雙孢蘑菇培養(yǎng)料隧道發(fā)酵技術(shù)

任愛民 朱子雄 張 楠 耿新軍

（1甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，甘肅蘭州 730070；2甘肅怡泉新禾農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司，甘肅金昌 737200）

雙孢蘑菇培養(yǎng)料隧道發(fā)酵技術(shù)是將培養(yǎng)料按照配方要求精準(zhǔn)配料，通過預(yù)濕、混料環(huán)節(jié)進(jìn)入一次發(fā)酵隧道，在75～80 ℃條件下完成微生物發(fā)酵及焦糖化反應(yīng)，然后轉(zhuǎn)入二次發(fā)酵隧道，在58～60 ℃條件下進(jìn)行巴氏殺菌殺蟲，45～50 ℃條件下進(jìn)行控溫發(fā)酵，生產(chǎn)出的培養(yǎng)料理化性狀穩(wěn)定，利于雙孢蘑菇菌絲生長。實(shí)踐證明，采用工廠化生產(chǎn)的二次發(fā)酵料栽培雙孢蘑菇，出菇產(chǎn)量可較傳統(tǒng)發(fā)酵料栽培提高60%～120%。

雙孢蘑菇（Agaricus bisporus）又稱雙孢菇、白蘑菇、圓蘑菇和洋蘑菇等，是世界上廣泛栽培的一類食用菌，2017年我國雙孢蘑菇產(chǎn)量達(dá)到340 t，占同期國內(nèi)食用菌總產(chǎn)量的9.8%。雙孢蘑菇屬于草腐菌，培養(yǎng)料主要利用麥秸、玉米稈、畜禽糞便等農(nóng)牧業(yè)廢棄物，按照一定比例進(jìn)行混合堆積發(fā)酵而成，培養(yǎng)料發(fā)酵理化性狀的優(yōu)劣是影響雙孢蘑菇栽培產(chǎn)量與品質(zhì)的主要因素。傳統(tǒng)雙孢蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵模式多為室外一次發(fā)酵和室內(nèi)二次發(fā)酵，發(fā)酵溫度受季節(jié)、氣候及設(shè)施環(huán)境影響明顯，發(fā)酵工藝可控性差，培養(yǎng)料理化性狀不穩(wěn)定，殺蟲消毒不徹底，產(chǎn)量較低，容易發(fā)生病蟲害（華爾山，2005；邸敬會，2018）。雙孢蘑菇培養(yǎng)料隧道發(fā)酵技術(shù)是將培養(yǎng)料按照配方要求精準(zhǔn)配料，通過預(yù)濕、混料環(huán)節(jié)進(jìn)入一次發(fā)酵隧道，在75～80 ℃條件下完成微生物發(fā)酵及焦糖化反應(yīng)，然后轉(zhuǎn)入二次發(fā)酵隧道，在58～60 ℃條件下進(jìn)行巴氏殺菌殺蟲，45～50 ℃條件下進(jìn)行控溫發(fā)酵，生產(chǎn)出理化性狀穩(wěn)定、利于雙孢蘑菇菌絲生長的高度選擇性培養(yǎng)料。實(shí)踐證明，采用工廠化生產(chǎn)的二次發(fā)酵料栽培雙孢蘑菇，出菇產(chǎn)量可增加60%～120%，并已在雙孢蘑菇工廠化生產(chǎn)和種植戶中連續(xù)推廣應(yīng)用超過30萬m2；在工廠化菇房栽培中，前3潮菇產(chǎn)量可以達(dá)到25～32kg·m-2，在農(nóng)法栽培中可達(dá)到 20～25 kg·m-2，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)發(fā)酵培養(yǎng)料栽培產(chǎn)量（12～15 kg·m-2）。當(dāng)前，培養(yǎng)料隧道發(fā)酵模式在雙孢蘑菇規(guī)模化、集約化生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，具有逐步替代農(nóng)法發(fā)酵模式的趨勢。本文以甘肅怡泉新禾農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司農(nóng)場雙孢蘑菇發(fā)酵料隧道生產(chǎn)實(shí)踐為例，總結(jié)出雙孢蘑菇培養(yǎng)料隧道發(fā)酵技術(shù)，供雙孢蘑菇生產(chǎn)者參考。

1 原材料選擇

選擇優(yōu)質(zhì)合格的原材料是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)培養(yǎng)料的基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)發(fā)酵料生產(chǎn)的雙孢蘑菇品質(zhì)好、菇體緊實(shí)；質(zhì)量差的發(fā)酵料會降低雙孢蘑菇產(chǎn)量，還容易出現(xiàn)菇體菌帽薄、個體輕的情況。因此，原料的選擇和合理配方的制定非常重要。

1.1 麥草秸稈 麥草秸稈為雙孢蘑菇生長提供碳源，要求秸稈潔凈、干燥、無蟲、無霉、無異味、無腐爛，呈黃色或金黃色，長度以20～30 cm為宜，含水量＜25%，灰分＜10%。

1.2 雞糞 雞糞或家禽糞便為雙孢蘑菇生長提供氮源，要求雞糞中無死雞尸體、無霉變、無砂土等雜質(zhì)，含水量＜35%，含氮量3.0%～5.5%，灰分＜35%。

1.3 石膏（CaSO4·2H2O） 要求粒度200目左右，pH＜7。石膏添加過少會導(dǎo)致發(fā)酵料黏度大，影響透氣；石膏添加過多會導(dǎo)致灰分多，影響出菇產(chǎn)量。

1.4 其他氮源 當(dāng)麥草中添加的雞糞不足以提供雙孢蘑菇所需的氮源時，就需要額外添加一些高含氮量的氮源，如油菜餅、豆粕、硫酸銨等。

2 精準(zhǔn)配料

由于原材料的來源和質(zhì)量不同，因此每批原材料到廠后必須經(jīng)化學(xué)和物理性能檢測，再按照預(yù)定的生產(chǎn)配方進(jìn)行精準(zhǔn)配料。首先對不同原材料的碳、氮、灰分含量及含水量等指標(biāo)進(jìn)行分析化驗(yàn)，通過計算，配比初始含氮量1.6%～1.8%、碳氮比（24～27）∶1、含水量76%～78%、灰分含量小于20%進(jìn)行預(yù)混。如果含氮量過高會導(dǎo)致發(fā)酵料轉(zhuǎn)氨困難，氨氣難以排除，氨氣濃度高于10 mg·L-1的二次料會危害菌絲生長，同時二次料含氮量高于2.4%會在種植階段嚴(yán)重影響雙孢蘑菇營養(yǎng)生長向生殖生長階段轉(zhuǎn)變；含氮量低不利于微生物繁殖，會嚴(yán)重影響發(fā)酵的時間和質(zhì)量，降低出菇產(chǎn)量。表1是筆者在生產(chǎn)中總結(jié)的雙孢蘑菇發(fā)酵料精準(zhǔn)配方，供生產(chǎn)者參考。其中：干質(zhì)量占比=干質(zhì)量/干質(zhì)量總量；干質(zhì)量=濕質(zhì)量×（1-含水量）；N量=干質(zhì)量×含N量；灰分量=干質(zhì)量×灰分含量；有機(jī)物量=干質(zhì)量-灰分量；C量=有機(jī)物量/2；該配方最終的含N量（N量/總干質(zhì)量）為1.63，含C量（C量/總干質(zhì)量）為41.02，C/N（C總量/N總量）為25.12；加水量=總干質(zhì)量×（1-目標(biāo)含水量）-總濕質(zhì)量，若目標(biāo)含水量為76%，則需要加水170.17 t。

表1 雙孢蘑菇發(fā)酵料生產(chǎn)配方

3 預(yù)濕

麥草秸稈的表層被蠟質(zhì)層包裹，只有通過充分預(yù)濕，在嗜熱微生物的作用下使麥草溫度升至40～60 ℃、維持2～3 d（天）才能很好地破壞蠟質(zhì)層，同時在足夠的氧氣、水分、適宜的pH和足夠的營養(yǎng)條件下微生物才能大量繁殖。預(yù)濕前用生石灰將所需水的pH值調(diào)至9.0～9.5，以防加入雞糞后在發(fā)酵期間pH下降過快。預(yù)濕期間必須保證每一根麥秸都充分浸濕，要求含水量達(dá)到75%～78%，預(yù)濕后將麥秸撈出建堆、瀝水升溫，當(dāng)堆溫達(dá)到50 ℃時翻堆1次，待下次料溫達(dá)到50℃時可添加輔料。建堆大小根據(jù)地域和季節(jié)而定，春夏建堆高度1.2～1.5 m，寬度2.5～3.0 m；秋冬建堆高度3.5～4.0 m，寬度4～6 m。

4 添加輔料

輔料主要包括雞糞、石膏和油菜餅，輔料混合的均勻度將嚴(yán)重影響發(fā)酵料的質(zhì)量和后期出菇的整齊度及質(zhì)量，因此輔料混勻尤為重要，必須達(dá)到均一的要求。不論是采用混料線還是采用鏟車混合，都必須保證每根秸稈上均勻的粘有輔料，首先將所需的雞糞、石膏和油菜餅充分混勻，然后均勻地撒在提前攤開預(yù)濕的麥草上或混料線上，用鏟車不斷地翻動混勻，隨后用拋料機(jī)再拋料一次進(jìn)行建堆發(fā)酵（建堆要求同預(yù)濕建堆），當(dāng)料溫達(dá)到60 ℃時方可轉(zhuǎn)入一次發(fā)酵隧道進(jìn)行高溫發(fā)酵。

5 一次發(fā)酵

一次發(fā)酵的目的主要是微生物通過好氧發(fā)酵產(chǎn)生生物化學(xué)反應(yīng)得到焦糖化合物作為雙孢蘑菇生長的碳化源，一般要求一次發(fā)酵在氧氣含量大于6%、高氨800 mg·L-1以上和pH值8.5左右時，料溫要達(dá)到78～85 ℃才能很好地發(fā)生焦糖化反應(yīng)（糖分子逐漸失水，碳含量比例上升，顏色變暗，最后碳化），從而使培養(yǎng)料腐熟（劉春江，2016）。溫度的上升和氧氣含量的控制一般通過風(fēng)機(jī)啟停完成，風(fēng)機(jī)的啟停時間取決于氧氣的需求量和現(xiàn)存微生物的數(shù)量，生產(chǎn)控制參考時間見表2。為了使發(fā)酵充分均勻，同時利用高溫和高氨環(huán)境殺滅有害微生物和害蟲，一次發(fā)酵一般要求3次轉(zhuǎn)倉。轉(zhuǎn)倉時嚴(yán)格控制前兩次轉(zhuǎn)倉含水量，應(yīng)達(dá)到75%～76%，第3次轉(zhuǎn)倉及二次發(fā)酵原則上不補(bǔ)水。一次發(fā)酵一般控制在14 d（天）以內(nèi)，為避免發(fā)生厭氧情況，轉(zhuǎn)倉時間一般在進(jìn)倉后的第4、8、11天進(jìn)行，整個發(fā)酵期間75～85 ℃以上的高溫天數(shù)應(yīng)達(dá)到7 d（天）以上。一次發(fā)酵結(jié)束最佳理化指標(biāo)：發(fā)酵料呈咖啡色，已充分軟化，有較強(qiáng)的拉力和彈性，無團(tuán)塊，含氮量1.8%～2.0%，C∶N=（17～18）∶1，pH值7.8～8.2，含水量72%～74%，灰分含量＜25%，氨氣濃度 300～500 mg·L-1。

表2 一次隧道風(fēng)機(jī)啟停時間

6 二次發(fā)酵

一次發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵料具有較濃的氨氣味道，并且含有大量的雜菌和害蟲。然而發(fā)酵料一旦進(jìn)入二次發(fā)酵隧道將無法直接觀察到培養(yǎng)料的發(fā)酵情況，因此只能依靠控制系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)在58～60℃環(huán)境下進(jìn)行巴氏殺菌殺蟲，綠霉、石膏霉、樹枝狀輪指孢霉、褐斑菌、疣孢霉等有害菌致死溫度為60 ℃ 6 h（小時）；菇蠅類、線蟲、螨蟲和癭蚊致死溫度為55 ℃ 5 h（小時），然后在45～50 ℃環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)轉(zhuǎn)氨，去除氨氣（小于5 mg·L-1）后方可進(jìn)行降溫播種（鄧德江和魏金康，2009）。整個二次發(fā)酵過程分為均溫階段、升溫階段、巴氏殺菌階段、降溫階段、培養(yǎng)階段和降溫播種6個階段。

6.1 均溫階段 由于一次發(fā)酵料溫較高，大多數(shù)有益微生物已死亡，通過均溫（47～49 ℃）可以有效恢復(fù)微生物數(shù)量和活性；均溫階段通過全速運(yùn)行風(fēng)機(jī)使發(fā)酵料的溫度（隧道前、中、后至少插3支溫度探頭）緩慢地達(dá)到相同一致水平（料溫溫差3 ℃以內(nèi)），此過程根據(jù)進(jìn)料量和氣候不同所需時間在6～24 h（小時）不等，均溫階段應(yīng)嚴(yán)格避免溫度產(chǎn)生較大波動。

6.2 升溫階段 均溫階段完成后，新風(fēng)閥開啟度處于最小值8（由設(shè)施設(shè)備性能決定），保證發(fā)酵料氧氣含量大于10%，依靠料中微生物的活動產(chǎn)熱，溫度以每小時升高1.0～1.5 ℃的速率進(jìn)行（氧氣不足或過量都會造成溫度不上升），通常8～12 h（小時）即可達(dá)到58～60 ℃。

6.3 巴氏殺菌階段 當(dāng)料溫達(dá)到58 ℃、進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)到56 ℃以上時即進(jìn)入巴氏殺菌階段。保持料溫58～60 ℃和進(jìn)風(fēng)溫度56～58 ℃ 8～10 h（小時）可將發(fā)酵料中的病原微生物和害蟲殺死。同時高濃度氨氣對病原微生物和害蟲均具有一定的破壞性，巴氏消毒開始時氨氣濃度在200 mg·L-1以上具有理想的殺滅效果。巴氏消毒時間小于6 h（小時）不能將料中病原微生物和害蟲殺滅，溫度超過60 ℃或消毒時間超過10 h（小時）均會嚴(yán)重?fù)p傷有益微生物數(shù)量；大多數(shù)情況下此階段料溫超過62 ℃均是由于進(jìn)倉填料不均勻?qū)е碌摹?/p>

6.4 降溫階段 巴氏殺菌階段結(jié)束之后轉(zhuǎn)為降溫階段，通過控制風(fēng)機(jī)和新風(fēng)量，溫度以每小時下降2～3 ℃的速率進(jìn)行。如進(jìn)二次隧道時培養(yǎng)料的含水量高于73%～74%可以將降溫速率放慢，小于此數(shù)值則加快，這樣才能確保二次發(fā)酵料的含水量在68%～70%之間。

6.5 培養(yǎng)階段 培養(yǎng)階段與均溫階段所需的溫度范圍一致（47～49 ℃），在此過程中，放線菌大量增殖將料中的氨氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化，氨氣逐漸消除，此階段一般為3～4 d（天）。如料溫超過50 ℃氨氣濃度會增加，嚴(yán)重時培養(yǎng)料中的氨氣將無法排出，造成播種后菌種不萌發(fā)。

6.6 降溫播種 當(dāng)料中的氨氣濃度降到5 mg·L-1以下時開啟大風(fēng)量進(jìn)行降溫，冬季可降至30 ℃，夏季則應(yīng)降至23 ℃，甚至18 ℃，降溫速率不重要，只要在第2天播種前降至適宜播種的溫度即可。不同菌種對氨氣濃度的承受能力不同，美國施爾豐公司生產(chǎn)的菌種A15對氨氣濃度的承受能力小于10 mg·L-1，福建農(nóng)業(yè)科學(xué)院生產(chǎn)的菌種W192對氨氣濃度的承受能力小于15 mg·L-1。如果氨氣濃度在10～15 mg·L-1，可向培養(yǎng)料中混合石膏中和殘余氨氣以達(dá)到播種的要求。

7 優(yōu)質(zhì)培養(yǎng)料理化指標(biāo)

二次發(fā)酵過程一般為5～7 d（天），理想條件下第6天出倉播種，二次發(fā)酵料最佳理化指標(biāo)：發(fā)酵料呈咖啡色，有彈性，不黏手，無團(tuán)塊，含氮量2.2%～2.4%，C∶N=（14～16）∶1，pH值7.2～7.5，含水量68%～70%，灰分含量＜30%，氨氣濃度＜ 5 mg·L-1。

8 結(jié)語

隨著雙孢蘑菇二次發(fā)酵料集中批量進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，在確保發(fā)酵料質(zhì)量的同時更促進(jìn)了雙孢蘑菇產(chǎn)量和質(zhì)量的大幅提升，雙孢蘑菇最高產(chǎn)量可達(dá)32 kg·m-2。二次發(fā)酵料生產(chǎn)作為雙孢蘑菇工廠化生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)各地條件和技術(shù)裝備的差異進(jìn)行靈活調(diào)控，以確保發(fā)酵質(zhì)量。