楊小兵,鄭國楊,胡澤生,張一帆,夏鳳娜,陳秋顏
(1.廣東省微生物研究所省部共建華南應(yīng)用微生物國家重點實驗室廣東省菌種保藏與應(yīng)用重點實驗室,廣東 廣州 501070;2.廣州市白云區(qū)農(nóng)欣草菇食用菌專業(yè)合作社,廣東 廣州 510470;3.廣東省食用菌行業(yè)協(xié)會,廣東 廣州 510070)
〈栽培技術(shù)〉
草菇工廠化栽培關(guān)鍵技術(shù)的研究*
楊小兵1,鄭國楊1,胡澤生2,張一帆1,夏鳳娜1,陳秋顏3**
(1.廣東省微生物研究所省部共建華南應(yīng)用微生物國家重點實驗室廣東省菌種保藏與應(yīng)用重點實驗室,廣東 廣州 501070;2.廣州市白云區(qū)農(nóng)欣草菇食用菌專業(yè)合作社,廣東 廣州 510470;3.廣東省食用菌行業(yè)協(xié)會,廣東 廣州 510070)
本研究設(shè)計了配合工廠化操作的培養(yǎng)基殺菌和人工氣候調(diào)控方法,通過菌種穩(wěn)定性試驗、原料配伍試驗、發(fā)酵預(yù)處理試驗和栽培模式試驗,創(chuàng)新獲得草菇工廠化栽培的關(guān)鍵技術(shù),與常規(guī)的簡易菇房栽培相比,可實現(xiàn)自動機械化操作,周年穩(wěn)定產(chǎn)菇,避免使用農(nóng)藥,人工強度大減,縮短生產(chǎn)周期,而平均生物學(xué)效率持平,為建立現(xiàn)代的草菇工廠化栽培工藝創(chuàng)造了可靠的技術(shù)條件。
食用菌;草菇;工廠化栽培;菌種保藏;有氧發(fā)酵;筐式栽培;人工氣候
我國是草菇的原產(chǎn)地,據(jù)廣東韶關(guān)的地方志記載,明朝南華寺的和尚已在用堆草澆泔的方法培植草菇,是草菇栽培歷史上最早的記錄[1]。廣東省微生物研究所于上世紀(jì)60年代在國內(nèi)首創(chuàng)了草菇的大田和簡易菇房栽培法,并選育出首批草菇菌種V20、V23,其復(fù)壯種至今仍是全國各地的主產(chǎn)品種[2]。
草菇生長適宜溫度高達28℃~38℃,在現(xiàn)有食用菌品種中最高。生長周期僅10 d左右,在現(xiàn)有食用菌品種中最快。全年平均生物學(xué)效率僅10%(稻草培養(yǎng)基)~25%(廢棉培養(yǎng)基),由于近年廢棉價格大幅度上漲,原料摻假導(dǎo)致生物學(xué)效率普遍降到20%以下,幾乎在現(xiàn)有食用菌品種中最低。常規(guī)草菇簡易菇房栽培方法,在菌種易退化[3]、生產(chǎn)環(huán)境高溫悶濕、勞動強度大、病蟲害肆虐、濫用農(nóng)藥、污水泛濫、氣味惡臭、產(chǎn)量質(zhì)量波動大、廢渣比例高等問題上比其他品種問題更為突出。最近,因媒體持續(xù)報道廣州市市民生活水源河道污染的問題,草菇主產(chǎn)地的白云區(qū)政府已發(fā)文《關(guān)于開展水環(huán)境污染綜合治理的通告(云府【2013】25號)》,要求“各草菇種植場于2014年3月31日前完成無污染排放的轉(zhuǎn)型升級……對到期未完成轉(zhuǎn)型升級的違法排污草菇種植場,依法予以關(guān)閉清理”。草菇的工廠化栽培已到了勢在必行,迫在眉睫的關(guān)頭。
受制于草菇遺傳規(guī)律的特異性、菌種不穩(wěn)定、草菇生長對環(huán)境條件十分敏感等原因,草菇的工廠化栽培研究一直未取得商業(yè)意義上的突破,多地宣稱建立的草菇工廠化栽培項目實際上是將常規(guī)栽培模式進行簡單集約化,頂多是美化了菇房和廠區(qū)環(huán)境,而實質(zhì)的工藝技術(shù)并無明顯改觀[4-6]。本研究結(jié)合多年來的自主創(chuàng)新和合作研究成果,抓住草菇菌種的質(zhì)量保障、高性價比原料的選配和增效預(yù)處理、機械化工藝降低勞動強度、人工氣候自動調(diào)控、病蟲害和污染控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié),研發(fā)出草菇工廠化栽培的系列新技術(shù),為建立真正的草菇工廠化栽培工程創(chuàng)造可靠的條件。鑒于本地產(chǎn)區(qū)的草菇栽培廢渣已直接用于有機果蔬生產(chǎn),呈現(xiàn)供不應(yīng)求的態(tài)勢,廢渣發(fā)酵飼料和有機肥重復(fù)利用栽培其他食用菌品種等工作暫未系統(tǒng)開展。
1.1 試驗菌株
灰黑色品種:Vv2、Vv18、Vv21;灰白色品種:Vv15、V844。以上均為廣東省微生物研究所保藏種。
1.2 菌種培養(yǎng)基配方
母種培養(yǎng)基:綜合PDA,調(diào)初始pH8.0;原種培養(yǎng)基:麥粒73%(浸煮預(yù)處理)、短絨棉籽殼25%、生石灰粉2%;栽培種培養(yǎng)基:棉籽殼(短絨大殼)82%、大皮麥麩15%、生石灰粉3%,含水量60%。
1.3 培養(yǎng)基消殺方法
試管斜面母種培養(yǎng)基經(jīng)121℃蒸汽滅菌20 min;750 mL瓶裝原種和扁寬13 cm袋裝栽培種培養(yǎng)基,經(jīng)126℃蒸汽滅菌90 min;栽培培養(yǎng)基,經(jīng)100℃蒸汽消殺30 min。
1.4 菇房人工氣候調(diào)控及管理程序
根據(jù)前期試驗的結(jié)果,草菇灰黑色品種在人工氣候菇房內(nèi)料面遮蓋薄膜,保持溫度32℃~35℃,養(yǎng)菌2 d揭膜,第4天噴淋出菇水,并人工霧化加濕和通風(fēng),氣溫調(diào)節(jié)到28℃~30℃,第6天~第7天每天通風(fēng)12 h。日光燈光照,菇蕾大面積發(fā)生后氣溫調(diào)節(jié)為30℃~33℃。灰白色品種32℃~35℃蓋膜養(yǎng)菌,1 d~1.5 d揭膜,人工霧化加濕和通風(fēng),氣溫調(diào)節(jié)到并一直保持在25℃~30℃。
1.5 菌種穩(wěn)定性試驗方法
1.5.1 菌種重復(fù)轉(zhuǎn)管試驗
取上述5個菌株的保藏母種種塊(0.5 cm×0.5 cm×0.25 cm),分別轉(zhuǎn)接在5支試管長斜面(培養(yǎng)基同母種,斜面長度約15 cm)的底端1 cm處,32℃恒溫遮光培養(yǎng),每天中午劃線測量菌絲生長速度,15 min內(nèi)完成。菌絲即將長滿時取尖端菌絲重復(fù)轉(zhuǎn)接至新試管斜面,共轉(zhuǎn)接30次,劃線記錄菌絲生長速度和外觀表征。并取轉(zhuǎn)接第1次、第15次和第30次的母種擴接原種、栽培種,進行常規(guī)的室內(nèi)床式栽培,每個菌株在床架上堆置3個培養(yǎng)基樣方(1 m×1 m×0.12 m)進行比對試驗,按照床架層數(shù)的高低和位置的內(nèi)外盡量平均分布,記錄出菇天數(shù)和生物學(xué)效率,驗證多次轉(zhuǎn)管是否會造成草菇菌種退化。
1.5.2 菌種保藏溫度和時間試驗
取上述5個菌株的保藏母種種塊(0.5 cm×0.5 cm×0.25 cm),分別轉(zhuǎn)接在5支試管斜面,32℃恒溫遮光培養(yǎng)至菌絲長滿斜面,然后分別保藏于15℃、20℃、25℃和30℃的高低溫生物培養(yǎng)箱以及常溫下,從8月份開始后的3個月、6個月和12個月分別轉(zhuǎn)接1次試管斜面,劃線記錄菌絲的生長速度和外觀表征。然后擴接各級菌種和進行常規(guī)栽培比對試驗,方法同上,記錄出菇天數(shù)和生物學(xué)效率,驗證長期保藏對草菇菌種質(zhì)量的影響。
1.6 栽培培養(yǎng)基試驗
采用優(yōu)選的草菇灰黑色品種Vv18為試驗株,原料發(fā)酵按下述處理3處理,采用下述深筐栽培模式。
配方1:廢棉(含碎棉殼約15%,下同)85%、麥麩10%、生石灰粉5%,含水量65%;配方2:廢棉40%、碎稻草40%、麥麩15%、生石灰粉5%,含水量65%;配方3:廢棉25%、碎稻草50%、棉籽殼(小殼)10%、麥麩10%、生石灰粉5%,含水量65%;配方4:碎稻草60%、碎玉米芯20%、麥麩15%、生石灰粉5%,含水量65%。
其中,配方1與常規(guī)草菇栽培的培養(yǎng)基配方相似。配方2是為了應(yīng)對廢棉價格暴漲和改善草菇的風(fēng)味,添加了稻草原料,但以稻草為主的配方產(chǎn)量很低,廢棉的營養(yǎng)豐富、發(fā)酵產(chǎn)生料溫、保溫保濕、出菇料面平整等優(yōu)勢明顯,其配比參照了其他試驗研究的結(jié)果[7]。配方3的設(shè)計是針對草菇的生長特性、原料的碳氮比和成本等因素,添加棉籽殼以加快料溫升高,增加菌絲對稻草的利用率,減少廢棉的使用量。配方4以南方本地產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈為主要原料,可節(jié)省原料長途運輸成本,由于采用了容器內(nèi)原料發(fā)酵預(yù)處理,不存在余水流失的問題,生石灰的添加量比常規(guī)栽培有所降低。記錄各種配方的出菇天數(shù)和生物學(xué)效率。
1.7 原料發(fā)酵條件試驗
采用優(yōu)選的草菇灰黑色品種Vv18為試驗株,培養(yǎng)基選用配方1,采用下述深筐栽培模式。
處理1:機械拌料后原料自然堆積24 h,用塑料薄膜覆蓋表面;處理2:機械拌料后原料自然堆積6 d(堆溫達到峰值約24 h),翻堆后再堆積24 h;處理3:機械拌料后原料在特制的自動通氣發(fā)酵料斗內(nèi),用塑料薄膜覆蓋斗口,自動控制,每隔12 h強制通氣5 min,在2 d(堆溫達到峰值)后重復(fù)機械拌料再發(fā)酵24 h。
根據(jù)經(jīng)驗食用菌栽培原料的發(fā)酵需要在有氧狀態(tài)下進行,產(chǎn)生大量的高溫放線菌和真菌,氣味有酵香。而無氧堆漚大量繁殖的細(xì)菌和酵母只會使原料酸臭和產(chǎn)氨,不利于菌絲生長。草菇原料可以無須發(fā)酵或經(jīng)過輕度發(fā)酵,而且后者可提高產(chǎn)量,但過度發(fā)酵反而減產(chǎn)[8]。其中,處理1與廣州地區(qū)現(xiàn)行的常規(guī)栽培相似,除了微生物發(fā)酵處于啟動階段之外,還可使原料吸水透徹,由于堆料松散,時間較短,料堆的氧氣含量足夠。處理2是上世紀(jì)70年代~80年代常用的發(fā)酵方法,操作得當(dāng)產(chǎn)量明顯高于處理1,但周期較長,效果不夠穩(wěn)定,勞動強度較大。處理3是考慮使原料發(fā)酵更快、更均勻和便于機械操作。記錄各種處理方法的出菇天數(shù)、出菇期自然料溫和生物學(xué)效率。
1.8 栽培模式試驗
采用優(yōu)選的草菇灰黑色品種Vv18和灰白色品種Vv15為試驗株,培養(yǎng)基選用配方1,原料發(fā)酵按處理1處理。床式栽培:在栽培床面堆置培養(yǎng)基樣方(1 m×1 m×0.12 m),對照。淺筐栽培:盛裝培養(yǎng)基的塑料筐為0.38 m×0.66 m×0.08 m,料高0.08 m。深筐栽培:盛裝培養(yǎng)基的塑料筐為0.41 m×0.66 m× 0.16 m,料高0.12 m。
為了滿足工廠化機械操作的需要,采用自動人工氣候和具有防蟲除菌凈化設(shè)施的封閉式菇房,筐式栽培模式替代簡易菇房的床式栽培,統(tǒng)一采用料面播種法,可以節(jié)省繁重的物料搬運勞動量,便于菇房和周轉(zhuǎn)載具的清洗消毒,避免老菇房效應(yīng)的發(fā)生。棄用對菇房和設(shè)備損害較大的菇房內(nèi)高溫后發(fā)酵處理,有利于機械化、自動化和兩區(qū)制高效栽培方法的開展。記錄各栽培模式的出菇天數(shù)、生物學(xué)效率和菇形的商品性能。
2.1 草菇菌種穩(wěn)定性試驗結(jié)果
試驗以草菇商業(yè)栽培的性能為直接證據(jù)。常規(guī)床式栽培每期栽培受外界氣候和工人操作的偶然性影響較大,并且由于栽培樣方床位高低、靠門窗距離不同等原因,以及個別栽培失敗的樣方需要采取補充的試驗,具體數(shù)據(jù)局部會有一定的漂移,但結(jié)果的總體表現(xiàn)未受影響(圖1)。
圖1 部分草菇品種出菇試驗的情況Fig.1 Fruiting test of two V.volvacea cultivars
在能夠出菇的試驗中,各草菇菌株所獲子實體的外形、質(zhì)地等商品性狀與其原始的性狀無明顯改變。菇體大小、子實體密度、色澤受床面局部細(xì)微的溫濕度、光照和通風(fēng)等情況影響較大,較難成為試驗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
2.1.1 重復(fù)轉(zhuǎn)管對草菇菌種穩(wěn)定性的影響
菌種轉(zhuǎn)管不同次數(shù)后的菌絲生長速度和出菇性能比對見表1。
表1 菌種轉(zhuǎn)管不同次數(shù)后的菌絲長速和出菇性能比對Tab.1 Fruiting efficiency and mycelium growth rate of V.volvacea strains with different subculture frequency
從表1可見,5個菌株的斜面母種隨著轉(zhuǎn)管次數(shù)的增加,菌絲生長速度的加快極其顯著(t<0.01),長滿斜面的天數(shù)從7 d~12 d竟縮短至3 d~6 d。從接種到出菇的天數(shù)不變或稍有提前。母種不同轉(zhuǎn)管次數(shù)與草菇生物學(xué)效率無顯著相關(guān)性,未見菌種退化現(xiàn)象。
2.1.2 不同保藏溫度和時間對草菇菌種穩(wěn)定性影響
菌種不同保藏溫度和時間下菌絲生長速度和出菇性能比對見表2。
從表2可見,草菇菌種保藏時間長短對菌種質(zhì)量有明顯影響。幾乎所有菌株保藏時間越長,菌絲生長速度越慢,出菇天數(shù)越晚,生物學(xué)效率越低。
表2 菌種不同保藏溫度和時間下菌絲生長速度和出菇性能比對Tab.2 Fruiting efficiency and mycelium growth rate of V.volvacea strains with different storage temperature
灰黑色品種的菌種保藏溫度以25℃較佳,20℃次佳;灰白色品種以20℃較佳,25℃次佳。15℃和30℃保藏3個月效果尚可,時間稍長,15℃保藏的菌種活力明顯降低乃至喪失;30℃保藏的菌種則培養(yǎng)基脫水嚴(yán)重,菌絲活力明顯下降以致喪失。常溫保藏由于前3個月在夏秋季氣溫尚高,對菌種質(zhì)量影響不大,但進入冬季低溫期后影響很大,所以保藏6個月和12個月的菌種活力都很快喪失。
綜合保藏時間和保藏溫度數(shù)據(jù),草菇菌種的轉(zhuǎn)管時間應(yīng)在3個~6個月,保藏溫度應(yīng)在20℃~25℃。
2.2 草菇工廠化栽培培養(yǎng)基配方的篩選
不同培養(yǎng)基配方栽培草菇的情況比對見表3。
表3 不同培養(yǎng)基配方栽培草菇的情況比對Tab.3 Fruiting efficiency of V.volvacea with different substrates
從表3可見,常規(guī)草菇培養(yǎng)基配方1的生物學(xué)效率仍然是最高的,但原料成本也最高。在棉草混合配方中,配方3的稻草添加量更多,生物學(xué)效率反而較配方2高。配方4的原料來源方便,價格是配方1的1/4以下,產(chǎn)菇的生物學(xué)效率僅比配方1低一半左右,出菇天數(shù)較其他配方晚了2 d,說明其整個栽培周期要長2 d~4 d。所以,從性價比看,配方3是草菇工廠化栽培的合理選項,配方4在場地和能耗價格不高的地區(qū)有較大應(yīng)用價值。
由于采用裝料較少的筐式栽培模式,后期料溫不如大垛的床式栽培高,對出菇有一定影響,生物學(xué)效率稍低于床式栽培(圖2)。
圖2 培養(yǎng)基配方試驗(左)、純棉培養(yǎng)基(中)、棉草培養(yǎng)基(右)Fig.2 Cultivation substrate tests(left),cotton substrate test (middle)and cotton-straw substrate test(right)
2.3 原料的不同發(fā)酵方法對草菇工廠化栽培的影響
3種不同發(fā)酵處理原料栽培草菇比對見表4。
表4 3種不同發(fā)酵處理的原料栽培草菇的比對Tab.4 Fruiting efficiency of V.volvacea with different composing methods
從表4可見,原料發(fā)酵處理3的生物學(xué)效率最高,是草菇工廠化栽培值得推薦的方法。處理2雖然出菇提前了1 d,但可能由于原料發(fā)酵期較長,料溫在前期升得快,后期降得快,加上筐式栽培對料溫的維持有一定影響,出菇期料溫較低,產(chǎn)量反而有明顯下降。原料發(fā)酵試驗裝置見圖3。
圖3 機械操作的原料強制通氣發(fā)酵料斗(左)、原料有氧發(fā)酵試驗(右)Fig.3 Force ventilation containers for substrate composing (left)and the composing test(right)
2.4 不同栽培模式對草菇栽培的影響
3種栽培模式下草菇的產(chǎn)量和質(zhì)量比對見表5。
表5 3種栽培模式下草菇的產(chǎn)量和質(zhì)量比對Tab.5 Fruiting efficiency of V.volvacea with different size of substrate bulks
從表5可見,不同的栽培模式對草菇灰黑色和灰白色品種的出菇天數(shù)無影響,對生物學(xué)效率和菇形商品性能(圖4)的影響在可接受范圍內(nèi)。淺筐栽培裝料少,部分試驗的生物學(xué)效率明顯高于對照(CK),但料溫受外界影響較大,穩(wěn)定性較差。比較3種栽培模式(圖5),綜合工廠化栽培機械操作便利的因素,深筐栽培是較佳的備選模式。
草菇液體菌種的應(yīng)用試驗結(jié)果和利用食用菌高低溫品種對沖栽培的熱泵節(jié)能人工氣候技術(shù),也是符合草菇工廠化栽培要求的備選技術(shù),具體可見本文作者的其他論文[9-10]。
本研究利用20℃~25℃恒溫遮光保藏菌種,在每隔3個~6個月的時間反復(fù)轉(zhuǎn)管保藏菌種,可以達到菌種長期保持穩(wěn)定的目的;采用棉草混合的培養(yǎng)基或純秸稈培養(yǎng)基,可以大大降低草菇工廠化栽培的原料成本;原料采用機械強制通風(fēng)發(fā)酵的方法,既可以提高產(chǎn)量又可以縮短發(fā)酵時間;采用現(xiàn)代化人工氣候菇房、原料高溫蒸汽殺蟲殺菌、深筐栽培模式替代常規(guī)的簡易菇房生料床式栽培方法,基本杜絕了蟲害和雜菌的爆發(fā),滿足了叉車搬運、周轉(zhuǎn)堆疊、自動調(diào)節(jié)等機械化作業(yè)的要求,生物學(xué)效率也與床式栽培相若。今后可以通過中試改進籃筐設(shè)計,優(yōu)選保溫、保濕、透氣、子實體親和性覆蓋材料,添加提高后期料溫的原料等方法,進一步提高筐式栽培的產(chǎn)量,實現(xiàn)真正意義的草菇大規(guī)模工廠化栽培。
圖4 部分草菇品種的菇形Fig.4 Appearance of fruiting bodies from different cultivated V.volvacea strains
圖5 床式栽培樣方(左)、淺筐栽培(中)、深筐栽培(右)模式Fig.5 Different substrate bulks size:bed-bulk (left),sheetbulk (middle)and tray-bulk (right)
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Research on Industrial Cultivation Key Technology of Volvariella volvacea
YANG Xiao-bing1,ZHENG Guo-yang1,HU Ze-sheng2,ZHANG Yi-fan1,XIA Feng-na1,CHEN Qiu-yan3
(1.Guangdong Institute of Microbiology,State Key Laboratory of Applied Microbiology Southern China,Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application,Guangzhou 501070,China; 2.Guangzhou Baiyun district Nongxin Volvariella&mushrooms Cooperatives,Guangzhou 510470,China; 3.Guangdong Provincial Edible Fungi Association,Guangzhou 510070,China)
An operation of culture media sterilization and artificial climate regulation workshop for Volvariella volvacea industrial cultivation was designed.And then,the industrial cultivation key technology of Volvariella volvacea were obtained by the results of spawns stability test,raw material formula test,culture media fermentation test and cultivation mode contrast test.Compared with the conventional hut cultivation,the advantages of this technic were:automatic cultivation;year-round production; pesticides-free and germicides-free;labor-saving;a short farm cycle and a flat fruiting outcome.So a reliable cultivation technology for Volvariella volvacea in industrial scale was created.
mushroom(edible fungi);Volvariella volvacea(straw mushroom);industrial cultivation;spawns preservation;ventilated fermentation;baskets cultivation;artificial climate
S646.1
A
1003-8310(2015)01-0020-06
10.13629/j.cnki.53-1054.2015.01.006
國家科技支撐計劃項目(2013BAD16B05);廣東省科技計劃項目(2013509124104)。
楊小兵(1966-)男,碩士,研究員,主要從事食用菌資源開發(fā)、工廠化栽培、食品加工研究。E-mail:gdmushroom@126.com
**通信作者:陳秋顏(1985-)女,本科,工程師,主要從事食用菌食品研發(fā)與管理。E-mail:qiuyan0103@126.com
2014-11-18