Проблема целесообразности создания единой биотехнологической системы переработки растительного сырья по безотходной технологии в продукты полезные народному хозяйству ни у кого не вызывает сомнений. Среди нетрадиционных способов получения белка и биологически активных веществ наиболее перспективным является культивирование ксилотрофных видов грибов в условиях регулируемого микроклимата. Гриб шиитаке - Lentinus edodes - ксилотроф из класса Basidiomycetes.
Ареал его естественного местообитания — страны Юго-Восточной Азии. Широко известен, благодаря своим вкусовым, питательным и медицинским свойствам.
Преимущества шиитаке перед другими видами грибов:
Шиитаке – гриб долголетия, благодаря наличию в нем уникального состава микро и макроэлементов, полисахаридов, витаминов, а также биологически активных соединений, представляющих фармакологическую ценность;
В качестве субстратов для шиитаке может быть использовано дешевое, широкодоступное сырье, относящееся к разряду отходов леса и сельского хозяйства;
Технология культивирования шиитаке отличается относительной простотой и доступностью, как в небольших объемах, так и при промышленном культивировании;
Плодовые тела шиитаке отличают высокие вкусовые и питательные свойства, их можно варить, жарить, сушить, сублимировать, мариновать, делать экстракты, настойки;
Шиитаке не теряет своих свойств после длительного хранения и транспортировки;
У препаратов и продуктов, полученных на основе шиитаке лечебно - профилактического плана, не выявлены побочные эффекты и токсическое действие.
Растущая популярность гриба шиитаке делает актуальной разработку технологии его выращивания с использованием сырьевой базы и отходов растениеводства, характерных для Молдовы. Ежегодно в Молдове накапливается более 2 млн. тонн местного целлюлозоразрушающего сырья (солома злаковых культур, опилки и обрезки виноградной лозы и лиственных пород деревьев, свекловичный жом, кукурузная ботва и кочерыжка, лузга подсолнечника и др.), которое может быть вовлечено в процесс биоконверсии путем разложения ксилотрофными базидиомицетами.
В Молдове имеются неограниченные возможности для комплексной переработки широкого спектра растительного сырья по безотходной технологии. Это тем более актуально в настоящее время, так как в ряде европейских стран разработаны и осуществляются на практике национальные программы по увеличению производства экологически чистых пищевых продуктов, в том числе и грибов на базе собственных ресурсов.
Одним из способов культивирования шиитаке на отходах растениеводства является интенсивное культивирование.
Первые упоминания об интенсивном культивировании шиитаке относятся к 1933 году. В 1978 году впервые был разработан метод выращивания плодовых тел шиитаке в закрытых помещениях на дубовых опилках с различными добавками, а также на рисовой соломе, смоченной экстрактом из соевых бобов (НОМ, 1978). Это была одна из первых попыток интенсивного культивирования шиитаке на растительных отходах. Культивирование шиитаке на измельченном субстрате, который обрабатывается высокой температурой или паром – относительно новый метод производства. Процесс происходит в контролируемых условиях искусственного микроклимата по экологически замкнутому циклу. Данная технология отличается стабильностью и конкурентоспособностью, дает возможность более оперативно реагировать на изменения рынка.
Интенсивное культивирование - способ, который приемлем для маленьких ферм и крупных фирм, способных вкладывать значительные инвестиции в оборудование для термообработки субстрата, в системы фильтрации воздуха, в оборудование камер системами поддержания и контроля микроклимата. Классическая схема интенсивного культивирования шиитаке состоит из этапов, следующих один за другим.
Субстрат. В качестве основных компонентов субстратов в Молдове для шиитаке используют, как правило, опилки и стружку лиственных пород деревьев (дуб, тополь, акация), измельченную виноградную лозу и ее опилки. Опилки дуба имеют преимущество из-за своей конкурентоспособности, по сравнению с другими видами древесных пород. Массовая доля опилок в субстрате составляет 60-80%. В качестве питательных добавок чаще всего используют отруби зерновых (пшеница, ячмень, рожь и др.), выжимки винограда, свекловичный жом, просо, и др. Питательные добавки составляют от 10 до 25%. Третьим компонентом субстратов являются минеральные добавки. Это обычно мел или гипс или их смесь. Минеральные добавки вносят в количестве от 1 до 5 %. Субстрат после тщательного перемешивания всех компонентов должен иметь рН 5,5 – 7,0.
Измельчение. Степень измельчения растительного материала влияет на плотность субстрата, газообмен, на разрастание мицелия, формирование и качество плодовых тел грибов, а также выход урожая с одной емкости. Сырье измельчают до фракции 50 - 100 мм, 30 - 50 мм, 20 - 30 мм, 10 - 20 мм в соломорезках. Размер частиц опилок 2 - 5 мм. Чем меньше фракция, тем плотнее и равномернее можно сформировать блок субстрата. Не измельченное или крупно нарезанное сырье плохо уплотняется, в мешках создаются воздушные полости, где в период плодообразования формируются зачатки грибов и погибают. Для создания оптимальной структуры субстрата, мелкую фракцию смешивают с крупными частицами.
Увлажнение. Измельченные компоненты субстрата, или уже готовые смеси компонентов замачивают в воде, для того чтобы создать необходимый запас влажности. Избыток воды отжимают либо вручную, либо при помощи специальных приспособлений. Избыток влаги может привести к бактериальным инфекциям, а недостаток отрицательно скажется на урожае. Определить ее в домашних условиях можно следующим образом: если сжать субстрат в руке, то между пальцами должны проступить капельки воды. При переувлажнении вода будет стекать ручейками. Оптимальная влажность субстрата 70 - 75%. При замачивании субстрата в воду можно добавить 0,01 - 0,02% фундазола (100-200 г/т воды). Фундазол препятствует развитию плесневых грибов - конкурентов шиитаке. Однородность субстрата по влажности - это главный критерий освоения его мицелием гриба, формирования «белого» и «коричневого» блоков, а также плодообразования в установленные по технологии сроки.
Фасовка. Субстрат тщательно отжимают и фасуют в термостойкие пакеты из полипропилена или полиэтилена высокой плотности, объёмом 3 - 6 литров. В верхней части пакет продевают в кольцо из термостойкого материала, диаметром 4 - 6 см, края пакета заворачивают и в кольцо вставляют съемную пробку - фильтр. Пакеты устанавливаем в емкость для проведения термической обработки. Однако существуют и другие схемы подготовки субстрата, например, большой объем субстрата, стерилизуют в массе, охлаждают, затем инокулируют и только после этого фасуют в полиэтиленовые мешки. Этот способ менее надежен, так как шиитаке не отличается высокой конкурентоспособностью и на данном этапе особенно уязвим.
Термическая обработка - это наиболее простой способ, применяемый с целью снижения популяции конкурентных микроорганизмов, присутствующих в субстрате и создания селективной среды, необходимой для развития шиитаке. Способов термообработки существует много. Для небольших объемов производства наиболее приемлемым является варка субстрата в емкости при закрытой крышке. Варить смесь нужно после начала ее закипания не менее 1 часа при слабом кипении массы. Однако это время может быть увеличено, если пакеты сильно уплотнены, или имеют массу выше нормы. После варки субстраты нужно охладить до комнатной температуры. В домашних условиях для термической обработки субстратов можно использовать духовку газовой плиты. В этом случае, блоки помещают в духовку на 30 - 45 минут при температуре 80 - 100 °С. В условиях промышленного производства шиитаке, субстраты стерилизуют. Наиболее эффективным способом частичной стерилизации субстратов считается пастеризация. Это процесс, который включает в себя физические и микробиологические превращения в субстрате. В результате происходит активизация полезной микрофлоры и подавление патогенных ее видов. Для этой цели используют автоклавы, специально оборудованные камеры (тоннели), приспособленные емкости, работающие на электричестве или газе. Термообработка будет эффективна, если:
первоначальная влажность субстрата будет 65 - 75%. При боле высокой влажности активно размножаются патогенные виды плесневых грибов и бактерий;
плотность субстрата будет достаточно высокой, что обеспечит хороший теплообмен, подъем температуры, активизацию термофильной микрофлоры и гибель патогенных микроорганизмов;
правильно размещать блоки в емкостях для термообработки, что обеспечит циркуляцию пара, равномерность нагрева блоков. Как правильно размещать блоки в камере термообработки показано на рисунке.
Охлаждение. После окончания процесса термобработки, субстраты охлаждают до температуры 25 - 28 °С непосредственно в емкости, в которой проводили обработку, слив воду, слегка приоткрыв крышку.
Инокуляция. Мицелий достают из холодильника за 6 - 8 часов до инокуляции. Мицелий можно использовать зерновой, субстратный и жидкий. Инокуляцию проводят в чистой комнате или специальном боксе, куда желательно подать воздух, пропущенный через фильтры, задерживающие частицы, размером более 0,3 мкм. Персонал должен быть одет в стерильную спецодежду. Все поверхности перед работой протирают одним из дезинфекторов – 70% спиртом, 10% гипохлоритом натрия, 3 - 5% перекисью водорода. Из пакета вынимают ватную пробку и держат её за «хвостик» в руке, быстро вносят мицелий в канал - полую трубку, вставленную в середину пакета и немного на поверхность субстрата, пробку ставят на место. Норма расхода зернового мицелия 1 - 2%, субстратного 5 - 7%, жидкого 3 - 5% от массы субстрата.
Инкубация. Для большинства штаммов шиитаке температурный оптимум инкубации составляет 22 - 25 °С. Мицелий в среднем полностью осваивает субстрат в блоке за 25 - 30 дней. Блок становится белым. Это так называемая фаза «белого блока». В течение этого времени влажность воздуха не регулируют, свет не нужен, вентиляция минимальная. Основная опасность - перегрев блоков. При температуре выше 32 °С может наступить гибель мицелия. В течение последующих 20 - 30 дней блок становится коричневым. Это фаза «коричневого блока». Этот процесс стимулируется светом (50 - 100 люкс по 6 - 8 часов в сутки) и кислородом воздуха, для чего необходима слабая периодическая вентиляция. Полностью коричневые пакеты освобождают от плёнки и переносят в помещение для плодоношения.
Плодообразование. Для стадии плодообразования оптимальными являются следующие условия: высокий уровень влажности воздуха RH 90 - 95%, температура для холодолюбивых штаммов 12 - 16 °С, для теплолюбивых 16 - 20 °С, вентиляция 100 - 150 куб. м воздуха в час на тонну субстрата, освещение 50 - 200 люкс в течение 8 - 12 часов. Переход к плодоношению можно немного ускорить, если освободить блоки от плёнки в фазе «белого блока» и перенести их в выростное помещение. В этом случае свободный доступ воздуха ко всей поверхности блока ускорит образование коричневого покрова, однако при этом необходимо создавать оптимальную влажность около 90%. Период плодообразования длится 3 - 7 - 10 дней в зависимости от температуры и особенностей штамма. За это время на поверхности блока образуются небольшие вздутия (примордии) - зачатки плодовых тел.
Плодоношение. Вентиляция в период плодоношения сохраняется на прежнем уровне или чуть большем. Снижается влажность воздуха до уровня 60 - 80%. Освещение не меняется. Температура 15 - 20 °С для холодолюбивых штаммов и 20 - 25 °С для теплолюбивых. Следует заметить, что при более низкой температуре улучшается качество грибов и одновременно удлиняется период плодоношения. Существует разница в скорости освоения субстрата и образования плодовых тел шиитаке, в зависимости от состава субстрата. В нашем случае, плодовые тела на субстрате с виноградной лозой появлялись на 34 - 46 сутки после инокуляции, а на субстрате с дубовыми опилками на 28 - 30 сутки.
Отдых. Плодоношение шиитаке происходит волнообразно. Длительность волны составляет 3 - 5 дней. Затем наступает период «покоя», в течение 7 - 10 дней. Рекомендуемая температура в это время 20 - 26°С. Влажность 70 - 80%. Интенсивность вентиляция остается в основном прежней или чуть снижается (100 - 150 куб. м воздуха в час на тонну субстрата).
Индукция плодоношения. Каждая новая волна плодоношения стимулируется путем замачивания блоков в воде при температуре 10 - 16 °С на сутки-двое. При замачивании необходимо строго соблюдать санитарные меры. Емкость в обязательном порядке периодически обрабатывать дезинфекторами, для предотвращения передачи инфекции замачивать отдельно блоки разных возрастов. Не следует укладывать блоки в ёмкость более чем в 2 слоя, иначе нижние блоки могут повредиться. Далее цикл повторяется, следуют периоды плодообразования-плодоношения-отдыха и т.д. Всего собирают 4 - 6 волн за 12 - 17 недель.
Таким образом, культивирование уникального лечебного вида гриба шиитаке доступно всем желающим. Интенсивным способ - возможность получения плодовых тел гриба в течение круглого года и не отличается особой сложностью. Шиитаке хорошо растет на лигноцеллюлозных отходах в широком температурном диапазоне от 10 до 26 °С, а также при постоянной температуре 14 - 16 °С, без необходимости регулирования. Весь период от инокуляции до конца плодоношения занимает 12 - 17 недель. Средняя урожайность гриба составляет от 100 до 140% свежей массы на единицу сухой массы субстрата, что в три раза выше, по сравнению с вешенкой.
Дворнина Алла Алексеевна, кандидат сельскохозяйственных наук, институт микробиологии и биотехнологии Академии Наук Республики Молдова, г. Кишинёв
