木村榮一

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中國(guó)食用菌工廠化栽培待克服的技術(shù)難點(diǎn)*

木村榮一

（日本Kinokkusu株式會(huì)社）

以日本專家的視角看中國(guó)食用菌工廠化栽培中普遍存在的待克服的幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，包括培養(yǎng)基發(fā)酵、滅菌不均勻、倒吸污染等。對(duì)其造成的原因、涉及的原理和相應(yīng)的對(duì)策作出詳細(xì)的分析說(shuō)明，并介紹從雜菌感染位置判斷感染路徑的方法，分析出菇不良的原因及避免出菇期病害侵入的管理方法。

中國(guó)；食用菌；工廠化栽培；技術(shù)難點(diǎn)；發(fā)酵；滅菌；倒吸污染

與工業(yè)系統(tǒng)的工廠不同，并非建了工廠就能出菇，食用菌工廠化栽培利用設(shè)施空調(diào)系統(tǒng)，保持高產(chǎn)量且出菇同步，生產(chǎn)穩(wěn)定是工廠持續(xù)經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)，而健全的菌床則是出菇穩(wěn)定的基礎(chǔ)。培養(yǎng)健全菌床須做到培養(yǎng)基均一，滅菌徹底，菌種性能穩(wěn)定和健全培養(yǎng)。

一般農(nóng)作物的工廠化栽培中，相同農(nóng)作物在同一環(huán)境下反復(fù)栽培，就會(huì)產(chǎn)生連作障礙，從而導(dǎo)致必須使用農(nóng)藥；而食用菌栽培，由于造成連作障礙的有害菌與食用菌同屬菌類，因此可通過(guò)控制栽培環(huán)境予以解決，不需要使用農(nóng)藥。

中國(guó)食用菌工廠化栽培存在的問(wèn)題有：（1）培養(yǎng)基發(fā)酵。隨著栽培規(guī)模的大型化，出現(xiàn)前一天剩余培養(yǎng)基第二天再次使用和大工廠每日滅菌2鍋的情況，造成裝瓶（袋）后、滅菌前培養(yǎng)基發(fā)酵問(wèn)題。即使高溫滅菌將有害菌殺死，但其代謝產(chǎn)物仍會(huì)殘留。（2）滅菌不均勻。中國(guó)主要采用抽真空高壓方式滅菌。這種方式對(duì)于縮短滅菌時(shí)間非常有效，但操作不當(dāng)，會(huì)因鍋內(nèi)局部殘留氣體，而造成滅菌不均勻。（3）倒吸冷氣造成污染。隨著栽培規(guī)模的大型化，需要進(jìn)行較大面積放冷，放冷工序中的滅菌后培養(yǎng)基感染雜菌情況日漸嚴(yán)重。個(gè)人認(rèn)為在中國(guó)冷氣倒吸是培養(yǎng)基感染雜菌的最大問(wèn)題。栽培設(shè)施的累積污染與無(wú)菌化設(shè)備的管理不徹底直接相關(guān)。

中國(guó)食用菌行業(yè)面臨的課題：菌種性能。食用菌菌種與植物的種子等不同，基因特性不穩(wěn)定。目前以組織分離獲得的菌種使用較多，這類菌種基因特性尤其不穩(wěn)定。而中國(guó)在工廠化栽培上對(duì)菌種的重要性認(rèn)識(shí)不夠充分。菌種特性不穩(wěn)，在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)極大。

1 培養(yǎng)基發(fā)酵

培養(yǎng)基發(fā)酵指培養(yǎng)基內(nèi)部細(xì)菌繁殖。營(yíng)養(yǎng)和水分充足、攪拌時(shí)溫度高和攪拌時(shí)間長(zhǎng)會(huì)促進(jìn)培養(yǎng)基細(xì)菌繁殖。很多人以為雖然細(xì)菌有增殖，但經(jīng)后期滅菌后都會(huì)被殺死，對(duì)食用菌生長(zhǎng)影響有限。而實(shí)際上，即使有害菌死亡，但其代謝產(chǎn)物會(huì)殘留于培養(yǎng)基中，這是阻礙菌絲生長(zhǎng)的重要因素。

細(xì)菌以二分裂方式（指數(shù)型）增殖，以代時(shí)15～20分鐘的大腸桿菌為例，一個(gè)個(gè)體1小時(shí)繁殖為8個(gè)，4小時(shí)繁殖為4 096個(gè)，8小時(shí)后繁殖為16 777 216個(gè)，增殖非?？?。而木屑和輔料的管理對(duì)抑制細(xì)菌的增殖非常重要。闊葉樹木屑必須在有房頂?shù)氖覂?nèi)或棚內(nèi)保管，如條件不足，不得不露天堆積，則須在發(fā)酵停止后再使用。輔料保管時(shí)，如果為混合型輔料，應(yīng)特別注意不能讓其發(fā)酵。夏天在備料作業(yè)的前一天，不可提前向攪拌機(jī)內(nèi)投放。

調(diào)制好的培養(yǎng)基在不同溫度下保管至次日滅菌與當(dāng)日滅菌的顏色和發(fā)菌對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明（圖1），15～25 ℃下保管至次日滅菌的培養(yǎng)基，滅菌后顏色明顯變深；5～10 ℃、30～35 ℃下保管至次日滅菌的培養(yǎng)基顏色則無(wú)明顯變化。接入菌種培養(yǎng)至第11天時(shí)，15～35 ℃下保管至次日滅菌的培養(yǎng)基，雖然顏色變化不一，但菌絲生長(zhǎng)均受到嚴(yán)重影響，發(fā)菌緩慢甚至不發(fā)菌。另一個(gè)發(fā)酵培養(yǎng)基的栽培對(duì)比試驗(yàn)表明，調(diào)制好當(dāng)即滅菌和調(diào)制好后28 ℃保管12小時(shí)、24小時(shí)后滅菌的3種培養(yǎng)基，隨保管時(shí)間延長(zhǎng)滑子菇的頭潮菇產(chǎn)量明顯降低，且出菇時(shí)間明顯延長(zhǎng)。

圖1 發(fā)酵培養(yǎng)基的顏色及發(fā)菌情況的比較

裝料填充結(jié)束后的第2鍋培養(yǎng)基放置在滅菌鍋的近處時(shí)，由于室溫會(huì)上升到近30 ℃，培養(yǎng)基的發(fā)酵就會(huì)急劇加快。這是非常不可取的。培養(yǎng)基發(fā)酵影響后期菇類菌絲生長(zhǎng)，其原因在于：（1）培養(yǎng)基內(nèi)菌數(shù)增加會(huì)導(dǎo)致滅菌不良，在同樣滅菌條件下，存活菌數(shù)會(huì)增多；（2）培養(yǎng)基發(fā)酵導(dǎo)致培養(yǎng)基pH值過(guò)低，造成菌絲萌發(fā)不良；（3）有害菌即使死亡，其代謝物仍殘留在培養(yǎng)基內(nèi)，引起菌絲生長(zhǎng)不良；（4）培養(yǎng)基養(yǎng)分被分解致使產(chǎn)量降低。

圖2 蒸汽攪拌機(jī)

對(duì)策：（1）縮短原材料攪拌時(shí)間，尤其是應(yīng)盡可能縮短加水后攪拌的時(shí)間；（2）嚴(yán)格執(zhí)行當(dāng)日滅菌；（3）生產(chǎn)規(guī)模大型化導(dǎo)致的剩余培養(yǎng)基的再使用，必須予以禁止；（4）每日操作完成后，攪拌機(jī)等要清洗干凈；（5）當(dāng)日第二鍋滅菌的培養(yǎng)基裝瓶完成后要低溫保管；（6）使用蒸汽攪拌機(jī)（圖2，日本有售），其在攪拌機(jī)的軸部通入蒸汽，邊均勻攪拌邊對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，防止培養(yǎng)基發(fā)酵。

2 滅菌不均勻

滅菌的目的主要是去除培養(yǎng)基內(nèi)的有害菌和有害物質(zhì)，軟化培養(yǎng)基和固化培養(yǎng)基的形狀。滅菌過(guò)程應(yīng)在培養(yǎng)基內(nèi)檢測(cè)滅菌的溫度變化，并確保有效的滅菌時(shí)間。我們會(huì)采用紐扣形的超小型溫度數(shù)據(jù)記錄儀，將其放置于耐壓防水密封容器內(nèi)，置于培養(yǎng)基內(nèi)一起滅菌，滅菌后取出通過(guò)PC專用線接入電腦，查看滅菌溫度的變化情況。

2.1 有效滅菌時(shí)間

微生物耐熱性測(cè)試結(jié)果顯示，部分微生物耐熱性很強(qiáng)，如芽孢桿菌屬（）孢子100 ℃以上可耐受2～1 200分鐘不等，其中嗜熱脂肪芽孢桿菌（）孢子121 ℃可耐受9.6分鐘。這是在導(dǎo)熱性能好的瓊脂培養(yǎng)基上所得的數(shù)據(jù)，而使用木屑培養(yǎng)基其結(jié)果則不同：嗜熱脂肪芽孢桿菌常壓滅菌100 ℃（培養(yǎng)基溫度）保持3小時(shí)、高壓滅菌120 ℃保持30分鐘仍有殘留。因此，有效滅菌時(shí)間（培養(yǎng)基溫度）常壓滅菌為98 ℃以上4小時(shí)，高壓滅菌為120 ℃以上1小時(shí)，須嚴(yán)格遵守。

2.2 滅菌對(duì)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分的影響

有人認(rèn)為滅菌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)會(huì)被分解，而滅菌前后培養(yǎng)基內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)試結(jié)果顯示，高壓滅菌培養(yǎng)基內(nèi)淀粉和蛋白質(zhì)的含量略有降低，常壓滅菌則基本沒(méi)有變化。對(duì)熱敏感的是維生素，但食用菌基本可以自己合成所需的維生素，只有維生素B1（硫胺素）例外，且其是菇類必須的維生素。維生素B1在麩皮、米糠中含量高，經(jīng)120 ℃高溫滅菌60分鐘后，約50%會(huì)分解，但由于菇類對(duì)其的需求量為微量，850毫升瓶每瓶?jī)H需0.01毫克，因此滅菌后培養(yǎng)料內(nèi)剩余的維生素B1可滿足需求。

2.3 蒸汽質(zhì)量

采用濕熱蒸汽是滅菌的重點(diǎn)。濕熱蒸汽重在“濕”。滅菌蒸汽分兩種，一種為干蒸汽，一種為濕蒸汽，濕蒸汽滅菌效果優(yōu)于干蒸汽。干熱蒸汽主要為直接加熱空氣，其導(dǎo)熱性較差，人們?cè)凇罢羯Ｄ谩睍r(shí)使用的便是干蒸汽，90 ℃干蒸汽接觸30分鐘也不會(huì)燙傷；濕熱蒸汽主要為加熱熱水產(chǎn)生，導(dǎo)熱性好，人們接觸100 ℃水產(chǎn)生的蒸汽很容易燙傷。兩者熱效率不同，在殺菌效果上160 ℃干熱滅菌30分鐘等同于100 ℃濕熱滅菌30分鐘。

須注意的是，高壓蒸汽鍋提供的0.6～0.8兆帕的高壓蒸汽，其干燥化成為問(wèn)題，接近于干熱蒸汽。因此使用時(shí)，應(yīng)盡可能地將壓力降低至0.2～0.4兆帕。

2.4 對(duì)策

①滅菌時(shí)間要以培養(yǎng)基內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度為準(zhǔn)。②要嚴(yán)格保證滅菌時(shí)間，高壓滅菌為120 ℃1小時(shí)，常壓滅菌為98 ℃以上4小時(shí)。③高壓滅菌要注意鍋內(nèi)排氣不良。后期從培養(yǎng)基內(nèi)流出的氣體，會(huì)致使鍋內(nèi)局部殘留空氣，而殘留空氣具有隔熱性，是滅菌不均勻、不徹底的重要原因，因此采用抽真空滅菌須特別注意調(diào)整抽真空的次數(shù)與時(shí)間。④常壓滅菌易殘留耐熱雜菌。⑤滅菌時(shí)注意蒸汽質(zhì)量。

3 倒吸污染

放冷須注意防止培養(yǎng)基倒吸室內(nèi)含雜菌的冷空氣而導(dǎo)致吸入污染，這是工廠化栽培食用菌中極易出現(xiàn)的問(wèn)題，重要性僅次于滅菌工序。

3.1 放冷吸入的空氣量

根據(jù)日本飯山市農(nóng)協(xié)菌種中心測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)經(jīng)填充培養(yǎng)基的850毫升廣口瓶進(jìn)行蒸汽加熱處理，培養(yǎng)基內(nèi)溫度達(dá)到98 ℃后，停止加熱，進(jìn)行放冷處理。按照溫度下降的變化，分別測(cè)定培養(yǎng)基從98 ℃冷卻至20 ℃過(guò)程中培養(yǎng)基內(nèi)的空氣吸入量。結(jié)果顯示，90 ℃降至20 ℃吸入瓶?jī)?nèi)的空氣總量為410毫升，約占培養(yǎng)基容積的50%，溫度越高吸入的空氣量越大，90 ℃降至70 ℃吸入的空氣量約占整個(gè)吸入量的60%。

3.2 倒吸污染原理

出鍋后冷卻室的室溫短時(shí)間可上升到60 ℃以上，室內(nèi)空氣膨脹，體積增加，是空氣向室外的流失過(guò)程。而培養(yǎng)基溫度冷卻到20 ℃以下，室溫冷卻，則是外氣逆流入的過(guò)程，污染空氣吸入導(dǎo)致滅菌后的培養(yǎng)基再次污染。

圖3 倒吸空氣污染樣例

3.3 倒吸污染有害菌

倒吸空氣污染的樣例見(jiàn)圖3，引起倒吸冷氣污染的主要有害菌為霉菌。培養(yǎng)基溫度高于80 ℃，霉菌菌絲一般難以存活，而80 ℃以下時(shí)吸入有害菌則會(huì)導(dǎo)致受害。因此在放冷程序，80 ℃以下的培養(yǎng)基必須在無(wú)塵環(huán)境下冷卻。

此外，常壓滅菌時(shí)易殘留耐熱細(xì)菌，耐熱細(xì)菌以孢子形式存活為主。30 ℃以下時(shí)孢子不萌發(fā)，對(duì)菇類培養(yǎng)不構(gòu)成影響，30～40 ℃會(huì)萌發(fā)，滅菌后培養(yǎng)基在緩慢放冷的情況下，這些耐熱細(xì)菌會(huì)以指數(shù)型數(shù)量迅速增殖，影響出菇。因此，放冷時(shí)應(yīng)迅速通過(guò)30～40 ℃溫度帶，從而抑制耐熱細(xì)菌發(fā)芽，降低其影響為害。

3.4 倒吸污染的防治對(duì)策

①滅菌鍋在80 ℃以上進(jìn)行出鍋。②滅菌采用一進(jìn)一出兩個(gè)門，出鍋路徑避開備料室；如是單門式滅菌鍋，搬出路徑須充分消毒。③冷卻室內(nèi)保持高潔凈度。④常壓滅菌時(shí)，須快速冷卻。⑤培養(yǎng)基冷卻至最適宜的接種溫度。

建議冷卻室安裝HEPA除塵過(guò)濾器，潔凈度標(biāo)準(zhǔn)為1萬(wàn)級(jí)以內(nèi)，其可以過(guò)濾99.97% 0.3微米以上的顆粒，0.3微米為吸煙產(chǎn)生的煙粒子大小，即比煙粒子大的霉菌菌絲、孢子、細(xì)菌都可以被過(guò)濾；而小于這一大小的病毒則不能被過(guò)濾。放冷室如未安裝過(guò)濾器，出鍋前和出鍋1小時(shí)后必須對(duì)環(huán)境徹底消毒。出鍋1小時(shí)后是指室內(nèi)溫度降至60 ℃以下，若高于60 ℃進(jìn)行消毒，會(huì)失去藥效，沒(méi)有意義。消毒噴霧時(shí)，噴霧量也有要求，天花板高3米的冷卻室，噴霧量必須達(dá)到每平方米150毫升，否則無(wú)效。此外，進(jìn)入冷卻室時(shí)必須穿無(wú)菌衣；使用透氣性好的瓶蓋對(duì)菇類培養(yǎng)有利，但易出現(xiàn)吸入污染，須加以防范。

3.5 倒吸污染的檢測(cè)

檢測(cè)方法很簡(jiǎn)單，只需用塑料膠帶將放冷后接種前的培養(yǎng)基瓶口和剛出鍋的培養(yǎng)基（對(duì)照）瓶口分別密封，放在培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，1～2周后開封進(jìn)行觀察對(duì)比。如果放冷后封口的培養(yǎng)基出現(xiàn)雜菌感染，則說(shuō)明產(chǎn)生了吸入污染。用此方法可檢測(cè)冷卻室潔凈度等管理是否有待加強(qiáng)。

冷卻室潔凈度的“落下菌”的檢測(cè)法是，在離地1米高處放置90毫米平板培養(yǎng)基，打開蓋子放置4小時(shí)，觀察培養(yǎng)出的菌落數(shù)。若菌落數(shù)低于5個(gè)，則達(dá)到1萬(wàn)級(jí)潔凈度標(biāo)準(zhǔn)；若低于3個(gè)，則達(dá)到1 000級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；若低于1個(gè)，則達(dá)到100級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)中國(guó)個(gè)別蟹味菇工廠和金針菇工廠進(jìn)行的“落下菌”測(cè)定結(jié)果顯示，菌落數(shù)遠(yuǎn)超冷卻室和初期培養(yǎng)室1萬(wàn)級(jí)、接種室1千級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，因此出現(xiàn)倒吸污染的危險(xiǎn)很大。

4 其他問(wèn)題

4.1 雜菌感染路徑的判斷

由雜菌感染的不同部位可以判斷其進(jìn)入途徑（圖4）：①瓶口料面感染雜菌，原因會(huì)有很多，可能是倒吸污染、菌種感染雜菌、接種時(shí)混入雜菌或（和）初期培養(yǎng)混入雜菌；②瓶肩部感染雜菌，原因只有一個(gè)，就是倒吸空氣污染；③培養(yǎng)基孔中間或瓶側(cè)面感染雜菌，原因是倒吸空氣污染或（和）菌種感染雜菌；④瓶底感染雜菌，推斷原因是滅菌不良。初期培養(yǎng)混入雜菌的原因是培育初期，即接種后5天內(nèi)，由于空調(diào)等運(yùn)行產(chǎn)生的風(fēng)的影響，使得雜菌和螨蟲混入菌種的上部，或是因菌床表面沒(méi)有被菌種覆蓋而發(fā)生危害。這種情況隨著培養(yǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，出問(wèn)題的幾率增加，使用自行生產(chǎn)的菌種的工廠，這一情況易長(zhǎng)期存在。其對(duì)策是，初期培養(yǎng)（接種后1周內(nèi)）時(shí)覆蓋薄膜；設(shè)置初期培養(yǎng)專用發(fā)菌（萌發(fā)）室，室內(nèi)安裝HEPA過(guò)濾器；自己繁殖菌種時(shí)，為防止二次污染，須設(shè)置專用菌種培養(yǎng)室。

圖4 根據(jù)雜菌發(fā)生位置判斷雜菌進(jìn)入路徑

4.2 出菇不良的原因

出菇不良主要是菌床沒(méi)有達(dá)到適宜成熟度所造成的生長(zhǎng)發(fā)育不良的癥狀。影響菌床成熟度的物理要因：①雜菌感染；②培養(yǎng)基問(wèn)題，涉及配方或原料；③培養(yǎng)管理問(wèn)題，存在缺氧、高溫的不良影響。這3方面管理得好就不會(huì)出現(xiàn)菌床不成熟現(xiàn)象。

對(duì)菇類生長(zhǎng)產(chǎn)生影響的雜菌主要分為先行型競(jìng)爭(zhēng)菌和攻擊型病害菌兩種。競(jìng)爭(zhēng)性雜菌主要在出菇前即已感染。因此，制作不受雜菌影響的健全菌床是關(guān)鍵。制作健全菌床的要點(diǎn)：①制作健全培養(yǎng)基，即制作沒(méi)有滅菌不良和倒吸污染的無(wú)菌培養(yǎng)基；②使用健全的菌種，不使用性能低下、劣化、感染雜菌的菌種；③認(rèn)真做到無(wú)缺氧、無(wú)溫度障礙的健全的菌絲培養(yǎng)管理。培養(yǎng)基內(nèi)氧氣不足與培養(yǎng)基的透氣性（原料顆粒大小、配比）相關(guān)。此外培養(yǎng)發(fā)熱期需要大換氣，通氣不良會(huì)導(dǎo)致二氧化碳濃度障礙。按以上3點(diǎn)制作出的健全菌床不會(huì)出現(xiàn)連作病害。

4.3 避免出菇期病害侵入的管理方法

危害食用菌生長(zhǎng)的霉菌分為干性霉菌和濕性霉菌，環(huán)境高溫、低濕時(shí)出現(xiàn)的多為干性雜菌，高溫、高濕時(shí)出現(xiàn)的多為濕性雜菌。食用菌生長(zhǎng)對(duì)濕度要求不高，60%～100%都可以良好生長(zhǎng)。從圖5可以看出，高溫高濕環(huán)境特別適宜霉菌的繁殖，食用菌如金針菇等適宜低溫培養(yǎng)，很少出現(xiàn)病害，而生育溫度高于20 ℃的木耳、毛木耳等，則易感染雜菌。所以，食用菌工廠化栽培環(huán)境溫度控制在20 ℃以下非常重要。

圖5 菇類生長(zhǎng)發(fā)育適宜的溫濕度范圍

濕度管理很關(guān)鍵。90%以上濕度適宜于食用菌生長(zhǎng)發(fā)育的同時(shí)，也非常適宜霉菌。大規(guī)模工廠化栽培，易出現(xiàn)一直處于高濕度，即使低溫，也易感染雜菌，并形成累積污染。適宜的濕度管理是在60%～98%濕度區(qū)間盡可能地加大濕度差管理，做到時(shí)干時(shí)濕，可同時(shí)抑制干性和濕性霉菌生長(zhǎng)，減輕或消除病害。

S646

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2095-0934（2018）01-018-05

為日本著名食用菌專家，Kinokkusu株式會(huì)社常務(wù)取締役（常務(wù)董事），日本食用菌學(xué)會(huì)評(píng)議員，曾獲日本農(nóng)水省·農(nóng)林水產(chǎn)先端技術(shù)協(xié)會(huì)農(nóng)林水產(chǎn)大臣獎(jiǎng)，日本食用菌學(xué)會(huì)技術(shù)獎(jiǎng)。研究?jī)?nèi)容主要為食用菌的育種和栽培技術(shù)的開發(fā)，食用菌菌種的性能維持和保存方法，有《杏鮑菇的基礎(chǔ)栽培技術(shù)》《食用菌年鑒》《食用菌指南》等多部著作。

*原文PPT由王建兵翻譯。