菌種培養容器在革新中暴露的瓶頸問題及應對之道

濟南蘭光機電技術有限公司

　　隨著食用菌產業的規模化發展，菌種的需求越來越大。菌種是指以適宜的營養培養基為載體進行純培養的菌絲體，要經過母種、原種和栽培種三級逐步擴大培養來生產。雖然目前我國選育種技術已達到國際先進水准，但菌種培養技術和設備仍與國際存在較大差距，尤其在培養容器方面，傳統方式仍佔主流，這就導致了培育效率偏低、進而造成食用菌減產和相關產業競爭力下降。因此，提昇我國菌種培育能力要以革新容器材料為核心，以靈活搭配各種包裝形式為手段。

一、培養容器的革新

玻璃瓶

　　自1902年美國達格爾利用牛奶瓶制成純種菌，玻璃瓶作為菌種培養容器首次登上歷史舞臺並一直沿用至今。玻璃透明、堅硬，耐高溫和壓力，用此材料作為菌種培養容器具有眾多無可比擬的優點：1、瓶體在高溫滅菌和運輸過程中不怕擠壓，對內部菌種起到保護作用；2、堆碼時瓶體之間留有一定的空隙，這在高溫滅菌階段利於熱氣流的循環，使瓶體受熱均勻，在後期儲存中也具有良好的預防燒堆的效果；3、材質堅硬，可以有效防止鼠害蟲害的威脅。但是，玻璃材質易碎的特質卻是制約其未來應用的最主要因素，歷年因運輸途中瓶體破碎引起的菌種毀滅事件時有發生，使菇農損失慘重。另外玻璃材質的堅硬特性也在一定程度上制約了單位運輸裝載量，因而引發了人力、物力成本的上昇。所以，盡管玻璃菌種瓶已被菇農所認可，但隨著購買、運輸成本的不斷上漲，菇農們迫切的需要一種成本低、耐磨損、容量大的新型菌種培養容器，塑料材質容器應運而生。

塑料容器

　　20世紀80年代，以聚乙烯或聚丙烯為主的塑料菌種瓶逐漸進入菇農的視野，該類容器在延續了玻璃瓶耐熱、耐壓、透明等性能的基礎上，進一步突出了輕質化、耐磨損、容量大的新特性，這些優勢的綜合作用，帶動了生產成本大幅下降。接下來，筆者從空瓶重量、包裝成本、滅菌成本、購買成本和運輸成本五個方面對750ml標准聚丙烯塑料瓶和玻璃瓶進行了對比：

表1. 750ml標准聚丙烯塑料瓶和玻璃瓶成本對比

　　通過表1可以直觀看出，同容量的菌種瓶，塑料材質比玻璃材質輕了93.63%；運輸容量和滅菌容量分別提昇了20%和28%；購買成本和運輸成本分別降低了14.75%和16%。總之，塑料瓶的生產成本較玻璃瓶降低了16.14%，這在當今成本普遍上漲的局勢下使得塑料菌種容器更加具有吸引力和競爭力。

　　在塑料瓶興起的同時，同材質的另一容器形式——塑料袋也異軍突起，開始運用到菌種培養的領域，這一變化引發了菌種容器從材質到形式的革新，使滅菌和運輸容量得到最大限度提昇，一方面較玻璃瓶更易裝料、取種，另一方面可以最大程度的免除挖扒操作對菌絲的傷害，加快菌絲在栽培料的定植。塑料菌種袋的出現，極大提高了菌種的生產效率，使工業化生產成為可能。

二、發展中遇到的瓶頸問題

　　雖然塑料瓶、塑料袋在取代玻璃瓶方面展現了巨大的優勢，但目前我國菌種培養容器仍以玻璃瓶為主，並未發生較大的變化。其原因在於塑料的機械性能不穩定以及透氣性兩大瓶頸而導致的制種成品率下降。塑料的機械性能主要指的是拉伸、撕裂、熱封強度和耐壓能力等，在菌種的滅菌消毒中，如疊放過於緊密，塑料菌種瓶/菌種袋互相擠壓，容易發生漲袋乃至破裂，造成滅菌不徹底、封邊或連接部位漏氣，影響後續的發菌質量。菌種發菌階段，生長速度加快，呼吸旺盛，對氧氣的需求量明顯加大，但一般塑料容器基質的透氣性根本無法滿足其生長需要，這是造成塑料容器制種成品率下降的主要原因。對此，亟需探索有效的應對之道來解決或改進以上塑料容器的種種弊端。

三、兩方面應對塑料菌種容器瓶頸問題

1、提高塑料容器的機械性能

　　據上述分析，塑料菌種容器受壓破裂是造成制種質量下降的原因之一，而這一問題與塑料膜材的拉伸性能、塑料容器的熱封強度和耐壓強度關系密切。基於此，建議從以下幾個方面來提昇塑料容器的機械性能：第一、嚴格把控塑料膜材的生產工藝，對影響膜材物理、力學性能的重要因素如原材料、縱橫向拉伸比、拉伸區溫度分布等進行嚴格控制；第二、針對塑料袋這一形式，要特別注意封邊工藝的質量，准確控制熱封溫度、時間等參數，提高其耐沖擊和耐壓能力；第三，完善制瓶/袋企業和制種企業質量控制體系，引入現代化的質量檢測手段，利用智能電子拉力試驗機、泄漏與密封強度測試儀等精密檢測儀器為塑料制品的物理、機械性能提供精確的數據分析，以提昇塑料制品的品質。

2、提高塑料容器的透氣性能

　　透氣性主要影響菌種發菌的數量和時間，針對這一問題，目前行業已有幾種較為成熟的解決方案，分別為透氣膜型菌種袋、棉塞封口和無棉蓋體塑料雙套環封口三種形式。棉塞封口屬於傳統封口方法，可通用於常規塑料瓶或袋，但在滅菌時棉塞易受潮而增加菌種污染率；而無棉蓋體塑料雙套環封口法透氣效果良好，但操作復雜，不利於現代機械化生產；透氣膜型菌種袋是在常規塑料袋表面粘合一塊或多塊方形微孔透氣膜替代普通塑料膜材，這種微孔膜既允許氧氣分子順利通過又阻止了液態水的滲透，在為菌絲生長提供充足的氧氣的同時防止外界微生物的侵入。曾有相關學者對180*300*0.05（mm）規格的透氣性菌種袋和150*280*0.06mm（mm）規格的常規菌種袋分別進行了菌種培養試驗：在麥粒培養基上接種香菇母種，長滿後做接種材料。在透氣袋和常規袋中裝入490g和400g木屑培養基，常壓滅菌14h，冷卻後接種16g/袋，至於室溫24℃±2℃下做如表2處理，最終編碼2.不透氣常規袋中菌種停止生長，而編碼1.透氣袋和編碼3.具有透氣裝置的常規袋內的菌種萌發、生長快速，均勻、長勢旺盛，但編碼1.透氣袋菌絲滿袋時間為10-11天，較編碼3.常規袋的滿袋時間（40-45天）提前了進3倍左右。這個試驗充分反映了透氣膜性菌種袋在菌絲生長質量和滿袋時間方面具有顯著的優勢，對於未來制種工業的產業化發展提供了有力的支持。

表2.透氣袋和常規袋試驗對比

　　然而，采用透氣型菌種袋進行菌種培養與傳統培養有著極大的差異，因此其生產材料和過程中質量控制顯得極為重要。雖然透氣型菌種袋的氣體滲透性有利於菌種的生長，但對於多大的透氣量或多快的透氣速率纔是適宜菌種生長的“黃金參數”，目前相關企業或學者尚未做深入的研究，但是筆者卻認為准確掌握透氣膜透氣量、透氣速率等基本數據及其影響因素是促使現今透氣型菌種袋獲得更加穩定的培育效果的重要途徑。

　　下面就上述兩項指標的測試方法做簡要的介紹。常用膜材的透氣量和透氣率的測量一般借助壓差法氣體滲透儀使測試試樣兩側由真空狀態調整到維持一個恆定的壓差，對試樣一側充入氣體，在壓差梯度的作用下由高壓側向低壓側滲透，儀器內部傳感器通過對低壓側氣體的監測處理，即可獲得該透氣膜材的透氣量、透過率等參數。同時，可以借助最新的數據擬合技術，掌握非常溫下數據的變化發展情況。

　　綜上所述，菌種培養容器的變革極大促進了機械化制種的進步，從另一個角度也反映了工業的快速發展對菌種包裝容器的質量和功能提出了更加嚴格的要求，本文從宏觀角度描述了目前制種行業培養容器的革新情況，並分析了不同菌種培養容器在應用中暴露的局限性，從容器本身的性能出發提出了兩種解決方案，以期提昇菌種包裝容器的質量和功效。