談配制食用菌培養料時的pH值控制

黃 毅

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談配制食用菌培養料時的pH值控制

黃 毅

（福建農林大學，福建 福州 350000）

以問答形式，解釋配制培養料時控制pH值的理論依據，不同菌類腐解類型與pH值的關系；說明工廠化栽培必須準確控制pH值的原因，以測試滅菌后培養基的pH值為準的實際意義；詳細介紹如何準確測試pH值及生產上調節培養料pH值中存在的實際問題與解決辦法。

食用菌；培養料；pH；配制；控制

1 配制培養料控制pH值的理論依據是什么？

菌絲降解、吸收培養料，離不開其分泌的酶，每一種菌類都有與其相適應的酶，酶活性受pH所左右。

酶是由活細胞產生的具有催化活性和高度選擇性的特殊蛋白質。木腐菌類食用菌含有纖維解酶、半纖維解酶、木質素酶、淀粉酶、漆酶等多種酶，以胞內酶或胞外酶形式存在于食用菌菌絲前端。菌絲在蔓延時，菌絲前端胞外酶與培養基內的顆粒接觸后，在適宜的pH值環境和顆粒表面存在水膜的條件下，各種酶協同降解顆粒，將降解后的小分子單糖類營養物質通過菌絲細胞膜滲透壓差，吸收到菌絲體內，并進行正常的新陳代謝。一旦所配制的培養料pH值超出其適宜范圍，酶的活性將受影響，菌絲的新陳代謝受阻，表現菌絲蔓延速度減慢。因此，菌絲新陳代謝的活躍度取決于培養料的pH值是否在最適宜的范圍內。

2 為什么木腐菌喜歡在偏酸性的環境中完成其生活史？

食用菌分木腐菌和草腐菌兩大類。木腐菌又分白腐菌、褐腐菌、軟腐菌。白腐菌菌絲胞外酶含有降解木質素的漆酶、木質素過氧化物酶等，是自然界中唯一能夠降解木質素的菌類，能將堅硬的倒木（木質素含量高）、枯枝敗葉等降解成黃白色海綿狀組織。商業化栽培的香菇、金針菇等即屬于白腐生菌類，它們的共同特點是含有漆酶，而不同品種間漆酶的含量多寡不同。

褐腐菌孢子散落在殘枝、枯葉上，萌發成菌絲。褐腐菌的胞外酶主要降解纖維素和半纖維素，殘留下褐色蜂窩狀組織，一捏就碎成粉末狀，不少多孔菌是屬于褐腐菌。

軟腐菌多為子囊菌亞門和半知菌亞門類，如球毛殼菌等，主要降解半纖維素。軟腐菌多耐高溫、高濕和酸堿，對環境的適應性比較強，雖然木材軟腐的速度比褐腐和白腐慢，但其破壞性更大。

這三類真菌與森林里其他微生物包括土壤中的細菌等協同作用，降解落葉層的枯枝、落葉等，其過程產生有機酸。有機酸積累后形成酸性腐殖質，成為土壤的重要組成部分參與物質循環，維持森林生態平衡。我們在自然界中常見的各種真菌，也常發生在腐解的倒木、枯死的樹樁、落葉層上，木腐菌在酸性培養料中定植并蔓延，是長期適應的結果。

3 為什么草腐生菌類喜歡在偏堿性的環境中生長？

草腐生菌類如雙孢蘑菇、草菇等缺乏漆酶，無法降解木質素，所以栽培時只能采用木質素含量相當低的農作物秸稈如水稻、大麥、小麥、玉米秸稈等作為栽培主料，這些材料都為堿性。幾個世紀前，歐洲古老磨坊中，人們發現大麥草與馬糞（堿性）的混合發酵物可長出美味的雙孢蘑菇，然后開始進行栽培且模式不斷創新，逐漸形成現今的高度機械化的雙孢蘑菇產業。生產經驗告訴我們，雙孢蘑菇播種時栽培料適宜的pH值為7.2～7.5，出菇前為6.2～6.5。5～6月雨后的稻草堆常會發現草菇，而其栽培已有數百年歷史，在我國最早起源于廣東省韶關市南華寺，采用純稻草栽培。稻草呈堿性，且現今栽培草菇時還常使用石灰浸泡，以除去稻草秸稈表層蠟質，便于菌絲直接降解利用。

因此，草腐菌喜歡在偏堿性的環境中生長，是物種長期生長適應的結果。

4 為什么工廠化栽培需要將培養料控制在最適宜的pH值范圍？

每種菌類都有適宜的pH值范圍，小規模栽培只須控制滅菌后的培養基pH值在適宜的范圍。但適宜范圍還分適宜的低值、最適宜值和極限值，在同樣環境下三者的菌絲蔓延速度存在差別，呈拋物線關系。對于工廠化栽培，嚴格控制滅菌后培養基的pH值尤其重要，這對縮短栽培周期，提高全年的復種指數，具有現實經濟意義。即使是同一品種，由于品系、菌株不同，最適宜的pH值也會有微小差別。

5 為什么一定要以滅菌后測定的培養基pH值為準？

由于滅菌前培養料的pH值存在較大變數，且菌種是在滅菌后的培養基上生長蔓延，所以測定滅菌后培養基的pH值才有意義。

栽培使用的原材料在干燥狀態下，顆粒表面的細菌、霉菌等處于休眠狀態，一旦加水預濕，微生物就開始活動，快速增殖。在攪拌過程中顆粒間摩擦產生熱量，加速料溫上升，細菌量呈幾何級數上升，導致培養料酸化，pH值下降。因此，為避免培養料酸化，填料工藝要求：從攪拌開始至進鍋滅菌的時間盡量控制在2小時之內。而采用高速填料瓶式栽培模式則易于實現。

中小型袋式栽培企業，滅菌鍋數量有限，攪拌結束后馬上滅菌較難做到。有的企業填充好栽培包，沒有及時滅菌，培養料微生物代謝產生的氣體甚至能使塑料袋鼓漲（圖1）。有的金針菇企業培養料滅菌后接入菌種，僅能看到接種塊菌絲恢復，但不吃料。經檢測，發現培養基的pH值低于5.5，低于滅菌后栽培料pH值為5.8～6.2的工藝標準。這也說明，接種前精準測定滅菌后栽培料pH值的重要性。

現在較多企業已經注意到培養料的酸化問題，并采取措施降低微生物繁殖速度以減緩酸化進程。有的攪拌培養料時采用地下深井水，減緩攪拌過程料溫上升；有的在滅菌車間，鍋爐（發熱源）砌隔熱墻（圖2），降低滅菌等待區室溫；有的在打包車間與滅菌鍋之間，專門設置配備了大功率制冷機組的滅菌等待庫，將空間溫度降至20 ℃。日本最近開發出具有保溫功能的攪拌桶，在夏季通入冰水，在冬季通入蒸汽，解決夏季攪拌過程pH值下降和冬季攪拌桶的結冰問題。

6 為什么培養料滅菌前的pH值較高，而滅菌后會下降1.5～2？

一方面，滅菌前培養料的酸化導致pH下降。另一方面，培養料是多種農副產品下腳料的混合物，各種栽培料都有各自固定的pH值和吸附性。草腐生菌類材料多為秸稈，屬于堿性，栽培料僅采用發酵前處理，不經過滅菌。但木腐菌所使用的培養料（木屑等）多為酸性物質，而且是采用熟料栽培模式，必須經過滅菌，實質上也是軟化培養料的過程，使培養料pH趨于平衡。在上述兩方面影響下，滅菌后的培養料pH會下降1.5～2.0。

圖1 塑料袋壁鼓漲

圖2 隔熱墻

有的栽培經驗不足者往往試圖通過添加過量的石灰，抑制微生物的繁殖速度，提升滅菌后培養基的pH值。石灰分生石灰（氧化鈣）和熟石灰（氫氧化鈣）兩種，生石灰攪拌過程與水反應會生成氫氧化鈣，所以生產上使用兩者差別不大。氫氧化鈣易溶于水，屬于堿性，pH值為12.56。一旦添加石灰過量（超過2%），所配制的培養料就容易超出菌類適宜的滅菌后培養料pH值范圍的最高值，同時使培養料內鈣離子濃度大幅度飆升，影響菌絲生理代謝。建議采用較安全的輕質碳酸鈣（屬于弱堿性）和石灰搭配使用以調節培養料酸堿度。

7 為什么接種初期與出菇期培養料的pH值不同？

根據一些企業的經驗，將部分食用菌品種接種初期和菇蕾形成初期“吐水珠”時培養料的pH值列于表1。所有木生菌類的pH呈下降趨勢，這是在培養過程中菌絲新陳代謝產生有機酸（如檸檬酸、琥珀酸、草酸等）所造成的，產生有機酸量不同，pH值下降的幅度也不同。如與杏鮑菇相比，蟹味菇和海鮮菇弱得多，在適宜的環境條件下，菌絲須經85～100天培養達到生理成熟，而杏鮑菇僅需要38天；香菇則需要120天才達到菌絲生理成熟（有機酸量的積累），滿足出菇所必需的pH值；在金針菇的液體菌種實驗中，接種后培養液的pH值呈現下降趨勢，隨后又上升至中性，這一有趣現象不知是否與金針菇屬于堿性食物有關。

表1 不同品種不同時期培養料的pH值變化

注：培養時間項除蟹味菇和金針菇是瓶式栽培外，其余均為袋式栽培。

8 如何通過實驗，確定所栽培菌類最適宜的pH值？

有人根據筆者所提出的試管梯度測定方法做實驗。取口徑一致試管，裝填培養料（含水量、重量基本一致，僅添加不同百分比的過磷酸鈣或石灰），將配置好的不同梯度的培養料填裝入各試管至管口。使用略小的試管插入裝有培養料的試管中，豎起，小試管口上施于同樣重量的重物，基本保證實驗試管內培養料的密度一致。高壓滅菌后，在無菌條件下接種，培養至定植時畫出菌絲起始線，菌絲蔓延至接近試管底部時畫出終止線，測量菌絲柱長度，得出在不同梯度pH值下，菌絲的蔓延速度。在最適宜的pH值下，能夠獲取最大的菌絲量（生物量）（圖4～圖6，引自朱堅《食用菌品種特性與栽培》）

栽培基本配方確定后，在同一適宜的溫度下，可做上述pH值實驗，確定適宜pH范圍。在此范圍內，做1%梯度實驗，選擇出3個生長速度最快的pH范圍，再做0.2梯度試驗，找出最適宜的pH值。在此最適宜pH值基礎上再做含水量梯度、培養溫度等實驗，簡便又有效。必須注意的是，不同栽培品種所獲得的參數是不同的。實驗是為生產服務的，由于各地生產所使用的栽培材料、水質不同（各地地貌不同，北方沿海多鹽堿地，地表水質多為偏堿性，南方以丘陵，紅壤為主，水質多含氧化鐵，地表水質多為偏酸性），所以進行實驗時須始終使用當地生產中的用水。

圖4 香菇pH梯度試驗

圖5 黑木耳pH梯度試驗

圖6 草菇pH梯度試驗

9 如何測定培養基的pH值？

測定培養基的pH值，最簡便的方法是利用pH試紙。市售的pH試紙分為廣泛試紙和精密試紙。廣泛試紙測定范圍為1～14，而精密pH試紙則可以將pH值精確到小數點后一位。精密試紙商品規格有：0.5～5，3.8～5.4，5.5～9.6，6.4～8.0。生產上常先用廣泛試紙測出培養基酸堿度范圍，再使用精密試紙，進行精確測試。也有不少食用菌企業使用各種便攜式pH測定儀測定，更為便捷。

在測試滅菌后栽培包培養基時，往往水分不足，可以添加一些中性水（蒸餾水）測試。

在生產和做生理生化實驗中，我們常采用在培養基中加0.2%～0.3%的磷酸二氫鉀（KH2PO4）或磷酸氫二鉀（K2HPO4）作為調節酸堿度的緩沖試劑。其能夠穩定培養基的pH值，維持微生物生長所需的酸堿度。磷酸二氫鉀水溶液呈酸性，其1%水溶液的pH值為4.6。磷酸氫二鉀1%水溶液的pH值為8.9。

10 為什么在木腐菌生產中常使用輕質碳酸鈣？

輕質碳酸鈣，也稱為沉淀碳酸鈣（屬于弱堿性），石灰石高溫煅燒獲得的石灰加水生成石灰乳（主要成分是氫氧化鈣），再通入二氧化碳進行碳化，即得到輕質碳酸鈣水溶液，沉淀干燥后得輕質碳酸鈣，其顆粒極細微。在木腐菌生產實踐中常予添加，使用量0.3%～2.0%不等，具體視培養料理化性質決定。輕質碳酸鈣屬于弱酸強堿鹽，能夠中和菌絲在蔓延過程中產生的有機酸，屬于緩沖劑。如果需要將培養基的pH值再降低（如栽培猴頭），可以加入0.5%～1%的過磷酸鈣。

有人發現：香菇生理成熟后遲遲不出菇，將啞棒浸泡在1%的工業檸檬酸（一種重要的有機酸，又名枸櫞酸）水溶液中12小時后，結果都陸續出菇了。注意：有不良商家為了提高輕質碳酸鈣的潔白度，往往添加漂白粉，影響品質。

11 為什么不能夠使用重質碳酸鈣？

重質碳酸鈣是由石灰石直接機械破碎、研磨而成，故又稱為研磨重質碳酸鈣，在食用菌生產中絕對不能使用。因石灰石往往含有重金屬，易導致菌絲重金屬中毒，在雙孢蘑菇栽培中曾有人因使用重質碳酸鈣而導致絕收。

12 為什么在我國臺灣地區多使用牡蠣殼粉末調節pH值？

臺灣地區有企業使用牡蠣殼研磨成的細粉（pH值為9.52）代替石灰添加到培養料中。而經過高溫（800、1000 ℃）煅燒后的牡蠣殼粉末pH值為12.54，用其調配培養料，容易導致pH值波動較大，應謹慎使用。也有的企業將石灰與牡蠣殼粉混合使用，調節培養料pH值，添加量視品種而定，一般為1.2%～2.0%。

13 有關pH值變化，還有哪些值得進一步深入探討的問題？

滅菌后培養基的pH值適宜與否取決于所栽培菌類酶的活性和新陳代謝程度，最終體現在產品的質量與產量上。可惜少有人重視pH值的重要性。目前栽培上多為依樣畫葫蘆，“知其然而不知其所以然”。

有關pH值研究，屬菌類生理生化范疇，可惜目前其與菌類生理生化變化有關的文獻少之又少，缺乏詳實、可信的數據資料，對各種菌類不同發育階段的pH值動態變化，以及代謝過程產生什么有機酸等幾乎一無所知，不僅需要定性實驗驗證，而且需要進行定量測試。

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2095-0934（2018）01-030-05