平菇培養料三次發酵技術初探

錢武兵 黃建春 王 倩 蔡斌強 仇陽陽 李寅輝 徐佳佳

（1上海聯中食用菌專業合作社，上海金山 201500；2上海市農業科學院食用菌研究所，上海奉賢 201400）

平菇在我國栽培面積廣，栽培技術成熟，產量高，是利用農業廢棄物生產食物的優良食用菌品種[1]。國內平菇栽培模式從早期易受污染的床式栽培，發展到目前普遍應用的袋式栽培，最突出的問題是機械化程度較低，生產效率不高。以目前應用最廣泛且機械化程度最高的發酵料袋式栽培為例。第一，在料袋和原料準備、堆制發酵、裝袋滅菌、接種、菌絲培養、出菇管理、采收[2]整個生產環節中，有許多重復性操作，如從裝袋滅菌到出菇管理環節，料袋需多次搬運、碼放；裝袋滅菌至接種結束過程中，需重復對料袋進行封口與開口。第二，高溫滅菌時料袋的數量常受滅菌設備規模的限制，且滅菌后的料袋需要較長時間冷卻。所以，目前的栽培模式制約了平菇產業的機械化、自動化與規?；l展。此外，依托于該模式下的平菇發酵料栽培技術在推廣應用過程中也存在許多問題，如發菌期間培養料高溫導致燒菌、氨質量濃度過高抑制菌絲生長、料袋污染嚴重等。

近年來，中國已有多家雙孢蘑菇生產企業引進荷蘭先進的培養料三次發酵技術。三次發酵又稱“走菌”，是指將二次發酵制備的選擇性培養料，混入菌種后送入封閉式隧道進行菌絲體繁殖。三次發酵時，雙孢蘑菇菌絲在精準調控的隧道內發菌，控制料溫24～27 ℃，氧氣體積分數10%左右，經過14～17 d，菌絲即可爬滿一整倉的培養料。采用培養料三次發酵技術的優點是提高雙孢蘑菇產量，縮短栽培周期，保證發菌料的質量并降低病蟲害侵染的風險[3-4]。

相對于雙孢蘑菇，平菇是木質纖維素的初級分解者，但平菇菌絲適應性強，可以利用更廣泛的富含纖維素、半纖維素、木質素的農副產品下腳料栽培，如棉籽殼、玉米芯及各種作物秸稈。據報道，平菇菌絲體生長溫度為3～35 ℃，最適溫度為24～26 ℃[5]；pH為5～9，最適pH為5.5～6.5[6]。菌絲對二氧化碳不敏感，菌絲生長階段不需要光照，且菌絲未成熟時不會扭結形成子實體[7]。平菇培養料含水量60%～65%為宜，出菇期可適當補水提高培養料的含水量[2，8]。因此，平菇的生物學特性與雙孢蘑菇相似，為平菇培養料三次發酵提供可能性與操作空間。筆者借鑒雙孢蘑菇培養料一、二、三次發酵技術流程與工藝，以探索與開發平菇培養料三次發酵技術。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

主要原料：干麥草、新鮮雞糞、稻殼雞糞；輔料：過磷酸鈣、尿素、生石灰、石膏、杏鮑菇菌渣；菌種：平菇栽培種2005、2150、夏灰1號，由味之源菌業提供，均為棉籽殼菌種，打碎備用。

1.2 試驗場地與儀器設備

試驗在上海聯中食用菌專業合作社完成。一次發酵槽規格為40 m×9 m×9 m，二次發酵隧道規格為40 m×9 m×9 m，方艙式可移動低壓發酵隧道規格為12.2 m×2.4 m×2.9 m[9]，三次發酵罐規格為π×（0.3 m）2×0.9 m。

主要儀器：NIRSTMDS2500F近紅外分析儀，瑞士萬通中國有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 培養料三次發酵

將干麥草捆強制浸泡90～120 s后解捆建堆，根據麥稈蠟質層厚度預堆4～5 d；混料前2 d，將雞糞、石膏、石灰等輔料均勻混合后預堆。

培養料一次發酵在一次發酵槽進行。一次發酵第1天采用全自動化皮帶式混料系統，將原材料與拌勻的輔料混合，使用頂端投料車在發酵槽分層水平進料?；炝虾蟮?天進行第1次轉倉，第4天進行第2次轉倉，第6天進行第3次轉倉。一次發酵共持續12 d，期間每次轉倉時適當補水，將培養料含水量控制在74%～78%。一次發酵期間通過高壓鼓風機間歇鼓風，將料溫快速提升至75 ℃，然后將風機開關頻率設定為開4 min關16 min，使料溫穩定在75～80 ℃。

培養料二次發酵在二次發酵隧道或方艙式可移動低壓發酵隧道完成。首先啟動10 h左右的快速循環程序，將一次發酵培養料平均料溫降至45 ℃，料溫溫差控制在3 ℃以內，然后以1.2～1.5 ℃/h的速度升溫，當料溫達58 ℃后，維持8 h的巴氏殺菌，最后通過提高風機轉速將培養料料溫降溫至48 ℃，直至二次發酵第5天夜間降溫至25 ℃，待第6天播種。

培養料三次發酵在方艙式可移動低壓發酵隧道內或由三次發酵罐完成，發菌過程中由氣候控制系統維持料溫25～28 ℃，直至出料。

1.3.2 試驗配方、播種量及菌種

表1中試驗按時間順序依次進行，試驗時間為2022年6月至2023年8月。處理①的二、三次發酵均在方艙式可移動低壓發酵隧道進行；處理②、處理③、處理④的三次發酵在方艙式可移動低壓發酵隧道進行；處理⑤、處理⑥、處理⑦的三次發酵在三次發酵罐進行，具體試驗配方、播種量和菌種見表1。

表1 平菇培養料三次發酵試驗配方、播種量及菌種

1.3.3 菌絲恢復及出菇管理

平菇三次培養料出料后，裝入塑料袋（45 cm×45 cm）壓實，轉運至菇房，袋口朝下放置，并在其上扎6～8個通氣孔，選擇幾袋插上溫度計。因為三次料出料時，培養料中的菌絲被拉斷，恢復生長時料溫會迅速升高，要尤其注意該階段（持續8 d左右）料溫的控制。當料溫快速上升時，降低空氣溫度，使料溫維持在25～28 ℃；當菌絲滿袋出現黃水時，每袋劃1～2處小口，然后噴水增濕，降溫，拉大溫差，提高新風比例，催蕾。平菇原基形成后，根據菌種特性將空氣溫度調整至出菇溫度，空氣相對濕度控制為80%～90%。采收后，停水養菌4～6 d，再次轉入常規出菇管理；轉潮期間，對失水嚴重的打包料適當補水。

1.3.4 考察內容及方法

對發酵過程中培養料的理化參數進行跟蹤，并統計發菌時間與出菇產量。

培養料取樣方法：進料（出料）過程中，取發酵槽（隧道）總長度的三分之一，二分之一以及三分之二的培養料充分混合。

圖1 平菇三次培養料裝袋栽培

培養料理化性質測定方法：取部分充分混合的培養料，用剪刀將過長的麥秸稈剪成小于2 cm的小段；將預處理的樣品按儀器使用規程裝入NIRSTMDS2500F近紅外分析儀的樣品杯中，裝樣量控制在100～150 g，360°旋轉測定，掃描8次；再換另一樣品杯，重復上述操作。經處理共得16組理化數據，取平均值。

發菌時間統計方法：從播種至菌絲爬滿整個培養料用時，即發菌天數（d）=三次發酵結束日期-三次發酵開始日期。

產量統計方法：隨機標記5袋三次培養料，稱量質量；并在出菇期間記錄標記的每袋三次培養料所采收的平菇子實體質量，即袋產量。

2 結果與分析

2.1 不同發酵階段平菇培養料關鍵理化參數變化

測定不同發酵階段培養料的干物質量、pH、灰分、總揮發性氮、含氮量、碳氮比，結果見圖2-7（其中灰分、總揮發性氮、含氮量為平菇培養料干物質中的含量）。

圖2 不同發酵階段平菇培養料干物質含量

總的來說，采用此套培養料發酵工藝流程，以一次發酵、二次發酵、三次發酵結束當天為時間節點，所有處理平菇培養料發酵過程中關鍵理化參數的變化趨勢一致。需要指出的是，由于混料當天，培養料混合尚不均勻，經三次轉倉后一次料才逐漸均勻穩定，因此混料當天的個別培養料樣品理化參數數值存在一定偏差。

在培養料發酵不同階段，各組別平菇培養料的干物質含量均呈上升趨勢（圖2），即隨著發酵進程培養料中的含水量不斷下降。除處理①外，其他處理平菇二次料的干物質含量相近，質量分數為28%～32%。三次發酵結束后，平菇三次料的干物質質量分數為28%～43%，其中處理⑦干物質質量分數最高，為42.5%，可能原因是其在三次發酵時（2023年6月4日至2023年6月17日），鼓入的新風較為干燥，導致培養料水分流失較多。

各處理平菇培養料的pH在培養料發酵過程中均呈下降趨勢（圖3）。一次至二次發酵結束，pH下降較小，二次料的pH為7.8～8.1，各處理間十分相近。三次發酵過程中，隨著平菇菌絲生長，pH大幅降低，除處理⑦pH為5.6外，其他處理pH在6.1～6.8，處理⑦的pH最低，可能與其低含水量有關。

圖3 不同發酵階段平菇培養料pH

平菇培養料灰分含量在培養料發酵過程中不斷上升。至三次發酵結束，除處理①外，其他處理三次料灰分質量分數均在32%以上。處理①三次料灰分質量分數最低，僅為26%（圖4），可能與該處理培養料未使用雞糞有關。

圖4 不同發酵階段平菇培養料灰分含量

所有處理平菇培養料中的總揮發性氮含量變化情況相似（圖5）。二次發酵結束后，除處理⑦[總揮發性氮質量分數為0.36 mg/（100 g）]外，其他處理二次料中可揮發性氮接近于0，表明培養料中的氨氣排盡，可以正常播種。三次發酵完成后，培養料中的總揮發性氮含量略有上升，表明三次發酵過程中產生了一定量的銨根離子或者氨氣，這可能與平菇菌絲分解利用氮源物質進行生長有關。處理⑦平菇三次料的總揮發性氮含量最高，質量分數為1.06 mg（/100 g）。

圖5 不同發酵階段平菇培養料總揮發性氮含量

由圖6可知，在培養料發酵進程中，所有處理培養料的含氮量不斷上升。由于處理①配方中氮源物質占比極小，所以整個發酵過程中其培養料含氮量低于其他處理，三次發酵結束時含氮量僅為0.89%；而其他處理配方中的氮源比例相近，發酵過程中含氮量變化趨勢基本一致，二次料含氮量在1.8%～2.2%，三次料含氮量穩定在2.1%～2.4%。

圖6 不同發酵階段平菇培養料氮含量

由圖7可知，在培養料發酵過程中，平菇培養料碳氮比不斷下降。由于處理①配方中含氮量低，所以整個發酵過程中其培養料碳氮比明顯高于其他處理，三次料碳氮比高達41.6。處理②、處理③、處理④、處理⑤、處理⑥、處理⑦碳氮比變化趨勢基本一致，二次發酵結束后培養料碳氮比略低于20，其中處理⑦最低，為14.8，三次料碳氮比穩定在13～16。

圖7 不同發酵階段平菇培養料碳氮比

2.2 平菇培養料三次發酵發菌時間

試驗比較了接種后平菇菌絲在培養料中的發菌時間（圖8）。使用平菇菌種2005，播種量為3%時，28 d完成發菌。使用平菇菌種2150，播種量為5%時，24～25 d完成發菌；播種量增加至20%時，僅需14 d菌絲即可爬滿整個培養料。使用菌種夏灰1號，播種量20%，在第13天即可完成發菌。結果表明：平菇2005、2150和夏灰1號3個菌種均可在平菇三次發酵培養料上正常發菌并吃料，且播種量越大，發菌時間越短。

圖8 不同處理的發菌時間

圖9 處理⑤三次發酵罐中發菌16 d菌絲狀態

2.3 產量

由表2可知，處理①、處理②、處理③、處理④、處理⑤、處理⑥的平菇三次料的生物學效率為49.5%～63.4%，其中處理⑤生物學效率最高，為63.4%，與處理②、處理③、處理⑥均存在顯著差異；處理②最低，為49.5%，但與處理①、處理③、處理⑥不存在顯著差異。除處理①與處理⑦（未采集到產量數據），其他處理二次料干物質含量相近，處理⑤三次料干物質質量分數最低，為30.1%，處理②最高，為35.9%。據此推測在一定范圍內，三次料干物質含量越低，生物學效率越高，這可能與三次發酵過程中水分損失程度有關。發酵中水分損失越少，表明發菌時隧道系統內循環多且充分。經計算，平菇三次料總體生物學效率約為56%，對比發酵熟料或熟料袋栽技術（以棉籽殼為主料，生物學效率可達100%），其生物學效率明顯偏低，其原因可能是以干麥草作為主料，出菇后期營養供應不足。

表2 各處理平菇三次料產量與生物學效率

除處理⑦外，其他處理均有出菇，表明播種時采用合適的菌種，平菇三次發酵技術可支持平菇生產。

處理⑦三次發酵時可正常發菌，出料菌絲拉斷后亦可以正?；謴?，但遲遲未扭結出菇，之后菌絲開始衰敗，這可能與其三次料的碳氮比過低和pH過低有關，影響了其向生殖生長轉換。

3 小結與討論

試驗表明平菇培養料三次發酵的可行性，且選用合適的菌種時，平菇培養料三次發酵技術支持平菇周年生產。三次發酵取代袋栽接種后的發菌過程，提高生產效率及培養料的穩定性。主要體現在：第一，節省袋栽培養料高溫滅菌后的冷卻時間；第二，先發菌再裝袋，避免重復開口與封口的麻煩；第三，在發酵隧道或者設備內菌絲萌發及生長更容易同步；第四，發菌料裝袋的過程會將菌絲拉斷，菌絲恢復后更加健壯，有利于出菇產量提高。

試驗部分培養料為雙孢蘑菇生產用培養料，并不能充分滿足平菇的營養需求，后續將進行配方試驗，同時，同步篩選更適合三次發酵的平菇菌種，優化發酵過程及栽培技術，提高平菇的產量。

平菇培養料三次發酵技術的開發與完善，將會使平菇生產更有利于機械化，節省大量的勞力；并且，發菌在隧道中完成，提高菇房的周轉利用率。此外，后續可以借鑒雙孢蘑菇打包料模式，形成一個規模較大的集中料場，建立集中料場輻射多個菇廠的新型產業模式或布局，促進平菇生產模式的創新。