香菇、木耳、平菇……鮮香美味的食用菌，是大眾餐桌上不可或缺的美食。
但你知道嗎？我們從市場購買的食用菌大多是人工栽培，而其通常生長在大棚里的菌棒上，因此菌棒成為栽培食用菌至關(guān)重要的一環(huán)。
在食用菌的世界里，每個菌棒都是一個“微型農(nóng)場”。傳統(tǒng)的菌棒生產(chǎn)工藝都是分步制棒，面臨用工多、污染率高、滅菌能耗大等問題，但我省一家企業(yè)研制的新工藝，讓這些難題迎刃而解。
這項“食用菌菌棒一體化自動高效生產(chǎn)工程技術(shù)裝備”，不久前榮獲了2023年度河北省技術(shù)發(fā)明獎一等獎。
菌棒制作時間節(jié)省90%以上、用工量降低近50%、平均每棒成本降低0.6元……顛覆傳統(tǒng)的新工藝，如何帶來食用菌栽培的“工業(yè)化”？
10月21日，培元農(nóng)業(yè)科技石家莊有限公司實驗室內(nèi)，技術(shù)人員在對菌種進行化驗。河北日報記者 史晟全攝。
量變與質(zhì)變
一個日產(chǎn)5萬菌棒、合每1.7秒就要產(chǎn)1棒的食用菌制棒廠，會是一幅怎樣的繁忙景象？
10月14日，記者走進平山培元現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園一座21米高的制棒車間，所見卻與想象大相徑庭。
這里的車間“靜悄悄”，產(chǎn)線上很難看到工人，取而代之的是一臺全封閉滅菌、冷卻、接種一體機。機器臺架六七米高，形似火車頭。機器頭部由上下3個封閉的橫臥圓筒罐組成，每個圓筒罐長五六米，圓切面直徑1米多。
在制棒車間樓下的裝袋車間，絞龍高速旋轉(zhuǎn)，深褐色的無菌基料被推至抱筒后，自動化套袋裝置迅速為基料套袋、封口，整個過程一氣呵成，一個個加工完成的菌棒“排隊”走下流水線。
“如果采用傳統(tǒng)方法，我們一期項目要實現(xiàn)年產(chǎn)1500萬菌棒的目標，至少需要150畝地和85名工人?！迸嘣r(nóng)業(yè)科技石家莊有限公司總經(jīng)理閆金龍說，借助這套設(shè)備，4條生產(chǎn)線就能搞定1500萬棒的年產(chǎn)量，占地不到50畝，工人僅需45人左右。
一套設(shè)備，如何能有如此威力？
“關(guān)鍵就是對傳統(tǒng)制棒工藝的流程重塑?！鲍@獎項目完成人之一、翔天科技股份有限公司董事長肖俊培一語道破。
9月11日，在位于涿州的翔天科技總部菌棒一體化生產(chǎn)中試車間，站在全封閉滅菌、冷卻、接種一體機前，肖俊培詳細介紹每個封閉罐體暗藏的玄機。
“植物生長需要土壤，同樣，菌種生長也離不開無菌的木屑和秸稈等制成的‘土壤’。”指著最上面的大罐，肖俊培說，制作菌棒的原料首先會在這個罐里進行121℃的高溫滅菌，之后，原料會自動進入下邊的冷卻罐降溫。待溫度降至25℃，再注入液體菌種，將“土壤”和“種子”攪拌均勻后，成為待裝菌料。然后，菌料進入樓下的裝袋車間自動分裝成一袋裝菌棒。至此，培育食用菌的菌棒就可以批量制成了。
“這套設(shè)備最初研發(fā)時是像這樣只設(shè)計了兩個罐。但我們在平山項目里又增加了第三層的儲存罐，這樣就能把拌好的料臨時儲存在這個罐里供應裝袋，以便另外兩個罐能一刻不耽擱地繼續(xù)投入生產(chǎn)?！毙た∨嘟忉尩馈?/p>
滅菌—降溫—裝袋，這樣的流程與傳統(tǒng)制棒工藝有何不同？
肖俊培解釋，傳統(tǒng)制棒流程通常是先把原料分裝成一裝袋制成棒，再將這些袋裝棒高溫滅菌。滅菌后進行降溫，再打孔植種菌種。整個流程下來，不僅耗時耗能，還費工費力。
“同樣是滅菌，新工藝全過程耗時只需1.5小時，但傳統(tǒng)工藝平均耗時10小時。”肖俊培介紹，在降溫環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)工藝冷卻時間24小時，新工藝僅0.28小時。各環(huán)節(jié)累加，傳統(tǒng)菌棒制作時間為3至4天，而新工藝只需3至4小時。
這對菌棒生產(chǎn)意味著什么？
“時間的量變，疊加出成本的質(zhì)變?！毙た∨嗾f，以年產(chǎn)3000萬棒為例，傳統(tǒng)制棒法約占地250畝，而創(chuàng)新工藝后占地只需60至80畝。此外，還能省工近50%、節(jié)能70%。這些最終反映到菌棒制作成本上，平均每棒成本降低0.6元。
重塑流程，帶來的還有品質(zhì)的質(zhì)變。
食用菌制棒最大的難題就是污染，一旦菌棒感染了空氣里的雜菌，菌類就不長，壞棒了，自然就出不了菇。2011年，肖俊培生產(chǎn)的近百萬個菌棒，因為滅菌不徹底，導致食用菌減產(chǎn)60%以上，損失上千萬元。
如何根除菌棒感染雜菌？
“傳統(tǒng)工藝制棒之所以污染風險高，主要是因為在分步制棒過程中，原料多次暴露于空氣中，增加了雜菌侵入的機會?！苯?jīng)過成百上千次實驗，肖俊培團隊最終采用組合式密封的辦法，將滅菌、冷卻、接種等環(huán)節(jié)放在一個封閉的空間內(nèi)進行，實現(xiàn)了菌棒無菌生產(chǎn)。
據(jù)評估，傳統(tǒng)工藝規(guī)模化制棒染雜率為0.3%至5%，而創(chuàng)新技術(shù)不僅使雜菌沒有“可乘之機”，同時減少了90.4%的環(huán)境消毒藥物使用量，進一步保障了食品安全。
全過程創(chuàng)新
每個菌棒需200毫升菌液，一家日產(chǎn)3萬棒的食用菌制棒廠，每天需要多少菌液？
6000升，答案并不難算。
但這不僅是一道簡單的數(shù)學題，更是對技術(shù)與效率的巨大挑戰(zhàn)。
在食用菌的世界里，每個菌棒都是一個“微型農(nóng)場”，菌種如同種子一樣至關(guān)重要。但菌種生長需要10至12天，其活性高低也直接影響出菇質(zhì)量。
如何保證菌種的快速高效生產(chǎn)？
9月11日，走進翔天科技液體菌種培養(yǎng)車間，一個鋼架結(jié)構(gòu)的“二層樓”展示著兩種不同繁育工藝的液體菌種繁育罐。
樓下，是十個大小一致的罐子，容量600升；樓上，則是四組三聯(lián)罐，容量分別為100升、500升、5000升。
“樓下，是當下工藝使用的單罐，樓上的是我們創(chuàng)新研發(fā)的三聯(lián)罐?！毕杼炜萍柬椖坎拷?jīng)理王龍庭說，“可別小看這組三聯(lián)罐，它可是國際首套多聯(lián)罐液體菌種繁育系統(tǒng)，是效率最高的菌種生產(chǎn)加速器。”
透過一個可視化的小窗口，只見繁育罐內(nèi)仿佛在熬煮小米粥，白色的菌球在黃色的培養(yǎng)液中游動翻滾。在這個過程中，菌球以驚人的速度分裂，菌體細胞以幾何級數(shù)增長，迅速擴大菌種的數(shù)量。
從一個罐到三個罐，這樣的設(shè)計有何用意？
“菌種具有快速分裂和增殖的能力，但菌種對環(huán)境十分敏感，一旦培養(yǎng)液中積累代謝產(chǎn)物過多，或受到空間限制，都會導致菌種生長停滯?！蓖觚埻フf，多聯(lián)罐充分利用了這些特性，不斷為菌種提供更大的空間和更豐富的營養(yǎng)，使菌種能夠在每個階段都保持快速增殖的狀態(tài)。
以單罐為例，10至12天生長期滿，10個600升的單罐，最多只能產(chǎn)出4250升菌液。
但利用三聯(lián)罐系統(tǒng)，菌種首先在100升的罐中開始生長，當菌絲充滿整個罐體后，會被自動轉(zhuǎn)移至500升的罐中繼續(xù)生長。隨著菌絲再次充滿500升的罐體，它們會被進一步轉(zhuǎn)移到5000升的繁育罐中，最終產(chǎn)生3750升的菌液。
“繁育相同數(shù)量的液體菌種，三聯(lián)罐的占地面積，約相當于單罐總占地面積的四分之一?！蓖觚埻フf。
在翔天科技，創(chuàng)新貫穿于制棒的全過程。
在培養(yǎng)車間，一根根菌棒靜靜地排列，但內(nèi)部卻悄然發(fā)生一場巨變——菌絲不斷生長蔓延，菌棒的顏色也逐漸由黑變白，最終轉(zhuǎn)為褐色。
平時我們在畫面上看到，食用菌是長在菌棒上，但事實上，菌棒制成后并不是直接放到大棚里，而是要在這樣的控溫控濕環(huán)境里完成轉(zhuǎn)色，才能放到大棚里產(chǎn)菇。
這個過程，就叫養(yǎng)菌。
在這里，記者發(fā)現(xiàn)一個令人疑惑的地方——菌種生長離不開氧氣，所以通常菌棒表面都會打上孔洞透氣。但這里的菌棒卻被塑料袋包裹得嚴嚴實實，菌種是怎么呼吸的呢？
托起一根菌棒，王龍庭說：“雖然看不見孔，但其實它全身都是孔?！?/p>
原來，這款看似普通的塑料袋大有來頭，它是一款獲得專利的透氧食用菌栽培袋。若是用顯微鏡觀察，會發(fā)現(xiàn)袋子全身布滿了微小的孔洞，這些小孔的尺寸經(jīng)過精密計算，能夠確保只進氧氣，而將雜菌“拒之門外”。
“氧氣的分子直徑小，雜菌的分子直徑大，我們經(jīng)過反復研究，用納米打孔技術(shù)，在生產(chǎn)塑料袋時就將整個袋體打滿微孔。”王龍庭說，這既防止了雜菌侵入，也有效提升了菌種活力，縮短發(fā)菌期。
傳統(tǒng)工藝中，發(fā)菌時需要在菌棒表面打4個孔植入菌種。由于圓孔周圍含氧量較高，菌絲會以這四個孔中心向整個菌棒擴散，菌絲布滿菌棒并完成轉(zhuǎn)色通常需要45天左右。
而應用新技術(shù)，攪拌均勻的“土”和菌液在高含氧量的環(huán)境中生長，菌絲的擴展速度顯著加快，發(fā)菌期只需12天左右。
“45天縮短到12天，發(fā)菌時間減少73%?！蓖觚埻ソ忉?，這意味著培養(yǎng)車間的面積可以減少四分之三，大大節(jié)省了土地、基建投資和人力成本。而且發(fā)菌期越短，菌棒內(nèi)的菌絲“年齡”越一致。
菌絲“年齡”直接關(guān)系著出菇效率。
王龍庭介紹，一般來說，一個菌棒平均可以出2斤菇，如果菌絲“年齡”不一致，出菇過程往往稀稀拉拉，一個菌棒通常需要4至5潮才能出完菇。但如果菌棒內(nèi)的菌絲“年齡”一致，通常3潮就能全部出完。這樣，出菇周期平均縮短一個月，設(shè)施利用效率大大提升。
“目前，我們手握94項專利技術(shù)，其中45項已經(jīng)獲得授權(quán)?！毙た∨嗾f，這些技術(shù)共同構(gòu)成了“食用菌菌棒一體化自動高效生產(chǎn)工程技術(shù)裝備”的核心體系。
全產(chǎn)業(yè)鏈延伸
9月12日，走進培元農(nóng)業(yè)科技石家莊有限公司，年產(chǎn)1500萬棒的制棒車間一側(cè)，36個食用菌大棚整齊分布。棚內(nèi)，肥厚的香菇、木耳破袋而出，色澤鮮潤，菌香濃郁。
作為“消化”菌棒的下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這些大棚使園區(qū)實現(xiàn)了制棒到出菇一條龍。
只有關(guān)注下游生產(chǎn)，創(chuàng)新鏈才能真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)鏈。
“我們現(xiàn)在實現(xiàn)了菌棒生產(chǎn)全年無休。可長期以來，傳統(tǒng)制棒工藝和食用菌大棚的環(huán)境調(diào)節(jié)能力有限，出菇多集中在春秋季。”一邊是全年制棒，一邊是季節(jié)性出菇，在閆金龍看來，這樣的矛盾不解決，就無法充分發(fā)揮菌棒制作工廠化的產(chǎn)能優(yōu)勢。
“目前我們正在探索采用企業(yè)統(tǒng)建棚室、統(tǒng)引品種、統(tǒng)制菌棒、統(tǒng)教技術(shù)、統(tǒng)標收菇、統(tǒng)加營銷，農(nóng)戶分戶栽培管理的‘六統(tǒng)一分’模式，來解決這個問題?！遍Z金龍說，他們已在平山建設(shè)園林景觀式出菇園區(qū)3個，共有棚頂發(fā)電、棚內(nèi)四季產(chǎn)菇棚室112棟。
科技成果轉(zhuǎn)化，是創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈深度融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
10月10日，在距離涿州3000公里的新疆若羌，圍繞香菇品種向陽2號的出菇管理調(diào)整方案，翔天科技駐若羌技術(shù)團隊展開了激烈的討論。
今年3月，年產(chǎn)食用菌菌棒1500萬棒的項目在若羌投產(chǎn)。近半年來，翔天科技的技術(shù)團隊一直在當?shù)孛芮嘘P(guān)注著菌菇的生產(chǎn)情況。
“新疆的氣候條件與內(nèi)地有很大不同，尤其是晝夜溫差大、濕度低等因素，對菌菇的生長產(chǎn)生了顯著影響。”翔天科技駐若羌技術(shù)團隊負責人張振明介紹，項目主推的香菇品種有T2和向陽2號兩個主力品種。但在9月底，向陽2號首次出菇后，團隊發(fā)現(xiàn)，該品種的出菇情況與內(nèi)地相比差距明顯。
團隊馬上對向陽2號的后續(xù)培養(yǎng)方式進行調(diào)整，以適應當?shù)氐臍夂驐l件。
“為了各地項目的順利推進，我們各個項目都有專業(yè)的技術(shù)團隊，根據(jù)不同地區(qū)的氣候特征，選擇主栽品種和配套的栽培技術(shù)?！毙た∨嘟榻B。
近3年來，翔天科技已在河北、新疆、河南、湖北等地進行成果轉(zhuǎn)化推廣，與全國69家地方政府進行洽商合作，初步具備為不同地區(qū)量身定制菌菇方案的能力。目前，累計推廣菌棒1.96億棒，培訓菇農(nóng)1.5萬余人次。
持續(xù)的創(chuàng)新研發(fā)，讓翔天科技的菌菇產(chǎn)業(yè)鏈不斷向下延伸。
在翔天科技實驗室，擺放著許多瓶瓶罐罐，里面裝著各種顏色的粉末，這些都是菌菇深加工提取得到的子實體、粗多糖等活性成分粉末。
“通過深加工技術(shù)，可以從菌菇中提取這些有益成分，開發(fā)出更多健康功能性食品。”肖俊培說，公司已經(jīng)使用牛樟芝細胞體試制出了菌菇飲料，還利用灰樹花、猴頭菇、蛹蟲草等食用菌的子實體生產(chǎn)了多種飲品。
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