平菇培养料三次发酵技术初探

钱武兵 黄建春 王 倩 蔡斌强 仇阳阳 李寅辉 徐佳佳

（1上海联中食用菌专业合作社，上海金山 201500；2上海市农业科学院食用菌研究所，上海奉贤 201400）

平菇在我国栽培面积广，栽培技术成熟，产量高，是利用农业废弃物生产食物的优良食用菌品种[1]。国内平菇栽培模式从早期易受污染的床式栽培，发展到目前普遍应用的袋式栽培，最突出的问题是机械化程度较低，生产效率不高。以目前应用最广泛且机械化程度最高的发酵料袋式栽培为例。第一，在料袋和原料准备、堆制发酵、装袋灭菌、接种、菌丝培养、出菇管理、采收[2]整个生产环节中，有许多重复性操作，如从装袋灭菌到出菇管理环节，料袋需多次搬运、码放；装袋灭菌至接种结束过程中，需重复对料袋进行封口与开口。第二，高温灭菌时料袋的数量常受灭菌设备规模的限制，且灭菌后的料袋需要较长时间冷却。所以，目前的栽培模式制约了平菇产业的机械化、自动化与规模化发展。此外，依托于该模式下的平菇发酵料栽培技术在推广应用过程中也存在许多问题，如发菌期间培养料高温导致烧菌、氨质量浓度过高抑制菌丝生长、料袋污染严重等。

近年来，中国已有多家双孢蘑菇生产企业引进荷兰先进的培养料三次发酵技术。三次发酵又称“走菌”，是指将二次发酵制备的选择性培养料，混入菌种后送入封闭式隧道进行菌丝体繁殖。三次发酵时，双孢蘑菇菌丝在精准调控的隧道内发菌，控制料温24～27 ℃，氧气体积分数10%左右，经过14～17 d，菌丝即可爬满一整仓的培养料。采用培养料三次发酵技术的优点是提高双孢蘑菇产量，缩短栽培周期，保证发菌料的质量并降低病虫害侵染的风险[3-4]。

相对于双孢蘑菇，平菇是木质纤维素的初级分解者，但平菇菌丝适应性强，可以利用更广泛的富含纤维素、半纤维素、木质素的农副产品下脚料栽培，如棉籽壳、玉米芯及各种作物秸秆。据报道，平菇菌丝体生长温度为3～35 ℃，最适温度为24～26 ℃[5]；pH为5～9，最适pH为5.5～6.5[6]。菌丝对二氧化碳不敏感，菌丝生长阶段不需要光照，且菌丝未成熟时不会扭结形成子实体[7]。平菇培养料含水量60%～65%为宜，出菇期可适当补水提高培养料的含水量[2，8]。因此，平菇的生物学特性与双孢蘑菇相似，为平菇培养料三次发酵提供可能性与操作空间。笔者借鉴双孢蘑菇培养料一、二、三次发酵技术流程与工艺，以探索与开发平菇培养料三次发酵技术。

1 材料与方法

1.1 试验材料

主要原料：干麦草、新鲜鸡粪、稻壳鸡粪；辅料：过磷酸钙、尿素、生石灰、石膏、杏鲍菇菌渣；菌种：平菇栽培种2005、2150、夏灰1号，由味之源菌业提供，均为棉籽壳菌种，打碎备用。

1.2 试验场地与仪器设备

试验在上海联中食用菌专业合作社完成。一次发酵槽规格为40 m×9 m×9 m，二次发酵隧道规格为40 m×9 m×9 m，方舱式可移动低压发酵隧道规格为12.2 m×2.4 m×2.9 m[9]，三次发酵罐规格为π×（0.3 m）2×0.9 m。

主要仪器：NIRSTMDS2500F近红外分析仪，瑞士万通中国有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 培养料三次发酵

将干麦草捆强制浸泡90～120 s后解捆建堆，根据麦秆蜡质层厚度预堆4～5 d；混料前2 d，将鸡粪、石膏、石灰等辅料均匀混合后预堆。

培养料一次发酵在一次发酵槽进行。一次发酵第1天采用全自动化皮带式混料系统，将原材料与拌匀的辅料混合，使用顶端投料车在发酵槽分层水平进料。混料后第2天进行第1次转仓，第4天进行第2次转仓，第6天进行第3次转仓。一次发酵共持续12 d，期间每次转仓时适当补水，将培养料含水量控制在74%～78%。一次发酵期间通过高压鼓风机间歇鼓风，将料温快速提升至75 ℃，然后将风机开关频率设定为开4 min关16 min，使料温稳定在75～80 ℃。

培养料二次发酵在二次发酵隧道或方舱式可移动低压发酵隧道完成。首先启动10 h左右的快速循环程序，将一次发酵培养料平均料温降至45 ℃，料温温差控制在3 ℃以内，然后以1.2～1.5 ℃/h的速度升温，当料温达58 ℃后，维持8 h的巴氏杀菌，最后通过提高风机转速将培养料料温降温至48 ℃，直至二次发酵第5天夜间降温至25 ℃，待第6天播种。

培养料三次发酵在方舱式可移动低压发酵隧道内或由三次发酵罐完成，发菌过程中由气候控制系统维持料温25～28 ℃，直至出料。

1.3.2 试验配方、播种量及菌种

表1中试验按时间顺序依次进行，试验时间为2022年6月至2023年8月。处理①的二、三次发酵均在方舱式可移动低压发酵隧道进行；处理②、处理③、处理④的三次发酵在方舱式可移动低压发酵隧道进行；处理⑤、处理⑥、处理⑦的三次发酵在三次发酵罐进行，具体试验配方、播种量和菌种见表1。

表1 平菇培养料三次发酵试验配方、播种量及菌种

1.3.3 菌丝恢复及出菇管理

平菇三次培养料出料后，装入塑料袋（45 cm×45 cm）压实，转运至菇房，袋口朝下放置，并在其上扎6～8个通气孔，选择几袋插上温度计。因为三次料出料时，培养料中的菌丝被拉断，恢复生长时料温会迅速升高，要尤其注意该阶段（持续8 d左右）料温的控制。当料温快速上升时，降低空气温度，使料温维持在25～28 ℃；当菌丝满袋出现黄水时，每袋划1～2处小口，然后喷水增湿，降温，拉大温差，提高新风比例，催蕾。平菇原基形成后，根据菌种特性将空气温度调整至出菇温度，空气相对湿度控制为80%～90%。采收后，停水养菌4～6 d，再次转入常规出菇管理；转潮期间，对失水严重的打包料适当补水。

1.3.4 考察内容及方法

对发酵过程中培养料的理化参数进行跟踪，并统计发菌时间与出菇产量。

培养料取样方法：进料（出料）过程中，取发酵槽（隧道）总长度的三分之一，二分之一以及三分之二的培养料充分混合。

图1 平菇三次培养料装袋栽培

培养料理化性质测定方法：取部分充分混合的培养料，用剪刀将过长的麦秸秆剪成小于2 cm的小段；将预处理的样品按仪器使用规程装入NIRSTMDS2500F近红外分析仪的样品杯中，装样量控制在100～150 g，360°旋转测定，扫描8次；再换另一样品杯，重复上述操作。经处理共得16组理化数据，取平均值。

发菌时间统计方法：从播种至菌丝爬满整个培养料用时，即发菌天数（d）=三次发酵结束日期-三次发酵开始日期。

产量统计方法：随机标记5袋三次培养料，称量质量；并在出菇期间记录标记的每袋三次培养料所采收的平菇子实体质量，即袋产量。

2 结果与分析

2.1 不同发酵阶段平菇培养料关键理化参数变化

测定不同发酵阶段培养料的干物质量、pH、灰分、总挥发性氮、含氮量、碳氮比，结果见图2-7（其中灰分、总挥发性氮、含氮量为平菇培养料干物质中的含量）。

图2 不同发酵阶段平菇培养料干物质含量

总的来说，采用此套培养料发酵工艺流程，以一次发酵、二次发酵、三次发酵结束当天为时间节点，所有处理平菇培养料发酵过程中关键理化参数的变化趋势一致。需要指出的是，由于混料当天，培养料混合尚不均匀，经三次转仓后一次料才逐渐均匀稳定，因此混料当天的个别培养料样品理化参数数值存在一定偏差。

在培养料发酵不同阶段，各组别平菇培养料的干物质含量均呈上升趋势（图2），即随着发酵进程培养料中的含水量不断下降。除处理①外，其他处理平菇二次料的干物质含量相近，质量分数为28%～32%。三次发酵结束后，平菇三次料的干物质质量分数为28%～43%，其中处理⑦干物质质量分数最高，为42.5%，可能原因是其在三次发酵时（2023年6月4日至2023年6月17日），鼓入的新风较为干燥，导致培养料水分流失较多。

各处理平菇培养料的pH在培养料发酵过程中均呈下降趋势（图3）。一次至二次发酵结束，pH下降较小，二次料的pH为7.8～8.1，各处理间十分相近。三次发酵过程中，随着平菇菌丝生长，pH大幅降低，除处理⑦pH为5.6外，其他处理pH在6.1～6.8，处理⑦的pH最低，可能与其低含水量有关。

图3 不同发酵阶段平菇培养料pH

平菇培养料灰分含量在培养料发酵过程中不断上升。至三次发酵结束，除处理①外，其他处理三次料灰分质量分数均在32%以上。处理①三次料灰分质量分数最低，仅为26%（图4），可能与该处理培养料未使用鸡粪有关。

图4 不同发酵阶段平菇培养料灰分含量

所有处理平菇培养料中的总挥发性氮含量变化情况相似（图5）。二次发酵结束后，除处理⑦[总挥发性氮质量分数为0.36 mg/（100 g）]外，其他处理二次料中可挥发性氮接近于0，表明培养料中的氨气排尽，可以正常播种。三次发酵完成后，培养料中的总挥发性氮含量略有上升，表明三次发酵过程中产生了一定量的铵根离子或者氨气，这可能与平菇菌丝分解利用氮源物质进行生长有关。处理⑦平菇三次料的总挥发性氮含量最高，质量分数为1.06 mg（/100 g）。

图5 不同发酵阶段平菇培养料总挥发性氮含量

由图6可知，在培养料发酵进程中，所有处理培养料的含氮量不断上升。由于处理①配方中氮源物质占比极小，所以整个发酵过程中其培养料含氮量低于其他处理，三次发酵结束时含氮量仅为0.89%；而其他处理配方中的氮源比例相近，发酵过程中含氮量变化趋势基本一致，二次料含氮量在1.8%～2.2%，三次料含氮量稳定在2.1%～2.4%。

图6 不同发酵阶段平菇培养料氮含量

由图7可知，在培养料发酵过程中，平菇培养料碳氮比不断下降。由于处理①配方中含氮量低，所以整个发酵过程中其培养料碳氮比明显高于其他处理，三次料碳氮比高达41.6。处理②、处理③、处理④、处理⑤、处理⑥、处理⑦碳氮比变化趋势基本一致，二次发酵结束后培养料碳氮比略低于20，其中处理⑦最低，为14.8，三次料碳氮比稳定在13～16。

图7 不同发酵阶段平菇培养料碳氮比

2.2 平菇培养料三次发酵发菌时间

试验比较了接种后平菇菌丝在培养料中的发菌时间（图8）。使用平菇菌种2005，播种量为3%时，28 d完成发菌。使用平菇菌种2150，播种量为5%时，24～25 d完成发菌；播种量增加至20%时，仅需14 d菌丝即可爬满整个培养料。使用菌种夏灰1号，播种量20%，在第13天即可完成发菌。结果表明：平菇2005、2150和夏灰1号3个菌种均可在平菇三次发酵培养料上正常发菌并吃料，且播种量越大，发菌时间越短。

图8 不同处理的发菌时间

图9 处理⑤三次发酵罐中发菌16 d菌丝状态

2.3 产量

由表2可知，处理①、处理②、处理③、处理④、处理⑤、处理⑥的平菇三次料的生物学效率为49.5%～63.4%，其中处理⑤生物学效率最高，为63.4%，与处理②、处理③、处理⑥均存在显著差异；处理②最低，为49.5%，但与处理①、处理③、处理⑥不存在显著差异。除处理①与处理⑦（未采集到产量数据），其他处理二次料干物质含量相近，处理⑤三次料干物质质量分数最低，为30.1%，处理②最高，为35.9%。据此推测在一定范围内，三次料干物质含量越低，生物学效率越高，这可能与三次发酵过程中水分损失程度有关。发酵中水分损失越少，表明发菌时隧道系统内循环多且充分。经计算，平菇三次料总体生物学效率约为56%，对比发酵熟料或熟料袋栽技术（以棉籽壳为主料，生物学效率可达100%），其生物学效率明显偏低，其原因可能是以干麦草作为主料，出菇后期营养供应不足。

表2 各处理平菇三次料产量与生物学效率

除处理⑦外，其他处理均有出菇，表明播种时采用合适的菌种，平菇三次发酵技术可支持平菇生产。

处理⑦三次发酵时可正常发菌，出料菌丝拉断后亦可以正常恢复，但迟迟未扭结出菇，之后菌丝开始衰败，这可能与其三次料的碳氮比过低和pH过低有关，影响了其向生殖生长转换。

3 小结与讨论

试验表明平菇培养料三次发酵的可行性，且选用合适的菌种时，平菇培养料三次发酵技术支持平菇周年生产。三次发酵取代袋栽接种后的发菌过程，提高生产效率及培养料的稳定性。主要体现在：第一，节省袋栽培养料高温灭菌后的冷却时间；第二，先发菌再装袋，避免重复开口与封口的麻烦；第三，在发酵隧道或者设备内菌丝萌发及生长更容易同步；第四，发菌料装袋的过程会将菌丝拉断，菌丝恢复后更加健壮，有利于出菇产量提高。

试验部分培养料为双孢蘑菇生产用培养料，并不能充分满足平菇的营养需求，后续将进行配方试验，同时，同步筛选更适合三次发酵的平菇菌种，优化发酵过程及栽培技术，提高平菇的产量。

平菇培养料三次发酵技术的开发与完善，将会使平菇生产更有利于机械化，节省大量的劳力；并且，发菌在隧道中完成，提高菇房的周转利用率。此外，后续可以借鉴双孢蘑菇打包料模式，形成一个规模较大的集中料场，建立集中料场辐射多个菇厂的新型产业模式或布局，促进平菇生产模式的创新。