孫翠杰 連俊文

摘要:指出了荷葉離褶傘是大興安嶺林區(qū)名貴藥食用菌,是典型低溫性草腐菌,其工廠化原生態(tài)培育是林區(qū)生態(tài)保護和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重要參考項目,對低溫型草腐菌荷葉離褶傘工廠化培育關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)研究是現(xiàn)代食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢,也是低碳循環(huán)經(jīng)濟和高效立體培育技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。
關(guān)鍵詞:荷葉離褶傘;工廠化培育;技術(shù)研究
中圖分類號:F326. 13
文獻標(biāo)識碼:A
文章編號:1674-9944(2018)04-0101-04
1 荷葉離褶傘工廠化培育國內(nèi)外研究進展
1.1 國內(nèi)研究進展
荷葉離褶傘是國內(nèi)外科技界競相研究的珍貴野生食用菌新品種,具有藥食兩用價值。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食用菌研究所李林玉、李榮春等發(fā)表了“荷葉離褶傘菌絲營養(yǎng)條件的初步研究”,但是沒有形成工廠化培育和野外林下大面積培育;甘肅省科技廳星火計劃項目( 5QS()47- A81- 026 - 09)、河西學(xué)院資助項目(2003 - 03)魏生龍等的“荷葉離褶傘分離馴化研究”試驗表明,PDA培養(yǎng)基和金露梅葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基適宜對荷葉離褶傘進行組織分離和孢子分離,孢子分離獲得的菌種之生長速度顯著快于組織分離獲得的菌種。河西學(xué)院生命科學(xué)與工程系王曉琴等“荷葉離褶傘多糖的提取工藝及其抑菌作用的研究”;上海豐科生物科技股份有限公司企業(yè)技術(shù)中心、上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所程繼紅等“荷葉離褶傘工廠化栽培”;王曉琴等“荷葉離褶傘多糖的提取工藝及其抑菌作用的研究”;科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金(No. GB2008G10019河西學(xué)院食用菌研究所席亞麗等“荷葉離褶傘搖瓶發(fā)酵條件研究”;“荷葉離褶傘子實體、菌絲體和發(fā)酵液營養(yǎng)成分比較分析”。呼倫貝爾市喜桂圖生物資源開發(fā)有限公司完成了內(nèi)蒙古大興安嶺野生珍貴食用菌荷葉離褶傘人工馴化培育科研課題(科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書為NXLKJ鑒字[2011]第001號),整體研究成果達到國內(nèi)領(lǐng)先水平,取得“荷葉離褶傘人工種植”國家發(fā)明專利。完成國家和自治區(qū)科技成果推廣基金項目多項。現(xiàn)在能夠達到年生產(chǎn)約300kg/m2鮮蘑,實現(xiàn)了較高的立體高效工廠化培育.該項目在地區(qū)生態(tài)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型中具有很大影響,是500 g樹葉和野草(包括農(nóng)業(yè)作物秸稈)轉(zhuǎn)化為500 g高檔蘑菇的生態(tài)產(chǎn)業(yè)項目,是我國東北地區(qū)第一個木腐菌向草腐菌產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變示范項目,是大小興安嶺生態(tài)保護和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型項目。
1.2 國外研究進展
目前,國外食用菌工廠化培育技術(shù)已經(jīng)較為成熟,通過計算機可以做到溫度、濕度、二氧化碳濃度和光線環(huán)境因子控制在最合適的食用菌生長發(fā)育的水平。1947年,荷蘭Bels等提出采用在控制溫度、濕度、和通風(fēng)的條件下種植雙孢蘑菇.開創(chuàng)了食用菌工業(yè)化生產(chǎn)的先河。1983年,日本的K. miya.T等提出了微機在溫室環(huán)境系統(tǒng)的應(yīng)用,可以把溫室環(huán)境調(diào)控成作物生長的最佳條件。近年來,日本、美國、德國、荷蘭、以色列等發(fā)達國家采用空調(diào)設(shè)備和各種測量儀器以及自動化、半自動化裝置,調(diào)節(jié)栽培室的溫度、濕度、光線、水分、通風(fēng)等,創(chuàng)造最適宜食用菌生長發(fā)育的環(huán)境條件,來進行現(xiàn)代化、工廠化栽培食用菌。歐美、日本及韓國等發(fā)達國家,食用菌栽培基本上實現(xiàn)了全過程工廠化生產(chǎn)。在溫度、光、水、氣和肥等主要環(huán)境因子綜合控制的基礎(chǔ)上,隨著信息化高新技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中快速滲透,逐步發(fā)展遠程控制、生理監(jiān)測及在線咨詢等先進的集成技術(shù)手段。在食用菌液體培養(yǎng)技術(shù)方面,歐美、日本等發(fā)達國家已經(jīng)從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)跨越了工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域。食用菌液體培養(yǎng)基主要原理是在發(fā)酵罐或三角瓶中加入液體培養(yǎng)基.通過無菌空氣增加培養(yǎng)基中溶氧含量,提供食用菌菌絲呼吸代謝所需的氧氣,同時加以攪拌或震蕩,并控制適宜的外界條件,使菌體在液體深處繁殖繁育,獲得大量菌絲體或代謝產(chǎn)物。1947年美國的漢姆福特首先提出了液體培養(yǎng)法生產(chǎn)蘑菇菌絲體。1 953年美國布洛克博士用廢柑汁深層培養(yǎng)出了野生蘑菇。1958年沙克斯第一個在發(fā)酵罐內(nèi)部培養(yǎng)出羊肚菌菌絲球。日本的杉森恒武等于1977年用1%的有機酸和0. 5%的酵母膏組成液體培養(yǎng)基,取得了大量香菇菌絲體。世界食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,歐洲40年前就實現(xiàn)了草腐菌的工廠化生產(chǎn),日本30年前也實現(xiàn)了木腐菌的工廠化生產(chǎn),其對科學(xué)技術(shù)集成工程的利用程度之高,一路領(lǐng)先至今。集成技術(shù)應(yīng)用工程,實現(xiàn)由手工操作向機械化作業(yè)的轉(zhuǎn)變,由自然生長向可控性生長的管理。但是,國外對荷葉離褶傘工廠化培育現(xiàn)在還沒有成功報道,但是其他食用菌工廠化培育非常發(fā)達。
2低溫型草腐菌荷葉離褶傘工廠化培育研究內(nèi)容
食用菌工廠化生產(chǎn)是利用設(shè)備和設(shè)施創(chuàng)造食用菌生產(chǎn)發(fā)育條件,滿足食用菌不同生長階段對環(huán)境的不同要求,將廠房、設(shè)備、監(jiān)控技術(shù)、生物特性、外界環(huán)境(當(dāng)?shù)貧夂颉⑻鞖猓┑纫蛩鼐C合考慮,是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,是設(shè)施農(nóng)業(yè)最為高效循環(huán)經(jīng)濟項目。項目立足于內(nèi)蒙古現(xiàn)代高效設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的實際,積極培育食用菌荷葉離褶傘新型品種,針對設(shè)施食用菌工廠化高效培育、培養(yǎng)基科學(xué)配比、綠色食品可追溯體系、智能化自動化生產(chǎn)配置、菌糠循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)問題,借助現(xiàn)代生物技術(shù)、設(shè)施環(huán)境智能調(diào)控和菌草營養(yǎng)配方技術(shù)、菌糠微生物發(fā)酵技術(shù)等,解決全區(qū)東西部不同氣候環(huán)境條件下的草腐菌生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù),提高工廠化草腐菌生產(chǎn)效率,達到每年平均出產(chǎn)500 kg/(m·2a)鮮菇的我國食用菌最高產(chǎn)能指標(biāo)。
2.1 荷葉離褶傘二級茵液體培養(yǎng)基研究
目前,荷葉離褶傘二級菌是玉米、大麥等顆粒狀固體培養(yǎng)基,培育周期是40 d左右,而且受生產(chǎn)和接菌條件的影響,感染率基本在10%左右,而且從培養(yǎng)基配料、裝瓶、滅菌、接菌等環(huán)節(jié)需要消耗較大的勞動力和能源消耗,成本較液體培養(yǎng)基高出很多,現(xiàn)在其他食用菌生產(chǎn)液體培養(yǎng)基基本成熟,工藝流程相似,只要針對荷葉離褶傘生物學(xué)特性進行研究,做出如下研究設(shè)計:食用菌液體菌種的生產(chǎn)方式一般可分為電磁攪拌法、搖瓶機法、簡易深層發(fā)酵(吹氧)法、發(fā)酵罐法,在現(xiàn)有母種培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上,設(shè)計多個培養(yǎng)基配方和溫度控制,并在三級菌生產(chǎn)中試驗和出菇測試,總結(jié)出荷葉離褶傘二級菌液體培養(yǎng)基的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程。
2.2 完善荷葉離褶傘三級菌培養(yǎng)基配方
目前,荷葉離褶傘三級菌培養(yǎng)基原料主要使用呼倫貝爾草原野草和大興安嶺闊葉樹樹葉.基本的配方比例為:42kg樹葉、14. 5kg野草、17kg鋸末、14kg精料(石膏,石灰,麥麩,腐質(zhì)土,玉米面).分別占48%、16. 6%、19. 4%、16%。為了擴大培養(yǎng)基用料范圍,需要擴大培養(yǎng)基種類和范圍,如內(nèi)蒙古西部地區(qū)出產(chǎn)的沙柳、檸條,東北地區(qū)的榛子、叢樺等可以平茬復(fù)壯多次利用的灌木經(jīng)濟林,同時研究農(nóng)業(yè)作物秸稈作為培養(yǎng)基,如玉米、大豆、高粱、谷子等,測試其農(nóng)藥殘留純度,測試各種農(nóng)藥化肥的半衰期和殘留值,與國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng),總結(jié)出荷葉離褶傘培育區(qū)三級菌培養(yǎng)基最佳配方。
2.3 自動化智能化生產(chǎn)配套技術(shù)
食用菌制動化生產(chǎn)是指從食用菌培養(yǎng)基原材料收集儲備、初加工、拌料裝袋、滅菌、接菌和養(yǎng)菌各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化和機械化,提高生產(chǎn)效率,降低人工消耗,研究制定荷葉離褶傘生產(chǎn)制動化機械化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程,如制動化裝袋機日生產(chǎn)量與滅菌、接菌工作量匹配設(shè)備和用工量等。
出菇室智能化就是要采用空調(diào)設(shè)備和各種測量儀器以及自動化、半自動化裝置,調(diào)節(jié)出菇室的溫度、濕度、光線、水分、通風(fēng)等.創(chuàng)造最適宜食用菌生長發(fā)育的環(huán)境條件,來進行現(xiàn)代化、工廠化栽培食用菌。從出菇室建設(shè)開始,就要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境,春夏秋冬不同季節(jié),溫度、濕度、二氧化碳濃度要素都不同,在溫度、光、水、氣和肥等主要環(huán)境因子綜合控制的基礎(chǔ)上,隨著信息化高新技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中快速滲透.逐步發(fā)展遠程控制、生理監(jiān)測及在線咨詢等先進的集成技術(shù)手段。在現(xiàn)有出菇室基礎(chǔ)上,結(jié)合自然環(huán)境條件研究制定荷葉離褶傘出菇條件的智能化技術(shù)規(guī)程。
2.4荷葉離褶傘綠色產(chǎn)品生產(chǎn)指標(biāo)和綠色產(chǎn)品可追溯體系
嚴(yán)格按照《綠色食品食用菌標(biāo)準(zhǔn)》,就產(chǎn)地環(huán)境、農(nóng)藥使用、感官、理化及衛(wèi)生指標(biāo)、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝運輸和貯存等生產(chǎn)環(huán)節(jié),對照各項指標(biāo)進行生產(chǎn)和測試,制定出荷葉離褶傘綠色食品指標(biāo)。建立完善綠色食用菌食品在生產(chǎn)、加工、包裝、運輸、儲存、銷售等方面的信息記錄體系,加入“基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的綠色食品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的應(yīng)用示范”項目,提高荷葉離褶傘的產(chǎn)品質(zhì)量和社會認(rèn)可度,制定荷葉離褶傘綠色產(chǎn)品可追溯體系。
2.5 荷葉離褶傘生產(chǎn)工藝流程
現(xiàn)行常規(guī)荷葉離褶傘三級菌生產(chǎn)工藝流程為:樹葉和野草收集→粉碎→按比例配料→攪拌→裝袋→裝框→插菌棒→扣菌蓋→裝鍋滅菌→出鍋→接菌→培養(yǎng)室養(yǎng)菌→菇房管理→種菇→菇房管理→出菇管理→采菇→干制或加工處理→入庫。因為使用固體二級菌生產(chǎn)接菌技術(shù),自動化機械化程度低,某些生產(chǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)和原材料不盡科學(xué)合理,下一步研究二級菌液體菌種和改進相關(guān)材料,生產(chǎn)工藝流程相應(yīng)改變,需要研究總結(jié)出荷葉離褶傘三級菌生產(chǎn)工藝技術(shù)規(guī)程。
2.6高效立體養(yǎng)茵出菇指標(biāo)
充分研究培育地區(qū)的自然環(huán)境和菌場條件,考慮生產(chǎn)出菇時間和廠房空間利用率,周密設(shè)計出荷葉離褶傘工廠化培育,實現(xiàn)全年四季生產(chǎn)和出菇,三級菌發(fā)菌時間在75 d左右,出菇時間是20~30 d,如果發(fā)菌和出菇室分開使用,一個發(fā)菌室一年可以循環(huán)3~4批,出菇室可以出菇10~12批,綜合計算,同比生產(chǎn)木耳等時間提高3倍,空間利用提高6倍,土地綜合利用高于18倍。養(yǎng)菌室可以采用6層養(yǎng)菌,每一平方米養(yǎng)菌100袋,有效面積每批養(yǎng)菌600袋,一年養(yǎng)菌3~4批1800~2400袋三級菌;出菇室可以采用3~4層出菇,每1m2擺放50袋,有效面積每批出菇150~200袋,出菇室一年出菇10~12批1500~2000袋,可以重復(fù)循環(huán)使用培養(yǎng)室和出菇室。綜合考慮時間周轉(zhuǎn)和空間利用率,科學(xué)設(shè)置培育架設(shè)置和工作通道,常規(guī)設(shè)計是出菇架占實際面積60%,基本可以實現(xiàn)1m2 出菇1000袋的出菇指標(biāo)。
2.7 林菌結(jié)合循環(huán)經(jīng)濟模式
國內(nèi)外對林菌循環(huán)模式主要包括:林一菌一飼模式,即用菌菇廢料曬干粉碎后添加到動物飼料中;林一菌一氣模式,用菌菇廢料制造沼氣等燃料;林一菌一藥模式,利用菌絲生長過程中分泌的激素類物質(zhì)制成增產(chǎn)素和抗菌素;林一菌一疏模式,利用食用菌生產(chǎn)后的菌渣作為蔬菜種植的肥料;林一菌一建模式,利用廢舊菌棒制作種植佛甲草的基質(zhì),用于城市屋頂?shù)慕ㄔO(shè)。除此之外,林一糧一菌、林一菌一禽等復(fù)合經(jīng)營模式也是循環(huán)林業(yè)的良好模式。
本項目主要研究森林資源(枯枝落葉、野草)一菌一林(經(jīng)濟林)+菌一林菌產(chǎn)品模式,利用原始森林枯枝落葉和野草,四季工廠化培育低溫草腐菌荷葉離褶傘,將菌糠進行生物處理,做為經(jīng)濟林種植優(yōu)質(zhì)有機肥料,夏季在經(jīng)濟林下套種荷葉離褶傘,形成森林資源(枯枝落葉、野草)一菌(低溫性草腐菌荷葉離褶傘)一林(興安一號藍莓經(jīng)濟林)+菌一林菌產(chǎn)品深加工生態(tài)循環(huán)體系,林菌循環(huán)模式主要從第一產(chǎn)業(yè)林菌培育作為切入點,通過收集森林枯枝落葉和野草作為原料工廠化培育荷葉離褶傘,采用生物技術(shù)處理廢料菌糠生產(chǎn)有機肥料.作為經(jīng)濟林基肥,在經(jīng)濟林下種植荷葉離褶傘,實現(xiàn)資源減量化、資源再生利用、林菌復(fù)合經(jīng)營的良性循環(huán)。總結(jié)出林菌結(jié)合培育循環(huán)經(jīng)濟指標(biāo),如100m2出菇室年生產(chǎn)蘑菇數(shù)量,生產(chǎn)菌糠量,轉(zhuǎn)化為多少生物有機肥,有機肥的質(zhì)量指標(biāo),可以應(yīng)用到什么條件下的經(jīng)濟林或者農(nóng)作物,同時與其他施用化肥土地進行對比分析其產(chǎn)量和質(zhì)量。
2.8 內(nèi)蒙古不同區(qū)域氣候環(huán)境條件草腐茵生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)程
內(nèi)蒙古自治區(qū)東西部地區(qū)跨越了寒溫帶針葉林區(qū)域、溫帶草原區(qū)域、溫帶荒漠區(qū)域,東西相距2400 km,氣候、地理、交通、植被、土壤、農(nóng)業(yè)種植存在較大差別。但是,低溫、少雨、“三農(nóng)問題”是內(nèi)蒙古的主要特征,特別是漫長的冬季,市場蔬菜供應(yīng)明顯緊張,內(nèi)蒙古充分利用當(dāng)?shù)氐纳帧⒁安莺筒荼窘斩挼仍腺Y源和冷資源,開展與內(nèi)地季節(jié)相反的“反季節(jié)”栽培,這種反季節(jié)在當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件下,正是當(dāng)?shù)剡m合食用菌生長的的順季節(jié),充分利用非耕地,集中建棚,集約生產(chǎn),是經(jīng)濟效益的增長點。內(nèi)蒙古的原料資源、能源和人力成本都遠低于相對發(fā)達的其他地區(qū),加之獨特的冷資源,開展夏季生產(chǎn),鮮品上市,具巨大的發(fā)展空間和市場,必將成為我國食用菌產(chǎn)業(yè)新時期大發(fā)展的黃金地域。按照低溫型草腐菌荷葉離褶傘工廠化培育溫度、濕度、光照等生長因子,合理制定不同區(qū)域培育技術(shù)規(guī)程,為內(nèi)蒙古食用菌產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支撐。
3低溫型草腐菌荷葉離褶傘工廠化培育研究方法
3.1 荷葉離褶傘二級茵液體培養(yǎng)基研究方法
在原有母種培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上配制液體培養(yǎng)基,按照其他食用菌常規(guī)液體培養(yǎng)基配比和試驗方法,配制液體培養(yǎng)基、瓶振蕩培養(yǎng)液體培養(yǎng)基、往復(fù)式搖床上振蕩培養(yǎng),經(jīng)過擴容后,在無菌條件下安裝通氣管,用輸氧機通入適量氧氣后培養(yǎng),培養(yǎng)液清澈透明,測試懸浮著大量小菌絲球,放入培養(yǎng)箱中保存使用。
3.2 荷葉離褶傘三級茵培養(yǎng)基配方研究方法
在原培養(yǎng)基基礎(chǔ)上,收集內(nèi)蒙古東西部生長的各類森林樹葉、野草、農(nóng)業(yè)秸稈、速生經(jīng)濟林材質(zhì).進行對比配方試驗,通過測試感染率、生物轉(zhuǎn)化率、生長速度、口感、形態(tài)等因子,通過正交試驗,分直接對比法和直觀分析法,確定不同地區(qū)、不同培養(yǎng)基最佳配方。
3.3 制動化智能化生產(chǎn)配套技術(shù)研究方法
按照荷葉離褶傘生物學(xué)特點,采用空調(diào)設(shè)備和各種測量儀器以及自動化、半自動化裝置,調(diào)整出菇室的溫度、濕度、光線、水分、通風(fēng)等,創(chuàng)造最適宜食用菌生長發(fā)育的環(huán)境條件,結(jié)合自然環(huán)境條件研究制定荷葉離褶傘出菇條件的智能化技術(shù)規(guī)程。
3.4荷葉離褶傘綠色產(chǎn)品生產(chǎn)指標(biāo)和綠色產(chǎn)品可追溯體系研究方法
嚴(yán)格按照《綠色食品食用菌標(biāo)準(zhǔn)》,控制生產(chǎn)、加工、包裝、運輸、儲存、銷售等方面的技術(shù)體系,食品安全體系,加入“基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的綠色食品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的應(yīng)用示范”。
3.5 荷葉離褶傘生產(chǎn)工藝流程研究方法
根據(jù)改進的生產(chǎn)工藝和自動化智能化水平條件,完善各工藝銜接和控制,制定出更加科學(xué)合理的生產(chǎn)工藝流程,達到自動化、智能化程度更高,生產(chǎn)效率和生物轉(zhuǎn)化率更高,更加符合綠色產(chǎn)品要求的生產(chǎn)工藝流程。
3.6 高效立體養(yǎng)茵出菇研究方法
通過理論研究和實際生產(chǎn)情況,制定更加合理的養(yǎng)菌室和出菇室空間利用率和時間出菇率,精確計算1m2養(yǎng)菌室所需的空間空氣含氧量和通風(fēng)效果,計算1m2 出菇層數(shù)、批次和1m2放置菌袋數(shù)量,同時結(jié)合氣候環(huán)境和出菇室智能化程度,最大限度提高出菇批次和生物轉(zhuǎn)化率,努力實現(xiàn)生產(chǎn)500 kg/m2鮮菇指標(biāo)。
3.7 林菌結(jié)合循環(huán)經(jīng)濟模式研究方法
科學(xué)計算單位生產(chǎn)線年生產(chǎn)三級菌量、年出菇量、年生產(chǎn)菌糠生物有機肥量,配套經(jīng)濟林或者農(nóng)業(yè)用地數(shù)量,測試對比使用生物有機肥前后土地的水分、有機質(zhì)、N、P、K和pH值,同時與其他施用化肥土地進行對比分析其產(chǎn)量和質(zhì)量。
3.8 技術(shù)路線
綜合考慮廠房、設(shè)備、監(jiān)控技術(shù)、生物特性、外界環(huán)境(氣候、天氣)等因素,制定低溫型草腐菌荷葉離褶傘工廠化培育技術(shù)路線,就是以人為本的科學(xué)發(fā)展路線,綜合各生產(chǎn)因子,發(fā)揮各因子的潛能和作用(圖1)。
4結(jié)論
利用原始森林枯枝落葉和野草,四季工廠化培育低溫草腐菌,將菌糠進行生物處理,作為經(jīng)濟林種植優(yōu)質(zhì)有機肥料,夏季在經(jīng)濟林下套種草腐菌,形成森林資源一菌一林十菌一林菌產(chǎn)品深加工生態(tài)循環(huán)體系,同時帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。整個產(chǎn)業(yè)過程遵守保護生態(tài)、植被恢復(fù)、節(jié)約資源、低碳循環(huán)、旅游觀光、高端健康食品生產(chǎn)集成示范,是東北地區(qū)生態(tài)型高科技新型產(chǎn)業(yè)。