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關于發展黑木耳工廠化栽培的思考
作者:張介馳    來源:《食用菌市場》雜志    點擊數:   文章發布時間:2020年08月28日 【字體:

關于發展黑木耳工廠化栽培的思考

  食用菌工廠化栽培是機械化、自動化、智能化、周年化連續生產,可最大程度地減少對勞動力依賴和自然環境氣候的限制。1947年,荷蘭在控制溫度、濕度和通風條件下成功栽培出雙孢蘑菇,這被認為是世界上最早的食用菌工廠化栽培。此后,美國、日本等國家逐漸發展食用菌工廠化栽培,栽培品種包括雙孢蘑菇、金針菇、平菇、杏鮑菇、灰樹花、滑菇等。我國內地食用菌工廠化栽培始于上世紀80年代雙孢蘑菇發酵隧道的引進,至今全國食用菌工廠化周年生產企業已達到500多家,栽培品種和產能穩定增長,人才隊伍和裝備水平等逐步走向世界前列。隨著農業人口減少、勞動力成本增加和食品質量安全要求提高,我國食用菌生產工廠化率必將逐步增長,有人預計在未來10年內我國食用菌工廠化栽培量將達到食用菌總產量的20%~30%。
  黑木耳是我國人工栽培最早的食用菌,目前已成為我國特色、世界第三大人工栽培食藥用菌品種。黑木耳工廠化栽培發展較快,在菌種生產和菌包制備等環節已實現機械化、自動化和智能化,出耳環境工廠化調節能力近年來顯著提升,并已實現寒地周年出耳。黑龍江佰盛食用菌公司于2015年1月至2月間,在室外環境溫度為-28 ℃~-5 ℃情況下,于陽光溫室內進行 5 萬袋菌包出耳試驗并取得成功,菌包開口和催芽出耳等環節的環境調控技術為全面實現黑木耳工廠化栽培奠定了實踐基礎。
  一、黑木耳工廠化栽培的探索與實踐
  (一)黑木耳菌種工廠化生產
  黑木耳菌種工廠化生產絕大部分使用液體菌種,與固體菌種相比具有生產效率高,菌絲性狀均一穩定,接種后流動性和分散性好等特點,用于制備原種栽培種效果好,直接接種段木也可促進提前出耳和提高產量。近年來黑木耳液體菌種生產依托傳統微生物發酵技術和配套裝備設施,生產穩定性穩步提高,已在工廠化生產中廣泛應用。
  1.發酵培養原料及配方優化
  以液體菌種中黑木耳菌絲生物量為指標,通過單因素試驗、正交實驗和響應面法等,對液體菌種發酵培養原料及配方進行了多項比較研究。結果顯示,葡萄糖、蔗糖和酵母膏、蛋白胨、牛肉粉等為適宜碳氮源,而米糠、木屑和無機氮則不適宜用作其主要營養源。發酵培養基最適初始pH一般為6~8,但李玉梅等和王謙等研究顯示,以pH為5時最佳。這可能與培養基原料種類和試驗菌株特性差異有關,這種差異導致試驗優化得發酵培養基配方差異較大。
  2.發酵培養工藝優化
  黑木耳液體菌種生產大部分為分批發酵,投料接種后一般通過調節溫度、通氣量、攪拌速度和罐壓變化,對發酵情況進行調整。以菌絲生物量為評價指標,孟麗君等研究認為各因素影響大小的順序依次為溫度、接種量、轉速和搖瓶裝量;而王謙等研究則表明大小順序為初始pH、轉速、接種量和培養溫度。較高通氣量、攪拌速度和罐壓可提高發酵液中溶氧濃度,并有利于黑木耳菌絲生長。也有研究認為,強烈搖瓶振蕩會導致菌絲斷裂和影響正常生長代謝。在菌絲形態方面,根據牛福文等研究結果,發酵中前期菌絲球個數增加明顯,中后期菌絲球增重更快;菌絲球大小、疏密情況與培養基粘度差異相關。張介馳等試驗認為,發酵培養基中接種木屑菌種比接種PDA菌種發酵效果好,菌絲量增長快、菌球均一、疏松,接種應用后萌發快、生長迅速。
  可見,黑木耳液體菌種發酵生產過程受基質營養和培養環境等多因素影響,而不同因素間也存在相互影響。如發酵溫度影響菌絲代謝活性,影響溶氧和碳氮營養消耗,造成 pH 波動,進而影響代謝活性、菌絲生長和菌絲球疏密結構。張介馳等通過加大通氣量,提高溶氧濃度,有效抑制了發酵液中期 pH 的下降。因此應借鑒杏鮑菇等其他食用菌品種的成功經驗,加強液體菌種生產中黑木耳菌絲生長繁殖與營養、環境條件的關系研究,建立最佳發酵調控工藝,提高生產效率。
  3.液體菌種質量檢查與保存
  黑木耳液體菌種質量目前一般僅限于對發酵液色澤、氣味和菌絲球狀態的感官檢查,及顯微鏡觀察菌絲形態和檢視雜菌。陳靜等報道,可通過顯微技術比較菌絲特點,檢出雜菌;通過結晶紫染色法,觀察菌絲狀態及鎖狀聯合情況。張介馳等報道用酚紅肉湯培養基離線快 速鑒別細菌污染。李紅等報道了一種利用 TTC-脫氫酶還原法快速檢測黑木耳菌絲活力的實驗室方法。
  研究表明,黑木耳液體菌種在4℃環境下保存20~30天對接種后菌絲萌發及生長影響不大,但保存時間過長會導致萌發延遲、生長緩慢和污染率增加;室溫條件保存對液體菌種質量影響較大。因此黑木耳液體菌種臨時性短期儲存應在低溫環境中進行。
  (二)黑木耳菌包工廠化生產
  在早期黑木耳菌包生產中,為了提高生產效率,一些栽培戶探索形成了“集中裝袋、滅菌和接種,分散養菌出耳”的聯合模式,菌包生產大型設備的集中使用場所構成了菌包廠雛形。2005 年黑龍江省綏陽林業局投資近百萬元建立了全省第一家黑木耳菌包廠,日產能力達到 1 萬袋。此后,隨著黑木耳菌包生產設施的機械化、自動化程度提高,以及近年來的多項政策支持,黑木耳菌包工廠化生產企業數量和規模均大幅度提升。根據我們各地調研后的匯總結果保守估計,目前全國黑木耳菌包廠日產能力累計已超過 1 100 萬袋。
  黑木耳菌包工廠化生產為產業發展帶來了重大機遇,使傳統生產模式制袋環節存在的原輔材料投入品安全管理問題和料包質量差異問題得到很大改善,并大幅度提高了基質制備均一性、滅菌處理成功率、生產空間潔凈度、生產操作規范性和菌包標準化程度,顯著減少了人力、物力消耗和資源浪費。
  此外,黑木耳菌包工廠化也在開展“先期基質集中滅菌和冷卻接種、后期無菌裝袋集中養菌”的生產工藝及配套設施的創新探索。但基質原料處理技術、菌包制備技術和發菌條件優化等方面的深入研究和創新明顯不足,尚未最大程度地發揮菌包工廠化生產的潛能和優勢。
  (三) 黑木耳工廠化出耳
  近年來,隨著出耳管理技術和設施配套能力不斷提高,目前以棚室立體吊袋出耳為代表的出耳模式更加完善。棚室立體出耳不僅提高土地利用率,還可通過棚室遮陰、防雨、保溫和控濕等功能,最大程度地發揮自然氣候優勢、消減異常氣候的不利影響,實現出耳時段、周期和季節的調整,最終達到提高單袋產量、產品質量和栽培效益。
  結合黑木耳“遮陰栽培”和“全光栽培”的成功經驗及研究成果,目前黑木耳棚室栽培管理技術越來越規范和有效。雖然與杏鮑菇等室內周年出菇相比尚有差距,但目前棚室設施的給水、遮陰、防雨、通風和晾曬等調控功能則更適用于黑木耳出耳,是實現黑木耳生產栽培全過程工廠化的有益探索和實踐。
  黑木耳工廠化出耳發展主要受到兩方面影響。一是經濟效益。工廠化出耳成本高,產品競爭力不突出,綜合效益上升不顯著。二是設施調控能力。黑木耳棚室需光照充足,通風好,“干濕交替”管理,出耳室調控能力不足影響菌包抗性、出耳質量和產量。因此,發展工廠化出耳還需進一步提升棚室環境調控的智能化水平。
  二、發展黑木耳工廠化栽培的建議
  (一)建立液體菌種質量標準和檢測評價方法
  目前黑木耳液體菌種質量檢測主要集中在菌種純度和菌絲生物量等方面,缺乏對菌種活力等系列指標檢測評價。我國食用菌標準體系中,液體菌種相關技術規范較少,迫切需要建立與工廠化生產模式相適應的黑木耳菌種質量標準體系,并據此形成規范合理的菌種保藏管理和培養擴繁技術。
  液體菌種生產是黑木耳工廠化栽培的重要環節,建立質量指標不僅要評價液體菌種成品本身質量, 而且需關聯接種應用后菌絲萌發生長情況和后期栽培出耳表現。姚方杰等研究制定了“黑木耳菌種質量可追溯規范”,有助于規范黑木耳菌種生產應用,同時也可供黑木耳菌種質量指標與栽培生產表現對應關系研究參考。
  建議加強黑木耳液體菌種生產技術研究,系統研究基質營養和培養條件對液體菌種中黑木耳菌絲球疏密形態和數量、游離菌絲數量及形態、關鍵酶和主要代謝產物含量、碳氮營養消耗比例、酸堿度等指標的影響,同時進一步研究上述指標與液體菌種應用效果的相關性。在確定影響權重的基礎上,建立黑木耳液體菌種系統完善的質量標準體系,并在此標準指導下建立規范完善菌種擴繁培養技術規程,包括培養基組成、培養條件和菌種維護等。
  (二) 完善黑木耳菌包質量標準
  目前對黑木耳菌包質量檢測評價十分粗放,一般限于菌種純度、菌絲長勢等生物指標和菌包重量、菌包彈性等理化指標,大都沒有涉及菌絲活力和出耳能力等。研究表明,黑木耳菌包中基質營養和形態、培養基滅菌方式和菌絲培養環境條件等都會直接或間接地影響出耳表現,如菌包形態、菌絲抗性、生物轉化率、出耳周期和產品質量等。因此,亟待建立完善的黑木耳菌包質量標準體系,這個體系應涵蓋基質營養、菌絲活力等菌包成品質量指標,以及影響菌包出耳表現的其他內在指標及環境指標。
  建議加強菌包質量標準體系研究,進一步明確栽培原料(如原料種類、粒度及配方)、培養基質(如基質松緊度、含水量及 pH)、發菌環境(如菌絲培養、菌包貯存環境及時長)和菌絲活力(如菌絲形態、活力和關鍵酶濃度)等對菌包出耳能力表現的影響作用及影響水平,在此基礎上根據影響權重建立黑木耳菌包質量標準體系。
  (三)選育工廠化出耳的專用品種及創新配套技術
  在當前認知水平和栽培實踐中,黑木耳出耳期需要數次“干濕交替”和“光照溫差刺激”。工廠化栽培黑木耳,出耳過程需要頻繁調控環境參數以滿足耳片生長發育要求,因此設施投入大,能耗大、運行成本高。因而,選育出耳速度快、生物轉化率高和棚室環境下產品質量突出的專用品種,是工廠化栽培的迫切需求。
  在配套管理技術方面應加強黑木耳生理特性研究,進一步明確溫度、濕度、光照、氧氣等環境指標的數值水平、變化頻率和變化幅度等對黑木耳子實體生長發育的影響,據此制定黑木耳工廠化出耳精準調控技術。并應嘗試突破露地栽培傳統技術,創新菌包生產和出耳管理新模式,如改變菌包形式、調整出耳方式,實現黑木耳單潮次、高質量和速生出耳,依靠技術集成創新提高出耳設施利用率、降低管理成本和提高產品市場競爭力。
  總之,黑木耳工廠化栽培發展之路還很長,有很多問題尚待破解。但應堅信,在探索過程中的每次成功都會成為由“必然王國”向“自由王國”前進的動力,必將有力推動黑木耳栽培業的發展與進步。

  常用計量單位符號 1、時間:d(天)、h(小時)、min(分)、s(秒)。 2、長度:km(千米)、m(米)、cm(厘米)、mm(毫米)。 3、面積:m2(平方米)、667m2(畝)、hm2(公頃)。 4、體積:m3(立方米)、L(升)、ml(毫升)、μl(微升)。 5、質量:t(噸)、kg(公斤 千克)、g(克)、mg(毫克)、μg(微克)。 6、濃度:mg/L、mg/kg(ppm,1×10-6)。

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