談配制食用菌培養(yǎng)料時(shí)的pH值控制

黃 毅

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談配制食用菌培養(yǎng)料時(shí)的pH值控制

黃 毅

（福建農(nóng)林大學(xué)，福建 福州 350000）

以問(wèn)答形式，解釋配制培養(yǎng)料時(shí)控制pH值的理論依據(jù)，不同菌類(lèi)腐解類(lèi)型與pH值的關(guān)系；說(shuō)明工廠(chǎng)化栽培必須準(zhǔn)確控制pH值的原因，以測(cè)試滅菌后培養(yǎng)基的pH值為準(zhǔn)的實(shí)際意義；詳細(xì)介紹如何準(zhǔn)確測(cè)試pH值及生產(chǎn)上調(diào)節(jié)培養(yǎng)料pH值中存在的實(shí)際問(wèn)題與解決辦法。

食用菌；培養(yǎng)料；pH；配制；控制

1 配制培養(yǎng)料控制pH值的理論依據(jù)是什么？

菌絲降解、吸收培養(yǎng)料，離不開(kāi)其分泌的酶，每一種菌類(lèi)都有與其相適應(yīng)的酶，酶活性受pH所左右。

酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化活性和高度選擇性的特殊蛋白質(zhì)。木腐菌類(lèi)食用菌含有纖維解酶、半纖維解酶、木質(zhì)素酶、淀粉酶、漆酶等多種酶，以胞內(nèi)酶或胞外酶形式存在于食用菌菌絲前端。菌絲在蔓延時(shí)，菌絲前端胞外酶與培養(yǎng)基內(nèi)的顆粒接觸后，在適宜的pH值環(huán)境和顆粒表面存在水膜的條件下，各種酶協(xié)同降解顆粒，將降解后的小分子單糖類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)菌絲細(xì)胞膜滲透壓差，吸收到菌絲體內(nèi)，并進(jìn)行正常的新陳代謝。一旦所配制的培養(yǎng)料pH值超出其適宜范圍，酶的活性將受影響，菌絲的新陳代謝受阻，表現(xiàn)菌絲蔓延速度減慢。因此，菌絲新陳代謝的活躍度取決于培養(yǎng)料的pH值是否在最適宜的范圍內(nèi)。

2 為什么木腐菌喜歡在偏酸性的環(huán)境中完成其生活史？

食用菌分木腐菌和草腐菌兩大類(lèi)。木腐菌又分白腐菌、褐腐菌、軟腐菌。白腐菌菌絲胞外酶含有降解木質(zhì)素的漆酶、木質(zhì)素過(guò)氧化物酶等，是自然界中唯一能夠降解木質(zhì)素的菌類(lèi)，能將堅(jiān)硬的倒木（木質(zhì)素含量高）、枯枝敗葉等降解成黃白色海綿狀組織。商業(yè)化栽培的香菇、金針菇等即屬于白腐生菌類(lèi)，它們的共同特點(diǎn)是含有漆酶，而不同品種間漆酶的含量多寡不同。

褐腐菌孢子散落在殘枝、枯葉上，萌發(fā)成菌絲。褐腐菌的胞外酶主要降解纖維素和半纖維素，殘留下褐色蜂窩狀組織，一捏就碎成粉末狀，不少多孔菌是屬于褐腐菌。

軟腐菌多為子囊菌亞門(mén)和半知菌亞門(mén)類(lèi)，如球毛殼菌等，主要降解半纖維素。軟腐菌多耐高溫、高濕和酸堿，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性比較強(qiáng)，雖然木材軟腐的速度比褐腐和白腐慢，但其破壞性更大。

這三類(lèi)真菌與森林里其他微生物包括土壤中的細(xì)菌等協(xié)同作用，降解落葉層的枯枝、落葉等，其過(guò)程產(chǎn)生有機(jī)酸。有機(jī)酸積累后形成酸性腐殖質(zhì)，成為土壤的重要組成部分參與物質(zhì)循環(huán)，維持森林生態(tài)平衡。我們?cè)谧匀唤缰谐Ｒ?jiàn)的各種真菌，也常發(fā)生在腐解的倒木、枯死的樹(shù)樁、落葉層上，木腐菌在酸性培養(yǎng)料中定植并蔓延，是長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果。

3 為什么草腐生菌類(lèi)喜歡在偏堿性的環(huán)境中生長(zhǎng)？

草腐生菌類(lèi)如雙孢蘑菇、草菇等缺乏漆酶，無(wú)法降解木質(zhì)素，所以栽培時(shí)只能采用木質(zhì)素含量相當(dāng)?shù)偷霓r(nóng)作物秸稈如水稻、大麥、小麥、玉米秸稈等作為栽培主料，這些材料都為堿性。幾個(gè)世紀(jì)前，歐洲古老磨坊中，人們發(fā)現(xiàn)大麥草與馬糞（堿性）的混合發(fā)酵物可長(zhǎng)出美味的雙孢蘑菇，然后開(kāi)始進(jìn)行栽培且模式不斷創(chuàng)新，逐漸形成現(xiàn)今的高度機(jī)械化的雙孢蘑菇產(chǎn)業(yè)。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，雙孢蘑菇播種時(shí)栽培料適宜的pH值為7.2～7.5，出菇前為6.2～6.5。5～6月雨后的稻草堆常會(huì)發(fā)現(xiàn)草菇，而其栽培已有數(shù)百年歷史，在我國(guó)最早起源于廣東省韶關(guān)市南華寺，采用純稻草栽培。稻草呈堿性，且現(xiàn)今栽培草菇時(shí)還常使用石灰浸泡，以除去稻草秸稈表層蠟質(zhì)，便于菌絲直接降解利用。

因此，草腐菌喜歡在偏堿性的環(huán)境中生長(zhǎng)，是物種長(zhǎng)期生長(zhǎng)適應(yīng)的結(jié)果。

4 為什么工廠(chǎng)化栽培需要將培養(yǎng)料控制在最適宜的pH值范圍？

每種菌類(lèi)都有適宜的pH值范圍，小規(guī)模栽培只須控制滅菌后的培養(yǎng)基pH值在適宜的范圍。但適宜范圍還分適宜的低值、最適宜值和極限值，在同樣環(huán)境下三者的菌絲蔓延速度存在差別，呈拋物線(xiàn)關(guān)系。對(duì)于工廠(chǎng)化栽培，嚴(yán)格控制滅菌后培養(yǎng)基的pH值尤其重要，這對(duì)縮短栽培周期，提高全年的復(fù)種指數(shù)，具有現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義。即使是同一品種，由于品系、菌株不同，最適宜的pH值也會(huì)有微小差別。

5 為什么一定要以滅菌后測(cè)定的培養(yǎng)基pH值為準(zhǔn)？

由于滅菌前培養(yǎng)料的pH值存在較大變數(shù)，且菌種是在滅菌后的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)蔓延，所以測(cè)定滅菌后培養(yǎng)基的pH值才有意義。

栽培使用的原材料在干燥狀態(tài)下，顆粒表面的細(xì)菌、霉菌等處于休眠狀態(tài)，一旦加水預(yù)濕，微生物就開(kāi)始活動(dòng)，快速增殖。在攪拌過(guò)程中顆粒間摩擦產(chǎn)生熱量，加速料溫上升，細(xì)菌量呈幾何級(jí)數(shù)上升，導(dǎo)致培養(yǎng)料酸化，pH值下降。因此，為避免培養(yǎng)料酸化，填料工藝要求：從攪拌開(kāi)始至進(jìn)鍋滅菌的時(shí)間盡量控制在2小時(shí)之內(nèi)。而采用高速填料瓶式栽培模式則易于實(shí)現(xiàn)。

中小型袋式栽培企業(yè)，滅菌鍋數(shù)量有限，攪拌結(jié)束后馬上滅菌較難做到。有的企業(yè)填充好栽培包，沒(méi)有及時(shí)滅菌，培養(yǎng)料微生物代謝產(chǎn)生的氣體甚至能使塑料袋鼓漲（圖1）。有的金針菇企業(yè)培養(yǎng)料滅菌后接入菌種，僅能看到接種塊菌絲恢復(fù)，但不吃料。經(jīng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基的pH值低于5.5，低于滅菌后栽培料pH值為5.8～6.2的工藝標(biāo)準(zhǔn)。這也說(shuō)明，接種前精準(zhǔn)測(cè)定滅菌后栽培料pH值的重要性。

現(xiàn)在較多企業(yè)已經(jīng)注意到培養(yǎng)料的酸化問(wèn)題，并采取措施降低微生物繁殖速度以減緩酸化進(jìn)程。有的攪拌培養(yǎng)料時(shí)采用地下深井水，減緩攪拌過(guò)程料溫上升；有的在滅菌車(chē)間，鍋爐（發(fā)熱源）砌隔熱墻（圖2），降低滅菌等待區(qū)室溫；有的在打包車(chē)間與滅菌鍋之間，專(zhuān)門(mén)設(shè)置配備了大功率制冷機(jī)組的滅菌等待庫(kù)，將空間溫度降至20 ℃。日本最近開(kāi)發(fā)出具有保溫功能的攪拌桶，在夏季通入冰水，在冬季通入蒸汽，解決夏季攪拌過(guò)程pH值下降和冬季攪拌桶的結(jié)冰問(wèn)題。

6 為什么培養(yǎng)料滅菌前的pH值較高，而滅菌后會(huì)下降1.5～2？

一方面，滅菌前培養(yǎng)料的酸化導(dǎo)致pH下降。另一方面，培養(yǎng)料是多種農(nóng)副產(chǎn)品下腳料的混合物，各種栽培料都有各自固定的pH值和吸附性。草腐生菌類(lèi)材料多為秸稈，屬于堿性，栽培料僅采用發(fā)酵前處理，不經(jīng)過(guò)滅菌。但木腐菌所使用的培養(yǎng)料（木屑等）多為酸性物質(zhì)，而且是采用熟料栽培模式，必須經(jīng)過(guò)滅菌，實(shí)質(zhì)上也是軟化培養(yǎng)料的過(guò)程，使培養(yǎng)料pH趨于平衡。在上述兩方面影響下，滅菌后的培養(yǎng)料pH會(huì)下降1.5～2.0。

圖1 塑料袋壁鼓漲

圖2 隔熱墻

有的栽培經(jīng)驗(yàn)不足者往往試圖通過(guò)添加過(guò)量的石灰，抑制微生物的繁殖速度，提升滅菌后培養(yǎng)基的pH值。石灰分生石灰（氧化鈣）和熟石灰（氫氧化鈣）兩種，生石灰攪拌過(guò)程與水反應(yīng)會(huì)生成氫氧化鈣，所以生產(chǎn)上使用兩者差別不大。氫氧化鈣易溶于水，屬于堿性，pH值為12.56。一旦添加石灰過(guò)量（超過(guò)2%），所配制的培養(yǎng)料就容易超出菌類(lèi)適宜的滅菌后培養(yǎng)料pH值范圍的最高值，同時(shí)使培養(yǎng)料內(nèi)鈣離子濃度大幅度飆升，影響菌絲生理代謝。建議采用較安全的輕質(zhì)碳酸鈣（屬于弱堿性）和石灰搭配使用以調(diào)節(jié)培養(yǎng)料酸堿度。

7 為什么接種初期與出菇期培養(yǎng)料的pH值不同？

根據(jù)一些企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，將部分食用菌品種接種初期和菇蕾形成初期“吐水珠”時(shí)培養(yǎng)料的pH值列于表1。所有木生菌類(lèi)的pH呈下降趨勢(shì)，這是在培養(yǎng)過(guò)程中菌絲新陳代謝產(chǎn)生有機(jī)酸（如檸檬酸、琥珀酸、草酸等）所造成的，產(chǎn)生有機(jī)酸量不同，pH值下降的幅度也不同。如與杏鮑菇相比，蟹味菇和海鮮菇弱得多，在適宜的環(huán)境條件下，菌絲須經(jīng)85～100天培養(yǎng)達(dá)到生理成熟，而杏鮑菇僅需要38天；香菇則需要120天才達(dá)到菌絲生理成熟（有機(jī)酸量的積累），滿(mǎn)足出菇所必需的pH值；在金針菇的液體菌種實(shí)驗(yàn)中，接種后培養(yǎng)液的pH值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，隨后又上升至中性，這一有趣現(xiàn)象不知是否與金針菇屬于堿性食物有關(guān)。

表1 不同品種不同時(shí)期培養(yǎng)料的pH值變化

注：培養(yǎng)時(shí)間項(xiàng)除蟹味菇和金針菇是瓶式栽培外，其余均為袋式栽培。

8 如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)，確定所栽培菌類(lèi)最適宜的pH值？

有人根據(jù)筆者所提出的試管梯度測(cè)定方法做實(shí)驗(yàn)。取口徑一致試管，裝填培養(yǎng)料（含水量、重量基本一致，僅添加不同百分比的過(guò)磷酸鈣或石灰），將配置好的不同梯度的培養(yǎng)料填裝入各試管至管口。使用略小的試管插入裝有培養(yǎng)料的試管中，豎起，小試管口上施于同樣重量的重物，基本保證實(shí)驗(yàn)試管內(nèi)培養(yǎng)料的密度一致。高壓滅菌后，在無(wú)菌條件下接種，培養(yǎng)至定植時(shí)畫(huà)出菌絲起始線(xiàn)，菌絲蔓延至接近試管底部時(shí)畫(huà)出終止線(xiàn)，測(cè)量菌絲柱長(zhǎng)度，得出在不同梯度pH值下，菌絲的蔓延速度。在最適宜的pH值下，能夠獲取最大的菌絲量（生物量）（圖4～圖6，引自朱堅(jiān)《食用菌品種特性與栽培》）

栽培基本配方確定后，在同一適宜的溫度下，可做上述pH值實(shí)驗(yàn)，確定適宜pH范圍。在此范圍內(nèi)，做1%梯度實(shí)驗(yàn)，選擇出3個(gè)生長(zhǎng)速度最快的pH范圍，再做0.2梯度試驗(yàn)，找出最適宜的pH值。在此最適宜pH值基礎(chǔ)上再做含水量梯度、培養(yǎng)溫度等實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)便又有效。必須注意的是，不同栽培品種所獲得的參數(shù)是不同的。實(shí)驗(yàn)是為生產(chǎn)服務(wù)的，由于各地生產(chǎn)所使用的栽培材料、水質(zhì)不同（各地地貌不同，北方沿海多鹽堿地，地表水質(zhì)多為偏堿性，南方以丘陵，紅壤為主，水質(zhì)多含氧化鐵，地表水質(zhì)多為偏酸性），所以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)須始終使用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中的用水。

圖4 香菇pH梯度試驗(yàn)

圖5 黑木耳pH梯度試驗(yàn)

圖6 草菇pH梯度試驗(yàn)

9 如何測(cè)定培養(yǎng)基的pH值？

測(cè)定培養(yǎng)基的pH值，最簡(jiǎn)便的方法是利用pH試紙。市售的pH試紙分為廣泛試紙和精密試紙。廣泛試紙測(cè)定范圍為1～14，而精密pH試紙則可以將pH值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。精密試紙商品規(guī)格有：0.5～5，3.8～5.4，5.5～9.6，6.4～8.0。生產(chǎn)上常先用廣泛試紙測(cè)出培養(yǎng)基酸堿度范圍，再使用精密試紙，進(jìn)行精確測(cè)試。也有不少食用菌企業(yè)使用各種便攜式pH測(cè)定儀測(cè)定，更為便捷。

在測(cè)試滅菌后栽培包培養(yǎng)基時(shí)，往往水分不足，可以添加一些中性水（蒸餾水）測(cè)試。

在生產(chǎn)和做生理生化實(shí)驗(yàn)中，我們常采用在培養(yǎng)基中加0.2%～0.3%的磷酸二氫鉀（KH2PO4）或磷酸氫二鉀（K2HPO4）作為調(diào)節(jié)酸堿度的緩沖試劑。其能夠穩(wěn)定培養(yǎng)基的pH值，維持微生物生長(zhǎng)所需的酸堿度。磷酸二氫鉀水溶液呈酸性，其1%水溶液的pH值為4.6。磷酸氫二鉀1%水溶液的pH值為8.9。

10 為什么在木腐菌生產(chǎn)中常使用輕質(zhì)碳酸鈣？

輕質(zhì)碳酸鈣，也稱(chēng)為沉淀碳酸鈣（屬于弱堿性），石灰石高溫煅燒獲得的石灰加水生成石灰乳（主要成分是氫氧化鈣），再通入二氧化碳進(jìn)行碳化，即得到輕質(zhì)碳酸鈣水溶液，沉淀干燥后得輕質(zhì)碳酸鈣，其顆粒極細(xì)微。在木腐菌生產(chǎn)實(shí)踐中常予添加，使用量0.3%～2.0%不等，具體視培養(yǎng)料理化性質(zhì)決定。輕質(zhì)碳酸鈣屬于弱酸強(qiáng)堿鹽，能夠中和菌絲在蔓延過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，屬于緩沖劑。如果需要將培養(yǎng)基的pH值再降低（如栽培猴頭），可以加入0.5%～1%的過(guò)磷酸鈣。

有人發(fā)現(xiàn)：香菇生理成熟后遲遲不出菇，將啞棒浸泡在1%的工業(yè)檸檬酸（一種重要的有機(jī)酸，又名枸櫞酸）水溶液中12小時(shí)后，結(jié)果都陸續(xù)出菇了。注意：有不良商家為了提高輕質(zhì)碳酸鈣的潔白度，往往添加漂白粉，影響品質(zhì)。

11 為什么不能夠使用重質(zhì)碳酸鈣？

重質(zhì)碳酸鈣是由石灰石直接機(jī)械破碎、研磨而成，故又稱(chēng)為研磨重質(zhì)碳酸鈣，在食用菌生產(chǎn)中絕對(duì)不能使用。因石灰石往往含有重金屬，易導(dǎo)致菌絲重金屬中毒，在雙孢蘑菇栽培中曾有人因使用重質(zhì)碳酸鈣而導(dǎo)致絕收。

12 為什么在我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)多使用牡蠣殼粉末調(diào)節(jié)pH值？

臺(tái)灣地區(qū)有企業(yè)使用牡蠣殼研磨成的細(xì)粉（pH值為9.52）代替石灰添加到培養(yǎng)料中。而經(jīng)過(guò)高溫（800、1000 ℃）煅燒后的牡蠣殼粉末pH值為12.54，用其調(diào)配培養(yǎng)料，容易導(dǎo)致pH值波動(dòng)較大，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。也有的企業(yè)將石灰與牡蠣殼粉混合使用，調(diào)節(jié)培養(yǎng)料pH值，添加量視品種而定，一般為1.2%～2.0%。

13 有關(guān)pH值變化，還有哪些值得進(jìn)一步深入探討的問(wèn)題？

滅菌后培養(yǎng)基的pH值適宜與否取決于所栽培菌類(lèi)酶的活性和新陳代謝程度，最終體現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量上?？上儆腥酥匾昿H值的重要性。目前栽培上多為依樣畫(huà)葫蘆，“知其然而不知其所以然”。

有關(guān)pH值研究，屬菌類(lèi)生理生化范疇，可惜目前其與菌類(lèi)生理生化變化有關(guān)的文獻(xiàn)少之又少，缺乏詳實(shí)、可信的數(shù)據(jù)資料，對(duì)各種菌類(lèi)不同發(fā)育階段的pH值動(dòng)態(tài)變化，以及代謝過(guò)程產(chǎn)生什么有機(jī)酸等幾乎一無(wú)所知，不僅需要定性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而且需要進(jìn)行定量測(cè)試。

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2095-0934（2018）01-030-05