Исследования в области методики и технологии приготовления субстрата вешенки

В настоящее время грибоводами используется много способов приготовления субстрата, но ни один из них не дает стабильной селективности.
Основой субстрата является солома злаковых культур. Для хороших урожаев в ней не хватает азота и фосфора, но питательные добавки часто ухудшают урожайность, а иногда улучшают.

Почему отсутствует стабильность качества субстрата? Какие формы питательных добавок приемлемы для вешенки?
Для ответа на данные вопросы была проделана серьезная исследовательская работа. Нередко подсказки находились при наблюдении за ростом грибов в природе. Например, мы часто видим, что с наступлением осени на стволах деревьев появляются грибы вешенка. Возникает вопрос, а почему именно осенью?
Есть мнение, что первые похолодания оказывают шоковую стимуляцию. Холод действительно влияет на физиологическое состояние мицелия, но этот фактор второстепенный. Весной погода подобна осенней, а грибы не появляются. Вешенка растет на отмершей древесине, но на полуживых стволах урожайность всегда выше.

Ответ в физиологии дерева. К осени дерево накапливает питательные вещества в виде белков и полифосфатов, а вешенка ими пользуется. В другое время года по стволу вверх поднимаются минеральные вещества для обслуживания процесса фотосинтеза. Весной дерево еще не имеет активной защиты от плесеней, не хватает энергии, но грибов нет. Видимо минеральный азот и фосфор не интересен вешенке. Многие грибы предпочитают расти осенью именно потому, что в земле и древесине появляется приемлемое для них питание.

Используя данные выводы, были определены принципы оптимизации питательных компонентов субстрата. Также пришлось определить все факторы, оказывающие влияние на селективность субстрата. Особое внимание привлек один ключевой фактор, который рассматривается сегодня поверхностно. Споровое загрязнение сырья практически не принимается во внимание при приготовлении субстрата. Когда говорят о спорах конкурирующих плесеней, то акцент делают на попадание спор из воздуха в субстрат в момент посева мицелия. Но это один из путей появления спор плесеней в субстрате. А этих путей много.

Ни один из имеющихся сегодня способов приготовления субстрата не решает всех задач, для создания селективных условий. Рассмотрим, к примеру, процесс аэробной ферментации в тоннеле. Данный процесс преподносится как самый эффективный для обеспечения селективности субстрата. Этот же процесс широко используется при приготовлении шампиньонного компоста. Чтобы оценить возможность такой аналогии следует понять суть процесса компостирования.
Все фазы компостирования преследуют одну основную цель это образование и накопление питательных веществ. В почвоведении этот процесс называют гумификацией. В процессах образования гуминовых веществ может принимать участие широкая группа микроорганизмов. Самыми производительными из них являются бактерии. Чтобы вместе с бактериями не развивались плесени конкурентов, выбраны высоко температурные условия приготовления компоста. Такие условия приводят к смене одних биоценозов другими. То есть происходит развитие термофильного биоценоза бактерий. Вегетативные формы плесеней в таких условиях гибнут. При более низких температурах плесени так же могли бы участвовать в гумификации, но они одновременно будут продуцировать споры и токсины. В последствии это приведет к отрицательным результатам в обеспечении селективности компоста.

Развитие бактериальных биоценозов не создает дискомфортных условий для вегетативных форм плесеней. Поэтому при помощи бактерий создаются питательные вещества для шампиньона. Существенного уменьшения количества спор конкурирующих плесеней в процессе аэробной ферментации не происходит, только происходит некоторое снижение активности их развития. Поэтому микробиологическая чистота исходного сырья, влияет на продуктивность компоста. Шампиньон по своим генетическим особенностям хорошо ингибирует споры плесеней в момент их прорастания. Слишком большое споровое загрязнение компоста приводит к падению урожайности, но полной потери селективности компоста не происходит. Поэтому аэробную ферментацию можно считать приемлемым способом приготовления компоста для шампиньона, хотя требуется усовершенствование процесса.

Усовершенствование необходимо для получения более стабильных показателей продуктивности компоста. Вешенка, в отличие от шампиньона является плохим конкурентом. Споры конкурентов прорастают и развиваются параллельно росту мицелия вешенки. Набрав силу, колонии конкурентов отторгают зоны субстрата. Визуальные результаты поражения наблюдаются на 8-10 день уже на заросшем вешенкой блоке. Как уже говорилось, в процессе аэробной ферментации основная масса спор конкурентов остается жизнеспособна. Поэтому степень падения продуктивности субстрата зависит от степени микробиологической загрязненности исходного сырья. Следовательно, при помощи данного процесса трудно контролировать показатели продуктивности субстрата. Поэтому данный способ приготовления субстрата нельзя считать совершенным.

Существует мнение, что повышение биомассы бактерий, благодаря ферментации, создает отрицательное воздействие на развития спор плесеней. Механизма такого воздействия никто не объяснял. Считается, что бактерии вырабатывают вещества, ингибирующие прорастание спор плесеней, это не совсем так. Наши исследования показали, что возможности процесса микробиологической аллелопатии преувеличены. В результате был сделан вывод, что использование процесса аэробной ферментации для приготовления субстрата вешенки является не очень надежным решением. Все остальные способы подготовки субстрата полностью лишены механизмов влияния на микробиологические показатели.

Микробиологическая загрязненность сырья может иметь следующие показатели:
1) количество спор конкурентов;
2) родовое и штаммовое представительство;
3) потенциальная физиологическая активность спор.
Из причин осеменения сырья можно назвать следующие:
1) продолжительные сроки хранения сырья;
2) повышенная влажность сырья;
3) структурные и биохимические особенности сырья, способствующие развитию плесеней.

Из выше сказанного видно, что картина осеменения сырья будет всегда разной. В таких условиях прорастание спор в субстрате приведет к тому, что одни биоценозы будут появляться раньше, ингибируя прорастание спор других плесеней. Аллелопатия приведет к прорастанию спор других видов плесеней и смене биоценозов. Чем разнообразнее представительство спор конкурентов в сырье, тем больше будет сукцессий и тем сложнее управлять процессом подготовки селективного субстрата. Поэтому при моделировании эффективного процесса подготовки субстрата нами были учтены и использованы многие закономерности взаимовлияния биоценозов и сукцессий, а так же другие механизмы, изученные в нашем центре.

В итоге, был создан экономичный и эффективный способ подготовки субстрата позволяющий, поддерживать стабильную селективность, не зависимо от степени микробиологической загрязненности сырья. Конечно, это такая степень загрязнения, которая встречается в соломе с нормальными, обычными условиями хранения. Стабильное качество соломистой основы субстрата позволяет оптимизировать состав питательных компонентов, при помощи питательных добавок. Питательные добавки перед внесением стерилизуются. В результате внесение питательных добавок, в определенных пропорциях, всегда ведет к повышению урожайности.

В нашем центре разработаны принципы оптимальных пропорций посевного материала и питательных добавок. Так же создано дешевое, надежное и достаточно производительное оборудование для инокуляции субстрата мицелием вешенки и его формированием в блоки. Таким образом, открыта дорога для создания, эффективных производств со стабильными экономическими показателями.

Еще о субстратах. Дереворазрушающие грибы имеют одно физиологическое сходство, они плохо ингибируют прорастание спор конкурирующих плесеней. Почему так происходит? Дело в том что, развиваясь в стволе дерева мицелий грибов, не встречает на своем пути конкурентов, потому что в стволе стерильные условия. На протяжении многих веков подобная ситуация сохранялась и генетические программы данных грибов не создали механизмов ингибирования. Сорта грибов создавались селекционерами из штаммов дикарей, поэтому основные механизмы сохранились.
Из этого делаем вывод, что питательную среду (субстрат) для выращивания грибов ксилотрофов следует делать свободной как от вегетативных форм конкурентов, так и от их спор.

Идеальным способом может являться стерилизация паром под давлением, но такой способ не технологичен, не экономичен и оборудование очень дорогое. Эксперименты по выращиванию грибов на стерильных субстратах показывали урожайность после первой волны от 30 до 60 процентов, в зависимости от баланса питания. Это тот идеал, к которому следует стремиться, используя не стерильные субстраты.

Вторым препятствием к высокой продуктивности субстрата является его питательная несбалансированность. Как происходит баланс питания в стволе дерева? Этот вопрос рассматривался выше, на примере гриба вешенка. Возможности питательного баланса субстрата ограничены, по причине его не стерильности. Дело в том, что любые формы азота и фосфора внесенные в субстрат легко используются спорами конкурентов для своей жизнедеятельности, а именно этих компонентов и не хватает в субстрате. Ксилотрофы любят питательные вещества растительного происхождения, а они часто являются источником большого числа энергичных спор. Поэтому внесение питательных добавок не стерильных в готовый субстрат не приемлемо.

Рассмотрим процесс подготовки субстрата методом аэробной ферментации в тоннели. По нашему мнению данный процесс на самом деле достаточно хорош, хотя имеет серьезные недостатки. Если внести питательные добавки до процесса ферментации, то во время данной обработки субстрата, произойдет их переработка бактериями. За счет этих добавок происходит быстрое увеличение биомассы бактерий и выработка веществ, воздействующих негативным образом на развитии спор конкурентов. Образовавшиеся составляющие субстрата не удобоваримы для грибов.
С одной стороны это хорошо, так как споры конкурентов лишаются энергетической подпитки. С другой стороны это плохо, так как культивируемые грибы не могут воспользоваться питательными добавками, внесенными до начала ферментации и эти добавки становятся бесполезными. Баланс питания можно частично улучшить за счет нормы внесенного мицелия.

Производители мицелия сегодня не обращают внимания на то, что зерновое сырье всегда имеет разные пропорции питательных макроэлементов. Почему меняется процентный состав белка, фосфора, углеводов и др. элементов в зерне? Причины этому могут быть разные, например сортовые особенности зерна. Так же изменения состава зерна происходят от погодных условий и состава внесенных удобрений в период роста колоса. Состав макроэлементов в зерне, как и норма внесенного мицелия, влияет на конечную продуктивность субстрата.
Например, норма посева мицелия вешенки равная 1% обеспечит урожайность первой волны 7% веса субстрата, а норма равная 8% соответствует 15% урожая. Плохое зерно приводит к ухудшению физиологического состояния мицелия, снижая продуктивность последнего.

Физиологическое состояние культуры гриба может быть ухудшено и на более ранних стадиях производства посевного мицелия. Что так же приведет к падению продуктивности мицелия. Подробности можно прочитать в разделе о посевном материале. Продуктивность посевного мицелия так же зависит от степени микробиологической чистоты первичных культур, из которых произошел данный мицелий. Несовершенство технологии производства посевного мицелия у Российских производителей часто ведет к невозможности соблюдения принципов сбалансированности питания и микробиологической чистоты культуры. Это приводит к падению продуктивности мицелия. Хотя такой мицелий более доступен экономически, часто засеянный им субстрат оказывается малопродуктивным.

Импортный мицелий более надежного качества, но очень дорог. Этот недостаток снижает рентабельность производства, вынуждая грибовода использовать предельно малые нормы посева мицелия в субстрат и лишая субстрат дополнительного источника макроэлементов. В результате, произведенный субстрат оказывается малопродуктивным. Малая урожайность лишает грибоводов возможности развиваться.

Обеспечив производство собственным посевным материалом, произведенным по нашей технологии, грибовод получает дешевый, высокопродуктивный мицелий. Этот мицелий всегда стабильного качества. Имея такой мицелий, грибовод может не ограничивать себя малыми нормами его внесения в субстрат. Что способствует возможности производства высокопродуктивных субстратов и экономического развития предприятия.

Центр содействует грибоводам в создании собственных цехов посевного мицелия на основе наших последних технологических разработок.