關(guān)于發(fā)展黑木耳工廠化栽培的思考

張介馳 戴肖東 劉佳寧 馬銀鵬 張丕奇 韓增華 孔祥輝 馬慶芳

關(guān)于發(fā)展黑木耳工廠化栽培的思考

張介馳 戴肖東 劉佳寧 馬銀鵬 張丕奇 韓增華 孔祥輝 馬慶芳

（黑龍江省科學(xué)院微生物研究所，黑龍江 哈爾濱 150010）

概述黑木耳栽培中的菌種生產(chǎn)、菌包制備和催芽出耳等環(huán)節(jié)的工廠化發(fā)展進(jìn)程和存在的主要問(wèn)題，提出以出耳效果為最終評(píng)價(jià)指標(biāo)制定相關(guān)液體菌種及菌包質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為進(jìn)一步完善提高棚室出耳工廠化管控水平，提出了建立液體菌種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)評(píng)價(jià)方法、完善菌包質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、選育工廠化出耳專(zhuān)用品種及創(chuàng)新配套技術(shù)等建議。

黑木耳；工廠化栽培；液體菌種；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；評(píng)價(jià)體系

食用菌工廠化栽培是機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化、周年化連續(xù)生產(chǎn)，可最大程度地減少對(duì)勞動(dòng)力依賴(lài)和自然環(huán)境氣候的限制。1947年，荷蘭在控制溫度、濕度和通風(fēng)條件下成功栽培出雙孢蘑菇，這被認(rèn)為是世界上最早的食用菌工廠化栽培[1]。此后，美國(guó)、日本等國(guó)家逐漸發(fā)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(shù)花、滑菇等[2]。我國(guó)內(nèi)地食用菌工廠化栽培始于上世紀(jì)80年代雙孢蘑菇發(fā)酵隧道的引進(jìn)，至今全國(guó)食用菌工廠化周年生產(chǎn)企業(yè)已達(dá)到500多家，栽培品種和產(chǎn)能穩(wěn)定增長(zhǎng)，人才隊(duì)伍和裝備水平等逐步走向世界前列。隨著農(nóng)業(yè)人口減少、勞動(dòng)力成本增加和食品質(zhì)量安全要求提高，我國(guó)食用菌生產(chǎn)工廠化率必將逐步增長(zhǎng)，有人預(yù)計(jì)在未來(lái)10年內(nèi)我國(guó)食用菌工廠化栽培量將達(dá)到食用菌總產(chǎn)量的20%～30%[2]。

黑木耳是我國(guó)人工栽培最早的食用菌[3]，目前已成為我國(guó)特色、世界第三大人工栽培食藥用菌品種[4]。黑木耳工廠化栽培發(fā)展較快，在菌種生產(chǎn)和菌包制備等環(huán)節(jié)已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化，出耳環(huán)境工廠化調(diào)節(jié)能力近年來(lái)顯著提升，并已實(shí)現(xiàn)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(huán)境溫度為－28 ℃～－5 ℃情況下，于陽(yáng)光溫室內(nèi)進(jìn)行5萬(wàn)袋菌包出耳試驗(yàn)并取得成功，菌包開(kāi)口和催芽出耳等環(huán)節(jié)的環(huán)境調(diào)控技術(shù)為全面實(shí)現(xiàn)黑木耳工廠化栽培奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 黑木耳工廠化栽培的探索與實(shí)踐

1.1 黑木耳菌種工廠化生產(chǎn)

黑木耳菌種工廠化生產(chǎn)絕大部分使用液體菌種，與固體菌種相比具有生產(chǎn)效率高，菌絲性狀均一穩(wěn)定，接種后流動(dòng)性和分散性好等特點(diǎn)，用于制備原種和栽培種效果好，直接接種段木也可促進(jìn)提前出耳和提高產(chǎn)量[5]。近年來(lái)黑木耳液體菌種生產(chǎn)依托傳統(tǒng)微生物發(fā)酵技術(shù)和配套裝備設(shè)施，生產(chǎn)穩(wěn)定性穩(wěn)步提高，已在工廠化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

（1）發(fā)酵培養(yǎng)原料及配方優(yōu)化。以液體菌種中黑木耳菌絲生物量為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面法等，對(duì)液體菌種發(fā)酵培養(yǎng)原料及配方進(jìn)行了多項(xiàng)比較研究。結(jié)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(wú)機(jī)氮?jiǎng)t不適宜用作其主要營(yíng)養(yǎng)源[6～13]。發(fā)酵培養(yǎng)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(shí)最佳[10, 14]。這可能與培養(yǎng)基原料種類(lèi)和試驗(yàn)菌株特性差異有關(guān)，這種差異導(dǎo)致試驗(yàn)優(yōu)化得發(fā)酵培養(yǎng)基配方差異較大。

（2）發(fā)酵培養(yǎng)工藝優(yōu)化。黑木耳液體菌種生產(chǎn)大部分為分批發(fā)酵，投料接種后一般通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、通氣量、攪拌速度和罐壓變化，對(duì)發(fā)酵情況進(jìn)行調(diào)整。以菌絲生物量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，孟麗君等研究認(rèn)為各因素影響大小的順序依次為溫度、接種量、轉(zhuǎn)速和搖瓶裝量[15]；而王謙等研究則表明大小順序?yàn)槌跏紁H、轉(zhuǎn)速、接種量和培養(yǎng)溫度[16]。較高通氣量、攪拌速度和罐壓可提高發(fā)酵液中溶氧濃度，并有利于黑木耳菌絲生長(zhǎng)[13]。也有研究認(rèn)為，強(qiáng)烈搖瓶振蕩會(huì)導(dǎo)致菌絲斷裂和影響正常生長(zhǎng)代謝[14, 16]。在菌絲形態(tài)方面，根據(jù)牛福文等研究結(jié)果，發(fā)酵中前期菌絲球個(gè)數(shù)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(yǎng)基粘度差異相關(guān)[17]。張介馳等試驗(yàn)認(rèn)為，發(fā)酵培養(yǎng)基中接種木屑菌種比接種PDA菌種發(fā)酵效果好，菌絲量增長(zhǎng)快、菌球均一、疏松，接種應(yīng)用后萌發(fā)快、生長(zhǎng)迅速[18]。

可見(jiàn)，黑木耳液體菌種發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程受基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)環(huán)境等多因素影響，而不同因素間也存在相互影響。如發(fā)酵溫度影響菌絲代謝活性，影響溶氧和碳氮營(yíng)養(yǎng)消耗，造成pH波動(dòng)，進(jìn)而影響代謝活性、菌絲生長(zhǎng)和菌絲球疏密結(jié)構(gòu)。張介馳等通過(guò)加大通氣量，提高溶氧濃度，有效抑制了發(fā)酵液中期pH的下降[18]。因此應(yīng)借鑒杏鮑菇等其他食用菌品種的成功經(jīng)驗(yàn)[19～21]，加強(qiáng)液體菌種生產(chǎn)中黑木耳菌絲生長(zhǎng)繁殖與營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境條件的關(guān)系研究，建立最佳發(fā)酵調(diào)控工藝，提高生產(chǎn)效率。

（3）液體菌種質(zhì)量檢查與保存。黑木耳液體菌種質(zhì)量目前一般僅限于對(duì)發(fā)酵液色澤、氣味和菌絲球狀態(tài)的感官檢查，及顯微鏡觀察菌絲形態(tài)和檢視雜菌。陳靜等報(bào)道，可通過(guò)顯微技術(shù)比較菌絲特點(diǎn)，檢出雜菌；通過(guò)結(jié)晶紫染色法，觀察菌絲狀態(tài)及鎖狀聯(lián)合情況[22]。張介馳等報(bào)道用酚紅肉湯培養(yǎng)基離線快速鑒別細(xì)菌污染[18]。李紅等報(bào)道了一種利用TTC-脫氫酶還原法快速檢測(cè)黑木耳菌絲活力的實(shí)驗(yàn)室方法[23]。

研究表明，黑木耳液體菌種在4 ℃環(huán)境下保存20～30天對(duì)接種后菌絲萌發(fā)及生長(zhǎng)影響不大，但保存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致萌發(fā)延遲、生長(zhǎng)緩慢和污染率增加；室溫條件保存對(duì)液體菌種質(zhì)量影響較大[16, 18, 24]。因此黑木耳液體菌種臨時(shí)性短期儲(chǔ)存應(yīng)在低溫環(huán)境中進(jìn)行。

1.2 黑木耳菌包工廠化生產(chǎn)

在早期黑木耳菌包生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，一些栽培戶(hù)探索形成了“集中裝袋、滅菌和接種，分散養(yǎng)菌出耳”的聯(lián)合模式，菌包生產(chǎn)大型設(shè)備的集中使用場(chǎng)所構(gòu)成了菌包廠雛形。2005年黑龍江省綏陽(yáng)林業(yè)局投資近百萬(wàn)元建立了全省第一家黑木耳菌包廠，日產(chǎn)能力達(dá)到1萬(wàn)袋[25]。此后，隨著黑木耳菌包生產(chǎn)設(shè)施的機(jī)械化、自動(dòng)化程度提高，以及近年來(lái)的多項(xiàng)政策支持，黑木耳菌包工廠化生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和規(guī)模均大幅度提升。根據(jù)我們各地調(diào)研后的匯總結(jié)果保守估計(jì)，目前全國(guó)黑木耳菌包廠日產(chǎn)能力累計(jì)已超過(guò)1 100萬(wàn)袋。

黑木耳菌包工廠化生產(chǎn)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了重大機(jī)遇，使傳統(tǒng)生產(chǎn)模式制袋環(huán)節(jié)存在的原輔材料投入品安全管理問(wèn)題和料包質(zhì)量差異問(wèn)題得到很大改善，并大幅度提高了基質(zhì)制備均一性、滅菌處理成功率、生產(chǎn)空間潔凈度、生產(chǎn)操作規(guī)范性和菌包標(biāo)準(zhǔn)化程度，顯著減少了人力、物力消耗和資源浪費(fèi)。

此外，黑木耳菌包工廠化也在開(kāi)展“先期基質(zhì)集中滅菌和冷卻接種、后期無(wú)菌裝袋集中養(yǎng)菌”的生產(chǎn)工藝及配套設(shè)施的創(chuàng)新探索。但基質(zhì)原料處理技術(shù)、菌包制備技術(shù)和發(fā)菌條件優(yōu)化等方面的深入研究和創(chuàng)新明顯不足，尚未最大程度地發(fā)揮菌包工廠化生產(chǎn)的潛能和優(yōu)勢(shì)。

1.3 黑木耳工廠化出耳

近年來(lái)，隨著出耳管理技術(shù)和設(shè)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(guò)棚室遮陰、防雨、保溫和控濕等功能，最大程度地發(fā)揮自然氣候優(yōu)勢(shì)、消減異常氣候的不利影響，實(shí)現(xiàn)出耳時(shí)段、周期和季節(jié)的調(diào)整，最終達(dá)到提高單袋產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和栽培效益。

結(jié)合黑木耳“遮陰栽培”和“全光栽培”的成功經(jīng)驗(yàn)及研究成果[26～29]，目前黑木耳棚室栽培管理技術(shù)越來(lái)越規(guī)范和有效。雖然與杏鮑菇等室內(nèi)周年出菇相比尚有差距，但目前棚室設(shè)施的給水、遮陰、防雨、通風(fēng)和晾曬等調(diào)控功能則更適用于黑木耳出耳，是實(shí)現(xiàn)黑木耳生產(chǎn)栽培全過(guò)程工廠化的有益探索和實(shí)踐。

黑木耳工廠化出耳發(fā)展主要受到兩方面影響。一是經(jīng)濟(jì)效益。工廠化出耳成本高，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力不突出，綜合效益上升不顯著。二是設(shè)施調(diào)控能力。黑木耳棚室需光照充足，通風(fēng)好，“干濕交替”管理，出耳室調(diào)控能力不足影響菌包抗性、出耳質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，發(fā)展工廠化出耳還需進(jìn)一步提升棚室環(huán)境調(diào)控的智能化水平。

2 發(fā)展黑木耳工廠化栽培的建議

2.1 建立液體菌種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)評(píng)價(jià)方法

目前黑木耳液體菌種質(zhì)量檢測(cè)主要集中在菌種純度和菌絲生物量等方面，缺乏對(duì)菌種活力等系列指標(biāo)檢測(cè)評(píng)價(jià)。我國(guó)食用菌標(biāo)準(zhǔn)體系中，液體菌種相關(guān)技術(shù)規(guī)范較少，迫切需要建立與工廠化生產(chǎn)模式相適應(yīng)的黑木耳菌種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，并據(jù)此形成規(guī)范合理的菌種保藏管理和培養(yǎng)擴(kuò)繁技術(shù)[30～32]。

液體菌種生產(chǎn)是黑木耳工廠化栽培的重要環(huán)節(jié)，建立質(zhì)量指標(biāo)不僅要評(píng)價(jià)液體菌種成品本身質(zhì)量，而且需關(guān)聯(lián)接種應(yīng)用后菌絲萌發(fā)生長(zhǎng)情況和后期栽培出耳表現(xiàn)。姚方杰等研究制定了“黑木耳菌種質(zhì)量可追溯規(guī)范”[33]，有助于規(guī)范黑木耳菌種生產(chǎn)應(yīng)用，同時(shí)也可供黑木耳菌種質(zhì)量指標(biāo)與栽培生產(chǎn)表現(xiàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系研究參考。

建議加強(qiáng)黑木耳液體菌種生產(chǎn)技術(shù)研究，系統(tǒng)研究基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)條件對(duì)液體菌種中黑木耳菌絲球疏密形態(tài)和數(shù)量、游離菌絲數(shù)量及形態(tài)、關(guān)鍵酶和主要代謝產(chǎn)物含量、碳氮營(yíng)養(yǎng)消耗比例、酸堿度等指標(biāo)的影響，同時(shí)進(jìn)一步研究上述指標(biāo)與液體菌種應(yīng)用效果的相關(guān)性。在確定影響權(quán)重的基礎(chǔ)上，建立黑木耳液體菌種系統(tǒng)完善的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，并在此標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下建立規(guī)范完善菌種擴(kuò)繁培養(yǎng)技術(shù)規(guī)程，包括培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)條件和菌種維護(hù)等。

2.2 完善黑木耳菌包質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

目前對(duì)黑木耳菌包質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)十分粗放，一般限于菌種純度、菌絲長(zhǎng)勢(shì)等生物指標(biāo)和菌包重量、菌包彈性等理化指標(biāo)，大都沒(méi)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(zhì)營(yíng)養(yǎng)和形態(tài)、培養(yǎng)基滅菌方式和菌絲培養(yǎng)環(huán)境條件等都會(huì)直接或間接地影響出耳表現(xiàn)，如菌包形態(tài)、菌絲抗性、生物轉(zhuǎn)化率、出耳周期和產(chǎn)品質(zhì)量等[34～37]。因此，亟待建立完善的黑木耳菌包質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，這個(gè)體系應(yīng)涵蓋基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、菌絲活力等菌包成品質(zhì)量指標(biāo)，以及影響菌包出耳表現(xiàn)的其他內(nèi)在指標(biāo)及環(huán)境指標(biāo)。

建議加強(qiáng)菌包質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系研究，進(jìn)一步明確栽培原料（如原料種類(lèi)、粒度及配方）、培養(yǎng)基質(zhì)（如基質(zhì)松緊度、含水量及pH）、發(fā)菌環(huán)境（如菌絲培養(yǎng)、菌包貯存環(huán)境及時(shí)長(zhǎng)）和菌絲活力（如菌絲形態(tài)、活力和關(guān)鍵酶濃度）等對(duì)菌包出耳能力表現(xiàn)的影響作用及影響水平，在此基礎(chǔ)上根據(jù)影響權(quán)重建立黑木耳菌包質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.3 選育工廠化出耳的專(zhuān)用品種及創(chuàng)新配套技術(shù)

在當(dāng)前認(rèn)知水平和栽培實(shí)踐中，黑木耳出耳期需要數(shù)次“干濕交替”和“光照溫差刺激”。工廠化栽培黑木耳，出耳過(guò)程需要頻繁調(diào)控環(huán)境參數(shù)以滿(mǎn)足耳片生長(zhǎng)發(fā)育要求，因此設(shè)施投入大，能耗大、運(yùn)行成本高。因而，選育出耳速度快、生物轉(zhuǎn)化率高和棚室環(huán)境下產(chǎn)品質(zhì)量突出的專(zhuān)用品種，是工廠化栽培的迫切需求。

在配套管理技術(shù)方面應(yīng)加強(qiáng)黑木耳生理特性研究，進(jìn)一步明確溫度、濕度、光照、氧氣等環(huán)境指標(biāo)的數(shù)值水平、變化頻率和變化幅度等對(duì)黑木耳子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育的影響，據(jù)此制定黑木耳工廠化出耳精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)。并應(yīng)嘗試突破露地栽培傳統(tǒng)技術(shù)，創(chuàng)新菌包生產(chǎn)和出耳管理新模式，如改變菌包形式、調(diào)整出耳方式，實(shí)現(xiàn)黑木耳單潮次、高質(zhì)量和速生出耳，依靠技術(shù)集成創(chuàng)新提高出耳設(shè)施利用率、降低管理成本和提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

總之，黑木耳工廠化栽培發(fā)展之路還很長(zhǎng)，有很多問(wèn)題尚待破解。但應(yīng)堅(jiān)信，在探索過(guò)程中的每次成功都會(huì)成為由“必然王國(guó)”向“自由王國(guó)”前進(jìn)的動(dòng)力，必將有力推動(dòng)黑木耳栽培業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

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哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（RC2015JQ002022）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目（CARS-20）

張介馳（1971—），男，漢族，碩士，研究員，從事黑木耳栽培生理特性及應(yīng)用技術(shù)研究。

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2095-0934（2019）05-307-05