DE1632919C - Verfahren zum Kultivieren von Champig nons unter Verwendung von nicht kompostier tem Nahrsubstrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kultivieren von Champignons unter Verwendung von nicht kompostiertem Nährsubstrat, das aus Kohlehydrat- und Eiweißträgern' sowie aus den pH-Wert und die wasserhaltende Kraft regelnden Stoffen besteht, welches durch Hitze, Gase oder Strahlen sterilisiert wird.

Bislang wird überwiegend zum Anbau von Champignons ein Substrat verwendet, das aus kompostiertem Pferdemist oder¹ kompostierten anderen organischen Substanzen besteht. Der Pferdemist, mit einem Wassergehalt von etwa 50%, wird meist über weite Entfernungen an den Platz seiner Verwendung transportiert, wodurch das an sich nicht sehr teure Material mit hohen Kosten belastet wird. Bei dem Verfahren der Kompostierung, sowohl beim Pferdemist als auch anderen organischen Stoffen, kommt es unter Zugabe von mineralischen oder organischen Nährstoffen zu einer bakteriellen Tätigkeit (Kompostierung), erkenntlich an der starken Temperaturentwicklung im Nährsubstrat (Kompost). Durch mehrfaches Umsetzen (Belüften) des Kompostes wird jeweils eine Neuanreicherung des durch die Tätigkeit der Mikroorganismen verbrauchten Sauerstoffes erreicht. Die mikrobieile Tätigkeit bewirkt eine Umwandlung der Stoffe des. Kompostes, wodurch dieser eine dem Champignonwachstum besonders förderliche Eignung erhält.

Die von vielen äußeren Faktoren abhängige Kompostierung ist nicht geeignet, alle Schädlinge (Nematoden, Milben, Fliegenlarven) und Konkurrenzorganismen (Schadpilze und Schadbakterien) restlos abzutöten. Diese können nach der Kompostierung und dem anschließenden Beimpfen des Kompostes mit Champignonmycel mit dem Champignonmycel in Konkurrenz treten und dessen Wachstum mehr oder weniger ungünstig beeinflussen. Um diese Schädlinge nach Möglichkeit einzuschränken und die Reste des beim Kompostieren gebildeten Ammoniaks, eines chemischen Schadstoffes des Champignons, zu reduzieren, wird der Kompost nach der Kompostierung bei Temperaturen von etwa 55 bis 60° C und innerhalb von ca. 5 bis 12 Tagen pasteurisiert. Nach der Pasteurisierung wird der Kompost mit Champignonmycel beimpft. Das Champignonmycel, die sogenannte Brut, wird in Spezialbetrieben steril erzeugt, versandt und zum unsterilen Beimpfen des Kompostes benutzt. Entweder gleich anschließend, oder nach dem völligen Durchwachsen ' des Champignonmycels durch den Kompost, wird dieser mit Deckerde abgedeckt.

ίο Etwa 2 bis 4 Wochen nach dem Decken beginnt die Ernte. Während der Erntezeit vermehren sich wieder die tierischen und pflanzlichen Schädlinge und Konkurrenten, sowie auch Schadstoffe, die sowohl von den Schädlingen als auch vom Champignon selbst erzeugt werden, fortlaufend. Diese Vermehrung der Schädlinge ist eine der wesentlichen Ursachen dafür, daß die Champignonerträge in ihrer Höhe stark schwanken und die Beendigung der Erntezeit bewirken. Besonders hohe Schadwirkungen können zusätzlieh durch verschiedene Infektionskrankheiten verursacht werden. Der abgetragene Kompost ist im klassischen Verfahren ein zweites Mal nicht zu verwenden.

In der österreichischen Patentschrift 109,419 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem anstelle des bis dahin allein verwendeten Pferdedüngers, andere feste

. oder halbfeste Trägerstoffe als Nährsubstrat verwendet werden, die man zur Hervorrufung einer Gärung nach Art der Pferdedüngerfermentation — oder einer freiwillig eintretenden Gärung dieser Art unterwirft.

Nach dieser österreichischen Patentschrift 109,419 bleibt offen gelassen, bzw. wird es nicht für unbedingt notwendig gehalten, das Nährsubstrat nach vollendeter »Gärung« zu sterilisieren. Die Kultur von Champignons nach dem bekannten Verfahren bleibt deshalb mit den bekannten Mängeln und Risiken des . bis dahin allgemein üblichen Kompostierens behaftet. Die Neuheit war dort die Verwendung von anderen Trägerstoffen als Nährsubstrat anstelle von Pferdedünger, aber unter Beibehaltung der Kompostierung.

Weiterhin ■ ist es bekannt, den Champignon zwecks Ausschaltung jeglicher bakteriellen und pilzlichen Tätigkeit (Kompostierung) und zwecks sicherer Eliminierung aller Schädlinge und Konkurrenzorganismen des Champignons auf einem sterilisierten Nährsubstrat und unter absolut sterilen Anzuchtbedingungen zu kultivieren.

Dort besteht das Nährsubstrat nicht wie Pferdemist aus unkontrollierten Substanzen, sondern setzt sich aus folgenden Substanzen zusammen:

a) Kohlehydratträger: Stroh u.a.

b) Eiweißträger:

c) Wasserhaltende
Substanz:

d) Regulator des
pH-Wertes:

Baumwollsaatmehl u.a.

Torf

Kalk

Die Substanzen werden zerkleinert, gemischt und in Spezialbehältern sterilisiert. Anschließend wird das sterilisierte Nährsubstrat in steriler Technik mit steriler Brut beimpft. Die Spezialbehälter werden bis zur Vollendung des Myceldurchwuchses durch das Substrat steril belüftet. Im Gegensatz zum klassischen Verfahren erfolgt das Durchwachsen ohne jegliche Konkurrenz oder Schädlinge. Auch in der anschließenden Phase treffen die bakteriellen und pilzlichen Schädlinge kein freies Nährsubstrat mehr an, so daß der Champignon die absolute Vorherrschaft hat.

Nach dem völligen Durchwachsen erfolgt noch eine zusätzliche Aufwertung des Nährsubstrates durch Zugabe eiweißhaltiger Stoffe, wie Baumwollsaatmehl, u. a. zur. Steigerung des Pilzertrages.

Die anschließenden Kulturmaßnahmen erfolgen im wesentlichen in bekannter Weise. Aufgrund der sicheren Eliminierung aller Konkurrenzorganismen und Schädlinge und optimaler Bereitstellung der Nährstoffe sind die Pilzerträge mit 30 bis 50% gegenüber 20% vom Nährsubstrat beim klassischen Verfahren wesentlich höher und sicherer. Außerdem ist eine Wiederverwendung des abgetragenen Substrats nach erneuter Sterilisierung möglich.

Das vorstehend beschriebene sterile Champignon-Anbauverfahren wurde im Max-Planck-Institut für Kulturpflanzenzüchtung weiter entwickelt.

Die Verbesserung dieses Verfahrens besteht nach der Erfindung darin, daß das Substrat mit sofortigem Anschluß an das Sterilisieren einem kontrollierten und gesteuerten Fermentationsprozeß mit spezifischen Mikroorganismen unterzogen wird, wonach das Substrat — ohne Gefahr einer Infektion durch Konkurrenzorganismen des Champignons — offen und unsteril in allen anschließenden Phasen weiter behandelt wird, mit anschließender, in an sich bekannter Weise offener Beimpfung mit Champignon-Körner- oder -Substratbrut oder im Champignon-Aktivmycel-Spickverfahren — im letzteren Fall mit sofortiger Abdekkung — so dann nach dem Durchwuchs Aufmischen und Aufwerten des vom Mycel durchwachsenen Substrats mit Eiweißträgern, Abdecken, Temperaturkontrolle und Temperaturregulierung bis zum Beginn der Ernte.

Bei diesem Verfahren besteht das Nährsubstrat aus den gleichen Substanzen wie bei dem vorstehend erwähnten sterilen Champignon-Anbauverfahren. An die Stelle dieser Substanzen können entsprechende andere treten, die eine gleichartige Wirkung haben. Nach der mechanischen Aufbereitung (Zerkleinerung und Mischen) wird das Substrat wie beim Sterilverfahren zwecks Eliminierung von Schädlingen und Konkurrenzorganismen sterilisiert

1. Phase: Sterilisierung

Die Sterilisierung des Nährsubstrats wird vorzugsweise durch Behandlung mit hohen Temperaturen, 100 bis 130°C, mit Dampf in Autoklaven oder in geeigneten kombinierten Sterilisier-Mischmaschinen erreicht. Anstelle von Hitze kann die Sterilisierung auch mit Hilfe von bakterien- und pilztötenden Gasen, z.B. Äthylenoxid, oder aber auch mit Strahlen, welche die gleiche Wirkung haben, durchgeführt werden.

Der erste entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Sterilverfahren besteht darin, daß es nicht notwendig ist, in speziellen geschlossenen Substratbehältern zu sterilisieren und daß solche Behälter auch nicht während der nachfolgenden Anwuchszeit benutzt werden müssen. Vielmehr kann das Substrat wahlweise in offenen, flachen Kisten im Autoklaven oder als Schüttgut in Autoklaven mit Rührwerk oder in rotierenden Behältern oder in kombinierten Misch- und Sterilisiermaschinen sterilisiert werden. Der Grund für die Ungebundenheit an spezielle geschlossene Sterilisierbehälter ist, daß die sterile Phase beim erfindungsgemäßen Verfahren bereits nach der Sterilisierung des Substrats beendet ist. Ermöglicht wird die anschließende offene und unsterile Weiterbehandlung und Arbeitsweise durch einen nachfolgend beschriebenen und neu hinzugekommenen Fermentationsprozeß.

2. Phase: Fermentation

Nach beendetem Sterilisieren und Abkühlen des Substrats (auf ca. 50° C) werden in das nun Schädlings- und konkurrenzorganismenfreie Substrat vorkultivierte, spezifische thermophile Mikroorganismen eingeimpft und anschließend in einem gesteuerten und kontrollierten Fermentationsprozeß zur Entwicklung gebracht.

Die zur Beimpfung dienenden Mikroorganismen werden im Ursprung der Mikroflora eines pasteurisierten Pferdemistkompostes entnommen, oder sie' werden aus der in der Umwelt natürlich vorhandenen Mikroflora durch Passage über die gesteuerte Fermentation selektioniert und vermehrt. Über die erste Kultur hinaus kann in der Folge fermentiertes Nährsubstrat vorangegangener Kulturen als Impfmaterial benutzt werden. Bei diesem »Nachbau« der Mikroflora muß eine mögliche Entartung beachtet und gegebenenfalls ausgeschaltet werden.

Der erwünschte Ablauf des Fermentationsprozesses wird kontrolliert und gesteuert. Die Fermentation dauert in der Regel zwei Tage, kann aber auch kürzer oder länger sein. Die sich während dieser Zeit entwickelnde eingeimpfte thermophile Mikroflora benötigt Temperaturen zwischen 45° C und 60° C, hohe Luftfeuchtigkeit und intensive Luftumwälzung zur optimalen Entfaltung. Die während der Fermentation sich anreichernde spezifische -Mikroflora mit den dabei einhergehenden Stoff-, Um- und Neubildungen (Fermente, Enzyme = organische Katalysatoren) ist das wirksame Prinzip des Fermentationsprozesses mit dem folgenden beabsichtigten Effekt:

Die Fermentiening des sterilisierten Nährsubstrats bewirkt, daß in und auf diesem die Infektion und Neuentwicklung von unerwünschten Konkurrenzorganismen verhindert oder gehemmt wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, daß sterilisiertes und anschließend fermentiertes Substrat offen und unsteril weiterbehandelt werden kann.

Diese Möglichkeit eröffnet für das neue Verfahren entscheidende vorteilhafte Vereinfachungen und Erleichterungen gegenüber dem streng steril arbeitenden Verfahren:

1. Die sterile Phase endet bereits nach dem Sterilisieren des Substrats, es kann unsteril weiterbehandelt werden.

2. Es werden keine speziellen geschlossenen Sterilisier- und Anzuchtbehälter benötigt.

3. Die nach dem klassischen Verfahren arbeitenden Betriebe können bei einer Umstellung auf das neue Verfahren die vorhandenen Räume, insbesondere Pasteurisierräume, als Fermentationsräume weiter benutzen.

3. Phase: Beimpfen mit Champignonmycel (Brut)

Nach beendeter Fermentierung wird das Substrat auf Beimpftemperatur (Spicktemperatur) unter. 30 °C abgekühlt und mit normaler Champignonkörnerbrut

oder mit »Aktivmycel« beimpft (vgl. Huhnke, W., Sengbusch, R. ν.: »Aktivmycel-Spickung von Champignonkulturen«. Die Deutsche Gartenbauwirtschaft, 7. Jg., Heft 12, 1959).

Der vorausgegangene Fermentationsprozeß bewirkt besonders in 'dieser Phase bedeutende Arbeitserleichterungen gegenüber dem bekannten Steril verfahren:

1. Für das Beimpfen werden keine speziellen sterilen Impfräume benötigt.

2. Das Beimpfen setzt keine geschlossenen Spezialbehälter mit eigens dafür notwendigen Einrichtungen zum Beimpfen voraus. Es wird in normale offene Kulturkisten oder übliche Stellagenbeete geimpft. Die Brut kann mit gebräuchlichen Maschinen eingemischt werden.

3. An die Sterilität der zum Beimpfen verwendeten Champignonbrut werden keine Höchstansprüche gestellt, wie das beim steril arbeitenden Verfahren absolute Voraussetzung ist. Es kann Handelsbrut (Körner- oder Substratbrut) verwendet werden.

4. Es werden keine Fachkräfte mit Spezialausbildung für steriles Arbeiten benötigt.

4. Phase: My eel-Anwuchs

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Das Ui das Substrat eingeimpfte Champignonmycel muß während der anschließenden Anwuchsphase das Substrat vollständig durchwachsen.

Durch den vorausgegangenen Fermentationsprozeß wird nicht nur die Neuentwicklung von Konkurrenz-Organismen während dieser Phase verhindert, darüber hinaus hat der Fermentationsprozeß den Effekt, daß sich im Nährsubstrat ein für das Champignonwachstum freundliches Milieu entwickelt hat, welches das Mycelwachstum fördert und gegenüber dem sterilen Verfahren erheblich beschleunigt.

Im Vergleich zum sterilen Verfahren bieten sich beim erfindungsgemäßen Verfahren weitere folgende Vorteile:

1. Während der Anwuchsphase sind keine geschlossenen Spezial-Anwuchsbehälter erforderlich, es genügen normale übliche offene Kisten. Damit erübrigen sich alle Vorrichtungen zur sterilen Belüftung und zum Gasaustausch.

2. Es werden keine sterilen, sondern normale, allge- ^4! mein übliche Anwuchsräume benötigt.

3. Die Anwuchszeit ist mit 10 bis 14 Tagen gegenüber 20 bis 30 Tagen beim Sterilverfahren erheblich verkürzt.

4. Durch die Möglichkeit der Anwendung der »Aktivmycel-Spickung« Verkürzung der ertraglosen Zeit, Einsparung von Anwuchsraum und Arbeit.

5. Phase: Aufmischen, Ernte, Wiederverwendung

In der dem Durchwachsen des Mycels anschließenden Phase gleichen alle folgenden Maßnahmen (Aufmischen, Ernte, Wiederverwendung) des neuen Verfahrens denen des bekannten sterilen Verfahrens: go

Das vom Champignonmycel völlig durchwachsene Nährsubstrat wird mit Baumwollsaatmehl oder anderen Eiweißträgern aufgemischt und sofort mit Deckerde abgedeckt. 14 bis 22 Tage nach dem Decken beginnt die Ernte.

Bei dem neuen Verfahren werden aufgrund der erfolgreichen Eliminierung der Schädlinge mittels der Sterilisierung, der wirksamen Abwehr der Konkurrenzorganismen als Effekt der Fermentation, sowie der optimalen Bereitstellung der Nährstoffe wesentlich höhere Erträge als beim, bekannten Verfahren erzielt. Während beim klassischen Verfahren bis ca. 20% Pilze vom. Nährsubstrat geerntet werden, sind dies beim -erfindungsgemäßen Verfahren ca. 25 bis 30%.

Entgegen dem bekannten Verfahren kann das abgetragene Substrat bei dem neuen Anbauverfahren nach Auffüllung des verbrauchten Substrats sowie erneuter Sterilisierung wiederverwendet werden.

Den Fortschritt des erfindungsgemäßen neuen Champignon-Anbauverfahrens gegenüber dem bekannten Verfahren kennzeichnen nachstehende Vorteile:

1. Geringere Transportkosten durch Fortfall der sich ständig wiederholenden Transporte von wasserbelastetem Pferdemist, z.T. über weite Entfernungen.

2. Geringere Aufbereitungskosten für das Substrat. Das mehrfache Umsetzen der Kompostierungsstapel während einer Zeit von einer bis zu mehreren Wochen Dauer entfällt, dadurch auch erheblicher Zeitgewinn.

3. Fortfall und Unabhängigkeit von den zum Kompostieren unumgänglichen Spezialkenntnissen und notwendigen langjährigen Erfahrungen.

4. Volle Kontrolle des Substrats in seiner Nährstoffzusammensetzung und Reproduzierbarkeit des nach Rezept hergestellten Substrats.

5. Substratherstellung unabhängig und unbeeinflußt von der Jahreszeit und Witterung, im Gegensatz zum bekannten Verfahren.

6. Sichere Ausschaltung aller im Substrat ursprünglich vorhandenen Schädlinge und Konkurrenzorganismen durch die Sterilisierphase.

7. Keine Geruchsbelästigung wie bei der Kompostierung von Pferdemist Betriebe dieser Art können damit auch in der Nähe von Stadt- und Wohngebieten arbeiten.

8. Durch Fortfall der Geruchsbelästigungen, auch bessere Arbeitsbedingungen.

9. Kompostierplätze oder -Hallen werden frei und können stattdessen für die Lagerung von Substrat-Rohmaterialien benutzt werden.

10. Verringerung des Anbaurisikos, höhere und sicherere Pilzerträge.

11. Wiederverwendung des abgetragenen Nährsubstrats.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Champignon-Anbauverfahrens gegenüber dem bekannten sterilen Champignon-Anbauverfahren sind:

Mit der Einführung des kontrollierten und gesteuerten Fermentationsprozesses nach der Sterilisation des Nährsusbstrats wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine ganze Serie bedeutender Vereinfachungen und Erleichterungen gegenüber dem sterilen Verfahren ausgelöst, die in ihrem Zusammenwirken überhaupt erst die praktische Anwendbarkeit eines kompostierungsfreien Anbauverfahrens in herkömmlicher Weise arbeitenden Betriebes ermöglicht. Damit erst eröffnet sich einem vergrößerten Anbauerkreis die Möglichkeit, die genannten Vorteile des Anbauverfahrens nach der Erfindung zu nutzen. Dazu kommt noch eine besondere Eignung des Verfahrens zur Mechanisierung bis zur Automation für industrielle Großbetriebe.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Kultivieren von Champignons unter Verwendung von nicht kompostiertem Nährsubstrat, das aus Kohlehydrat- und Eiweißträgern sowie aus dem pH-Wert und die wasserhaltende Kraft regelnden Stoffen besteht, welches durch Hitze, Gase oder Strahlen sterilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat im sofortigen Anschluß an das Sterilisieren einem kontrollierten und gesteuerten Fermentationsprozeß mit spezifischen Mikroorganismen unterzogen wird, wonach das Substrat — ohne Gefahr einer Infektion durch Konkurrenzorganismen des Champignons — offen und unsteril in allen anschließenden Phasen weiter behandelt wird, mit anschließender in an sich bekannter Weise offener Beimpfung mit Champignon-Körner- oder -Substratbrut oder im Champignon-Aktivmycel-Spickverfahren — im letzten Fall mit sofortiger Abdeckung — so dann nach dem Durchwuchs Aufmischen und Aufwerten des vom Mycel durchwachsenen Substrats mit Eiweißträgern, Abdecken, Temperaturkontrolle und Temperaturregulierung bis zum Beginn der Ernte.