Биотехнология для выращивания вешенки, шампиньонов и других грибов

Новейшая интенсивная биотехнология для выращивания вешенки, шампиньонов и других грибов

Для стерилизации достаточного количества биомассы в производственных условиях обычные методы не эффективны, так как в подготовленных таким образом субстратах одинаково хорошо развиваются и патогенная микрофлора, а большинство ценных съедобных грибов, таких как вешенка степная, вольвариелла шелковистая, чесночный гриб, фламмулина бархатистая, шампиньон, не в состоянии противостоять развитию случайно внесенной микрофлоры или практически не усваивают такой субстрат Чтобы инактивировать естественным путем вредную патогенную микрофлору для высших базидиомицетов, а часто для животных и человека, в том числе гельминты и их яйца, сделать субстрат доступным для любых грибов, используют термическое воздействие. Возможно 2 подхода к решению это проблемы:

1. Совершенствование техники стерилизации и засева посадочным материалом.
2. Получение субстратов, обогащенных белком и введение в субстрат так называемой защитной микрофлоры, препятствующей развитию нежелательной, патогенной, но не препятствующей развитию мицелия съедобных грибов и делающей субстрат доступным для усваивания любыми грибами методом твердофазного культивирования термофильной защитной микрофлоры на сельскохозяйственных и технических целлюлозосодержащих отходах.

Второй способ экологически более совершенен, но предъявляет ряд требований к условиям культивирования, как то: исключение перемешивания субстрата с нарушением его целостности, время ферментации, влажность субстрата, содержание азота и некоторые другие.

Проблемы биоконверсии успешно решаются с использованием термофильных грибов, представляющие эволюционно- и экологически обособленную группу, насчитывающую в настоящее время до 30 видов. Несмотря на малочисленность видов, термофильные грибы повсеместно распространены в местах обитания с постоянно- или периодически повышенной температурой.

Разрушение целлюлозо-, гемицеллюзо- и лигнинсодержащих растительных субстратов термофильными грибами широко распространенно в природных и антропогенных экологических нишах. Оно осуществляется в результате процесса термогенеза (или самонагревания масс органических веществ), сопровождающегося повышением температуры до 60-65 0С и выше, при которой мезофильные виды утрачивают жизнеспособность или прекращают рост, а термофильные виды доминируют.\

Ферментативный гидролиз растительных субстратов происходит при саморазогреве зерна, сена, соломы и других видов растительного сырья, при компостировании целлюлозосодержащих сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов, в почвах различных типов и степени окультуренности, в промышленном сырье и изделиях, в отходах.

Многие виды термофильных целлюлозоразрушающих грибов способны использовать разнообразные по составу растительные субстраты и эффективно трансформировать их в белок и другие физиологически активные метаболиты мицелия.

Все эти вопросы разрешимы при использовании специальной биотехнологии.
Для утилизации важных органических отходов наиболее перспективным представляется разработанная специальная биореакторная система компостирования, обеспечивающая интенсивное получение стандартных по качеству органических компостов, оптимальные условия перемешивания, аэрации и теплоизоляции смеси. Установка исключает отрицательное влияние на процесс резких климатических условий и обеспечивает получение органических субстратов, пригодных для промышленного производства любых грибов и продуктов их жизнедеятельности. В качестве инокулята применяется предварительно биотермизированная компостная смесь или специальные микроорганизмы.

Использование твердофазного биоферментатора в производстве грибов и их метаболитов

Биоферментатор позволяет механизировать и автоматизировать наиболее трудоемкие процессы выращивания грибов и исключить процесс заражения субстрата во время его подготовки и прорастания грибницей:

1. Подготовку субстрата в зависимости от выбранного штамма.
2. Ферментативную стерилизацию субстрата.
3. Стерильное внесение мицелия и перемешивание с субстратом.
4. Проращивание субстрата в стерильных условиях.
5. Выгрузку проросшего субстрата в ящики или мешки для выгонки плодовых тел.

В случае проращивания субстрата в специальном отведенном помещении субстрат выгружают в подготовленные емкости после третьей стадии и используют биоферментатор для подготовки следующей партии субстрата.

Краткое описание биоферментатора

Биоферментатор имеет вместимость 2,0 м3. В верхней части корпуса расположено герметизированное средство загрузки. Средство выгрузки расположено в нижней части корпуса. Внутри биоферментатора расположен смеситель, выполненный в виде вала с лопастями, связанный с приводом. Устройство оснащено диффузором, средством аэрации, патрубком для отвода избыточных газов или подвода пара и смотровыми окнами. Смеситель оснащен распределителем, разделяющий внутренний объем корпуса на части и предназначен для распределения субстрата по всему объему биоферментатора. Это дает возможность развиваться мицелию во всем объеме субстрата одновременно

Избыток тепла отводится при помощи диффузора. Диффузор обеспечивает также подачу тепла во время стерилизации субстрата. Валы вращения лопастей связаны с пультом управления через привод. Тип биоферментатора относится к классу с периодическим перемешиванием и аэрацией, при этом сохраняется целостность субстрата.

Конструкция биоферментатора описана в заявке 9500572.1 и изготавливается из нержавеющей стали.

Интенсивное производство грибов

Наиболее современным и продуктивным способом выращивания шампиньонов является интенсивное стерильное производство грибов на различных сельскохозяйственных отходах.

Схема производства шампиньонов: 

Субстрат помещают в твердофазный биоферментатор и при перемешивании добавляют рассчитанное количество воды и органических добавок, регулирующие рН среды. После набухания проводят стерильную ферментацию при соблюдении технологического режима. Подготовленный субстрат охлаждают, добавляют 5% стерильного мицелия и проращивают в том же биоферментаторе 2 недели при кратковременном и периодическом перемешивании. Проросший субстрат можно выгружать в подготовленные ящики и покрывать покровным слоем - смесью низинного торфа с 5% известняка или мела.

Покровным слоем могут служить твердые продукты анаэробного разложения помета крупного рогатого скота, а также подготовленные в биоферментере бумажная масса, использовавшийся субстрат. После этого ящики размещают в небольшой грибнице с заданным микроклиматом для выгонки плодовых тел. Выход грибов составляет 80-100% от веса субстрата, в зависимости от его состава. Отработанный субстрат используют в качестве удобрения для выращивания цветов или других культур.

Схема производства вешенки: 

Субстрат помещают в твердофазный биоферментатор и при перемешивании добавляют рассчитанное количество воды. После набухания проводят стерильную ферментацию при соблюдении технологического режима. Подготовленный субстрат охлаждают, добавляют 5% стерильного мицелия и перемешивают. Длительность этого цикла 4-5 дней. Затем субстрат с мицелием выгружают в полиэтиленовые мешки и переносят в помещение для проращивания.

Субстрат можно проращивать в том же биоферментаторе 2 недели при кратковременном и периодическом перемешивании. Затем выгружать в полиэтиленовые мешки.

Схема производства вешенки устричной, степной, и других разновидностей не требует подготовки покровного материала.

Другие грибы производят по такой же схеме, изменяя, если это необходимо, состав субстратов и технологические параметры процесса.