黃 毅

(福建農(nóng)林大學(xué),福州 350001)

裝好培養(yǎng)基的栽培包,通過高溫處理,使容器內(nèi)所有基質(zhì)表面或者空隙內(nèi)的微生物全部都死亡,是謂滅菌。滅菌是否徹底,關(guān)系到栽培的成敗?？梢哉f,食用菌栽培的核心就是滅菌徹底。滅菌不徹底,后續(xù)生產(chǎn)都是徒勞。滅菌分為常壓滅菌和高壓滅菌兩種方式。

1 常壓滅菌

由于常壓滅菌投資少,國內(nèi)小規(guī)模食用菌生產(chǎn)者常采用。在大規(guī)模生產(chǎn)中也有人采用常壓滅菌,但不多。常壓滅菌和高壓滅菌相比,前者能源浪費大,滅菌時間長,滅菌效果穩(wěn)定性差,勞動強度大,短期使用維修費用低;后者節(jié)省能源,滅菌快速,一次性投資額比較大,維修費用也較大。而近年來后者的優(yōu)越性已經(jīng)被大家所廣泛認知。

1.1 常壓滅菌的形式與建筑 常壓滅菌形式較多,目前使用的有堆積滅菌、周轉(zhuǎn)筐滅菌等。

(1)堆積滅菌。這種方式在農(nóng)村家庭式季節(jié)性大批量生產(chǎn)中還有使用,其采用小型鍋爐,蒸汽發(fā)生式滅菌方式。這在香菇、靈芝等中長袋栽培中比較常用 (圖1、2),在杏鮑菇栽培中則很少采用。

(2)簡易周轉(zhuǎn)筐滅菌。近十年來常壓滅菌已普遍采用周轉(zhuǎn)筐,將栽培包置于周轉(zhuǎn)筐內(nèi)滅菌為的是便于滅菌時蒸汽在栽培包間流動,使栽培包周圍溫度快速升高,從而易滅菌徹底 (圖3、4)。常使用的是小型常壓鍋爐或改造后的廢棄汽油桶作為蒸氣發(fā)生器提供蒸汽。漳州的中小型杏鮑菇企業(yè)常使用此方法。

(3)使用滅菌小車常壓滅菌。有的企業(yè)為了降低勞動強度,直接將塑料周轉(zhuǎn)筐,擱置在周轉(zhuǎn)小車層架上 (圖5),推入常壓滅菌鍋內(nèi),然后用鍋爐蒸汽上進氣、下排氣的方式滅菌 (圖6)。這種方式具有創(chuàng)新性。

1.2 有關(guān)常壓滅菌鍋形式的討論 常壓滅菌的形式有很多,無論采用何種方式,其滅菌原理都一樣:具有強穿透力的熱蒸汽與冷的待滅菌物接觸時,在栽培料包的表面形成冷疑水,同時釋放出潛熱 (2257焦/克),熱量不斷傳導(dǎo)到培養(yǎng)料的深處,經(jīng)過相當(dāng)長時間,熱量才能夠穿透到栽培料包的中心,并要維持100℃一段時間,才能達到徹底滅菌的目的。

不同常壓滅菌方式的滅菌鍋的形式,建鍋資金,熱效率等存在很大的差異。新建滅菌鍋應(yīng)該從勞動強度,燃料節(jié)能,滅菌時間,滅菌鍋使用周轉(zhuǎn)速率,使用年限,滅菌效果等方面綜合分析,再決定滅菌鍋建造形式。

圖1 香菇料筒常壓滅菌

圖2 靈芝料袋常壓滅菌 (未覆蓋前)

1.3 常壓滅菌程序 栽培包置入滅菌鍋后,就必須 “攻頭、保尾、控中間”。“攻頭”是指在盡可能短的時間內(nèi),使鍋內(nèi)溫度上升至100℃,此過程根據(jù)待滅菌鍋內(nèi)容量和蒸汽量的多寡,一般需要2～4小時。“保尾”,是指滅菌結(jié)束前,加大火力,使溫度升至99～100℃,隨后進入 “悶爐”階段?！翱刂虚g”是指控制進鍋蒸汽閥門的大小,使鍋內(nèi)的溫度始終不掉溫,維持在98～100℃,至少10小時。整個常壓滅菌送蒸汽過程約為12～14小時。有的資料介紹,常壓滅菌時間為8小時,這是針對滅菌小車、周轉(zhuǎn)筐之間具有較好的蒸汽流通性而言,此外,還和滅菌料包的數(shù)量、供氣方式、當(dāng)?shù)刈匀粴鉁?、滅菌鍋保溫性能等有關(guān)。

為什么滅菌鍋內(nèi)溫度要保持在100℃10小時呢?這是因為,滅菌開始時我們雖然觀察到鍋內(nèi)溫度達到100℃,但這只能表明鍋內(nèi)的空間溫度,此時栽培包中心的溫度大多僅有65～80℃。這是由于栽培包培養(yǎng)基顆粒間存在空隙,阻礙了熱傳導(dǎo),使得即使在火力猛烈的情況下,也還需要45～60分鐘的時間,才能使熱量傳導(dǎo)到栽培料包中心,使中心溫度也達到98～100℃。并且至少還需要連續(xù)保持98～100℃8小時以上,才能夠達到徹底滅菌的目的。因此,時間許可的條件下,應(yīng)拉長滅菌時間,特別是采用其他方式而不是小鍋爐供氣的,且滅菌包是堆積方式的,滅菌時間更應(yīng)該延長,甚至在38小時以上。這是由于菌包過于密集,菌包堆過大,蒸汽難以在堆內(nèi)形成對流傳導(dǎo)熱量。通俗的說就是大湯圓難熟,小湯圓易熟。

生產(chǎn)上常常由于滅菌操作工不夠認真而導(dǎo)致滅菌不透,出問題,使得后續(xù)工作變得毫無意義。為了便于監(jiān)控,保證滅菌透徹,大中型企業(yè)常使用自動記錄儀,自動記錄滅菌過程溫度。對于難于購置的中小型企業(yè),可根據(jù)經(jīng)驗,除觀察溫度計以外,還應(yīng)時常觀察簡易式滅菌鍋覆蓋物是否膨脹成圓鼓形 (圖7),手按之是否有強的彈性 (圖8)。滅菌鍋周邊壓有沙袋,以鎮(zhèn)住98～100℃時鍋內(nèi)的蒸汽壓力。最關(guān)鍵的是:滅菌過程始終得維持有蒸汽釋放出來 (圖9),這就是活蒸汽。常壓滅菌過程中時常都有活蒸汽冒出,是滅菌徹底的最關(guān)鍵的技術(shù)要求,否則難以滅菌徹底。但有些初學(xué)者往往為節(jié)省一點點蒸汽,忽視活蒸汽,得不償失。其栽培失敗的原因常在于此。

常壓滅菌結(jié)束后,還應(yīng)有6小時以上的長悶時間,使培養(yǎng)料有一個進一步軟化、熟化的過程。

1.4 影響常壓滅菌效果因素討論

在進行智能旅游時對大數(shù)據(jù)的需求較大，只有良好的大數(shù)據(jù)支持方可保證智能旅游的順利進行。但是現(xiàn)階段大數(shù)據(jù)的安全問題依然沒有得到良好處理。在線旅游所提供的便捷化服務(wù)同時也會泄露游客的個人信息，因此此種發(fā)展模式依然存在一定的障礙。

圖3 液壓提升機與周轉(zhuǎn)筐

圖4 滅菌后出鍋

圖5 滅菌小車

圖6 上進氣滅菌鍋

圖7 簡易式常壓滅菌鍋

圖8 測試常壓滅菌鍋壓力

圖9 活蒸汽

圖10 預(yù)堆發(fā)酵

(1)滅菌過程必須始終都有活蒸汽?；钫羝某掷m(xù)釋放表明滅菌過程所有栽培包都始終處于流動的活蒸汽中,這就表明潛熱能夠不斷穿透到栽培包培養(yǎng)基顆粒內(nèi)部,只有這一過程的連續(xù)才能保證滅菌的徹底。培養(yǎng)料內(nèi)有種類繁多的微生物,在干燥狀態(tài)下這些微生物多為休眠狀態(tài),加水?dāng)嚢韬?微生物呈幾何級數(shù)增殖;而食用菌栽培是純培養(yǎng),容不得任何微生物殘留。不同的微生物存在不同的抗熱性,致死溫度有所不同,有的甚至在高溫下能存活數(shù)小時,所以滅菌過程的高溫必須是連續(xù)的,切不可出現(xiàn)掉溫,其道理就在于此。在碼好周轉(zhuǎn)筐,蓋上帆布罩及棉被保溫后,當(dāng)其上大氣覆蓋物開始鼓起時,壓上砂袋,并在4個角的角落處留有蒸汽口,并要維持滅菌過程中4個,甚至6個口始終都有活蒸汽冒出。

需要特別指出的是,這種簡易式常壓滅菌方式僅適合于長江以南地區(qū),不適合北方。北方常壓滅菌鍋應(yīng)建造專門的滅菌室。為了降低能耗,建議無論建造哪一種常壓滅菌鍋,地面和墻面都應(yīng)做好保溫層,以減少熱量散失,節(jié)省燃料。

(2)培養(yǎng)料的預(yù)濕。為了提高杏鮑菇栽培包孔隙度并降低生產(chǎn)成本,玉米芯被廣泛采用。但是玉米芯比較硬,特別是東北產(chǎn)的玉米芯,不容易吸水。采用長時間浸泡4小時以上的方式,才有可能浸透,但費力且顆粒預(yù)濕均勻度不足。在氣溫高的夏季,由于玉米芯含糖量較高,微生物快速繁殖,培養(yǎng)料易發(fā)臭、發(fā)酸,因此,采用玉米芯加水先機械攪拌30分鐘,再和其他培養(yǎng)料一起攪拌,達到所設(shè)定的培養(yǎng)基65%含水量,是比較好的處理方式,縮短了預(yù)濕至滅菌時間。在早春至早秋使用玉米芯時,在加水?dāng)嚢柽^程中應(yīng)該添加1%的生石灰,以抑制細菌的快速增殖。

關(guān)于培養(yǎng)料主料 (木屑和玉米芯)混合后是否需要先淋水堆積發(fā)酵三五天,在漳州,有不同的認識。筆者傾向于不預(yù)濕堆積,因為預(yù)濕實質(zhì)上也就是培養(yǎng)料事先充分濕潤。預(yù)濕過程,微生物大量增殖,釋放出游離氨,工作環(huán)境惡化。只要木屑充分噴水淋透,玉米芯采用上述機械攪拌也就可以了。持需要預(yù)濕堆積過程之觀點的人認為,經(jīng)過預(yù)濕,堆積5天 (期間翻堆一次)(圖10),可使培養(yǎng)基軟化,出現(xiàn)些菌體蛋白,為杏鮑菇菌絲蔓延提供有益的營養(yǎng)。

初學(xué)者,除了必須考慮上述問題外,還應(yīng)注意滅菌鍋爐蒸汽量與滅菌料量之間的關(guān)系,別小馬拉大車或者火車頭只拉一節(jié)車廂。

2 高壓滅菌

高壓滅菌是目前大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)所采用的方法。企業(yè)應(yīng)根據(jù)每日生產(chǎn)的計劃數(shù)量,選擇高壓滅菌鍋的類型和容積。

2.1 高壓滅菌鍋的類型 高壓滅菌鍋有矩形(圖11)和圓形(圖12)兩種。滅菌時,機械化程度比較高的企業(yè),多采用專用的滅菌小車,因此選擇矩形滅菌鍋鍋內(nèi)空間利用率比較高,圓形滅菌鍋鍋內(nèi)空間利用率就比較低些。但矩形高壓滅菌鍋最大使用壓力只能達到1.4千克/平方厘米,而圓形高壓滅菌鍋可以達到1.6千克/平方厘米。滅菌鍋開門方式有單開門和雙開門之分。近年來,為了減少滅菌后污染,高壓滅菌鍋多已改成雙開門滅菌鍋。

近幾年,國內(nèi)大型食用菌企業(yè)為了保證滅菌徹底多選擇雙開門抽真空高壓滅菌鍋 (圖13)。

2.3 高壓滅菌鍋滅菌程序 不同高壓鍋有不同的滅菌程序和滅菌方法,但所有滅菌鍋都必須使用飽和蒸汽。生產(chǎn)上,因受限于客觀原因,鍋爐和高壓滅菌鍋之間有一段距離,鍋爐產(chǎn)生蒸汽進入高壓滅菌鍋,在輸送蒸汽過程中輸氣管道內(nèi)會出現(xiàn)冷疑水,所以在使用之前,需將冷疑水直接排出,待蒸汽達到飽和時,再送入滅菌鍋內(nèi)。

直接排除鍋內(nèi)冷空氣的方法:蒸汽進入鍋內(nèi),直接打開上下排氣閥,直通排氣,至少30分鐘以上。這種排氣方法,比較難弄清楚鍋內(nèi)冷空氣是否排除干凈,只得依靠經(jīng)驗判斷。其余操作程序參考下述間歇滅菌方法。

間歇排除鍋內(nèi)冷空氣:當(dāng)鍋內(nèi)壓力升至0.5～0.8千克/平方厘米后,開啟鍋爐下端直排閥門,待鍋內(nèi)壓力降至零,再升壓,重復(fù)上述工作。經(jīng)過兩次重復(fù)排氣,基本上能夠?qū)㈠仩t內(nèi)栽培包(瓶)間的冷空氣排除干凈。隨后,緩慢升壓,溫度升至100℃后,維持30～60分鐘 (根據(jù)鍋體的體積決定)。注意,此時溫度100℃,僅是表示滅菌鍋內(nèi)的氣團溫度達到100℃,并不表示栽培包中心溫度,此時包中心溫度很可能僅有65～80℃。如果壓力快速上升,栽培容器內(nèi)冷空氣氣團就會集聚在某一個角落,冷空氣團包孕的培養(yǎng)基內(nèi)的微生物就難以致死。維持在100℃,就是使栽培瓶內(nèi)的冷空氣受熱膨脹逐漸通過容器內(nèi)外氣體交換排出來,隨后再上升至115℃。同樣道理,115℃也需要穩(wěn)定30～60分鐘 (視滅菌鍋的容積而定),讓剩余的少量冷空氣氣團徹底排出。最后上升至121℃。維持90分鐘 (瓶)或120分鐘 (塑料袋)。滅菌結(jié)束后,關(guān)閉排氣閥,自然冷卻到90℃以下再開門。

廠家給予抽真空雙門高壓滅菌鍋有專門程序,基本原理和上述相近,但還有很多具體的細節(jié),不屬于本文討論范圍。

同常壓滅菌鍋一樣,高壓滅菌鍋安裝有許多放氣閥和疏水閥,在滅菌過程中按需要進行排氣。滅菌過程疏水閥斷續(xù)的啟動、關(guān)閉,自行排出冷疑水,也就構(gòu)成滅菌過程始終有活蒸汽在流動,保證了滅菌的徹底 (圖14)。

圖11 矩形雙開門高壓滅菌鍋

圖12 圓形雙開門高壓滅菌鍋

圖13 抽真空高壓滅菌鍋

圖14 直排閥和疏水閥

圖15 培養(yǎng)料回接測試

3 滅菌效果檢驗

杏鮑菇栽培已經(jīng)遍及我國大江南北,且?guī)缀醵际瞧髽I(yè)化周年生產(chǎn),企業(yè)生產(chǎn)最核心的問題就是滅菌是否徹底,每鍋次滅菌過程都應(yīng)該認真對待,不可掉以輕心。因此,在生產(chǎn)還未穩(wěn)定之前,每天都得對滅菌后的培養(yǎng)料進行回接測試,看是否有污染,回接是監(jiān)督滅菌是否徹底的最直接的手段。

具體操作程序:按常規(guī)PDA制作方法制作好斜面培養(yǎng)基。隨機抽取滅菌后的栽培包和制作好的PDA試管培養(yǎng)基 (最好使用才制作好的,斜面有冷疑水的培養(yǎng)基)、小刀、鑷子、酒精燈等一起置于接種箱內(nèi),按常規(guī)消毒,隨后按無菌操作要求,破開栽培包,用消毒過的鑷子取一小撮培養(yǎng)基接入PDA試管內(nèi)。貼上標(biāo)簽,做上記號,置于32℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)2天,就可以觀察培養(yǎng)基表面是否有細菌菌落出現(xiàn)。如果沒有,即可判斷滅菌已經(jīng)徹底;如果有出現(xiàn)細菌污染,那就得憑經(jīng)驗判斷是操作問題,還是滅菌未徹底問題。故每次回接一般都回接多支試管 (圖15)。

即使滅菌徹底了,也應(yīng)每周測試2次,以防不測。對于沒有安裝自動記錄儀的中小企業(yè)來說,利用回接判斷是否污染,是生產(chǎn)所必須的,因為連續(xù)性生產(chǎn)如果等到培養(yǎng)過程才發(fā)現(xiàn)問題,那損失就大了,不可因小失大。對于連續(xù)性生產(chǎn)的食用菌企業(yè),建議還是添置滅菌自動記錄儀比較穩(wěn)妥。 (待續(xù))