食用菌工廠化生產的關鍵技術及其研發方向

邊銀丙

（華中農業大學應用真菌研究所，武漢 430070）

食用菌工廠化生產的關鍵技術及其研發方向

邊銀丙

（華中農業大學應用真菌研究所，武漢 430070）

從木腐型食用菌工廠化生產中液體菌種生產、配料、拌料、裝瓶、滅菌、冷卻、接種、發菌、搔菌、出菇管理等10個環節，結合每個環節的設備和設施，綜述食用菌工廠化生產中的關鍵技術及環境控制，并討論我國食用菌工廠化生產技術的研發方向。

食用菌；液體菌種；發菌；出菇管理；設備與設施

2008年以來我國食用菌工廠化生產進入了快速發展時期，據中國食用菌協會調查，2009年全國有食用菌工廠化生產企業246家，2010年增加到443家，2011年達到652家。2011年全國工廠化食用菌日產量達到3 183.1噸，比2010年的1 712.8噸增長了85.8％；年產量達到99.04萬噸，比2010年增長了52％。

我國中小型食用菌工廠化企業屬于機械化設施栽培模式，一般采用半機械半人工拌料、裝瓶（袋）和滅菌，采用空調、抽風機和加濕器等設施控制栽培環境，屬于工廠化生產的初級階段；現代食用菌工廠化企業早期引進國外生產設備和技術，現已逐步實現國產化，實現了機械化拌料、裝瓶、滅菌和搔菌，菌瓶依靠傳送帶自動運輸，出菇環境實現自動化、智能化控制。

1 液體菌種生產的關鍵技術

相比固體菌種，液體菌種在食用菌工廠化生產中具有明顯的優勢。液體菌種生產能顯著縮短菌種培養周期，提高生產效率，降低菌種污染率及生產成本；接種后菌種與培養料接觸面廣，萌發點多，萌發快，可以縮短栽培瓶發菌時間，提高出菇整齊度和出菇質量，能顯著提高經濟效益。目前的液體菌種應用得到廣泛認可，在韓國99％的金針菇工廠化生產企業采用液體菌種生產，大部分杏鮑菇工廠化生產企業也已采用液體菌種[1]，日本應用更為廣泛。影響液體菌種質量的主要因素有試管種質量、液體發酵設備和發酵工藝。

1.1 試管種質量 在食用菌工廠化生產中，試管菌種頻繁擴大繁殖，容易引起菌種退化，導致菌絲活力減弱，液體發酵時菌絲含量降低，菌絲球形態出現異常變化；接種后菌絲萌發慢，發菌速度及子實體產量降低，農藝性狀發生變異，嚴重影響產品產量和質量。需要對已有優良菌種采用超低溫液氮保藏，對已有栽培品種進行提純復壯，并不斷研發性狀優良的新品種，保證菌種種性穩定及性狀優良。

1.2 液體發酵設備 食用菌液體菌種發酵設備一般采用氣升式液體發酵罐，主要由發酵罐和空氣干燥凈化系統兩部分組成。在生產液體菌種時，需要配置控制溫度、pH值和通氣量的輔助系統，以及配套的發酵罐滅菌鍋。要根據生產規模和生產條件，選擇規格、容量適宜的液體發酵罐。發酵設備的密封性是決定發酵污染率高低的重要因素，必須經常注意設備保養和維修。

1.3 發酵工藝 發酵工藝要保證生產出的液體菌種菌球小、菌絲含量高和活力強。影響液體菌種質量的主要因素有培養基種類、溫度、pH、通氣量、接種量、菌齡等。需要根據各個栽培品種的情況，摸索出合適的發酵工藝參數。液體菌種發酵階段，要定時取樣檢測pH、菌絲含量等指標，監控液體菌種生長情況。

（1）接種量。提高接種量可以減少發酵時間，但會增加菌種的使用量，增加成本投入和發酵罐污染風險，一般根據生產條件選用0.1％～0.5％的接種量。液體菌種生產時，增加菌絲球數量，降低菌絲球直徑，接種時菌絲球才不易堵塞接種機噴頭，而且有利于菌液的均勻噴灑，增加其與培養料的接觸面積，提高菌絲體在培養料表面的封面速度，減少菌瓶污染。

（2）溫度、pH及通氣量。適當提高溫度能加速菌絲的生長，但溫度過高又容易引起菌絲老化。pH值會影響發酵時菌絲球的大小和個數，在合適的pH范圍內，隨著pH值升高，一般會引起菌絲球增大，個數減少。通氣不僅為菌絲生長提供氧氣，而且能對菌絲進行攪拌和剪切，剪切力的大小隨通氣量的增加而升高。因此，通氣量大小又會影響菌絲球大小和菌液粘稠度。通氣量過小，易產生較大的菌絲球，造成接種機噴頭堵塞和接種不均勻；通氣量過大，易產生大量的菌絲片段，不僅增加菌液的粘稠度，降低其在栽培瓶中的流動性，而且造成菌絲萌發力差，不利于發菌，且會增加發酵罐污染的風險。

（3）菌齡。在發酵罐中菌種發酵周期即菌齡，菌齡選擇要綜合考慮菌絲含量和菌絲活力兩個因素；菌絲活力主要考慮其胞外酶活性，特別是有重要影響的胞外酶，如纖維素酶等。液體發酵時，菌絲含量最高和菌絲活力最大之間，一般存在一定的時間差。菌絲含量一般選擇0.10～0.15 g/mL，可以相同接種量時栽培瓶完成發菌的時間，作為菌齡選擇的參考依據。

（4）發酵工藝參數。目前國內企業對液體菌種的發酵工藝已經進行廣泛的研究。王桂金等以黃豆粕10 g/L、蔗糖30 g/L、K2P041 g/L、MgS040.5 g/L作為金針菇液體菌種培養基，研究表明，在培養溫度(20±1)℃、接種量0.5％、初始pH 5～6、通氣量1∶0.8、培養周期6～7天時，適合金針菇工廠化生產液體菌種工藝要求[2]。王穩通過金針菇液體發酵試驗，發現適合金針菇的培養基配方為：玉米粉3％，葡萄糖2％，麩皮2％，蛋白胨0.3％，硫酸鎂0.05％，磷酸二氫鉀0.05％，維生素B 0.05％，豆油0.03％［3］。

2 栽培瓶中菌絲培養的關鍵技術

2.1 培養料配制 食用菌工廠化生產常用的原料有木屑、玉米芯、甘蔗渣、米糠、棉籽殼、酒糟、麩皮、玉米粉等。除木屑外，一般采用新鮮原料，部分原料還要有適宜的顆粒度，以保證培養料含水量和通氣性，如將玉米芯一般粉碎成直徑0.3～0.5 cm的顆粒。原料應注意儲藏條件，保證不霉爛變質。培養料中各種營養物質的比例是影響菌絲生長的重要因素，應根據各原料提供的營養成分，按照適當的比例配制。工廠化生產要盡量提高第一潮菇的產量，配方中米糠、玉米粉、麩皮等所占比例應高于常規栽培，一般為30％～40％[4]。栽培原料的生長季節不同、產地環境不同等因素，也會對原料質量產生影響。一般需要有固定的進貨渠道和嚴格的原材料質量標準，并需根據具體情況做適當的調整。

確定適宜的培養料初始水分含量和pH值，不僅需要考慮食用菌不同品種對水分含量和pH值的要求，還要考慮不同的原料、配方、培養瓶型號、滅菌工藝、培養瓶在滅菌鍋的位置、冷卻條件等因素對滅菌前后培養料水分和pH值的影響。培養料的pH值一般采用碳酸鈣和氧化鈣調節。

2.2 拌料 拌料要將原料攪拌均勻，使營養成分和水分在培養料中分布均衡，以便菌絲生長整齊。在拌料時，要根據各種原料的性質，采用合適的加料順序，以利原料混合均勻。工廠化生產一般采用大型攪拌機，拌料時先將輔料與一部分主料混勻后，再與其他主料充分混合；對于易溶于水的輔料，一般先將其溶入水中，再將溶液加入到培養料中。

2.3 裝瓶 配料與拌料結束后，要盡快完成裝瓶和滅菌，避免微生物大量繁殖引起培養料發酵酸敗。裝瓶一般采用自動裝瓶機，裝瓶前先將栽培瓶裝入塑料筐，通常每筐16瓶。栽培瓶一般采用聚丙烯（PP）塑料瓶，規格有850 mL、1 100 mL、1 400 mL等。塑料瓶和塑料筐要選擇抗壓、高溫時不易軟化變形的材料。裝料后采用打孔機打孔，同時完成栽培瓶壓蓋。打孔可以采用在瓶中央打1個大孔，周圍4～6個小孔，或者4個大孔等方式，以增加菌絲接種面和萌發點。裝瓶結束后，一般料面距離瓶口為10～15 mm。機械操作手將塑料筐裝到滅菌臺車上，進入滅菌鍋。

2.4 滅菌 通常采用大型食用菌專用滅菌器，進行高壓蒸汽滅菌。前期需要通入熱蒸汽，排出滅菌器中冷空氣后逐步升溫。滅菌一般采取121 ℃保溫1.5小時左右。滅菌結束后，停止通入熱蒸汽，迅速降溫降壓。待滅菌器氣壓降到零后，打開滅菌器排氣；待溫度降至80 ℃以下時，將載有栽培瓶的滅菌臺車推入冷卻室降溫。高溫滅菌不僅可以殺死培養料中的微生物，還能降解培養料中的纖維素、半纖維素等大分子物質，以利于菌絲的分解與吸收。

2.5 冷卻 冷卻室空氣的潔凈度要求較高，一般采用臭氧滅菌。臭氧滅菌既有較好的滅菌作用，又可避免采用化學藥劑滅菌引起產品潛在的質量安全隱患。菌瓶冷卻時還應通入潔凈空氣維持一定的正壓，避免微生物從冷卻室外部進入，污染培養料。栽培瓶一般先置于預冷室，再轉入冷卻室。工廠化生產產量大，而且一般當天滅菌，第2天接種。因此冷卻室要采用強制冷卻。預冷室采用1萬級新風將菌瓶降溫至35 ℃以下，再在冷卻室用制冷機強制降溫達到接種所需溫度。減少冷卻時間，有利于降低污染[4]。栽培瓶一般在25 ℃以下才能接種，但溫度也不能過低，最好能與培養室溫度相近，一般選擇15～20 ℃。

2.6 接種 液體菌種達到接種要求后，應及時用于接種，一般采用液體菌種接種機。接種量多少應根據栽培瓶的型號確定，要以能覆蓋瓶口表面和孔為宜，通常850 mL的栽培瓶接15～18 mL。接種時，通過控制接種機的接種壓力和接種時間，以調節接種量和菌種覆蓋面積，使菌種均勻覆蓋整個瓶口料面，從而加快料面封口速度，減少雜菌污染，增加發菌時栽培瓶菌絲生長整齊度。接種間要保持良好的潔凈度，除了需要用臭氧消毒外，接種機小環境內還要設置層流罩，保持接種機周圍存在正壓，局部空氣潔凈度達到100級，盡最大可能降低污染的幾率[5]。

2.7 發菌管理 發菌培養室一般分大型培養室和小型培養室兩種。大型培養室成本低，但由于不同接種時間栽培瓶混合放置和連續培養，使培養室徹底消毒存在一定難度，增加污染的風險，而且菌絲處于不同生長時期，栽培瓶中菌絲生長產生的熱量存在差別。為避免高溫“燒菌”，大型金針菇培養室溫度一般控制在較低溫度（13～15 ℃），但不利于菌種早期的生長。小型培養室可以將不同接種時期的栽培瓶采用不同溫度控制，分別培養，使菌絲在適宜溫度條件下生長，加快發菌速度，也容易進行室內環境徹底消毒，減少污染的風險，但成本高于大培養室。

培養室中影響發菌質量的關鍵因素是溫度和通風量。培養室栽培瓶擺放時選擇合適的間距，加強培養室的空氣流通，增加通風量，既可以保證發菌時氧氣供應，又能加快栽培瓶的散熱。由于菌絲生長會產生熱量，因此需要及時調節培養室中的溫度。小培養室最好能使料溫保持合適的溫度，一般金針菇選擇20～23 ℃，大培養室溫度一般選擇不引起各個批次菌瓶“燒菌”的最高溫度。

3 搔菌與出菇管理關鍵技術

3.1 搔菌 搔菌包括搔菌、沖洗和注水3個環節，可促使出菇及出菇整齊。搔菌深度一般為10 mm左右，應注意搔菌深度是以裝瓶時的料面為標準，而不是以瓶口菌絲表面為標準。搔菌后，料面距離瓶口約為20～25 mm。一般采用栽培瓶側翻或倒置搔菌，結束后立即用一定強度的水沖洗，去掉菌瓶瓶口及培養料表層的菌絲殘渣。

在發菌階段，栽培瓶中水分會隨著培養料的分解而增加。金針菇在接種時培養料中水分含量一般為63％～65％，搔菌前水分含量會增加到68％～70％。由于培養料中水分過低會影響出芽率，一般金針菇搔菌后需要注水以增加出芽率，而杏鮑菇則不注水以減少出芽數量。注水可通過配套的液體菌種接種機進行。搔菌結束后，栽培瓶應立即轉移到經消毒的出菇房（生育室）內進行出菇管理。栽培瓶在出菇房要經歷菌絲恢復期、催蕾期和抑制期幾個階段，出菇管理主要包括溫度、空氣濕度、通風和光照4個方面，通過自動化控制系統進行控制。

3.2 菌絲恢復期 一般金針菇栽培瓶轉移到出菇房后的1～5天是菌絲恢復期。在此期間不需要光照，溫度應控制在15～17 ℃，常換氣通風，保持室內足夠的氧氣濃度；濕度控制在95％～100％，保持料面和地面濕潤，如料面干燥，可適度補水。

3.3 催蕾期 催蕾期是從料面出現大量原基，至菇芽生長至0.5 cm之前的一段時間，一般為第6～10天。在此期間，不需要光照，出菇房開始緩慢降溫，一般每天降低1 ℃左右；空氣濕度控制在88％～95％，地面保持微濕，以防止料面干燥導致原基脫落；如果小芽出現吐水現象，則適當降低空氣濕度；減少通風量，提高室內二氧化碳濃度。

3.4 抑制期 催蕾期結束到采收前為抑制期，一般為菌瓶移入菇房后的第10～20天，主要目的是提高金針菇品質。當金針菇子實體長到0.5 cm時，開始降溫抑制，此時適當提高空氣濕度，保持小芽不干燥；當金針菇長到瓶口時，根據子實體生長情況，降溫至3～5 ℃，并通過光抑制和通風來控制子實體整齊度和菇蓋大小，抑制金針菇過快生長。 當金針菇菇蓋達3～4 mm時，開始包膠片（套筒），此后保持菇房處于黑暗條件，并可以根據情況升溫1～2 ℃。包膠片后金針菇會出現長勢不整齊，可通過間斷性光照控制整齊度；當出現菇蓋過濕產生水漬狀斑點時，可適當增加通風，降低濕度。當發現子實體或者菌瓶表面出現雜菌或病菌感染時，應分析病菌來源，迅速對地面、菇房和床架消毒，并檢查通風系統，降低菇房空氣濕度，清理染菌菌瓶。待金針菇生長到符合商品菇要求時，及時采收。

4 工廠化生產環境控制技術

4.1 空氣 除拌料室和裝瓶室之外，包括冷卻室、接種室、發酵罐室、發菌室、搔菌室和出菇房都屬于無菌區，需要有較高的空氣潔凈度，要求達到萬級潔凈度標準。空氣凈化處理過程一般要經歷初效過濾、中效過濾和高效過濾3個環節，室內要有一定的正壓，防止未凈化空氣進入。接種機上部要安裝層流罩，以進一步提高潔凈度和正壓，減少接種時開蓋污染。非生產人員盡量避免進入無菌區，或者從專門的參觀通道進出。生產人員進入應穿戴消過毒的工作服，經過風淋室進行除菌消毒處理。

4.2 溫度 食用菌工廠的溫度控制包括加熱和制冷。工廠化生產中不同生產環節，以及同一個環節的不同時間段，對環境溫度有不同的要求。溫度控制一般采用智能化控制系統，實行實時監控，特別是出菇房溫度改變頻繁的環節，對溫度的控制程度要求更高。而發菌期管理要嚴格防止高溫“燒菌”，以免影響產量和品質。

4.3 通風 菌瓶培養室和出菇房是菌瓶高密度擺放且完全封閉的環境，而菌絲生長和子實體發育會產生大量二氧化碳等代謝產物，釋放出熱能。通風不僅可以增加氧氣濃度，減少二氧化碳濃度，還可降低溫度和濕度，減少病害發生。因此，需要有可控制的優良通風系統，保證食用菌在發菌和出菇階段對通風的要求。

4.4 濕度和光照 濕度和光照控制與溫度、通風一起，共同影響出菇產量和質量，因此出菇房要做好濕度和光照控制。濕度控制常見方法有超聲波加濕、高壓微霧加濕和蒸汽加濕等；光照控制一般采用光抑制機，對光照強度和波長范圍實行嚴格控制。

5 食用菌工廠化生產技術的研發方向

當前我國食用菌工廠化生產技術和設備水平迅速提升，涌現出一批專業化生產食用菌設備的企業。一些企業專業研發食用菌工廠化專用攪拌機、自動裝瓶機、滅菌器、制冷設備、臭氧消毒設備、空氣凈化設備、液體菌種發酵設備、液體菌種接種機、層流罩、搔菌機，以及菇房自動控制系統和設備，包括生產環境綜合控制系統，工廠化生產智能控制系統，菇房PLC控制器，新風PLC控制器和光抑制機等[4]。但目前主要針對金針菇的設備設施引進和開發較多，而針對杏鮑菇等其他品種的設備設施研發較少。杏鮑菇工廠化生產必然要走向瓶栽和液體菌種應用，有關栽培環境控制技術尚需進行深入研究，而設備設施需要緊跟生產技術[6]。西方以雙孢蘑菇為代表的草腐食用菌工廠化生產技術已經成熟，但就生產成本而言仍然較高，考慮到我國雙孢蘑菇產品以遠涉重洋出口為主，如何開發成本較低的培養料發酵工藝，降低菇房管理成本，減輕勞動強度，實現雙孢蘑菇等草腐食用菌生產設施國產化，顯得十分迫切。

此外，我國也急需針對新型栽培原料篩選最佳配方，選育適宜于我國栽培原料和設備設施條件的工廠化專用食用菌品種，研發輕簡化專業化生產設備，開發新型栽培管理控制軟件、無害化病菌或雜菌防控技術及新型工廠化栽培食用菌種類，改變目前工廠化栽培品種相對單一的局面。

[1] 張引芳. 食用菌工廠化生產中液體菌種的應用研究進展[J]. 菌物學報, 2007, 26(增刊)：393-397.

[2] 王桂金. 金針菇工廠化生產液體菌種制作工藝研究[J]. 食用菌, 2007 (2): 16-17.

[3] 王穩. 金針菇“雜交19”液體菌種培養基的優化研究[J]. 江西農業學報.2006.18(5): 121-122.

[4] 冀宏, 趙黎明. 食用菌工廠化生產技術改進方法與思路[J]. 中國食用菌. 2009(6): 56-58.

[5] 高君輝, 馮志勇, 唐利華. 食用菌工廠化生產及環境控制技術[J]. 食用菌, 2010(4): 3-5.

[6] 樊玉萍. 杏鮑菇工廠化生產的環境控制參數[C]. 西北農林大學碩士學位論文. 2012.

邊銀丙，男，華中農業大學教授，博士生導師，中國食用菌協會副會長，湖北食用菌協會會長。