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山东邹城市液体菌种生产蘑菇菌包工艺流程

近年来,我国食用菌产业迅速发展,年产量超过4000万吨。山东邹城在上世纪80年代便与食用菌结缘,40多年历经五代蝶变,种植模式逐渐由农户种植向大规模工业化生产转变。目前工业化栽培品种20多种,食用菌年累计种植面积达2600万平方米,年鲜菇产能达38万余吨,产值40多亿元,其中金针菇产量占全国工厂化产量14%左右。

随着食用菌产业的发展、栽培设施化机械化程度的提升,对菌种质量、接种管理等都较常规种植具有更高要求,必须优化菌种纯度、活力,简便接种操作,实现高产高质、高效益和高效率。为此,我们采用边试验边推广方式,开展了液体菌种生产蘑菇菌包工艺研发生产应用,总结出适合当地企业化生产应用的工艺技术流程,提高了菌种生产应用技术水平,促进了食用菌产量质量的有效提升。

一、液体菌种工艺原理

食用菌液体菌种生产是指利用发酵罐进行深层发酵培养的方式生产食用菌菌球,再将液体菌球接种至菌包进行发菌管理的生产过程。工厂化生产工艺将菌丝体生长所需营养物质溶解在水中作为培养基加入发酵罐,灭菌冷却后向发酵罐中接入摇瓶种,培养过程中通入无菌空气并加以搅拌,大约经过7-10d,发酵罐中即出现大量高活性的菌丝球,确认无污染后即可将该罐中的菌种,作为液体菌种用于接种生产菌包。

二、液体菌种的优势

液体菌种生产属于菌丝无性繁殖过程,利用每一微小的菌丝片段都能形成新生长点的原理,在发酵罐中培养、搅拌,菌丝断裂形成直径小于1mm的菌丝球。液体菌种生产利用生物深层发酵技术取代传统的固体制种,对食用菌产业向自动化、标准化、规模化发展具有重大意义。自邹城市食用菌产业实现工厂化液体菌种菌包生产,目前年生产自用菌包数量达5.7亿袋(瓶),外销菌包数量达2100万袋,带动栽培2600万m2,助推邹城食用菌走向高端产业化。

1.菌种制作快,栽培周期短

制作固体菌种,需完成菌种培育,依次培养母种、原种和栽培种,每级扩繁需要1个多月,再接种生产出菌包大约需要2个月的时间,养菌过程中需要3次增氧。而液体菌种的生产,从试管到一级摇瓶、二级摇瓶、发酵罐,一个周期大约需要20d。液体菌种成液态,具有良好的流动性和渗透性,且菌种活力强,利用液体菌种接种后,菌种可以迅速有效渗透到培养基的内部,形成立体发菌、快速发菌,养菌过程仅需1次增氧,菌包发满菌仅需要20-22d,较固体菌种缩短30d左右,大大缩短了生产栽培周期。

2.菌种纯度高,污染概率低

液体菌种制种仅需20d左右,菌种培养是在密闭发酵罐中进行的,空气需要经过供氧系统净化才可,极大降低了污染概率。生产中使用棉塞或硅胶塞封口,比较固体菌种使用棉花或无棉盖体封口,感染几率降低。生产好的液体菌种所有菌球菌龄基本一致,菌丝活力强,种源纯度高,且接种后菌丝球与培养基的接触面大,扩大了发菌面积,菌丝生长迅速,菌包发菌快,被感染的概率大大减少。

3.设施标准化,规模效率高

液体菌种整个生产过程都是在一个发酵罐内完成,与外界完全隔离,灭菌、培养等操作均实现了数字化控制,具有生产规模化、控制自动化、生长无菌化、发菌高速化的特点,适宜工厂化标准化全年候生产。同时液体菌种生产菌包时利用接种枪接种,能够实行机械化操作,设定好接种量,控制开关,接种速度可达每人每小时2500-3000包,极大提高了生产效率,降低了成本。

三、液体菌种的生产工艺流程

食用菌液体菌种生产的基本工艺流程:试管种→摇瓶种培养(同时清洗检查发酵罐、配制培养基并灭菌冷却)→取样判断→发酵罐接种培养→取样判断→菌包接种发菌。

1.培养基配方

食用菌液体发酵培养基一般由碳源、氮源、无机盐、微量元素等组成。常用的碳源有葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、糖蜜(工业副产物)等。常用的氮源有酵母膏、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米粉、蛋白胨、麸皮、酒糟、尿素等。考虑到成本问题,食用菌液体规模化发酵培养基使用的碳源主要以淀粉和糖蜜类为主,氮源主要以豆粕、玉米粉、麸皮等农产品副产物为主,根据当地栽培种种类适当调整确定培养基配方。

邹城市液体菌种生产以金针菇、杏鲍菇、海鲜菇等为主,以金针菇为例,常用配方为:马铃薯100g,麸皮200g,玉米渣100g,葡萄糖20g,硫酸镁1g,磷酸二氢钾2g,水1000mL。

各原材料要求新鲜,没有霉变。配制时,马铃薯要去皮,切成小块。像马铃薯、麸皮、豆粕、玉米渣等材料,按上述配方比例加入蒸煮锅中,根据锅的大小原料加入以不超过锅容量的一半为宜,加水至锅容量的2/3以上煮沸10min,然后进行过滤,滤液与其他配料混合后按上述配方补足水量。大部分食用菌的发酵过程中,pH值会随着发酵进程而降低,进而导致菌丝体停止生长并产生自溶现象,因此,根据菌种不同,发酵培养基的pH值控制在5.0-6.5之间。

2.摇瓶种培养

配制好的培养基分装至三角瓶,在0.11-0.12MPa、121℃-126℃下高压灭菌40min,自然降压冷却后接种。接种量要稍大一些,一只试管种以接1-2个250mL的三角瓶为宜,接种后用已消毒的工具将菌种块打散成1-2mm的颗粒。首先在22℃静止培养24h,随后在频率每分钟140转的摇床上进行培养2-3d,停止震荡检查,合格的继续摇床培养5-7d即可。一般培养时每2-3d停止震荡检查一次。

3.发酵罐接种培养

培养基装罐之前要先将发酵罐清洗干净,并检查罐体连接管路、各个管口、过滤器等是否正常,有无漏水漏气。培养基装入罐中量要适当,随后拧紧罐口进行高压灭菌。冷却后的发酵罐要在专用FFU高效层流罩下环境净化1h,向发酵罐通入无菌氧气调节压力保持在0.03MPa进行接种。接种时,将封口火圈点燃,在火焰中打开进料口将合格的摇瓶种倒入罐内后迅速封罐。

培养期间发酵罐温度控制在24℃,压力控制在0.02-0.05MPa,搅拌速度为每分钟150-180转,通气量为每分钟每1000L的罐中通入1 m3-5m3的过滤空气。

培养期间每隔2d进行一次取样检查,培养7-10d后,菌丝浓度及活力达到峰值时,再次取样检查确认无污染后即可用于生产接种。优质的液体菌种其培养液内菌丝球直径1mm左右且分布均匀,菌球和菌丝总量占菌液的80%以上,菌液清澈透明。

四、菌包接种发菌

液体菌种生产结束后,经检测合格后进行菌包接种。

1.接种前预处理

接种前24h,对接种室使用84消毒液进行消毒处理;接种前8h打开臭氧机灭菌,具体灭菌时间由接种室大小决定,一般需灭菌1-2h;接种前1h将空气净化系统开启,实现通风换气目的。接种前先将接种枪、连接管道等进行高压灭菌20min,接种时用液体菌种自动化接种机进行接种,每个菌袋接种量为20mL左右。

2.接种方法

常用的接种方法有料面接种法(料表面喷淋,封面早,杂菌污染的概率小)、枪头插入式接种法(菌袋上下同时发菌,可缩短发菌时间,但要加强菌袋内的供氧量)、袋表面扎孔接种法(一般用于香菇的长菌棒,每孔接种量均要达20mL)等。

3.接种后发菌管理

菌袋接种后就移入发菌室进行发菌管理。温度过高过低,都会在一定程度上影响菌丝生长。以金针菇为例,发菌室的起始温度控制在20℃左右,经约7d左右,再逐渐提高至22℃左右。空气湿度调控在65%-70%左右,每天通风3-4次,每次通风30min左右,保持二氧化碳浓度在0.4%以下。发菌期间不需要光照,应密闭光线,保持黑暗状态避光培养。发菌期间发现任何与正常菌丝性状不符的诸如红、黄、绿、黑、灰等颜色的菌丝以及粉末状物质,均视为菌袋被污染,均需及时清除。(作者:邹城省级农业高新技术产业开发区、邹城市农业农村局 郭惠 丁洋 崔维娜 刘永香)