～8；⑥含水量適宜，手握指間有水擠出1 ～2 滴，實驗室檢測培養(yǎng)料含水量65%～68%；⑦C/N 在17 ～20∶1，N 含量在1.4%～2.0%；⑧發(fā)酵結束后料堆體積是發(fā)酵前的60%～70%。

5 補氮輔料的添加

在雙孢蘑菇生產過程中，除了存在于作物秸稈中的氮源外，通常還需要添加尿素、豆粕等補充氮素營養(yǎng)，但要注意用量和添加時間。例如添加尿素等有機氮肥時必須控制添加量，不要超過0.5%，若是發(fā)酵過程中氨氣不能被轉化利用，則最好不添加。豆粕等植物性補氮輔料必須要經過處理才能添加，盡量避免早期雜菌導致霉變產生。資料顯示，荷蘭用0.3% ～0.6%福爾馬林浸泡處理，在播種或覆土時添加可以增產10% ～22%，添加量一般掌握在600 g/m2(濕料的1%左右)。另外，在其產量沒有超過15 kg/m2之前不建議添加。

6 正確認識發(fā)酵過程中的氨氣

氨氣是伴隨著培養(yǎng)料發(fā)酵產生的副產品，對發(fā)酵過程中秸稈的降解有明顯的促進作用，在發(fā)酵初期，需要一定的氨氣氮來保證最佳發(fā)酵效果；氨氣在發(fā)酵過程中如不散失可以被轉化利用，要考慮如何轉化發(fā)酵過程中產生的氨氣；氨氣對雙孢蘑菇菌絲有毒害作用，培養(yǎng)料發(fā)酵完成，氨氣必須排出，以人的鼻子聞不出氣味為佳。

7 競爭性雜菌的控制

發(fā)酵質量好的培養(yǎng)料是選擇性很強的培養(yǎng)基質，多數(shù)競爭性雜菌不適合在其上生長，因此發(fā)酵過程中控制適宜的料溫與巴氏消毒是殺死競爭性雜菌、保證發(fā)酵質量的主要手段。發(fā)酵完成后，為控制環(huán)境中競爭性雜菌再次侵入，降溫出料至播種過程必須要快，空間、器具以及操作人員消毒也非常必要。采取表層料接入大量雙孢蘑菇菌種，旨在讓該菌優(yōu)先占領培養(yǎng)料表面而獲得絕對競爭優(yōu)勢。發(fā)酵好的培養(yǎng)料如果不能及時播種，儲藏必須要考慮無菌程度和溫度等條件。

8 雙孢蘑菇生產組織探討

近年來，我國農村生產力水平得到了極大提高，但勞動強度大、勞動環(huán)境差，這就使得機械化、智能化應用越發(fā)必要。筆者認為雙孢蘑菇產業(yè)要在河北省有所突破，須采取各生產階段分工協(xié)作，形成產業(yè)化流程的新型生產模式，即可以把整個生產分成2 ～3個階段，分別由不同生產者完成，尤其是栽培基質制作階段，操作規(guī)程要求嚴格，應有專業(yè)的場地、設施設備和專業(yè)的技術管理，筆者認為1 + N(一家栽培基質制作企業(yè)+多家養(yǎng)菌育菇)雙孢菇栽培生產組織模式更適宜河北乃至全國農村雙孢菇等草腐食用菌產業(yè)發(fā)展。其優(yōu)勢在于：可以培育出栽培基質制作、養(yǎng)菌、育菇等不同的專業(yè)技術人員，從而形成不同工種的職業(yè)菇農，提高生產效率；可以提高固定資產(機械設備)的利用效率，因為設備比在單一菇場內更能經常使用；與分散栽培基質制作相比，栽培基質集中制作對環(huán)境條件更便于控制。缺點是：大量栽培基質轉運可能會導致運輸成本增加；如果不能形成合作團隊，單個生產者對市場的影響有限，不宜掌握市場主動權。要做到對各環(huán)節(jié)生產者利益的保護，就必須制定相應的栽培基質、覆土材料產品標準，規(guī)定其質量與價格范圍，制定相應的地方或行業(yè)規(guī)范。