WO1991016281A1 - Nährstoffkonzentrat für den pilzanbau und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO1991016281A1 PCT/EP1991/000757 EP9100757W WO9116281A1 WO 1991016281 A1 WO1991016281 A1 WO 1991016281A1 EP 9100757 W EP9100757 W EP 9100757W WO 9116281 A1 WO9116281 A1 WO 9116281A1
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excrement
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Klaus Grabbe
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01G18/00—Cultivation of mushrooms
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the invention is concerned with a nutrient concentrate for mushroom cultivation and a method for its production, in particular for the cultivation of higher mushrooms, preferably mushrooms, e.g. B. Mushrooms.
  • the production of nutrient concentrates for mushroom cultivation pursues the goal of converting biogenic organic substance in such a way that it represents an elitist or selective nutrient source for the mushroom mycelia, in particular edible mushroom mycelia, which is not or only with difficulty accessible to competitive organisms.
  • mushroom mycelium uses ligno protein as a source of carbon and nitrogen.
  • Ligno protein is formed during lignin degradation in the course of rotting processes during composting and cannot be used by competing organisms in fungal culture substrates that are produced for the currently cultivable types of mushrooms (genus Agaricus). This results in a selectivity of the nutrient supply, which enables a trouble-free colonization of the culture substrate by the edible mushroom mycelium. Similar interrelationships between substrate and type of fungus also arise for other compost-colonizing Basidiomycete species, e.g. B. Tricholoma nudum. The amount of carbon and nitrogen available on the basis of composted organic matter available during the cultivation period determines the amount of mushroom yield.
  • Ligno protein is only formed to a limited extent during the composting of lignocellulosic residues in the course of the production of the culture substrate. It is possible to increase the yield of the fungal culture substrates that are later inoculated with fungal mycelium or that have already grown through (see explanation in the attached table on p. 13) by adding suitable nutrient concentrations.
  • DE-38 05 864 AI discloses a method for the environmentally friendly removal of cattle manure.
  • the cattle manure is solidified and the solidified material is converted into compost, which should be of high quality or quality-optimized.
  • compost As a nutrient concentrate for in any case, it is completely unsuitable for growing mushrooms. Free ammonia and the regularly high pH value cause mushroom spawn to die off in no time.
  • the high composting temperature of approximately 80 ° C. specified in DE-38 05 864 A1 also prevents lignoprotein from being made available in a form that is degradable by edible fungal mycelium.
  • this document expressly stipulates that solid manure must be repeatedly soaked with liquid manure (high ammonia content).
  • the invention aims to remedy the above-mentioned problems of upgrading fungal culture substrates.
  • the nutrient concentrate for mushroom cultivation is characterized by a high concentration characterized by lignoprotein and can be produced in particular as follows:
  • Excrements of cattle are biochemically and / or microbially, namely fermentatively and / or controlled by composting in such a way that the end product has a low pH value adapted to the fungal mycelium, essentially free of is free ammonia and contains selectively usable lignoprotein from fungal mycelium (claims 1 and 2).
  • this goal is achieved in that in the process for the production of a nutrient concentrate for mushroom cultivation, excrement of cattle is biochemically and / or microbially, namely fermentatively and / or composted, processed in such a controlled manner that the end product is a lower one adapted to the fungal mycelium Has pH, is essentially free of free ammonia and contains selectively recyclable lignoprotein in high concentration from the fungal mycelium (claim 3).
  • the present invention is not a variant of previously conventional methods, namely to make nutrients more difficult to obtain by microbial denaturation. Rather, it is on the way to construct a nutrient concentrate that mainly contains lignoprotein as a nutrient. Lignoprotein is also formed during composting by chemical reactions of the previously biologically activated lignin with protein. However, the amount formed is limited due to the legality of the underlying microbial turnover. The additional application of separately prepared lignoproteins to the fungal culture substrate represents a qualitative improvement that cannot be achieved conventionally.
  • bovine excrements in particular bovine liquid manure, do not only consist of lignoprotein.
  • the living microbial biomass also contains urea and many other substances that can be quickly broken down and converted, especially ammonia.
  • the pH value is between 9 and 10.
  • the fungal mycelium only tolerates pH values below 8 and hardly any ammonia.
  • bovine excrement is a completely unsuitable additive to fungal culture substrate. Only the preparation according to the invention * in a downstream fermentation and / or composting process leads to a product of the desired quality. This product no longer contains free ammonia and has a correspondingly low pH.
  • Fermentation in the technological sense is understood to mean all biochemical / microbial substance conversions under anaerobic and aerobic conditions in liquid systems (the above-mentioned reference H.P. SCHLEGEL: dealt Mikrobiologie, S 316).
  • Composting is the conversion of biogenic residues including lignocellulose into humus (SCHLEGEL, S 407). Composting is linked to fixed processing systems. So there is no liquid composting or liquid grotto.
  • Process management understood, which in fermentations and composting is based on parameters that enable certain substance conversions. For example, nitrification only takes place at temperatures below 40 ° C in a 1Q liquid and solid environment. Lignin degradation, however, only takes place in solid systems at temperatures below 50 ° C. The basidiomycetes responsible for this are unable to grow submerged.
  • the fermentative preparation according to the invention pursues the purpose of binding free ammonia as quickly as possible by the formation of microbial biomass, while the composting also pursues the inclusion of the lignocellulose in the nitrogen binding.
  • Beef excrements prepared according to the invention prove to be a suitable additive and increase the harvest yield on average by 30%.
  • the risk of upgrading the mushroom culture substrate described above is reduced by the fact that according to the invention
  • the ligno-protein reservoir can also be filled during the production of the edible mushroom, in particular mushroom, culture substrate if one
  • nutrient concentrate produced according to the invention can even be inoculated with fungal mycelium or even already
  • bovine liquid manure is used as the excrement of cattle, with further preferably the liquid phase of the bovine excrement being separated off for the purpose of obtaining solid matter.
  • the finely dispersed material of the remplissigpha ⁇ se in particular thin slurry and formed on the information contained in its nitrogen, whereby an aggregate of the reduced because of its N-content risikoioser c in the application.
  • the easily soluble nitrogen compounds (ammonia, low molecular weight organic substances, eg amino acids, sometimes microbial biomass) remain in the liquid phase.
  • the solid fraction contains the lignoprotein, which is important here. The proportion of easily soluble nitrogen is greatly reduced, which facilitates its complete elimination. (Claims 6 and 7). 5
  • liquid bovine excrement is preferably replaced by suitable organic and / or inorganic additives or solids, e.g. B. tobacco dust, cellulose, perlite, structured to prepare them in the solid state (compost or rotting).
  • suitable organic and / or inorganic additives or solids e.g. B. tobacco dust, cellulose, perlite, structured to prepare them in the solid state (compost or rotting).
  • B. tobacco dust, cellulose, perlite structured to prepare them in the solid state (compost or rotting).
  • This makes it possible to bind the excess ammonia nitrogen from the bovine excrement to lignin (lignoprotein) and to preserve it for the culture mycelium. Only the culture mushroom mycelium can break down the lignoprotein complex again.
  • the batch formulation and the process control within the meaning of the invention (claims 2 and 3) must be controlled (claim 8).
  • the mass conversion is preferably controlled via the temperature (claim 5).
  • the necessary ⁇ -_ The specialist knows
  • free ammonia is extracted from the liquid bovine excrement during the processing process.
  • the 5 preparation process must be carried out at incubation conditions ⁇ 50 C in order to achieve a rapid ammonia binding in the microbial biomass and to the ligno-cellulose (composting).
  • fermentative processing at temperatures> 50 C Q is also possible; only here the microbial biomass as the sole ammonia recycler before autolysis, e.g. B. can be preserved by drying the material.
  • the free ammonia can also be removed by rinsing out, by gassing or coupling nitrification and denitrification r during the preparation process.
  • the liquid bovine excrements can therefore preferably also be treated under the aerobic conditions of nitrification.
  • the nitrate formed from ammonia is subsequently removed Anaerobia to nitrous oxide (N 2 0 or N 2 ) denitrified. Both compounds are gaseous 0 and escape.
  • the nutrient concentrate obtained according to this process variant consists of lignoprotein and inertized microbial biomass, the inertization preferably being achieved by drying at the right time namely, to note that the biomass of the autolysis decays when the supplied nutrients dry up, so if one wishes to maintain the unstable component "biomass", it must be rendered inert (claim 9)
  • the ammonia is preferably bound to the organic substance or added to the microbial biomass by adding suitable carbon sources.
  • the added additives must be chosen so that nitrogen, for. B. 5 ammonia, microbially sustainably bound. This can be achieved by coordinating the sales speeds of selected carbon and nitrogen sources.
  • len e.g. B. ground cellulose, spent grain, pomace, tobacco, fish meal, natural oils, molasses, suitable C ⁇ -Verhalt ⁇ nisse be set.
  • the excess ammonia is bound in the living biomass of the microorganisms. It should be noted here that this biomass of autolysis expires when the added nutrients dry up. If one relies on the formation of the unstable component "biomass", this must be rendered inert.
  • the latter is preferably achieved by drying the liquid bovine excrement at the right time.
  • the nutrient concentration obtained by this process variant consists of the original content of lignoprotein from the bovine excrement and, in addition, lignoprotein formed in small amounts during the preparation process and inerted microbial biomass. (Claims 4 and 10).
  • the ammonia can preferably also be bound by suitable sorbents, for example clay materials, e.g. B. bentonite. An abiotic elimination of ammonia toxicity is thereby achieved.
  • suitable sorbents for example clay materials, e.g. B. bentonite. An abiotic elimination of ammonia toxicity is thereby achieved.
  • the ammonia is stored in the layered structure of the clay minerals and removed to this extent (claim 11).
  • the preparation is always aimed at obtaining only the lignoprotein as a selective nutrient source.
  • the products obtained so far can be varied by means of additives which are not an integral part of the biological treatment process. This allows their effect as a nutrient concentrate to be optimized during the mushroom cultivation process.
  • the sales product can contain a separate nitrogen or carbon excess, for example by adding protein or cellulose, in order to compensate for quality defects in the basic fungal culture substrates.
  • the manufacture of the product is based on this one of the selected process design and packaging by additives, which are to be understood as a combination of carbon and nitrogen sources.
  • a preferred addition of suitable carbon and / or nitrogen sources e.g. Wheat bran and / or feather flour, allowed after completion of the processing process, that is, beyond the requirements of the desired microbial metabolism, a variation of the product in the direction of graded qualities in the sense of a yield-increasing efficiency, for.
  • Nitrogen-containing organic substance, e.g. Protein after addition to the fungal culture substrate, is generally converted by the fungal mycelium and the competing flora with the release of ammonia. The mineralization of denatured protein is delayed, which has already been described.
  • a further enhancement of the basic products from bovine excrement is desirable from the various aspects. value.
  • water-storing source body for. B. algae flours, perlite
  • the digestion of dry mixed nutrient concentrates can be facilitated.
  • free-flowing substances such as perlite, lignite dust, lime and / or gypsum
  • Gypsum and lime improve the buffer capacity, because the induction of a yield-increasing metabolism also accelerates the acidification of the fungal culture substrate, which has to be compensated.
  • Growth and micronutrients, such as manganese are important if they become income-limiting factors within the meaning of Liebig's law. This can occur if the supply of carbon and nitrogen during the mushroom cultivation is more than sufficient (claim 13).
  • microorganism species In order to facilitate the digestion of the nutrient concentrate, the addition of microorganism species is provided, which is also used in rotting processes, i.e. Composting processes that play a role in the lignocellulose digestion, e.g. Microorganism species of the genus Humicula.
  • the types of microorganisms can be fixed to the carrier or added in suspension.
  • a preferred addition of special types of microorganisms, for example the genus Humicula, to the products produced according to the invention takes into account the fact that, in addition to antagonisms, there are also synergistic interrelationships between the edible mushroom mycelium and certain types of accompanying flora in the cultivation substrates for mushroom cultivation.
  • special enzymes in particular cellulases, are added in a suitable manner, in particular bound to carriers, to the nutrient concentrate during production or at the time the finished product is assembled.
  • the l Degradation of lignocellulose is more specific to the present
  • the processed material is preferably prepared and packaged in a moist, dried, pelletized and / or ground manner.
  • the packaging serves to stabilize the finished product, which in principle is neither running . pelleted can still be sold ground. However, it is preferably pelletized and / or ground packed (claim 16).

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Abstract

Ein Nährstoffkonzentrat für den Pilzanbau und ein Verfahren zu seiner Herstellung zeichnen sich dadurch aus, daß Exkremente der Rindertierhaltung biochemisch/mikrobiell, nämlich fermentativ und/oder durch Kompostierung, derart gesteuert aufbereitet werden, daß das Endprodukt einen dem Pilzmyzel angepaßten niederen pH-Wert hat, im wesentlichen frei von freiem Ammoniak ist und selektiv vom Pilzmyzel verwertbares Lignoprotein hoher Konzentration enthält.

Description

Nährstoffkonzentrat für den Pilzanbau und Verfahren zu dessen Herstellung
Technisches Gebiet
Die Erfindung befaßt sich.mit einem Nährstoffkonzentrat für den Pilzanbau und einem Verfahren zu dessen Herstel¬ lung, insbesondere für den Anbau höherer Pilze, vorzugs¬ weise Speisepilze, z. B. Champignons.
Zugrundeliegender Stand der Technik
Die Herstellung von Nährstoffkonzentraten für den Pilzanbau verfolgt verfahrenstechnisch das Ziel, biogene organische Substanz so umzuwandeln, daß sie für die Pilzmyzelien, insbesondere Speisepilzmyzelien, eine elitäre oder selektive Nährstoffquelle darstellt, die Konkurrenzorganismen nicht oder nur schwer zugänglich ist.
Wachsendes Speisepilz-, insbesondere Champignonmyzel nutzt Ligno-Protein als Kohlenstoff-und Stickstoffquelle.
Ligno-Protein wird während des Ligninabbaus im Zuge von Rotteprozessen während der Kompostierung gebildet und kann von Konkurrenzorganismen in Pilzkultursubstraten, die für die derzeit kultivierbaren Champignonarten (Gattung Agaricus) hergestellt werden, nicht genutzt werden. Daraus ergibt sich eine Selektivität des Nährstoffangebotes, die eine störungsfreie Besiedelung des Kultursubstrates durch das Speisepilzmyzel ermöglicht. Ähnliche Wechselbezie¬ hungen zwischen Substrat und Pilzart ergeben sich auch für andere kompostbesiedelnde Basidiomycetenarten, z. B. Tricholoma nudum. Das während der Kultivierungszeit verfügbare Kohlenstoff- und Stickstoffangebot auf der Basis kompostierter organischer Substanz bestimmt die Höhe des Pilzertrages. Ligno-Protein wird während der Kompostierung lignozellulo- sehaltiger Reststoffe im Verlauf der Kultursubstrather- stellung nur im begrenzten Umfange gebildet. Es besteht die Möglichkeit einer ertragserhöhenden Aufwertung der später mit Pilzmyzel beimpften oder bereits durchwachsenen PilzkulturSubstrate (s. Erläuterung in der beigefügten Tabelle S. 13) durch Zugabe geeigneter Nährstoffkonzentra- te.
Eine Aufwertung von Pilzkultursubstraten mit leichtver- wertbaren organischen Kohlenstoff- und Stickstoffquellen führt oft zu folgendem Problem: unerwünschte Konkurrenz- Organismen, denen während der Kompostherstellung bereits die Ernährungsgrundlage entzogen wurde, werden ebenfalls wieder gefördert. Dadurch kann das Milieu so verdorben werden, daß das Pilzmyzel nicht mehr wächst. Auch kommt es durch den Anstieg der Atmungsintensität der Mikroflora und/oder des Speisepilzmyzels zu Wärmestaus (Temperaturen > 30 C), die das Speisepilzmyzel abtöten.
Um die Nachteile der Aufwertung zu vermeiden oder zu mindern, werden z. Zt. Proteine durch Hitzeeinwirkung oder durch Begasen mit Formalin denaturiert. Hierdurch soll deren mikrobielle Abbaubarkeit erschwert werden. Auch werden relativ schwerverwertbare Naturstoffe, z. B. Federmehl, als Zuschlagstoffe eingesetzt. Die eingemisch¬ ten Zuschlagstoffe sind jedoch immer Fremdstoffe im Vergleich mit dem kompostierten Material als Basissub¬ strat.
Aus der DE-38 05 864 AI (NEMETZ) ist ein Verfahren zur umweltfreundlichen Beseitigung von Rindergülle bekannt. Hierzu wird die Rindergülle verfestigt und das verfestigte Material in Kompost umgewandelt, der hochwertig bzw. qualitätsoptimiert sein soll. Als Nährstoffkonzentrat für den Pilzanbau ist er jedenfalls völlig ungeeignet. Freier Ammoniak und der regelmäßig hohe pH-Wert lassen Pilzmyzel in kürzester Zeit absterben. Auch verhindert die in der DE-38 05 864 AI angegebene hohe Kompostierungstemperatur von ca. 80°C, daß Lignoprotein in einer von Speise¬ pilzmyzel abbaubaren Form zur Verfügung gestellt wird. Darüberhinaus schreibt diese Druckschrift ausdrücklich vor, Festmist immer wieder erneut mit flüssiger Gülle zu tränken (hoher Ammoniakgehalt).
Die DE 38 26 247 AI (THIELE) befaßt sich mit dem Problem, daß die wirksamen Bestandteile tierischer Exkremente beim Ausbringen auf dem Feld weitgehend verloren gehen. Nach der genannten Druckschrift liegen die wirksamen Bestand- teile in der Wasserphase der Exkremente gelöst vor und bestehen im wesentlichen aus Ammoniak (NH3 ). Diese wirksamen Bestandteile möchte die Druckschrift erhalten, nicht aber den Feststoffanteil, der bei Rinderexkrementen allein das Lignoprotein enthält.
Weiterhin befassen sich folgende Dokumente mit dem Pilzanbau: H.G. SCHLEGEL, Allgemeine Mikrobiologie, Thieme-Verlag 1981, insbesondere S 316, 407; Mushroo Science, Band 1 bis Band 12, 1950 bis 1987; und W. HUNTE, K. GRABBE, Champignonanbau, Parey-Verlag, 1989. In dieser Literatur werden die für den Pilzanbau zuständigen Fachmann gängigen Fachausdrücke verwendet, deren sich auch die vorliegende Anmeldung bedient; insoweit wird ausdrücklich auf diese Literatur verwiesen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf ab, Abhilfe bei den obengenann¬ ten Problemen der Aufwertung von Pilzkultursubstraten zu schaffen.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß sich das Nährstoff- konzentrat für den Pilzanbau durch eine hohe Konzentration von Lignoprotein auszeichnet und insbesondere wie folgt herstellbar ist: Exkremente der Rindertierhaltung werden biochemisch und/oder mikrobiell, nämlich fermentativ und/oder durch Kompositierung derart gesteuert aufberei¬ tet, daß das Endprodukt einen dem Pilzmyzel angepaßten niederen pH-Wert hat, im wesentlichen frei von freiem Ammoniak ist und selektiv vom Pilzmyzel verwertbares Lignoprotein enthält (Ansprüche 1 und 2).
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß bei dem Verfahren zur Herstellung eines Nährstoffkonzentrates für den Pilzanbau Exkremente der Rindertierhaltung biochemisch und/oder mikrobiell, nämlich fermentativ und/oder durch Kompostierung, derart gesteuert aufbereitet werden, daß das Endprodukt einen dem Pilzmyzel angepaßten niederen pH-Wert hat, im wesentlichen frei von freiem Ammoniak ist und selektiv vom Pilzmyzel wiederverwertbares Lignoprotein in hoher Konzentration enthält (Anspruch 3).
Die vorliegende Erfindung ist keine Variante bisher üblicher Verfahren, nämlich Nährstoffe durch Denaturierung mikrobiell schwerer verfügbar zu machen. Vielmehr geht sie den Weg, ein Nährstoffkonzentrat zu konstruieren, das überwiegend Lignoprotein als Nährstoff enthält. Lignopro¬ tein wird auch während der Kompostierung durch chemische Reaktionen des zuvor biologisch aktivierten Lignins mit Protein gebildet. Die gebildete Menge ist jedoch aus Gründen der Gesetzmäßigkeit des zugrundeliegenden ikrobiellen StoffUmsatzes begrenzt. Die zusätzliche Applikation separat aufbereiteten Lignoproteins zum Pilzkutursubstrat stellt eine qualitative Verbesserung dar, die konventionell nicht erreichbar ist.
Organische Substanz durchläuft in Wiederkäuern, also etwa Rindern, den Pansen als "Naturfermenter". Hier bildet sich Lignoprotein in einer sonst nirgends nachweisbar hohen Konzentration. Exkremente der Rindertierhaltung, insbeson- dere also Rinderflüssigmist, erweisen sich daher als ideales Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Nährstoffkonzentrates für den Pilzanbau.
Allerdings bestehen Rinderexkremente, insbesondere Rinder¬ flüssigmist nicht nur aus Lignoprotein. Die lebende mikrobielle Biomasse enthält auch Harnstoff und viele andere Substanzen, die rasch ab- und umgebaut werden können, insbesondere Ammoniak. Außerdem liegt der pH-Wert zwischen 9 und 10. Das Pilzmyzel toleriert aber nur pH- Werte unter 8 und kaum Ammoniak. Rinderexkremente sind daher in ihrer natürlichen Beschaffenheit und Zusammenset¬ zung ein völlig ungeeigneter Zuschlagstoff zu Pilzkultur¬ substrat. Erst die erfindungsgemäße Aufbereitung*in einem nachgeschalteten Fermentations- und/oder Kompostierungs- prozeß führt zu einem Produkt gewünschter- Qualität. Dieses Produkt enthält kein freies Ammoniak mehr und besitzt einen entsprechend niederen pH-Wert.
Vor einem weiteren Eingehen auf die Erfindung sollen einige Begriffe klargestellt werden:
Unter Fermentation im technologischen Sinn versteht man alle biochemischen/mikrobiellen Stoffumsetzungen unter anaeroben und aeroben Verhältnissen in flüssigen Systemem (die eingangs angegebene Literaturstelle H.P. SCHLEGEL: Allgemeine Mikrobiologie, S 316).
Kompostierung ist die Umwandlung biogener Reststoffe unter Einbeziehung von Lignozellulose in Humus (SCHLEGEL, S 407). Die Kompostierung ist an feste Aufbereitungssy- steme gebunden. Es gibt also keine Flüssigkompostierung oder Flüssigrotte.
Ungezielte Aufbereitungen von Reststoffen im Sinne biochemisch-mikrobieller Stoffumsetzungen werden bei¬ spielsweise in den eingangs genannten Dokumenten DE 38 26 247 AI (THIELE) und DE 38 05 864 AI (NEMETZ) verwendet. l In diesen Dokumenten werden Verfahren dargestellt, die nur eine diffuse, biologisch nicht begründbare Prozeßfüh¬ rung enthalten.
5 Unter gezielter oder gesteuerter Aufbereitung wird eine
Prozeßführung verstanden, die sich bei Fermentationen und bei der Kompostierung auf Parameter stützt, die bestimmte StoffUmsetzungen ermöglichen. So findet beispielsweise die Nitrifikation nur bei Temperaturen unter 40°C in 1Q flüssigem und festem Milieu statt. Der Ligninabbau hingegen findet nur in festen Systemen bei Temperaturen unter 50°C statt. Die hierfür verantwortlichen Basidiomy¬ zeten vermögen nämlich nicht submers zu wachsen.
-_ Die erfindungsgemäße fermentative Aufbereitung verfolgt den Zweck, freies Ammoniak möglichst rasch durch die Bildung mikrobieller Biomasse zu binden, während die Kompostierung auch die Einbeziehung der Lignozellulose in die Stickstoffbindung verfolgt.
20
Erfindungsgemäß aufbereitete Rinderexkremente erweisen sich als geeigneter Zuschlagsstoff und steigern den Ernteertrag durchschnittlich um 30 %. Dabei wird das eingange geschilderte Risiko der Aufwertung des Pilzkul¬ tursubstrates dadurch gemindert, daß erfindungsgemäß ein
25 kompostbürtiges Produkt, nämlich das Ligno-Protein appliziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Auffüllung des Ligno-Protein-Reservoirs auch während der Herstellung des Speisepilz-, insbesondere Champignon¬ kultursubstrates vorgenommen werden kann, wenn eine
30 Formulierung gewählt wird, die auf diese Zweckbestimmung zugeschnitten ist. Diese Art des gezielten Einsatzes eines Nährstoffkonzentrates gibt es bisher nicht. Das erfin¬ dungsgemäß hergestellte Nährstoffkonzentrat kann sogar einem bereits mit Pilzmyzel beimpften oder sogar bereits
35 durchwachsenen Pilzkultursubstrat zugegeben werden, um eine Ertragserhöhung zu erzielen. Gäbe man hingegen das nach dem Stand der Technik gemäß dem DE 38 26 247 AI ! (THIELE) oder DE 38 05 864 AI (NEMETZ) erzielte Verfah¬ renserzeugnis einem mit Pilzmyzel beimpften oder bereits durchwachsenen Pilzkultursubstrat zu, träte bestenfalls eine Ertragsminderung ein, voraussichtlich aber der Tod
5 des Pilzmyzels.
Vorzugsweise werden als Exkremente der Rindertierhaltung Rinderflüssigmist verwendet, wobei weiter vorzugsweise die Flüssigphase der Rinderexkremente zum Zwecke der Q Feststoffgewinnung abgetrennt wird. Man verzichtet in diesem Falle auf das feindisperse Material der Flüssigpha¬ se, insbesondere Dünngülle und auf den in ihr enthaltenen Stickstoff, wodurch ein Zuschlagstoff entsteht, der aufgrund seines verringerten N-Gehaltes risikoioser in c der Anwendung ist. Er bietet sich in dieser Formulierung für eine Anbaupraxis an, deren Möglichkeiten der Klimabe¬ herrschung während des Pilzkultivierungsprozesses begrenzt sind. In der Flüssigphase verbleiben die leichtlöslichen Stickstoffverbindungen (Ammoniak, niedermolekulare organische Substanzen, z.B. Aminosäuren, z.T. mikrobielle 0 Biomasse). Die feste Fraktion enthält das Lignoprotein, auf das es hier ankommt. Der Anteil leicht löslichen Stickstoffs ist stark reduziert, was dessen restlose Elimination erleichtert. (Ansprüche 6 und 7). 5
Weiterhin werden vorzugsweise die flüssigen Rinderexkre¬ mente durch geeignete organische und/oder anorganische Zuschlag- oder Feststoffe, z. B. Tabakstaub, Zellulose, Perlite, strukturiert, um sie im festen Zustand (Kompost bzw. Rotte) aufbereiten zu können. Hierdurch gelingt es, den überschüssigen Ammoniakstickstoff aus den Rinderexkre¬ menten an Lignin zu binden (Lignoprotein) und für das Kulturpilzmyzel zu konservieren. Nur das Kulturpilzmyzel kann den Lignoprotein-Komplex wieder abbauen. Dabei muß natürlich die Gemengerezeptur und die Prozeßführung im Sinne der Erfindung (Ansprüche 2 und 3) gesteuert werden (Anspruch 8). Vorzugsweise wird der Stoffumsatz über die Temperatur gesteuert (Anspruch 5). Die erforderlichen ■-_ Parameter hierzu kennt der Fachmann.
Weiterhin wird den flüssigen Rinderexkrementen während des Aufbereitungsprozesses freies Ammoniak entzogen. Der 5 Aufbereitungsprozeß muß bei Inkubationsbedingungen < 50 C geführt werden, um eine zügige Ammoniakbindung in die mikrobielle Biomasse und an die Ligno-Zellulose zu erreichen (Kompostierung). Es ist allerdings auch eine fermentative Aufbereitung bei Temperaturen > 50 C Q möglich; nur muß hierbei die mikrobielle Biomasse als alleiniger Ammoniakverwerter vor der Autolyse, z. B. durch Trocknen des Materials, konserviert werden. Der freie Ammoniak kann auch durch Ausspülen, durch Begasung oder Kopplung von Nitrifikation und Denitrifikation r während des Aufbereitungsprozesses entzogen .werden." Die flüssigen Rinderexkremente können also bevorzugt auch unter den aeroben Bedingungen der Nitrifikation behandelt werden. Das aus Ammoniak mikrobiell gebildete Nitrat wird anschließend unter Anaerobie zu Distickstoffoxid (N20 bwz. N2 ) denitrifiziert. Beide Verbindungen sind gasförmig 0 und entweichen. Das nach dieser Verfahrensvariante erreichte Nährstoffkonzentrat besteht aus Lignoprotein und inertisierter mikrobieller Biomasse, wobei die Inertisierung bevorzugt durch Trocknung zum richtigen Zeitpunkt erzielt wird. Hierbei ist nämlich zu beachten, 5 daß die Biomasse der Autolyse verfällt, wenn die zugeführ¬ ten Nährstoffe versiegen. Wünscht man also die Beibehal¬ tung der instabilen Komponente "Biomasse", muß diese inertisiert werden (Anspruch 9). 0
Nach einer weiteren Verfahrensvariante wird der Ammoniak bevorzugt durch Zugabe geeigneter Kohlenstoffquellen an die organische Substanz gebunden oder in die mikrobielle Biomasse überführt. Die zugegebenen Zuschlagsstoffe müssen dabei so gewählt werden, daß Stickstoff, z. B. 5 Ammoniak, mikrobiell nachhaltig gebunden wird. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß in Abstimmung der Umsatzge¬ schwindigkeiten gewählter Kohlenstoff- und Stickstoffquel- len, z. B. gemahlene Zellulose, Treber, Trester, Tabakre¬ ste, Fischmehl, Naturöle, Melasse, geeignete C^-Verhält¬ nisse eingestellt werden. Das überschüssige Ammoniak wird also in der lebenden Biomasse der Mikroorganismen gebunden. Hierbei ist zu beachten, daß diese Biomasse der Autolyse verfällt, wenn die zugeführten Nährstoffe versiegen. Setzt man auf die Bildung der instabilen Komponente "Biomasse", muß diese inertisiert werden. Letzteres wird vorzugsweise durch Trocknung der flüssigen Rinderexkremente zum richtigen Zeitpunkt erreicht. Das nach dieser Verfahrensvariante erzielte Nährstoffkonzen¬ trat besteht aus dem ursprünglichen Gehalt an Lignoprotein aus den Rinderexkrementen und zusätzlich während des Aufbereitungsprozesses in kleinen Mengen gebildeten Lignoproteins sowie inertisierter mikrobieller Biomasse. (Ansprüche 4 und 10).
Alternativ und/oder gleichzeitig läßt sich der Ammoniak vorzugsweise auch durch geeignete Sorbentien binden, etwa Tonmaterialien, z. B. Bentonit. Hierdurch wird eine abiotische Ausschaltung der Ammoniaktoxizität erreicht. Das Ammoniak wird dabei in das Schichtengebilde der Tonmineralien eingelagert, und insoweit entfernt (Anspruch 11).
Stets ist die Aufbereitung darauf gerichtet, nur das Lignoprotein als selektive Nährstoffquelle zu gewinnen.
Die bisher erhaltenen Produkte können durch Zuschlagstof¬ fe, die nicht integraler Bestandteil des biologischen Aufbereitungsprozesses sind, variiert werden. Hierdurch kann ihre Wirkung als Nährstoffkonzentrat während des Pilzkultivierungsprozesses optimiert werden. So kann per Rezeptur das Verkaufsprodukt einen separaten Stickstoff¬ oder KohlenstoffÜberschuß, z.B. durch Zusatz von Protein oder Zellulose enthalten, um Qualitätsmängel bei den Basis-Pilzkultursubstraten aufzufangen. Die Herstellung des Produktes stützt sich dabei auf eine der gewählten Verfahrensgestaltung und eine Konfektionierung durch Additive, die als Kombination von Kohlenstoff- und Stickstoffquellen aufzufassen sind.
Ein bevorzugter Zusatz geeigneter Kohlenstoff- und/oder Stickstoffquellen, z.B. Weizenkleie und/oder Federmehl, nach Abschluß des Aufbereitungsprozesses gestattet, also über die Erfordernisse des gewünschten mikrobiellen Stoffumsatzes hinaus eine Variation des Produktes in Richtung auf abgestufte Qualitäten im Sinne einer ertragssteigernden Effizienz, z. B. die Entwicklung einer Produktlinie mit steigenden N-Gehalten zwischen- 2. und 6 %. In der Praxis ist die Auswahl unter den verschiedenen Produkten von den klimatechnischen Rahmenbedingungen im jeweiligen Pilzanbaubetrieb abhängig. Stickstoffhaltige organische Substanz, z.B. Eiweiss, wird nach Zusatz zum Pilzkultursubsträt vom Pilzmyzel und der Konkurrenzflora in der Regel unter Ammoniakfreisetzung umgesetzt. Die Mineralisation denaturierten Proteins verzögert sich, was bereits beschrieben wurde. Bei fortgeschrittener Rotte, also fortgeschrittenem Kompostierungsprozeß - das ist während der Kultivierungsperiode der Speisepilze bereits der Fall - erfolgt die Bereitstellung von Kohlenstoff zu langsam, um den Schub an -mobilisiertem Stickstoff ertragssteigernd durch Biomassebildung aufzufangen. Dieser Nachteil zeigt sich bei konventionellen Aufwer- tungsmitteln immer dann, wenn das Basissubstrat bereits mit organisch gebundenem Stickstoff bis an die Grenze des möglichen befrachtet ist. Daher ist der Zusatz geeigneter, d.h. leicht verwertbarer Kohlenstoffquellen, vorteilhaft. In umgekehrter Weise können geringe Gehalte am Gesamt¬ stickstoff im Basissubstrat durch Stickstoffliefernde Zuschläge ertragssteigernd ausgeglichen werden (Anspruch 12).
Eine weitere Aufwertung der Basisprodukte aus Rinderex¬ krementen ist unter den verschiedenen Aspekten wünschens- wert. Durch einen bevorzugten Zusatz wasserspeichernder Quellkörper, z. B. Algenmehle, Perlite, kann der Aufschluß trocken eingemischter Nährstoffkonzentrate erleichtert werden. Bei der Applikation von Feuchtmaterial dient der Zusatz rieselungsfordernder Stoffe, z.B. Perlite, Braunkohlenstaub, Kalk und/oder Gips der notwendigen Dosierung und Verteilung im Basissubstrat. Gips und Kalk verbessern die Pufferkapazität, denn die Induktion eines ertragsteigernden Stoffumsatzes beschleunigt auch die Ansäuerung des Pilzkultursubstrates, die kompensiert werden muß. Wuchs- und Mikronährstoffe, z.B. Mangan sind dann wichtig, wenn sie im Sinne des Gesetzes Liebigs zu ertragsbegrenzenden Faktoren werden. Dieser Fall kann eintreten, wenn das Kohlenstoff- und Stickstoffahgebot während der Pilzkultivierung mehr als ausreichend ist (Anspruch 13).
Um den Aufschluß des Nährstoffkonzentrats zu erleichtern, ist der Zusatz an Mikroorganismenarten vorgesehen, die auch bei Rotteprozessen, d.h. Kompostierungsprozessen, während des Aufschlusses von Lignozellulose eine Rolle spielen, z.B. Mikroorganismenarten der Gattung Humicula. Die Mikroorganismenarten können trägerfixiert oder in Suspension zugesetzt werden.
Ein bevorzugter Zusatz spezieller Mikroorganismenarten, etwa der Gattung Humicula, zu den erfindungsgemäß hergestellten Produkten trägt der Tatsache Rechnung, daß in den Kultursubstraten für den Pilzanbau neben Antagonis¬ men auch synergistische Wechselbeziehungen zwischen dem Speisepilzmyzel und bestimmten Arten der Begleitflora bestehen (Anspruch 14).
Nach einer weiteren Verfahrensvariante werden spezielle Enzyme, insbesondere Zellulasen, in geeigneter Weise, insbesondere an Trägerstoffen gebunden, dem Nährstoffkon¬ zentrat während der Herstellung oder zum Zeitpunkt der Konfektionierung des Fertigproduktes zugemischt. Der l Abbau von Lignozellulose ist an die Gegenwart spezieller
Enzymsysteme geknüpft, die induziert werden müssen. Die Erhöhung der Konzentration durch Zugabe geeigneter Enzymisolate führt zur verstärkten Freisetzung gut
5 verwertbarer Monomere aus hochmolekularen Polymeren, z.B. Zellulose, was sich in bereits beschriebener Weise vorteilhaft auf die Myzelernährung und damit den Ertrag auswirkt (Anspruch 15).
IQ Eine praxisadequate Angebotsform wird dadurch erreicht, daß vorzugsweise das aufbereitete Material feucht, getrocknet, pelletiert und/oder gemahlen aufbereitet und verpackt wird. Die Verpackung dient der Stabilisierung des fertigen Produktes, das grundsätzlich auch weder lf. pelletiert noch gemahlen vertrieben werden kann. Bevorzugt wird es aber pelletiert und/oder gemahlen verpackt (Anspruch 16).
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Claims

Patentansprüche
1. Nährstoffkonzentrat für den Pilzanbau, gekennzeich¬ net durch eine hohe Konzentration von Lignoprotein.
2. Nährstoffkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wie folgt herstellbar ist:
Exkremente der Rindertierhaltung werden bio¬ chemisch/mikrobiell, nämlich fermentativ und/oder durch Kompostierung, derart gesteuert aufbereitet, daß das Endprodukt einen dem Pilzmyzel angepaßten niederen pH-Wert hat, im wesentlichen frei von freiem Ammoniak ist und selektiv vom Pilzmyzel verwertbares Lignoprotein enthält.
3. Verfahren zur Herstellung eines Nährstoffkonzentrats für den Pilzanbau, dadurch gekennzeichnet, daß Exkremente der Rindertierhaltung biochemisch/mikro¬ biell, nämlich fermentativ und/oder durch Kompostie¬ rung derart gesteuert aufbereitet werden, daß das Endprodukt einen dem Pilzmyzel angepaßten niederen pH-Wert hat, im wesentlichen frei von freiem Ammoniak ist und selektiv vom Pilzmyzel verwertbares Lignoprotein hoher Konzentration enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Zugabe von die Aufbereitung unterstützenden Kohlenstoff- und/oder Stickstoffquellen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffumsatz über die Temperatur gesteuert wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Exkremente der
ERSΛTZBLATT" Λ -τ
Rindertierhaltung Rinderflüssigmist verwendet wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Feststoffgewinnung die flüssige Phase der Rinderex¬ kremente abgetrennt wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zugabe organischer, z.B. Tabakreste, und/oder anorganischer Zuschlagstoffe, z.B. Perlite, ein Feststoffgemenge hergestellt wird.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche.3 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiges Ammoniak während des Aufbereitungsprozesses entzogen wird, insbesondere durch Ausspülen, durch Begasung, Kopplung von Nitrifikation und Denitrifikation.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniak durch Zugabe geeigneter Kohlenstoff¬ quellen, z.B. Tabak- oder Zellulosereste, an die organische Substanz gebunden und/oder in die mikrobielle Biomasse übergeführt wird.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniak durch geeignete Sorbentien, z.B. Tonminerale (Bentonit), gebunden wird.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß des Aufbereitungsprozesses zusätzlich geeignete Kohlenstoff- und/oder Stickstoffquellen, z.B. Weizenkleie oder Federmehl, zugemischt werden.
13. Verfahren nach wenigsten einem der Ansprüche 3 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nährstoffkonzen-
ERSATZBLATf A'S trat wasserspeichernde Quellkörper und/oder riese- lungsfordernde Stoffe, z. B. Braunkohlenstaub, Kalk, Gips, und/oder Wuchs- und/oder Mikronährstof- fe, z.B. Mangan, zugesetzt werden.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nährstoffkonzen¬ trat spezielle Mikroorganismenarten, z.B. der Gattung Humicola, in Suspension oder an Träger¬ material fixiert, zugesetzt werden.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß. spezielle Enzyme, insbesondere Zellulasen, in geeigneter Weise, insbesondere an Trägerstoffe gebunden, dem 'Nähr¬ stoffkonzentrat während der Herstellung oder zum' Zeitpunkt der Konfektionierung des Fertigproduktes zugemischt werden.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbereitete Material feucht, getrocknet, pelletiert und/oder gemahlen aufbereitet und verpackt wird.
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