1食用菌产业发展演变
食用菌栽培起始于800多年前浙江省庆元县“剁花法”原生态栽培,当时菌种靠食用菌成熟后的孢子随空气流动进行传播,其“林-菇共育系统”2022年11月4日正式入选全球重要农业文化遗产(GIAHS)保护名录。到后来发展到“段木栽培”、“代料栽培”,就开始应用培养基培养固体菌种接种到段木上或栽培料上进行栽培,进一步提升了食用菌栽培效益和效率。随着食用菌需求量的增加,食用菌栽培从小规模种植发展到工业化、规模化生产,食用菌菌种也随之从最早的孢子自然传播方式上升到固体菌种接种,进而发展到工厂化液体菌种生产,节省了菌种培养时间和空间,提高了食用菌栽培效率和效益。本文主要介绍食用菌液体菌种培养与应用技术要点,以供参考。
2液体菌种与固体菌种的对比优势
液体菌种是在液体培养基中利用生物发酵培育出来的食用菌菌种。与固体菌种相比,液体菌种具有三大优势:
2.1液体菌种培养原材料成本低
2.1.1原材料成本低
液体菌种培养基主要原料为淀粉、蛋白质、维生素等物质,相对固体菌种原料,价格较低且容易采购,如玉米淀粉,生产范围广,随处都可以就地取材,不单价格廉价而且质量稳定,既可降低生产成本又能提高培养基营养质量,培养优质菌种,降低接种时菌种的营养风险。
2.1.2贮藏空间小
以杏鲍菇为例,液体菌种一般0.1 L就可以接种1个菌包,菌种贮存用空间较小,与固体菌种相比,可以节省菌种贮存空间,降低生产成本。
2.1.3生长快、培养时间短
液体菌种从试管种(母种)到栽培种的培养时间一般只需要7~10 d,既缩短了菌种的培养时间,为食用菌栽培生产留足更多时间;另一方面可以减少菌种培养人工成本。
2.2液体菌种培养期间生长快
液体菌种从试管种取出到三角瓶中培养最多只需要7 h就可以转入发酵罐中进行大规模培养,在发酵罐中正常情况一般只需要8~9 d,最多10 d就完全可以接入栽培料;与固体菌种相比,可以节省20 d左右的培养时间[1]。
2.3液体菌种品质好
2.3.1液体菌种活力强
液体菌种充分利用液体流动性,在接入栽培料后可快速渗透到栽培料中,因其爆发点较多,可迅速占据接种口的栽培料,使杂菌没有入侵感染的机会。
2.3.2液体菌种纯度高
液体菌种在整个培养过程中都完全处于封闭式培养,一般不容易感染杂菌;并且液体菌种不分等级,直接从母种培养成栽培种,纯度较高。与固体菌种相比,固体菌种在培养期间经过一级种、二级种、三级种等的转接和培养,有可能会导致菌种变异或种性退化等降低菌种质量。
2.3.3液体菌种一致性强
在接入栽培料后菌丝生长整齐一致。
3液体菌种制作和培养需要的设施设备
液体菌种制作和培养,一般需要配备各种规格的三角瓶、试管、小钢珠、酒精灯、高压灭菌锅、往复式振动床、无菌接种工作台或百万级的无菌接种车间、发酵罐、空气压缩机、锅炉及净化设备等。相比固体菌种培养需要更多的设施设备,一次性前期投资相对较高,一般中小型生产企业或经营主体投资难以接受,但实行工厂化生产菌种的企业,虽然前期投入较高,但总体运行其生产成本较低[2]。
4液体菌种培养技术要点
生产食用菌液体菌种主要流程为:培养基配备-装料-灭菌-冷却-接种-发酵罐培养-接种栽培料。其培养主要分为两个阶段,即摇瓶振荡培养和发酵罐发酵培养。
4.1配制液体培养基
在选择培养基原料时必须保证原料价格低廉,营养丰富且全面,取材方便、贮量大,质量稳定,酸碱度适中。液体培养基配制因食用菌品种不同而有较大差异。以1 L液体摇瓶培养基为例:
杏鲍菇摇瓶培养基配方为:葡萄糖10 g、大豆粉60 g、硫酸氢钾40.5 g、硫酸镁0.5 g、蛋白5 g、外加1%维生素B1。香菇摇瓶培养基配方为:玉米粉30 g、红糖30 g,磷酸二氢钾0.7 g,硫酸镁0.5 g,维生素B11片,液体培养基的pH7左右。海鲜菇摇瓶培养基配方为:玉米淀粉0.6 g、马铃薯淀粉4.8 g、麦麸10 g、硫酸亚铁40.6 g、硫酸氢钾41.2 g、蛋白腺3 g,外加1%维生素B1即可。金针菇摇瓶培养基配方为:马铃薯100 g、红糖15 g、葡萄糖10 g、聚氧丙烯甘油0.3 mL蛋白胨2 g、麦麸40 g、磷酸二氢钾2 g、硫酸镁1 g,维生素B11片,液体培养基pH7左右。
4.2摇瓶振荡培养
4.2.1接种前准备
将配制好的培养料装入三角瓶中并按比例注入所需的水,装料和注入水时,所有原料都不能超过整个三角瓶容量的1/4,若超过1/4后,在振荡摇瓶时,培养基容易接触瓶口棉塞而感染;同时在三角瓶中放入1个小钢珠,防止在高温灭菌时瓶底产生垢,降低液体培养基的有效成分;再将三角瓶密封好放入高压灭菌锅内进行灭菌,当高压灭菌锅内气压达到105 Mpa、温度达到120℃时开始计时,20 min后即可达到灭菌效果,取出冷却20 min后即可接种。
4.2.2接种
在无菌工作台中将斜面种(试管种)接入三角瓶中即可进行摇瓶振荡培养。
4.2.3摇瓶振荡培养
将已接种的三角瓶放在振动摇床上,将摇床的温度调节在23~25℃,振动频率在80~100次/min,振动幅度在6~10 cm,即可开始培养,一般在7 h内就可以完成整个摇瓶振荡培养全过程,这时通过观察,培养基通透性较好,菌丝球数量较多,散发出菌种独有的芳香气味,培养结束[3]。
4.3发酵罐培养
发酵罐培养主要流程是:培养基配制-装入发酵罐-灭菌(当气压达0.12 Mpa、温度达125℃时开始计时,35 min可以完成灭菌,灭菌要彻底,避免培养过程中杂菌感染)-冷却-接种(三角瓶种)-发酵罐培养-接种栽培。
4.3.1发酵罐的选择
选择发酵罐既要考虑菌种生长空间又要考虑操作安全与便捷,通过试验总结,一般选容量为1 000 L的发酵罐较好,一次可接种1万棒(包),适宜各种规模企业的生产需求。
4.3.2检查发酵罐与接种
在用发酵罐培养前应先检查好发酵罐搅拌系统、供氧系统、冷却系统、温度控制系统等,保证各项设备可以正常使用,如有问题需及时调整,确保正常使用后向发酵罐里注入培养基,进行灭菌处理并冷却后接入三角瓶培养的液体菌种。
4.3.3发酵罐培养
在发酵罐培养过程中:一是严格控制供氧量。当气压达气压0.02~0.04 Mpa时,将发酵罐的供氧系统调节到1.2~1.5 m3/h,若供氧量太低罐室内溶氧深度不够,菌种就会变黄;若供氧量过多,气流也会影响菌丝球形成。二是严格控制温度。温度控制系统调节到25~28℃,使罐室与无净空间温度控制在25~28℃,最高不超过31℃,若温度低于25℃,菌丝生产较慢;若温度高于31℃,将会抑制菌丝生长,甚至导致菌丝死亡。
4.3.4菌种贮藏
液体菌种培养好后应当立即开始接种,其保存时间为1~2 d,在适当加压和降温条件下可以延长到3 d,超过3 d就会自溶,必须作报废处理。
5接种
5.1食用菌液体菌种接种方式的选择
食用菌液体菌种接种包括两种方式:一种是利用人工接种;一种是利用全自动化机械设备接种。为确保接种过程不受杂菌感染,建议采用自动化装置设备接种。因人工接种速度慢,易导致感染,且剂量把握不一,接种后长势不一致,人工接种还因个人原因导致感染。
5.2食用菌液体菌种接种风险防控措施
一是采用自动化设备接种:接种速度快、剂量准,同时自动化接种设备的发酵罐、接种管、出料泵、接种针都连接为同一整体,并在封闭条件下进行,只要消毒灭菌彻底,一般不会感染。二是充分利用发酵罐培养时培养基(液)的溶氧作用,发酵罐会提高溶氧浓度、对培养基进行充分混合均匀,给菌种生长提供较好的环境,避免了液体菌种接种营养风险。三是采用速效营养培养,降低接种风险。速效营养作用于液体菌种接种时菌丝体扩张初期量少体弱时的能量补充,提高菌丝活力,较好地完成过渡到消化主料的状况,减少接种营养风险。
6食用菌液体菌种制作的缺点
液体菌种虽然品质好、优势多,但也同样存在缺点,在生产上一定要结合实际情况进行优化。一是设备一次性投入较大,一般企业难以接受;二是发酵罐规格选择较难,规格小不利益菌丝生长,规格大的发酵罐安全系数较低;三是制作和培养对环境要求较高,接种室最低都要求达百万级以上的净化空间,否则杂菌感染风险较大;四是接种后发酵罐内室清洗难度大,容易引发二次感染;液体菌种接种完后,要对发酵罐及相关配套设备进行彻底清洗,若没有彻底清洗干净,再次使用时,残留在罐室壁上、接种管上等的残留物会成为污染源,导致培养失败。
7食用菌液体菌种在生产上的应用
7.1液体菌种应用现状
从生产上看,金针菇液体菌种生产技术很成熟,用量大,规模以上的企业基本都应用液体菌种进行工厂生产并取得较好的经济效益。其次是杏鲍菇,原袋栽杏鲍菇多用固体菌种接种,随着液体菌种研发技术的不断深入,袋栽杏鲍菇也逐渐从固体菌种转向液体菌种,应用范围日趋扩大。绣针菇、平菇、海鲜菇、榆黄蘑、黑皮鸡棕、木耳、猪肚菌、香菇等食用菌也开始探索使用液体菌种。实践证明,袋栽绣针菇、平菇、海鲜菇、榆黄蘑、黑皮鸡棕、猪肚菌等品种都有经营主体应用液体菌种栽培取得较好的经济效益,少数经营主体因技术不成熟受到损失。
7.2液体菌种在香菇生产上的应用
将液体菌种转为固体菌种接入香菇袋栽料(生产菌棒),即前一段应用液体菌种培养技术,把液体菌种培养好后,将液体菌种转接到固体菌包(短棒)培养基上,在20 d左右就完全占领栽培料(菌棒),再用固体菌种按每棒(生产菌棒)4~5个接种口的方式接种到栽培料(生产菌棒)上,既充分利用液体菌种生长快、活力强、一致性强、品质好、成本低等优势,有效解决杂菌感染的问题,取得较好的成效。
参考文献
[1]红英,强巴卓嘎,熊卫萍,等.高原地区食用菌液体菌种摇床培养基试验初报[J].农业与技术,2013(9):113-114.
[2]王谦,刘敏,李天月.食用菌液体菌种培养技术的研究与应用[J].医学研究与教育,2011,28(6):62-65,93.
[3]李志香.食用菌液体菌种培养技术研究[J].山东教育学院学报,2003,18(5):98-99.
(贵州省六盘水市水城区农业农村局李真进)