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关于发展黑木耳工厂化栽培的思考
作者:张介驰    来源:《食用菌市场》杂志    点击数:   文章发布时间:2020年08月28日 【字体:

关于发展黑木耳工厂化栽培的思考

  食用菌工厂化栽培是机械化、自动化、智能化、周年化连续生产,可最大程度地减少对劳动力依赖和自然环境气候的限制。1947年,荷兰在控制温度、湿度和通风条件下成功栽培出双孢蘑菇,这被认为是世界上最早的食用菌工厂化栽培。此后,美国、日本等国家逐渐发展食用菌工厂化栽培,栽培品种包括双孢蘑菇、金针菇、平菇、杏鲍菇、灰树花、滑菇等。我国内地食用菌工厂化栽培始于上世纪80年代双孢蘑菇发酵隧道的引进,至今全国食用菌工厂化周年生产企业已达到500多家,栽培品种和产能稳定增长,人才队伍和装备水平等逐步走向世界前列。随着农业人口减少、劳动力成本增加和食品质量安全要求提高,我国食用菌生产工厂化率必将逐步增长,有人预计在未来10年内我国食用菌工厂化栽培量将达到食用菌总产量的20%~30%。
  黑木耳是我国人工栽培最早的食用菌,目前已成为我国特色、世界第三大人工栽培食药用菌品种。黑木耳工厂化栽培发展较快,在菌种生产和菌包制备等环节已实现机械化、自动化和智能化,出耳环境工厂化调节能力近年来显著提升,并已实现寒地周年出耳。黑龙江佰盛食用菌公司于2015年1月至2月间,在室外环境温度为-28 ℃~-5 ℃情况下,于阳光温室内进行 5 万袋菌包出耳试验并取得成功,菌包开口和催芽出耳等环节的环境调控技术为全面实现黑木耳工厂化栽培奠定了实践基础。
  一、黑木耳工厂化栽培的探索与实践
  (一)黑木耳菌种工厂化生产
  黑木耳菌种工厂化生产绝大部分使用液体菌种,与固体菌种相比具有生产效率高,菌丝性状均一稳定,接种后流动性和分散性好等特点,用于制备原种栽培种效果好,直接接种段木也可促进提前出耳和提高产量。近年来黑木耳液体菌种生产依托传统微生物发酵技术和配套装备设施,生产稳定性稳步提高,已在工厂化生产中广泛应用。
  1.发酵培养原料及配方优化
  以液体菌种中黑木耳菌丝生物量为指标,通过单因素试验、正交实验和响应面法等,对液体菌种发酵培养原料及配方进行了多项比较研究。结果显示,葡萄糖、蔗糖和酵母膏、蛋白胨、牛肉粉等为适宜碳氮源,而米糠、木屑和无机氮则不适宜用作其主要营养源。发酵培养基最适初始pH一般为6~8,但李玉梅等和王谦等研究显示,以pH为5时最佳。这可能与培养基原料种类和试验菌株特性差异有关,这种差异导致试验优化得发酵培养基配方差异较大。
  2.发酵培养工艺优化
  黑木耳液体菌种生产大部分为分批发酵,投料接种后一般通过调节温度、通气量、搅拌速度和罐压变化,对发酵情况进行调整。以菌丝生物量为评价指标,孟丽君等研究认为各因素影响大小的顺序依次为温度、接种量、转速和摇瓶装量;而王谦等研究则表明大小顺序为初始pH、转速、接种量和培养温度。较高通气量、搅拌速度和罐压可提高发酵液中溶氧浓度,并有利于黑木耳菌丝生长。也有研究认为,强烈摇瓶振荡会导致菌丝断裂和影响正常生长代谢。在菌丝形态方面,根据牛福文等研究结果,发酵中前期菌丝球个数增加明显,中后期菌丝球增重更快;菌丝球大小、疏密情况与培养基粘度差异相关。张介驰等试验认为,发酵培养基中接种木屑菌种比接种PDA菌种发酵效果好,菌丝量增长快、菌球均一、疏松,接种应用后萌发快、生长迅速。
  可见,黑木耳液体菌种发酵生产过程受基质营养和培养环境等多因素影响,而不同因素间也存在相互影响。如发酵温度影响菌丝代谢活性,影响溶氧和碳氮营养消耗,造成 pH 波动,进而影响代谢活性、菌丝生长和菌丝球疏密结构。张介驰等通过加大通气量,提高溶氧浓度,有效抑制了发酵液中期 pH 的下降。因此应借鉴杏鲍菇等其他食用菌品种的成功经验,加强液体菌种生产中黑木耳菌丝生长繁殖与营养、环境条件的关系研究,建立最佳发酵调控工艺,提高生产效率。
  3.液体菌种质量检查与保存
  黑木耳液体菌种质量目前一般仅限于对发酵液色泽、气味和菌丝球状态的感官检查,及显微镜观察菌丝形态和检视杂菌。陈静等报道,可通过显微技术比较菌丝特点,检出杂菌;通过结晶紫染色法,观察菌丝状态及锁状联合情况。张介驰等报道用酚红肉汤培养基离线快 速鉴别细菌污染。李红等报道了一种利用 TTC-脱氢酶还原法快速检测黑木耳菌丝活力的实验室方法。
  研究表明,黑木耳液体菌种在4℃环境下保存20~30天对接种后菌丝萌发及生长影响不大,但保存时间过长会导致萌发延迟、生长缓慢和污染率增加;室温条件保存对液体菌种质量影响较大。因此黑木耳液体菌种临时性短期储存应在低温环境中进行。
  (二)黑木耳菌包工厂化生产
  在早期黑木耳菌包生产中,为了提高生产效率,一些栽培户探索形成了“集中装袋、灭菌和接种,分散养菌出耳”的联合模式,菌包生产大型设备的集中使用场所构成了菌包厂雏形。2005 年黑龙江省绥阳林业局投资近百万元建立了全省第一家黑木耳菌包厂,日产能力达到 1 万袋。此后,随着黑木耳菌包生产设施的机械化、自动化程度提高,以及近年来的多项政策支持,黑木耳菌包工厂化生产企业数量和规模均大幅度提升。根据我们各地调研后的汇总结果保守估计,目前全国黑木耳菌包厂日产能力累计已超过 1 100 万袋。
  黑木耳菌包工厂化生产为产业发展带来了重大机遇,使传统生产模式制袋环节存在的原辅材料投入品安全管理问题和料包质量差异问题得到很大改善,并大幅度提高了基质制备均一性、灭菌处理成功率、生产空间洁净度、生产操作规范性和菌包标准化程度,显著减少了人力、物力消耗和资源浪费。
  此外,黑木耳菌包工厂化也在开展“先期基质集中灭菌和冷却接种、后期无菌装袋集中养菌”的生产工艺及配套设施的创新探索。但基质原料处理技术、菌包制备技术和发菌条件优化等方面的深入研究和创新明显不足,尚未最大程度地发挥菌包工厂化生产的潜能和优势。
  (三) 黑木耳工厂化出耳
  近年来,随着出耳管理技术和设施配套能力不断提高,目前以棚室立体吊袋出耳为代表的出耳模式更加完善。棚室立体出耳不仅提高土地利用率,还可通过棚室遮阴、防雨、保温和控湿等功能,最大程度地发挥自然气候优势、消减异常气候的不利影响,实现出耳时段、周期和季节的调整,最终达到提高单袋产量、产品质量和栽培效益。
  结合黑木耳“遮阴栽培”和“全光栽培”的成功经验及研究成果,目前黑木耳棚室栽培管理技术越来越规范和有效。虽然与杏鲍菇等室内周年出菇相比尚有差距,但目前棚室设施的给水、遮阴、防雨、通风和晾晒等调控功能则更适用于黑木耳出耳,是实现黑木耳生产栽培全过程工厂化的有益探索和实践。
  黑木耳工厂化出耳发展主要受到两方面影响。一是经济效益。工厂化出耳成本高,产品竞争力不突出,综合效益上升不显著。二是设施调控能力。黑木耳棚室需光照充足,通风好,“干湿交替”管理,出耳室调控能力不足影响菌包抗性、出耳质量和产量。因此,发展工厂化出耳还需进一步提升棚室环境调控的智能化水平。
  二、发展黑木耳工厂化栽培的建议
  (一)建立液体菌种质量标准和检测评价方法
  目前黑木耳液体菌种质量检测主要集中在菌种纯度和菌丝生物量等方面,缺乏对菌种活力等系列指标检测评价。我国食用菌标准体系中,液体菌种相关技术规范较少,迫切需要建立与工厂化生产模式相适应的黑木耳菌种质量标准体系,并据此形成规范合理的菌种保藏管理和培养扩繁技术。
  液体菌种生产是黑木耳工厂化栽培的重要环节,建立质量指标不仅要评价液体菌种成品本身质量, 而且需关联接种应用后菌丝萌发生长情况和后期栽培出耳表现。姚方杰等研究制定了“黑木耳菌种质量可追溯规范”,有助于规范黑木耳菌种生产应用,同时也可供黑木耳菌种质量指标与栽培生产表现对应关系研究参考。
  建议加强黑木耳液体菌种生产技术研究,系统研究基质营养和培养条件对液体菌种中黑木耳菌丝球疏密形态和数量、游离菌丝数量及形态、关键酶和主要代谢产物含量、碳氮营养消耗比例、酸碱度等指标的影响,同时进一步研究上述指标与液体菌种应用效果的相关性。在确定影响权重的基础上,建立黑木耳液体菌种系统完善的质量标准体系,并在此标准指导下建立规范完善菌种扩繁培养技术规程,包括培养基组成、培养条件和菌种维护等。
  (二) 完善黑木耳菌包质量标准
  目前对黑木耳菌包质量检测评价十分粗放,一般限于菌种纯度、菌丝长势等生物指标和菌包重量、菌包弹性等理化指标,大都没有涉及菌丝活力和出耳能力等。研究表明,黑木耳菌包中基质营养和形态、培养基灭菌方式和菌丝培养环境条件等都会直接或间接地影响出耳表现,如菌包形态、菌丝抗性、生物转化率、出耳周期和产品质量等。因此,亟待建立完善的黑木耳菌包质量标准体系,这个体系应涵盖基质营养、菌丝活力等菌包成品质量指标,以及影响菌包出耳表现的其他内在指标及环境指标。
  建议加强菌包质量标准体系研究,进一步明确栽培原料(如原料种类、粒度及配方)、培养基质(如基质松紧度、含水量及 pH)、发菌环境(如菌丝培养、菌包贮存环境及时长)和菌丝活力(如菌丝形态、活力和关键酶浓度)等对菌包出耳能力表现的影响作用及影响水平,在此基础上根据影响权重建立黑木耳菌包质量标准体系。
  (三)选育工厂化出耳的专用品种及创新配套技术
  在当前认知水平和栽培实践中,黑木耳出耳期需要数次“干湿交替”和“光照温差刺激”。工厂化栽培黑木耳,出耳过程需要频繁调控环境参数以满足耳片生长发育要求,因此设施投入大,能耗大、运行成本高。因而,选育出耳速度快、生物转化率高和棚室环境下产品质量突出的专用品种,是工厂化栽培的迫切需求。
  在配套管理技术方面应加强黑木耳生理特性研究,进一步明确温度、湿度、光照、氧气等环境指标的数值水平、变化频率和变化幅度等对黑木耳子实体生长发育的影响,据此制定黑木耳工厂化出耳精准调控技术。并应尝试突破露地栽培传统技术,创新菌包生产和出耳管理新模式,如改变菌包形式、调整出耳方式,实现黑木耳单潮次、高质量和速生出耳,依靠技术集成创新提高出耳设施利用率、降低管理成本和提高产品市场竞争力。
  总之,黑木耳工厂化栽培发展之路还很长,有很多问题尚待破解。但应坚信,在探索过程中的每次成功都会成为由“必然王国”向“自由王国”前进的动力,必将有力推动黑木耳栽培业的发展与进步。

  常用计量单位符号 1、时间:d(天)、h(小时)、min(分)、s(秒)。 2、长度:km(千米)、m(米)、cm(厘米)、mm(毫米)。 3、面积:m2(平方米)、667m2(亩)、hm2(公顷)。 4、体积:m3(立方米)、L(升)、ml(毫升)、μl(微升)。 5、质量:t(吨)、kg(公斤 千克)、g(克)、mg(毫克)、μg(微克)。 6、浓度:mg/L、mg/kg(ppm,1×10-6)。

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