第五節　雙孢菇發酵技術

一、發酵的必要性

雙孢菇是草腐菌，分解纖維素、木質素等大分子物質的能力較差，直接利用秸稈有困難，因此培養料必須通過堆制發酵，經過多種有益微生物作用，將大分子物質降解轉化成可以直接吸收利用的物質。培養料發酵后，糞臭物質如游離氨、硫化氫等有毒物質被消除，糞草變得柔軟疏松，透氣性、吸水性等理化性狀得到一定改善；同時分解大分子物質的微生物死亡后，留下的代謝物和菌體蛋白，對雙孢菇的生長具有活化和促進作用。此外，在堆制發酵過程中，料溫可達到70℃以上，可以殺死培養料中一些中低溫型的有害病菌及害蟲，減輕病蟲害對雙孢菇生長的危害。由此可見，堆制發酵對雙孢菇栽培來說是必需的，是非常重要的技術環節。

二、發酵過程中微生物活動規律和培養料理化性狀的變化

1. 發酵過程中微生物活動規律

建堆后，料堆中各類低、中、高溫的微生物群體很快建立。初期，由于堆溫低、料內微生物以細菌最多，中溫微生物次之，高溫微生物較少。細菌優先利用料內結構不很復雜的物質加快自身的繁殖，從而促使堆溫上升，接著中溫（20～38℃）放線菌、中溫（40～50℃）纖維分解菌等腐殖霉菌大量繁殖，此時結構復雜的纖維素、半纖維素、果酸、淀粉高分子物質得以分解。隨后料溫繼續上升，一些中低溫的微生物相繼死亡，高溫（50～65℃）放線菌、高溫纖維分解菌等腐殖霉菌增多。當堆溫升到70℃以上時，料堆中心腐殖霉菌微生物幾乎不復存在，出現一些嗜熱放線菌和嗜熱細菌。當堆溫超過80℃時，大部分微生物被殺死，物質的分解和轉化無法進行，加上微生物的繁殖活動，料堆內的通氣條件、營養成分、含水量的分布都先后出現不平衡狀況，進而造成微生物的活動逐漸減弱，堆溫開始回落。生產上采用翻堆等措施，就是重新調整和改善料堆內部的通氣、水分、營養條件，以促進微生物再度繁殖活動。當培養料經微生物多次分解轉化，并達到雙孢菇生產所需要的標準時，堆制發酵就此結束。

2. 發酵過程中培養料理化性狀的變化

堆制過程中，各種利用糞草的微生物類群通過各自分泌的酶系，分解培養料的成分變為可溶性成分，把蛋白質等有機物轉化為各種氨基酸，銨鹽把非代謝氮轉化為微生物菌體蛋白或木質素蛋白復合物，以便菌絲的吸收和作用。微生物在活動中產生的發酵熱，可使培養料的質地由硬變軟，拉力減小，色澤由黃變棕，還可以殺死相當部分的有害病蟲。微生物制造的各種碳水化合物，如多糖可增加培養料的吸水和保水力。微生物制造的生長激素、維生素（如腐殖酶類合成的B族維生素）和嗜熱放線菌產生的生物素、硫胺素、泛酸和煙酸等，可以促進菌絲的生長，培養料中死亡的微生物殘體也為雙孢菇生長積累各種各樣的營養源及水分。由此可見，各種微生物的繁殖活動為雙孢菇的生長制造了一種具有選擇性的優質培養料。必須指出的是，建堆后料內微生物的活動規律和培養料理化性狀的變化是受料堆本身的水、空氣、營養、溫度等條件制約的。

三、我國發酵技術的發展歷史

我國在20世紀80年代前一般對培養料進行一次發酵，即建堆后依靠微生物活動自發增溫而達到發酵的目的。由于堆溫內外不均，雜菌殺滅不徹底，栽培中雜菌污染率較高，產量偏低。20世紀70年代后期，香港中文大學張樹庭教授首次將國外先進的二次發酵技術引進到國內，并逐漸在國內推廣，極大地促進了我國雙孢菇發展。國外對培養料的發酵多采用隧道式集中發酵，工業化程度較高，國內小部分企業主要采用隧道式集中發酵，大部分企業采用分散式的室內床架式二次發酵。

四、雙孢菇二次發酵

（一）二次發酵的歷史

在20世紀50年代，美國人蘭伯特用蘑菇堆肥中的厭氧發酵區、好氧發酵區、帶有放線菌的高溫區、干燥冷卻區分別栽培蘑菇，發現用好氧發酵區的堆肥栽培效果最好。其他發酵區如在50～55℃溫度和適當的通風條件下再進行堆制，堆肥質量可得到改進，因此提出二次發酵工藝。

1. 料堆的層次及發酵特點

料堆中的溫度分布不均勻，從外到內一般分為外層冷卻區、放線菌活躍區、最佳發酵區、厭氧發酵區，不同區分布見圖1-126。

2. 不同區的發酵特點

（1）外層冷卻區　是和外界空氣直接接觸的料堆表層，也是微生物的保護層，厚度7～15cm。由于風吹日曬，水分損失較多，溫度一般在35℃左右，透氣，干燥。

（2）放線菌活躍區　溫度50℃左右，料上產生白色放線菌。

（3）最佳發酵區　溫度70～80℃，這層中微生物不能存活，但化學反應卻很活躍，該區發酵效果最好。

（4）厭氧發酵區　是料堆中下部溫度較低而且呈過濕狀態的料層，溫度一般20～30℃，常常會因缺氧而進行厭氧發酵，有氨臭味，這層料不適合雙孢菇菌絲生長。

（二）二次發酵法的優點和流程

1. 二次發酵法的優點

二次發酵技術是蘑菇標準化規范栽培的重要步驟，是蘑菇高產栽培不可缺少的技術措施，與傳統的一次發酵相比具有諸多優點，具體如下。

①節約時間。二次發酵比常規發酵培養料堆制時間縮短了7～10天，降低了堆制的勞動強度。

②減少了雜菌和害蟲。后發酵（第二次發酵）階段通過巴氏消毒殺死了大量有害微生物以及料中的蟲卵、幼蟲等，同時還對菇房環境進行了1次徹底消毒，有效地控制了栽培過程中的病蟲害。

③可提早出菇，增產20%左右。經過后發酵，培養料腐熟均勻，質地松軟，消除了料內氨味，通氣性好，菌絲定植快，而且在二次發酵過程中，培養料得到進一步分解，可溶性養分和菌體蛋白明顯增多，使菌絲生長旺盛，出菇早，產量高，質量好。

④經過二次發酵，栽培用藥量明顯減少，降低了對栽培環境污染和菇體中農藥殘留量。

2. 二次發酵法的流程

原料預濕（約70%含水率）→預堆→建堆→前發酵（即第一次發酵，12～14天，翻堆3～4次）→后發酵（即第二次發酵，5～7天）→發酵合格。

（三）前發酵和后發酵結束后培養料的特征比較（表1-5）

（四）隧道式二次發酵

二次式發酵在播種前20天左右進行，分為前發酵和后發酵兩個階段。前發酵需翻3～4次，堆預濕、建堆和翻堆與一次發酵相同。后發酵分三個階段，第一階段為升溫階段，將料堆溫度上升至58～62℃，并保持12～24h，是巴氏消毒的過程；第二階段是恒溫階段，將菇房中的料溫通過通風降溫至50～52℃，保持4～6天；第三階段是降溫階段，停止加熱，使房溫和料溫逐漸降低，當料溫在28℃以下時，后發酵就結束。現在的方式主要有室內床架式二次發酵和工廠化隧道式二次發酵，下面主要介紹隧道式二次發酵。

1. 隧道式二次發酵的歷史和優點

意大利人率先發明了隧道式二次發酵，20世紀70年代在法國和荷蘭應用成功。它的應用使蘑菇栽培更容易進行機械化傳輸、裝床、接種和出料等工作，節約了大量的人力資源、能源，簡化了環境控制操作。隧道式二次發酵與架床式二次發酵相比，優點如下。

①常規床架式二次發酵過程中，菇床的料溫和室溫差距通?？梢赃_到10～15℃，但在隧道式集中發酵中，二者溫差僅為1～2℃，這對正確維持高溫有益微生物最適條件（48～52℃）是很有效的。

②不必在栽培室中進行高溫高濕條件下的巴氏殺菌，所以對建筑設施、附屬機器、電力系統損壞少。

③能有效地利用堆料發酵熱，省能源，效率高。

2. 場地要求

工廠化雙孢菇生產的培養料發酵在菌料工廠內完成，菌料廠封閉運行，分原料儲備區、預濕混料區、前發酵（一次發酵）區和后發酵（二次發酵）區四個部分，對場地的要求是地勢高，排水暢通，水源充足，菌料廠的地面除原料儲備區外都應采取水泥硬化，并根據生產需求設計合理的給排水系統，菌料工廠的布局見圖1-127。

表1-6為隧道式二次發酵時間表。

3. 前發酵

（1）發酵槽的結構　無論國內還是國外，新建的料場幾乎普遍采用發酵槽進行前發酵。發酵槽是一種開放式的發酵設施，其供風構造與發酵隧道相似，三面有圍墻攏住堆料，一面敞開便于進出堆料，上有防雨棚。地板下設坡度2%、高度0.15m的高壓風管，高壓風管按一定距離朝地面設置通氣噴嘴。發酵槽長25～45m，寬5～8.5m，風壓5000～7000Pa，供風量15～20m³/t·h。發酵槽采用間歇式通氣方式，間歇時間根據料溫上升需要調整。發酵槽受氣候影響小，便于監測氧氣流量及調控堆料溫度（圖1-128～圖1-131）?！?/p>

（2）培養料基本配方　目前國內工廠化雙孢菇栽培主要以麥稈和禽畜糞為主要原料，南方水稻產區也有階段性采用稻草為主原料的?；九浞剑焊甥湺?3%～55%，干雞糞或牛馬糞42%～47%，石膏3%～4%，尿素0.2%，豆粕2%。

以栽培面積480m²的菇房（一間長50m、寬5m、高5m的菇房）為例，需要優質麥秸28t，雞糞22t，石膏2.2t，尿素90kg，豆粕1.2t。

（3）原料預處理

①麥草和雞糞的收集。由于麥稈和稻草原料是季節性的培養料來源，因此收購麥稈和稻草必須在一季收夠儲存1年的用量。禽畜糞也必須有固定來源，并保持有20～30天的儲備量。雙孢菇工廠麥草的儲備用方塊草捆形式碼垛，一般每個產季都會收儲1年所用的麥草用量，以后按生產計劃分批投料。投料時，要將麥草解捆，抖松，因麥秸在壓捆過程中草莖被壓扁，重新抖松后吸水較容易。雞糞要選盡量干燥的，如有結塊需要粉碎，雞糞在使用前須用4～5天時間進行調質，使雞糞含水適宜，結構松散，以利混合。如果沒有干雞糞，將采取濕雞糞浸料工藝。

②培養料預濕、混料。詳見表1-7。

a.麥秸的預濕。

（a）露天料場預濕：可以在露天料場上起大堆，將麥秸鋪60～80cm厚，用水噴淋，讓麥秸充分吸收水分。麥秸的預濕時間為4～6天，每天都要保證麥秸是濕透的。在此期間用鏟車翻料2～3次，使麥秸混勻并提供微生物增殖必需的氧氣。

（b）在浸料池內預濕：麥草打捆繩要撿干凈，以免纏堵設備。將松散的麥草用鏟車推進浸料池反復混合和浸水，一般一批料投25t左右麥草，在浸料池中形成的體積為200～210m³，浸料預濕時間48h，在此期間用鏟車翻料3～4次，一般48h后撈料并在料場建堆。冬天時要避免冰塊混入料堆，同時泡料和撈料后池內漂一層干草以防結冰（圖1-132～圖1-134）。

b.撈料：撈料時在池內把料舉高再拋下1次，撈到場地舉高把料抖下。目的就是讓料均勻。天氣暖時料堆要矮，易于保存草內的水分。冬天時要堆成大圓堆，同時遮蓋風口保溫（圖1-135、圖1-136）。

c.雞糞預濕：把雞糞加入攪拌機內進行破碎，同時加入適量的水進行稀釋，以雞糞能順利抽出即可。攪拌完畢后打開出糞口，雞糞經篩網過濾后流入儲糞池內就可使用了。

d.悶堆：就是把麥秸處理成中間凹、四周凸、深80cm的方坑，然后將拌勻的液態雞糞通過管道導入麥草中，讓麥草充分吸收雞糞。悶堆的時間通常在12h左右。

e.混料：在混料生產線上首先將尿素、石膏和豆粕攪拌均勻，然后用鏟車把它們均勻地撒在麥秸和雞糞上，接著用鏟車把原料加入大型攪拌混料機內。這些原料在混料機內攪拌均勻后，經過傳送帶傳出，水分含量靈活調節，以達到70%為宜（圖1-137、圖1-138）。

③料倉一次發酵。目前現代化的工廠一次發酵在料倉內完成，料倉分上下兩層，上層裝料，下層送風，送風方式可以是層板式的，也可以是管路式的，料倉的強制送風系統必須有穿透料層的能力。培養料經過混料調質后，立即用入料機裝入料倉，進行一次發酵。采用發酵槽進行一次發酵一般為9天（可根據所用原材料的不同，適當調整發酵天數），期間倒倉2次。料溫達到80℃維持1天倒倉；料溫再達到80℃維持3天倒倉；料溫最后達到80℃維持1天轉入發酵隧道。在轉倉過程中，重新啟動發酵后，料溫會再度上升到70～80℃，當料溫小于68℃或大于82℃時，需進行調整，以防止燒料或低溫發酵（圖1-139、圖1-140）。

4. 隧道式二次發酵的技術要點

（1）進二次隧道前的準備工作

第一，檢查風嘴是否通暢及有無破損，風管是否有積水，風道是否有泄壓，拋料機是否運轉正常。

第二，檢查料的水分是否適合，從而做相應調整，料的高度以1.9～2.0m為準，前后均勻一致。

第三，拋料機壓過草料堵死的封嘴一定要清理掉，新風口濾網每月定期清洗1次。

（2）隧道裝填堆料　經過良好料倉發酵的培養料需要運進二次發酵隧道進行巴氏滅菌，時間7～9天。在隧道系統中，裝料是非常關鍵的，在裝隧道時要用擺頭拋料機（小型隧道20m×4m）或頂置式落料系統（大型隧道40m×6m）將前發酵的培養料松散一致地拋堆成寬4m、厚1.8～2.1m的料堆，堆料密度每平方米1t。如果堆料密度不勻，堆料密度高的部分（堆得緊的地方）循環風受阻，此處堆料就會變成缺氧狀態。在裝填堆料時應注意：草料不要緊貼門口，留20cm的距離；沒有特殊情況入料要一次完成，避免產生斷層；入料后插好溫度探頭，關閉大門，漏氣的位置用發泡膠密封，清理場地衛生。進料1～2h后開風機，開風機前，打開水封井內的三通閥，排掉可能的存水（圖1-141～圖1-144）。

（3）隧道密閉發酵　堆料在隧道中發酵時，由高壓風機產生強氣流，經料堆底部風道吹過料層，循環利用或排出。堆料中插有溫度探頭，與控制儀及通風系統聯動，通過調整新風與循環風的比例，即可保障堆料發酵所需要的氧氣和溫度。隧道下部的通風地面對著空氣入口呈2%的坡度，目的是維持前后空間的壓力均衡和有利于排除積水。采用密閉式隧道發酵時，由于隧道內既可蒸汽加溫，又可加濕和加壓通氣，可不必翻堆，直至發酵料達到標準；對于發酵不均勻的隧道，需要進行1～2次機械翻堆或邊轉場邊翻堆繼續堆制，直至發酵料達到標準（圖1-145）。

發酵過程中的溫度、濕度、pH值等指標都是通過溫度控制系統、調氣控制系統、高壓控制系統來實現的。發酵時，通過自動調控裝置對發酵料進行監督，發酵溫度控制在78～82℃，氧氣含量在15%以上。發酵過程中當發酵倉內溫度、通氣發生異常時，自動調控裝置會自動啟動控制系統，使培養料自動發酵（圖1-146）。

（4）嚴格的隧道式二次發酵分6個階段　分別是均溫階段、升溫階段、巴氏滅菌階段、冷卻階段、選擇培養階段、降溫播種階段。

①均溫階段。隧道填料后，用3～6h進行均溫，使料層不同位置料溫趨于一致，每噸培養料每小時給150～200m³的循環風，間隙給5%～10%的新風（圖1-147）。

②升溫階段。料層溫度穩定一致后，以每小時升1℃的速度將料溫逐步升到58℃，過快過慢均需調節，這種溫度的升降顯示著微生物的生長規律，須嚴格遵守，風量控制在150m³/（t·h），供氧10%（圖1-148）。

③巴氏滅菌階段。料溫58℃，保持8h，要嚴防料溫大于60℃，否則會產生不利影響。在此期間，主要是利用巴氏消毒的原理，將培養料內殘留的雜菌蟲害殺死，但料溫不能偏高，如偏高會傷害到發酵有益微生物，造成后期選擇不利，培養料營養難以轉化。風量120m³/（t·h），供氧10%，風機控制按設定程序進行。

④冷卻階段。巴氏滅菌結束后，要在4h內將料溫降到48℃，平均每小時降3℃，在48℃的選擇調節點進行特異性選擇，環境控制按程序操作。

⑤選擇培養階段。在48℃料溫的調節點進行為期2～3天的選擇培養，使放線菌等有益微生物得到大量繁殖，風量100～150m³/（t·h），供氧充足，空溫要服務于料溫，如果選擇正確，在后期，料溫會呈爬升現象，但要把料溫控制在稍低于50℃的范圍，風量175m³/（t·h）。如果出現難以抑制的大于50℃的情況，說明選擇效果不好，需要調整（圖1-149）。

⑥降溫播種階段。當發酵料呈棕褐色，料內有大量的白色放線菌等有益微生物的菌斑、菌絲體，聞不到氨味或其他刺激性異味，略帶有甜面包味，草莖柔軟疏松有彈性，用手拉即斷，不黏無滑感，不污手時，說明發酵結束。這時需加大新風量，將料溫從48℃降到25℃，進行出料播種（圖1-150）。

五、雙孢菇隧道式三次發酵

三次發酵是采用具有保溫性能的密閉式隧道進行雙孢菇菌絲的集中發菌處理的過程。將二次發酵的培養料料溫降到30℃進行通風，通風完全結束后，人才可以進入菇房進行翻格，將培養料均勻地攤鋪在各層床架上，上下翻透抖松，然后整平料面，再重新密閉菇房，通入蒸汽加熱，使料溫維持在48～52℃，培養48h，打開門窗通氣，待料溫穩定在28℃以下時進行播種，菌種在最佳的環境條件下培養14天，在三次發酵室內就完成三次發酵過程。“三次發酵”與“二次發酵”有四個明顯的不同。一是培養料的營養不同，通過“三次發酵”，培養料內有利于雙孢菇菌絲生長的特異營養源積累多。二是抗病能力不同，經過“三次發酵”后，料內游離氨減少，雜菌明顯減少。三是出菇時間不同，經過“三次發酵”后，出菇時間提前1周左右，與雙區制栽培模式相比，每年通常可新增2批次栽培。四是產量不同，產量提高15%左右?！叭伟l酵”技術，國外已經大面積推廣使用，國內正在積極試驗。在二次發酵成功的地區，可以根據自己的條件做些試驗，逐步發展；在生產條件差，二次發酵還不夠成熟地區，應先掌握好“二次發酵”技術，提高現有的雙孢菇產量，等條件成熟后再進行“三次發酵”試驗。

雖然雙孢菇堆料的發酵場地有所不同，但是各發酵階段的天數基本相同，三次發酵的時間表：預堆3～4天；第一次發酵8～14天；第二次發酵4～7天；第三次發酵（隧道發菌）15～18天。這三次發酵的總周期為35～42天（5～6周）。