Критерии выбора субстратов

КРИТЕРИИ ВЫБОРА СУБСТРАТОВ

Важным условием плодотворной работы грибного хозяйства является создание надежной сырьевой базы. Определяющим фактором в этом вопросе является выбор субстрата. Критериями выбора субстратов являются их свойства.

Биотехнологические свойства субстратов – это, прежде всего, способность субстрата удовлетворять потребностям гриба в питательных веществах, с высокими в последующем значениями биологической эффективности, его физическая структура с известными показателями влажности, влагоемкости, прочности, размером составляющих его частиц. Все это определяет возможность применения того или иного оборудования для подготовки субстрата при выращивании вешенки.

Химические свойства субстратов определяются его составом.
Производственно-экономические свойства. Включают в себя возможность незатруднительной доставки сырья на место, стоимость доставки и самого сырья, возможность заготовки и хранения.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБСТРАТОВ

Биологические свойства субстратов обусловлены видовой принадлежностью растительного сырья. Пшеничная солома, подсолнечная лузга, хлопковые очесы – это три совершенно разных по своей биологической природе примера растительного сырья. Скорость насыщения водой, способность к продолжительному ее удержанию, оптимальный режим термической обработки, а также плотность укладки субстрата, и в последующем эффективность выхода урожая с единицы площади у каждого из этих субстратов может варьировать в широких пределах. Нельзя не отметить и сортовые отличия внутри каждого вида растительного сырья. На первый взгляд, весьма несущественные отклонения для той же пшеничной соломы в толщине стебля, либо в более выраженном восковом налете, могут значительно влиять на время подготовки сырья.

Селективность субстрата – одно из важнейших его биологических свойств, определяющееся химическим составом сырья и активностью полезной микрофлоры, находящейся на его поверхности. Под биологической селективностью следует понимать способность субстрата в результате термических воздействий приобретать свойства, наиболее приемлемые для развития мицелия в данном субстрате и локализации конкурентной микрофлоры в неактивном состоянии.

В той или иной степени любой вид растительного сырья может приобретать эти весьма важные для производственного процесса свойства. Вопрос сводится к выбору технологии и соответственно экономической эффективности в последующем. Так, например, чтобы добиться хотя бы минимальной селективности на древесных опилках потребуется не менее 120 часов нахождения субстрата в камере пастеризации, при этом в последующем выход товарного гриба весьма скромен, а время получения урожая растянуто. В то же время субстрат на основе соломы зерновых культур потребует для приготовления меньших затрат при максимальных показателях урожайности на выходе, а время в камере пастеризации составит 48-72 часа.

Подсолнечная лузга имеет в своем составе все для того, чтобы достичь неплохого уровня селективности, но в реальном производственном процессе очень часто возникают сложности с контролем требуемых температур, что нередко приводит к перегреву субстрата.

С точки зрения биохимического механизма приобретения субстратом селективных свойств процесс основан на изменении содержания в субстрате легкодоступных сахаров. Высокотемпературное воздействие на субстрат ведет при длительной экспозиции к химическому гидролизу полисахаридов и накоплению легкодоступных веществ и, прежде всего, сахаров. Классический способ приготовления субстрата на основе соломы зерновых культур, включающий в себя контролируемую пастеризацию соломы в тоннеле при 60°С с последующим падением температуры до 50°С, преследует цель активизировать и развить в субстрате группы термофильных бактерий, утилизирующих практически все растворимые формы сахаров, полностью ликвидируя питательную базу для конкурентов вешенки (плесневых грибов).

В процессе длительного воздействия, включающего в себя двухдневное замачивание и трехдневную пастеризацию субстрата в тоннеле, происходит также подщелачивание субстрата и более глубокое оструктурирование, что несравнимо с любыми другими способами улучшает приживаемость гриба и его работу, увеличивает скорость роста мицелия вешенки в процессе освоения субстрата.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБСТРАТОВ

Углеводы – основной элемент субстратов растительного происхождения, их содержание иногда доходит до 80-90% сухой массы. Углеводы подразделяются на простые – моносахариды и сложные – полисахариды. Моносахариды в первую очередь и достаточно быстро потребляются микроорганизмами. Полисахариды труднодоступны для большей части микрофлоры и требуют предварительного расщепления до простых соединений с последующим их потреблением. В нашем случае интерес вызывают такие биополимеры, как целлюлоза и лигнин, весьма устойчивые к биодеструкции.

Таблица №1. Соотношение лигнина и целлюлозы в растительных субстратах, %
Субстрат Целлюлоза Лигнин
Солома 39-40 6-20
Лузга подсолнечника 25-30 20-30
Древесина 40-55 20-30

Соотношение целлюлозы и лигнина может варьировать не только между различными типами сырья. Немаловажное значение играет сорт и условия произрастания. Достаточно трудно воплотить в цифры в промышленном производстве количественные показатели легкодоступных веществ, а также процентное их увеличение в процессе термообработки сырья. Но именно этот фактор может оказать решающее значение в качественном приготовлении субстрата т.к. легкодоступные вещества для вешенки меньше значимы, чем для конкурентных плесневых грибов в первые дни после того, как будет изготовлен грибной блок.

Вешенка относится к грибам, которые в равной степени способны к деструкции, как целлюлозы, так и лигнина. Среди конкурентов вешенки особое место отводится такому грибу как триходерма или зеленая плесень. В процессе своей жизнедеятельности она может утилизировать целлюлозу и очень быстро развивается на субстратах, располагающих запасом легкодоступных питательных веществ.

Следующие по значимости после углеводов элементы питания, необходимые для полноценного развития вешенки, белки и жиры. Содержание их в различных частях растений сильно варьирует. Данные, представленные в таблице, показывают, что вегетативные части растений должны составлять основу субстрата, генеративные как элемент питательных добавок.

Минеральный состав растительного сырья в значительной степени зависит от состава почвы, и возможные вариации влияют только на химический состав плодовых тел. Внесение в субстрат минеральных добавок (известь, гипс, мел) улучшает физико-химические показатели субстратов, но не влечет за собой увеличение урожайности.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБСТРАТОВ

Структура субстрата – определяется размерами частиц его составляющих и их механической прочностью. С уменьшением размера частиц увеличивается удельная поверхность, доступная для работы микроорганизмов, и скорость освоения субстрата соответственно увеличивается.

Оптимальный размер частиц субстрата в некоторой степени связан с технологией его приготовления. Любой элемент механизации на стадии термообработки, приводящий к массобмену, требует уменьшение размеров частиц субстрата до 10-25мм, для пассивных способов размер частиц вполне может составлять 25-100мм.

Таблицa №2. Содержание органических и минеральных веществ растительных субстратов, % от сухой массы
Субстрат протеин жир клетчатка Са Р N К
Люцерна, сено 14,8 22,8 28,9 1,5 0,2 2,4 2
Люцерна, мука из листьев 21,2 1,7 0,2
Люцерна, солома 8,8 1,5 40,4 2,2 0,1 1,4 2
Люцерна, листья 22,3 3 14,2 0,2 3,6
Ячмень, солома 3,7 1,6 37,7 0,3 0,11 0,6 1,3
Соя, солома 6,1 1,4 41,1 1,7 0,1 1 1
Соя, стружки 7,1 1 20,6 0,8 0,1 1,1 2
Соя, сено 14,1 2,4 27,2 1,3 0,2 2,4 0,8
Клевер, сено 11,7 3,4 29,2 0,2 1,9
Кочерыжки кукурузы 2,3 0,4 32,1 0,2 0,02 0,4 0,4
Овес, солома 4,1 2,2 36,1 0,1 0,7 1,3
Пшеница, солома 3,9 1,5 36,9 0,2 0,1 0,6 0,8
Подсолнечная шелуха 19,6 1,1 35,9 — — 3,1 —
Отходы переработки хлопка 26,9 6,5 6,5 0,2 0,6 4,3 1,2

Плотность субстрата — это весовая часть субстрата (кг), приготовленного и зафасованного в единицу объема (л). Напрямую зависит от структуры субстрата. Оптимальная плотность субстрата, упакованного в полиэтиленовый мешок весом 10-20 кг при толщине пленки не менее 60 микрон, находится в диапазоне 0,4-0,6 кг на 1 литр объема.

Влажность субстрата — это отношение массы воды к сырой массе субстрата, выраженное в процентах; один из важнейших показателей, определяющих урожайность вешенки.

W = mв / mобр х 100%, mв – масса воды, mобр – масса образца.

На показатели влажности оказывают влияние следующие факторы:

— тип сырья
— влагоемкость сырья
— сроки и условия хранения растительного сырья
— структура

Оптимальная влажность большинства субстратов находится в пределах 65-75%. Применение той или иной технологии подготовки субстрата требует некоторой корректировки параметров водного баланса. Так, при использовании элементов ксеротермической технологии влажность субстрата должна не превышать 65-67%, а для классического тоннельного способа должна быть не ниже 70%.