CN100513549C - 液态菌蕈生产方法及其液态菌蕈发酵设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液态菌蕈生产方法及其液态菌蕈发酵设备，在菌蕈发酵设备机体内的多孔离心筒中放入固体培养基或骨架料培养基，与菌种拌和均匀，发酵2～3天；设备上的储液箱中装有液体培养基或全营养液体培养基，通过多孔输液管加入到多孔离心筒中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转，使固体培养基或骨架料培养基补充营养物及氧气，将多余的液体培养液及发酵生成物带到离心筒外的机体内；将机体内的液体培养液及发酵生成物泵到储液箱，再加入到多孔离心筒中，启动电动机带动多孔离心筒旋转；每0.5～1.0小时循环一次，再培养2～3天即完成。

Description

液态菌蕈生产方法及其液态菌蕈发酵设备

技术领域

本发明涉及一种液态菌蕈生产方法及其液态菌蕈发酵设备，属于食(药)用菌生产领域。

背景技术

菌蕈是微生物，是组成自然界的三大生物群体之一的微生物类的真菌中的大型真菌。建立和发展农业微生物产业，并实现产业化，即“白色农业”，是中国农科院生物防止研究所前所长包建中研究员首先创导的，中国是“白色农业”的诞生地，著名科学家钱学森同志评价建立和发展“白色农业”是第六次产业革命在中国的开始。

科学家们预言.人类对食物的重视曾由葡萄糖转为氨基酸，21世纪将由氨基酸转为活性多糖，而活性多糖正是大型真菌的生产产物；菌蕈的营养价值高、生产期短、不占用耕地、不需施肥、不需阳光、用水少，因此，不少科学家建议，今后非洲人民的蛋白质来源最好由大型真菌来解决。

现在国内外食用菌生产的产品都是子实体，俗称菇子或蘑菇。食用菌的子实体相当于植物的果实，不少食用菌现在人工可以培养出菌丝体，但还不能长出子实体，因而不能投入生产。子实体作为产品，大部分都是鲜销，但子实体的保鲜困难，保鲜的时间短，有的在自然气温下甚至只能保鲜几个小时；其次是干品，干品不仅增加了生产成本，而且还会失去了原有风味，损失了营养成分；再次是做成罐头盐渍品，盐渍品的情况与干品相似；少数作为保健品或药品的则用子实体的浸提液，浸提液一是提取率低，二是也要损失不少有用的成分。

菌蕈包括食用菌、药用菌，食用菌如香菇、双孢菇、草菇、金针菇、平菇、杨树菇、银耳、黑木耳、姬松茸、猴头菇、羊肚菌、灰树花等；药用菌如灵芝、天麻、茯苓、虫草等；实际许多食用菌都具有保健、医疗功能，而药用菌又同样具有食物功能，两者很难截然分开。因此，不少学者都统称为食用菌，或者称之为食(药)用菌，同时兼有药、食两种功能，是菌蕈的特点。

现在国内外的食用菌生产，全部都是固体生产，也就是生产食用菌的培养基的原料和配合好的培养基均为固体，原料主要是木材，我国还大量使用棉籽壳，以及农作物的秸秆。固体生产原料用量大、需要生产场地大、生产周期长、生产后的“废渣”多。

我国的食用菌生产工艺绝大部分是采用“袋料栽培”，即以塑料袋或塑料瓶为生产容器。这种生产工艺对食用菌生产技术是一次重大突破，但同时也带来了不少新问题。其中最突出的是，由于接种后的发酵是在基本密封的塑料容器中进行，所以：一是在发菌(培养基发酵)期间，除温度外，其它发酵条件如含水量、营养成分、酸碱度等，人们都难以调控。二是供氧困难。

深层发酵是某些工业微生物和医药微生物采用的一种液体发酵方式，发酵是在液体里进行，但产品多数也不是液态。

深层发酵虽然有它的优点，但国内外专家一致认为，深层发酵对食用菌生产来讲，目前还只是发展的方向。因为，一是技术要求高、设备复杂、投资大，二是还有一些技术问题须要解决，因而只是发展方向。

深层发酵的最大问题就是氧气的供应。将好气性微生物放在含氧量少的水中培养，供氧困难是这一技术路线的先天性不足。为了解决氧气的供应问题，生产设备除了发酵罐外，还必须增加空气压缩机、压缩空气的降温、除油、灭菌等一大堆附属设备，既大大增加了技术的复杂性，又大大增加了投资。食用菌是好气性微生物，对氧气供应的要求高，将它放在缺氧的水中培养，氧气供应是最大的矛盾。

深层发酵技术还有一个难以克服的缺点，它应用的设备是密封的发酵罐。为了增加产量、扩大生产规模，人们采用的是加大发酵罐体积的办法，但是，当发酵罐的直径增大时，罐的横断面积是按平方增加，而罐的体积是按立方增加，这样每单位液体与横断面的比就变小，罐的直径增加愈大，每单位液体与横断面的比就愈小，液体与气体接触的机率就愈小，供氧的矛盾就愈突出，这样好氧性微生物用发酵罐进行深层发酵摆脱不了的问题。而菌蕈又正好是好氧性微生物。

目前深层发酵设备除了发酵罐外，还有一种就是摇床，它的结构相对简单，投资也少些，但因其生产力低，一次只能产几百毫升，最多几升，主要用于实验室的研究工作。而发酵罐也还刚开始应用于食用菌的菌种生产，罐的容积也只有几十升，不包括配套设备价格，至少也在万元以上，同时技术还不成熟。

发明内容

本发明的目的是给出一种液态菌蕈生产方法及其液态菌蕈发酵设备，解决菌蕈培养时发酵这一关键时期人们不能对发酵的水分、营养供应、酸碱度等进行调控，以及供氧困难的矛盾，工艺简单、设备体积小、易控制，适用于液态菌蕈的产业化生产需要。

本发明的技术方案：本发明的液态菌蕈生产方法包括菌种繁殖、在培养基中接菌种、发酵，在培养基中接菌种和发酵是在液态菌蕈发酵设备中进行，其步骤是：

1)在菌蕈发酵设备机体内的多孔离心筒中放入经过灭菌的固体培养基或骨架料与全营养液体培养基混合的骨架料培养基，与菌种拌和均匀，菌种占培养基的8％～20％，由机体上的进气孔不断加入氧气，发酵2～3天；

2)液态菌蕈发酵设备上的储液箱中装有液体培养基或全营养液体培养基，通过多孔输液管将液体培养基或全营养液体培养基加入到多孔离心筒中的固体培养基或骨架料培养基中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转，多孔离心筒的旋转起到搅拌的作用，使液体培养基或全营养液体培养基穿过固体培养基或骨架料培养基，补充营养物及氧气，同时通过离心力将多余的液体培养液及发酵生成物带到离心筒外的机体内；加入的液体培养基或全营养液体培养基是固体培养基或骨架料培养基的4～5倍；

3)每0.5～1.0小时，将机体内的液体培养液及发酵生成物泵到储液箱，通过多孔输液管再加入到多孔离心筒中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转一次，反复循环；再培养2～3天即完成；

4)将机体内的液固混合发酵生成物从机体下部的放液口放出。

所述的液态菌蕈生产方法，固体培养基包括农产品碎粒、麦麸、酵母粉以及中药材。

骨架料培养基包括骨架料和全营养液体培养基，骨架料是无毒、不溶于水的颗粒大于多孔离心筒侧壁的孔的颗粒状骨架料；全营养液体培养基包括农作物的浆、糖、矿物盐、有机碳、有机氮、酶。

液体培养基包括农作物的浆、糖、矿物盐。

用于液态菌蕈生产的液态菌蕈发酵设备，包括机体、机体上的进料口和机体下的出料口，其特征在于：机体内设有多孔离心筒，多孔离心筒内置多孔输液管，多孔输液管的上部穿过机体上部与储液箱相通，机体上部有进气孔和排气孔，多孔离心筒下面的轴穿过机体底部与驱动机构连接，机体下部有循环出口与输液泵连接，输液泵通过管路与储液箱或多孔输液管连接。

本发明的优点：

一、液体菌蕈产品有以下特点：

1、液态菌蕈是液体状态，是食用菌产品的新形态。

2、液态菌蕈呈液体状态，有关成分容易被人体吸收利用。

3、液态菌蕈的生产基本无废弃物，生产符合环保的要求。

4、液态菌蕈的生产是设备里进行，生产工艺条件完全由人工控制，有利实现工厂化、现代化生产，而且生产周期大为缩短。

5、液态菌蕈的生产可以保留菌蕈的全部有效成分和营养成分。例如液态灵芝既保留了灵芝的多糖、灵芝酸、三萜、矿物元素、微量元素等有效成分，也保留了各种氨基酸、维生素、生物酶等营养成分。

6、液态菌蕈的生产可以通过对培养基原料的选择，一是不仅可以有效的调控产品的成分，二是还可以做到“双全”，既保留了菌蕈的全部有效成分和营养成分，也保留了培养基的全部有效成分和营养成分。例如生产液态灵芝，在培养基的原料中加入黄豆，既保留了灵芝的全部有效成分和营养成分，也保留了黄豆的全部有效成分和营养成分。

7、液态菌蕈可以根据人体营养平衡的要求，以及中医辩证施诊、君臣配伍的原则进行两种不同菌蕈的混合生产，或对两种液态菌蕈按要求进行混合，以调整它的功能和作用。

8、液态菌蕈除了充分发挥菌蕈的功能和作用外，还可以在培养基中有目的加入中药材，从而增加和加强液态菌蕈的作用和效果。如在培养基中加入枸杞，从而使液态菌蕈同时具有枸杞的一些功能和作用。

9、液态菌蕈的生产有利充分发挥菌蕈对微量元素的集富作用及有机化作用，以提高和发挥微量元素的作用。如对人体必须的微量元素硒的有机化等。

二、生产工艺的特点：

液态菌蕈的生产工艺既不同于现行食(药)用菌生产的固体培养方法，也不同于深层发酵法，而是两者综合的一种新工艺。

1、菌种的生产繁殖采用固、液结合，交替进行的方式，以加快菌种的繁殖速度，提高菌种的生活能力。

2、液态菌蕈的生产方式还采用相似于种植业的“无土栽培”，使用无毒、不溶于水及弱酸、弱碱的骨架料，如清洁的石英砂。培养基的原料均是无毒、可食的，有机原料如大豆、玉米、大米、麦麸、酵母、等；无机元素如钙、镁、钾盐等；以及某些维生素。具体配方因培养的菌蕈种类不同可调节。

3、液态菌蕈生产工艺的特点是在充分分析、研究固体培养和深层发酵两项技术的优缺点和存在问题的基础上，研究开发的新工艺。它是以固体培养基或骨架料(无营养价值和无可溶物)为载体，使液体培养料不断或间歇流过固体培养基或骨架料，从而解决了固体培养在发酵这一关键时期人们不能对发酵的水分、营养供应、酸碱度等进行调控，以及虽然培养基的通气性好，但供氧仍然困难的矛盾；同时也解决了深层培养因突出的供氧矛盾带来的一系列问题。

4、液态菌蕈生产的新工艺不仅适用于液态菌蕈的生产，也适用于固体发酵，以及菌种的规模生产，同样也适用于工业发酵、医药发酵。

5、液态菌蕈发酵设备是液态菌蕈生产方法的重要组成部分。微生物的开发、利用、产业化是一项新产业，生产技术的特点和关键是发酵技术，属于当代生物科学四大前沿技术的发酵工程。本发明的设备解决了液态菌蕈的生产问题，特别是好氧性固、液体发酵的供氧难题。

附图说明

图1是液态菌蕈发酵设备的主要结构示意图。

具体实施方式

本发明的液态菌蕈生产方法包括菌种繁殖、在培养基中接菌种、发酵，在培养基中接菌种和发酵是在液态菌蕈发酵设备中进行，其步骤是：

在多孔离心筒中放固体培养基或骨架料，在储液箱中放液体培养基或全营养液体培养基。固体培养基与液体培养基配合使用，骨架料与全营养培养基配合使用。

1)在液态菌蕈发酵设备机体内的多孔离心筒中放入经过灭菌的固体培养基或骨架料培养基，接入菌种拌和均匀，菌种占培养基的8％～20％(重量)，由机体上的进气孔不断加入氧气，发酵2～3天；

2)液态菌蕈发酵设备上的储液箱中装有液体培养基(或全营养液体培养基)，通过多孔输液管将液体培养基(或全营养液体培养基)加入到多孔离心筒中的固体培养基(或骨架料培养基)中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转，多孔离心筒的旋转也起到搅拌的作用，使液体培养基穿过固体培养基(或骨架料培养基)，补充营养及氧气，以及酸碱度的调节，同时通过离心力将多余的液体培养液及发酵生成物带到离心筒外的机体内；加入的液体培养基(或全营养液体培养基是固体培养基(或骨架料培养基)的4～5倍；

3)每0.5～1.0小时，将机体内的液体培养液及发酵生成物泵到储液箱，通过多孔输液管加入到多孔离心筒中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转一次，反复循环；再培养2～3天即完成；

4)将机体内的液固混合发酵生成物从机体下部的放液口放出。

固体培养基是由农产品碎粒、麦麸、酵母粉等组成，骨架料为无毒、不溶于水、弱酸、弱碱的颗粒材料。

液体培养基为矿物盐、糖等的水溶性容液，完全营养培养基则还包括有机碳源、氮源、维生素等。

图1是液态菌蕈发酵设备的主要结构示意图。

液态菌蕈发酵设备包括机体1、机体上的进料口1-1和机体下的出料口1-2，机体内设有多孔离心筒2，多孔离心筒2内有多孔输液管3，多孔输液管3的上部穿过机体上部与储液箱6相通，机体上部有进气孔7、出气孔14，多孔离心筒2下面的轴4穿过机体底部与驱动机构连接，驱动机构包括皮带轮传动机构5和驱动电机15。机体下有循环出口10与输液泵11连接，输液泵11通过管路12与储液箱6或多孔输液管3连接。进气孔7可以与气泵8、空气过滤器9连接。

工作过程：

1、菌种的繁殖：菌种包括食用和药用菌种。

A、第一种方式：试管菌种—→小颗粒菌种—→液体菌种。

B、第二种方式：用试管中或菌种瓶中生长的无杂菌健壮菇蕾，在无菌条件下粉碎，接种到无菌颗粒培养基中，搅拌均匀，在20℃左右的温度条件下培养，菌丝长满后，检查无杂菌、健壮，即可使用。

2、液态菌蕈的生产：在液态菌蕈发酵设备中进行。

A、第一种方式：

在离心筒中放入经过灭菌的固体培养基(或骨架料培养基)，培养基的配方因生产的液态菌蕈种类、产品要求不同而异。如：灵芝用黄豆碎粒或玉米碎粒，用玉米碎粒则再加20％麦麸，或加入适量酵母粉。虫草用大米碎粒，等。培养基的含水量为80～100％，比一般固体培养基低。酸碱度随菌蕈的种类不同而有所差异，一般为自然，即中性。

液体培养基或全营养液体培养基的配方也因生产的液态菌蕈种类、产品要求不同而异。如：灵芝为磷酸二氢钾0.1～0.3％，硫酸镁0.05～0.01％，食糖1～2％，经灭菌后放入贮液箱中，备用。

菌种一般接在固体培养基13中，用固体菌种或液体菌种均可。接种量为8～20％左右，并尽量与培养基拌和均匀。

接种后，在20℃左右的温度下进行培养发酵，打开气泵8，空气经空气过滤器9过滤，由进气孔7送入机体1内供发酵用，发菌培养时间为2～3天。当菌丝体基本长满后，开始输入液体培养基，启动电动机15，皮带轮传动机构5带动离心筒2旋转，离心筒2旋转起到搅拌作用，使液体培养基穿过固体培养基，充分供应营养物及氧气；同时，通过离心力将多余的液体培养液、发酵生成物带到机体1下层内。

每0.5～1.0小时，启动泵11将机体内的液体培养液及发酵生成物泵到储液箱6，通过多孔输液管3再加入到多孔离心筒2中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转一次，反复循环；再培养2～3天即完成。

将机体内的发酵生成物从机体下部的放液口放出。

通过调整离心筒2的转速来调节固体培养基的含水量。旋转速度不同，离心力大小也就不一样，固体培养基的含水量也有区别。

第二种方式：

不用固体培养基，而用液体全营养培养基和骨架料，此方式与种植业的“无土栽培”相似。

a、菌种用液体种或固体颗粒种均可。

b、接种量为10％左右，直接接种到液体培养基里。

c、离心筒里放骨架料，骨架料是无毒、不溶于水、弱酸、弱碱的颗粒型骨架料，如石英砂。石英砂的颗粒大于多孔离心筒2侧壁的孔。

d、全营养液体培养基的配方也因生产的液态菌蕈种类、产品要求不同而异。如：灵芝可为含黄豆2～3％的豆浆，食糖1％，蛋白胨0.1％，VB₁ 10微克/升，酵母粉0.2％，磷酸二氢钾0.1％，硫酸镁0.05％。酸碱度自然。

e、发酵温度15～25℃左右。

f、液体培养基每0.5～1.0小时循环一次。

g、培养时间3天左右。

第二种方式与第一种方式的区别仅在于完全培养基不同，其它工艺相同。

本发明的核心是以固体培养基或骨架料(无营养价值和无可溶物)为载体，使液体培养基不断或间歇流过固体培养基或骨架料，从而解决了在发酵这一关键时期对发酵的水分、营养供应、酸碱度等进行调控和供氧问题，因此，凡是使液体培养料不断或间歇流过固体培养基或骨架料实现对发酵水分、营养供应、酸碱度和供氧等进行调控的，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种液态菌蕈生产方法，包括菌种繁殖、在培养基中接菌种、发酵，其特征在于：在培养基中接菌种和发酵是在液态菌蕈发酵设备中进行，其步骤是：

1)在液态菌蕈发酵设备机体内的多孔离心筒中放入经过灭菌的固体培养基或骨架料与全营养液体培养基混合的骨架料培养基，与菌种拌和均匀，菌种重量占培养基重量的8％～20％，由机体上的进气孔不断加入氧气，发酵2～3天；

2)液态菌蕈发酵设备上的储液箱中装有液体培养基或全营养液体培养基，通过多孔输液管将液体培养基或全营养液体培养基加入到多孔离心筒中的固体培养基或骨架料培养基中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转，多孔离心筒的旋转起到搅拌的作用，使液体培养基或全营养液体培养基穿过固体培养基或骨架料培养基，补充营养物及氧气，同时通过离心力将多余的液体培养液及发酵生成物带到离心筒外的机体内；加入的液体培养基或全营养液体培养基是固体培养基或骨架料培养基的4～5倍；

3)每0.5～1.0小时，将机体内的液体培养液及发酵生成物泵到储液箱，通过多孔输液管再加入到多孔离心筒中，同时启动电动机带动多孔离心筒旋转一次，反复循环；再培养2～3天即完成；

4)将机体内的液固混合发酵生成物从机体下部的放液口放出。

2.根据权利要求1所述的液态菌蕈生产方法，其特征在于：固体培养基包括农产品碎粒、麦麸、酵母粉以及中药材。

3.根据权利要求1所述的液态菌蕈生产方法，其特征在于：骨架料是无毒、不溶于水的颗粒大于多孔离心筒侧壁的孔的颗粒状骨架料；全营养液体培养基包括农作物的浆、糖、矿物盐、有机碳、有机氮、酶。

4.根据权利要求1所述的液态菌蕈生产方法，其特征在于：液体培养基包括农作物的浆、糖、矿物盐。

5.一种用于权利要求1～4任一液态菌蕈生产方法的液态菌蕈发酵设备，包括机体、机体上的进料口和机体下的出料口，其特征在于：机体内设有多孔离心筒，多孔离心筒内置多孔输液管，多孔输液管的上部穿过机体上部与储液箱相通，机体上部有进气孔和排气孔，多孔离心筒下面的轴穿过机体底部与驱动机构连接，机体下部有循环出口与输液泵连接，输液泵通过管路与储液箱或多孔输液管连接。

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