Культивирование шиитаке

Для культивирования шиитаке по интенсивной технологии используют субстраты, которые состоят из нескольких компонентов, но основой субстрата обязательно являются щепа и опилки древесины лиственных пород и (или) солома злаковых культур. Для повышения питательности в субстрат вводят питательные добавки (отруби или зерно, сено бобовых трав, отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства), а для улучшения физических свойств применяют мел или гипс. Композиций субстратных смесей существует множество, так как на соотношение компонентов влияют их качественные характеристики. В связи с тем, что шиитаке является слабым конкурентом, по сравнению с другими микроорганизмами, субстрат готовится по стерильной технологии и в дальнейшем весь технологический процесс происходит в стерильных условиях или в условиях высокой степени чистоты. Для ускорения процесса культивирования процессы производства осуществляют в специальных камерах, оборудованных системами поддержания микроклимата. Это позволяет получить выход плодовых тел от 15 до 30-50% от веса свежеприготовленного субстрата за оборот в 2-4 месяца.

Субстраты для культивирования шиитаке.

Для производства грибов подбирают компоненты только наивысшего качества. Они должны быть свежими, не поврежденными другими конкурентными организмами. Используются опилки и стружка деревьев лиственных пород (каштан, дуб, бук, береза, осина, ива, тополь, клен, ольха и др.) с оптимальным размером частиц 2-3 мм. Солома злаковых культур измельчается до размеров 1-2 см, влажность исходного материала должна быть минимальной. Примеры субстратных композиций представлены в таблице 2.

Таблица 2. Виды субстратных композиций.

Основу и питательную добавку субстрата увлажняют водой питьевого качества до влажности 60-65%, равномерно перемешивают и после этого подмешивают минеральную добавку в количестве, которое обеспечит рН субстрата 5,5-6,0. Фасовка субстрата осуществляется в специальные полипропиленовые пакеты с газообменными фильтрами, в которых и происходит последующая стерилизация.

Термическая обработка субстрата.

Субстрат для выращивания шиитаке подвергают термической обработке, чтобы максимально снизить популяцию конкурентных организмов, присутствующих в большом количестве. На качество термообработки влияет влажность субстрата (в переувлажненном субстрате развиваются бактерии и плесени), плотность (чем выше плотность субстрата, тем лучше теплопередача и, значит, короче время достижения летальной для микроорганизмов температуры), масса блока (чем больше масса, тем длительнее процесс нагрева, а при длительной экспозиции возможна перестерилизация субстрата с образованием токсических продуктов), размещение блоков (между блоками должно быть пространство для циркуляции пара, что обеспечивает равномерность нагрева блоков). Большинство производителей шиитаке используют стерилизацию субстрата в автоклавах при повышенном давлении пара (1-2 атм.) и температуре 121-125 oС. В Юго-Восточной Азии применяют обработку в металлических контейнерах при атмосферном давлении и температуре 100 oС. Время обработки увеличивается в этом случае до 8-10 часов. Также сделаны успешные попытки выращивания шиитаке на пастеризованном субстрате, правда, субстраты были относительно обедненными (таблица 3). В связи с этим урожайность шиитаке на стерилизованных субстратах была выше, чем на пастеризованных.

Таблица 3. Способы стерилизации субстратов шиитаке.

Вариант обработки	Температура, oC	Время (час)	Кол-во обработок
Стерилизация дробная	121	1 — 1.5	2
Стерилизация	121	1.5	1
Атмосферная стерилизация	100	8 -10	1
Ксеротермическая	103	2 — 2.5	1
Пастеризация дробная	75	4	2
Пастеризация дробная	60	16	2
Пастеризация	60	16	1

Возможна стерилизация субстрата в массе с последующей фасовкой его в стерильные полиэтиленовые пакеты с газообменными фильтрами.

Инокуляция.

Инокуляцию стерилизованного субстрата проводят в стерильных условиях в инокуляционной, которая имеет специальную очистку воздуха, который подается на рабочие места ламинарным (однонаправленным) потоком. Для этого воздух проходит несколько степеней очистки. Финишный НЕРА-фильтр очищает воздух от частиц 0,3 мкм с точностью 99,997 %. Температура субстрата перед инокуляцией должна быть в пределах от 20 до 30 oС. Субстрат охлаждают либо в автоклавах (тогда на входе воздуха в автоклав ставят ватный фильтр), либо в боксе, куда подается очищенный через фильтры воздух.

Во время инокуляции пакет открывают, вносят посевной мицелий и быстро запаивают (для пакетов с фильтром). Перед инокуляцией посевной мицелий измельчают до отдельных зерен. Поверхность бутылей или пакетов с мицелием протирают 70% спиртом или 10% гипохлоритом натрия. Таким же образом дезинфицируют поверхность рабочего стола или ламинарного шкафа. Рабочий персонал одевает стерильные халаты, шапочки, бахилы на ноги, моет и дезинфицирует 70% спиртом руки. Мицелий пересыпают из емкости в пакеты в рабочей зоне ламинарного шкафа. Норма посева 2-5% мицелия от массы субстрата. Мицелий необходимо распределить в субстрате как можно равномернее для ускорения процесса колонизации. Внесение мицелия в центральный канал дает увеличение скорости колонизации субстрата по сравнению с поверхностной инокуляцией.

Для инокуляции используют разные варианты посевного мицелия. Опилочный мицелий выращивают на смеси опилок и отрубей зерновых культур. Так как мицелий шиитаке уже адаптирован к опилочному субстрату, то он быстро начинает развиваться при посеве на сходную среду. Перед посевом мицелий необходимо измельчать для обеспечения равномерного распределения по субстрату. Посевная норма такого мицелия обычно высокая — 5-7% от массы субстрата. Зерновой мицелий состоит из отдельных обросших мицелием зерновок пшеницы, ржи или проса. Зерновой мицелий легко измельчается, хорошо распределяется в субстрате. Кроме того, зерновка служит дополнительным питательным резервуаром для мицелия шиитаке. Норма посева зернового мицелия 2%.

Для успешного культивирования шиитаке, как и любых других видов грибов, обязательно необходимо руководствоваться теми штамовыми характеристиками, которые вам предоставляет производитель мицелия (таблица 4).

Таблица 4. Характеристики некоторых штаммов шиитаке (SACO2, Бельгия).

Следование таким рекомендациям позволит получить максимальный выход грибов за кратчайший интервал времени.

Инкубация.

Во время инкубации или разрастания мицелия происходит колонизация опилочного субстрата, его расщепление ферментами гриба и накопление мицелием шиитаке питательных веществ для плодоношения. Оптимальная температура для инкубации 25 oС. Емкости с субстратом размешают на стеллажах поодиночке или ставят друг на друга в шахматном порядке в 2-3 ряда. Главное, чтобы не было перегрева субстрата выше 28-30 oС, что может ослабить мицелий шиитаке и будет опасность поражения субстрата конкурентными плесенями, типа Trichoderma, Mucor и др. Все время инкубации субстрат находится в закрытых пакетах, поэтому влажность воздуха в этот период не регулируется.

Мицелий шиитаке сначала захватывает субстрат (колонизация), а затем довольно долго осваивает его питательные вещества. В целом инкубация может длиться от 20 до 40 дней в зависимости от штамма, субстратной формулы, нормы посевного мицелия и т.п. После полной колонизации субстрата блок становится белым. Это фаза «белого» блока. Затем на блоке появляются различной формы мицелиальные вздутия («узелки») белого цвета. Далее блок начинает коричневеть, что говорит о начале процесса созревания. Обычно на 40-80 день блок становится коричневым целиком. Это стадия «коричневого» блока.). Коричневый блок полностью созрел для плодоношения.

Покоричневение вызвано активностью фермента полифенолоксидазы, которая действует сильнее на свету или в присутствии кислорода. Коричневый мицелий формирует защитную оболочку на поверхности субстрата. Эта «кожа» предохраняет блок от высыхания и внедрения конкурентных организмов.
При плохой термической обработке в субстрате бурно развиваются бактерии или плесени, делая невозможным разрастания мицелия шиитаке. Любые отверстия в пакетах до полной колонизации субстрата дают возможность проникать в субстрат конкурентным микроорганизмам. Особенно опасны такие плесени как триходерма (зеленая плесень) и нейроспора (оранжевая плесень). Пакеты не должны касаться острых поверхностей и обращаться с ними надо аккуратно, чтобы не нарушить их целостность.
Весь инкубационный процесс (колонизация — образование узелков — покоричневение — начало образования примордиев) может проходить внутри пакетов, что исключает попадание конкурентных организмов в субстрат. Однако есть и другой вариант культивирования: субстрат инкубируют в пакетах 3-4 недели до полной колонизации, затем мешки удаляют и субстратные блоки в стадии «белого» блока переносят в чистую камеру, где субстрат коричневеет и образует примордии. Такой тип выращивания требует большего внимания к защите субстратных блоков от вредителей и патогенов. В период инкубации можно освещать блоки по 6-8 часов в сутки с интенсивностью 50-100 люкс для стимуляции появления примордиев шиитаке в конце инкубации.

Плодоношение.

После инкубации коричневые блоки с примордиями или без них переносят в камеру плодоношения. С блоков снимают пакеты и расставляют на стеллажах поодиночке, так чтобы плодоношение было со всех сторон блока (Фото 4, 5). Стеллажи должны быть сетчатыми, тогда не происходит локального переувлажнения субстрата, и он подсушивается со всех сторон. Очень важно поддерживать оптимальные условия микроклимата в камере плодоношения. Если в период инкубации мицелий шиитаке хорошо разрастался при высокой концентрации С02 в пакетах (до 10% или 100000 ppm), то в период плодоношения уровень С02 в воздухе не должен превышать 0,2% или 2000 ppm.

Для этого помещение вентилируют свежим воздухом. Для создания равномерных условий климата в камере применяют рециркуляцию воздуха. В смесительной камере рециркуляционный воздух смешивается со свежим и поступает в камеру через п/э раздаточный рукав с форсунками. Для нормального плодоношения шиитаке нуждается в освещении. Наиболее активная часть спектра 370-420 нм. Интенсивность освещения должна быть в пределах 100-200 люкс, а длительность 8-12 часов в сутки. Температура в камере плодоношения поддерживается на уровне 14-20 oС в зависимости от фазы плодоношения и штамма шиитаке.

Относительная влажность воздуха должна быть высокой в начале плодоношения (80-95%) и низкой в период сбора грибов (50-70%). В отличие от вешенки для шиитаке требуется меньшая относительная влажность воздуха в период плодоношения и меньшая вентиляция, обеспечивающая относительно высокий уровень С02 (0,2-0,3%). Грибы шиитаке имеют более прочную кутикулу, чем вешенка и устойчивее к колебаниям влажности воздуха. Урожайность шиитаке достигает 20-30% от массы субстрата, а в некоторых случаях доходит до 40-50% (сильно обогащенные субстраты). Собирают от 3 до 6 волн плодоношения. Плодоношение заканчивается, когда блоки начинают рассыпаться. Плодоношение шиитаке состоит из нескольких повторяющихся фаз:
1. индукция плодообразования;
2. плодообразование (образование примордиев — зачатков грибов);
3. плодоношение;
4. период покоя (между волнами плодоношения).

Чередование этих фаз составляет цикл плодоношения. Каждая фаза требует особых условий микроклимата. Индукция 1-й волны плодоношения происходит при перемещении блоков из камеры инкубации в камеру плодоношения. При этом температура субстрата снижается с 25 oС до 14-18 oС, а уровень С02 с 100000 ppm внутри пакета до 1000-2000 ppm в воздухе камеры. Дополнительное стимулирующее действие оказывает освещение с интенсивностью 100-200 люкс в течение 8-12 часов.

Индукция 2-й волны и последующих волн проводится путем замачивания субстратных блоков в воде на 12-48 часов при температуре 10-16 oС. Влажность субстрата при этом возрастает до 75-80%. После замачивания блоки подсушивают несколько дней. Когда влажность субстрата падает до 65%, начинается процесс плодообразования. При замачивании блоков происходит вымывание из субстрата ингибиторов плодоношения и, с другой стороны, восстанавливается водный баланс (запас). Для замачивания блоков необходимо использовать чистую воду или дезинфицировать ее препаратами хлора. Новые блоки должны замачиваться отдельно от старых или больных. Баки для замачивания дезинфицируют до и после загрузки блоков.

После индукции начинается образование примордиев, которые прорываются через коричневую кожицу блока. Эта стадия очень чувствительна к окружающим условиям: низкая влажность воздуха, слишком сильное испарение, высокая температура могут вызвать повреждение и абортивность примордиев. В этом случае они не развиваются в нормальные плодовые тела. Примордии являются также чувствительной стадией для нападения патогенов, таких как Trichoderma, Mucor или бактериальные гнили. Чрезмерное подсушивание блоков вызывает гибель мицелия или примордиев. На этом мицелии сначала развиваются слабопатогенные плесени (Penicillium), a затем настоящие патогены вроде Trichoderma. Поддержание слишком высокой влажности воздуха в камере (более 95%) также чрезвычайно опасно и может привести к вспышке развития бактериальной и плесневой инфекций. Оптимальная влажность воздуха в период плодообразования 90-95%. Температура воздуха для холодолюбивых штаммов — 16 oС, а для теплолюбивых — 21 oС. Вентиляция свежим воздухом умеренная, чтобы поддерживать С02 на уровне 2000-3000 ppm.

На стадии плодоношения происходит созревание и рост грибов от небольших примордиев до крупных одиночных плодовых тел шиитаке. На этой стадии у грибов формируется защитная кутикула и можно существенно снижать влажность воздуха — до 70-80%. Во время сборов грибов влажность воздуха можно снизить еще больше (до 50-60%), тогда качество плодовых тел существенно улучшается, удлиняется период их хранения, лучше проходит транспортировка. В этот период поддерживают средний уровень вентиляции, чтобы удерживать С02 в пределах 1000-2000 ppm, а температуру немного поднимают до 18-24 oС.

После сбора волны плодоношения мицелий шиитаке должен накопить питательные вещества для последующего плодоношения. Для этого в период между волнами температуру воздуха поднимают до 20-26 oС, чтобы ускорить вегетативный рост мицелия. С блоков в это время удаляют остатки ножек грибов, абортивные примордии, небольшие инфицированные зоны (очистка блоков) — все отходы немедленно увозят с грибной фермы. Поверхность блоков подсушивают, снижая влажность воздуха до 50-60%. На этой неплодоносящей стадии удобно проводить обработки против вредителей (мухи, комарики) и болезней (плесени, бактерии). На всех фазах плодоношения грибовод должен контролировать состояние блоков и вовремя удалять из камеры сильно зараженные блоки, которые могут быть источником заражения остальных блоков.

Сбор урожая.

Перед сбором урожая (за 4-6 часов) влажность воздуха снижает до 60%. Это способствует образованию жесткой кожицы на поверхности шляпок, что существенно удлиняет срок хранения грибов. Предпочтительно собирать грибы, когда они еще не полностью созрели и шляпки не стали уплощенными, это стадия «технической зрелости». Качество грибов в этом случае намного выше. Хотя шиитаке может выдерживать более сильные поливы дождеванием, чем вешенка, за счет толстой кутикулы, тем не менее, избыточное увлажнение снижает качество грибов, при этом пластинки с нижней стороны шляпок коричневеют. Так бывает при выращивании шиитаке в природных условиях от повреждений насекомыми. В дальнейшем в этих местах может развиться бактериальная пятнистость. Плодовые тела шиитаке срезают ножом или выкручивают, но так чтобы на субстрате не оставались остатки ножек, так как они будут загнивать и привлекать насекомых или способствовать развитию плесеней.

Системы выращивания.

Для стабильной и прибыльной работы фермы по выращиванию шиитаке огромное значение имеет правильная планировка производственных помещений, неукоснительное соблюдение всех требований технологии и санитарно-гигиенических мероприятий. Для этого ферма делится на различные производственные зоны, которые между собой разделены специальными барьерными тамбурами. Собственно производственный процесс происходит в камерах выращивания, которые имеют хорошую тепло-, паро- и гидроизоляцию, стеллажную систему, систему поддержания микроклимата, освещение, герметичные двери. Наиболее эффективной является многокамерная система (4 и более камер), где камера за один раз загружается партией субстрата и в этой камере субстрат проходит все фазы развития без перемещения субстрата. Эта система позволяет эффективно контролировать состояние культуры, создавать наиболее оптимальные для каждой фазы условия микроклимата, проводить защитные мероприятия от вредителей и болезней.

Компромиссный вариант — это создание четырехкамерной системы, которая является модификацией многокамерной. В таком случае в камерах находятся блоки, разного возраста, но находящиеся в одной фазе развития. Дезинфекцию в таком случае проводят после каждого цикла плодоношения во время замачивания субстрата.