[原创]双孢蘑菇培养料堆制发酵原理

funguy

 

培养料堆制发酵的原理：

1、前发酵：

麦草、粪肥和其它辅料在室外充分预湿建堆的过程，一般被称为前发酵。前发酵主要是由栖息在原材料中大量的微生物来完成，原材料中的碳水化合物、氮素等营养也是直接用来供给这些微生物生长繁殖的，而不是供蘑菇菌丝生长的。在前发酵过程中，中温微生物群落首先利用原材料中较简单的有机质，产生有机酸、CO₂和热量，堆温开始迅速上升，培养料pH值则相应的下降，随着堆温上升超过45℃后，嗜热微生物群落就替代不能适应高温环境的中温微生物群落，而成为优势群落，原材料中的氮素在微生物的分解作用下转变为氨，与此同时，氨在尿素细菌如：Proteus, Micrococcus和Aerobactorde作用下被进一步产生，这时培养料的pH由酸性逐渐转变为碱性，并使料温进一步升高。

随着料温的进一步升高至60℃、70℃、乃至80℃，嗜热微生物也逐渐消失，堆料中微生物的活动逐渐转变为培养料直接的化学变化。在高温环境条件下，碳水化合物缩合脱水产生棕色不溶性焦糖多聚物的焦糖化反应，这不仅使碳源得以浓缩，而且为蘑菇生长保留了良好的碳素营养；另外，培养料中的氨基酸、多肽或蛋白质与碳水化合物脱水缩合发生美拉德反应，形成了深棕色不溶性的多聚糖胺化合物。碱性pH和高温促进焦糖化反应和美拉德反应的进行，这两个反应的发生也使培养料外观由金黄色转变为棕色至深棕色。

随着前发酵的进行，培养料变得柔软，易吸水，氨味刺鼻，色泽也变成棕色或深棕色。

2、后发酵：

后发酵的主要目的有两点：巴氏消毒：杀死有害微生物及虫卵，防止其对蘑菇栽培的危害；空气调节：使堆料进一步转化成利于蘑菇菌丝生长、具有选择性的培养料。

A、巴氏消毒：

在前发酵过程中，培养料虽然要升温至70－80℃，但在室外进行的前发酵料堆的外层由于温度较低，仍然寄生着大量的有害微生物及虫卵，为了防止其对蘑菇栽培造成危害，必需进行巴氏消毒。

巴氏消毒温度和时间确定主要取决于与蘑菇竞争生长的中温微生物的致死温度和时间以及有益嗜热微生物死亡的最低温度和时间，研究表明：料温和气温维持在57℃，经历2小时就能达到预期的杀菌效果。但考虑到具体情况，一般巴氏消毒时间都适当进行延长。巴氏消毒后，就应立即通入冷空气，降低料温至55℃以下，进入空气调节阶段。

B、空气调节：

没有病虫害的培养料并不意味着其本身就是适合蘑菇菌丝生长的优良基质。只有通过空气调节，利用微生物的动态变化，才能把培养料转变成适合蘑菇生长而不利杂菌生长的、具有选择性的培养料。

空气调节主要阶段是氨态氮转化为菌体蛋白的过程，这个过程是由无数嗜热微生物（细菌、放线菌和霉菌）来完成的，这些嗜热微生物的生长繁殖除了需要适合的营养成分、湿度和pH外，45－55℃的最适生长温度和新鲜空气是极其重要的。在培养料中最容易利用的碳水化合物的转化首先由细菌来完成，主要有Pseudomonas、Bacillus和Flavobacterium，这个转化过程可以减少竞争性微生物的发生机会，同时还产生适合蘑菇菌丝利用的黏性多糖。

随着细菌可利用的营养成分的减少和后发酵温度变化，嗜热放线菌逐渐占据了主导地位，如：Thermomonspora（最常见）、Streptomyces和Thermoactimomyces，在后发酵前40－60小时内，嗜热放线菌迅速利用由蛋白质、多肽的氮素化合物转变来的氨形成菌体蛋白，完成氮素的固定作用。嗜热放线菌的作用使培养料表面覆盖上了白色的一层。最后伴随放线菌出现的是嗜热真菌，主要有Humicola, torula, Chaetomium, Mucor等，嗜热真菌较嗜热放线菌有更强的纤维降解能力，其还能降解细菌的菌体营养，这防止了空气调节后期的再升温现象和氨的产生，对培养料起稳定作用；同时，嗜热真菌本身的菌丝体是蘑菇菌丝最适合的营养素来源，嗜热真菌的生长繁殖使培养料蒙上了一层灰色，并使培养料带有甜面包气味。

3、培养料制备过程中营养物质的转化：

A、碳水化合物：原材料中的碳水化合物主要包括寡糖、脂肪、半纤维素和纤维素，其中寡糖、半纤维素和大部分的纤维素首先被微生物所利用，产生热、CO₂、H₂O以及微生物菌体的结构物质；另外，微生物产生的高温又触发焦糖化反应和美拉德反应，这两个反应的进行使糖类化合物聚合形成一般微生物难以利用的多聚化合物。在培养料制备过程中，脂类化合物相对的减少了50％，而且脂肪酸的成分也发生改变，后发酵中嗜热微生物的生长繁殖使亚麻酸的含量几乎增加了一倍。微生物菌体、多聚焦糖化合物、多聚糖胺化合物以及亚麻酸组成了蘑菇即易于利用、又具有选择性的碳素营养。

B、含氮化合物：原材料中的含氮化合物主要包括蛋白质、多肽、氨基酸、尿素和木质素等成分，在培养料转化过程中，氨基酸、多肽、蛋白质和尿素先后被微生物利用，产生氨类化合物，一部分氨类化合物以氨的形式在通风的过程中损失，另外，大部分的氨类化合物又被嗜热放线菌固定，形成微生物的细胞的组成成分，随着嗜热微生物的死亡，而以菌体蛋白的形式被蘑菇所利用；但是，大部分的氨态氮、氨基酸或多肽在微生物产热而形成的高温环境下，与木质素相结合，形成富含氮素营养的木质素－腐植质复合物，以这种化合物存在形式的氮素营养在总转化后的氮素营养的80％，其余才以菌体蛋白的形式存在。蘑菇菌丝在富含氮素营养的木质素－腐植质复合物的培养基上生长的速度是对照的6倍。

C、木质素：原材料中含有木质素在培养料发酵过程中被微生物降解成分子量大小不同的木质素分子片段，这些木质素分子片段含有活化的分子基团，很容易与小分子的含氮化合物结合而形成化学性质稳定的复合物，这种复合物在高温和氨浓度高的情况下，合成的速度也加快。形成的木质素－腐植质复合物在一般情况下不易被大多数的微生物所利用，但能被蘑菇菌丝释放的胞外木质素酶降解成酚类化合物，进一步又被漆酶降解成易吸收的醌和芳香化合物，从而被蘑菇菌丝所利用。

很久以前写的，请专家们指正！

眼睛

好文章。顶。。。。。。。。。。

zshjal

好东西啊，写得很专业

funguy

陈昭：谢谢您的鼓励；但是看您的图，感到这种培养料堆制应该改进，特别是建设规范的堆料场，保持堆形和防止厌氧上做一点改进，培养料会好很多，而且药剂和石灰的用量也会减少；石灰用多了，会加速排氨，有时好，但也排走了营养

funguy

刚刚搬回来，所以删除了抱怨

wertsdfg

好贴，书上看不到的东西！

我要注册

精品，顶起！！！！！！！

funguy

你说的是对的，就是这个反应，这个在食品化学上或有机化学上常用的化学反应，比如：烤鸡，刷蜜糖，烧烤后产生诱人的金黄色，就是美拉德反应

漳州菇

楼主的文章堪称精彩，这些专业知识经过楼主的修饰发表，此文章俨然也发生了美拉德反应 ，内容鲜艳诱人。。。。

shijian

    谢谢楼主 、烦请楼主把专业术语再注解一下就好了。如：脱水缩合发生美拉德反应，我还是头一次听说。百度上作如下解释：美拉德反应是还原糖与氨基酸的化学反应，但它并不是单一的化学反应，事实上它是许多化学反应的集合名称，其本质上是碱催化反应。