Биологические свойства субстратов.

Исходное сырье для приготовления субстрата содержит свою собственную микрофлору и микрофауну. При увлажнении сырья активность организмов возрастает. Микроорганизмы потребляют кислород, воду, питательные органические вещества, а также минеральные элементы. Искусство приготовления субстрата состоит в сохранении полезной микрофлоры и даже увеличения ее численности и уничтожении или дезактивации вредных организмов. Биологические свойства субстратов имеют особое значение для нестерильных технологий культивирования вешенки, когда значительная часть организмов субстрата сохраняется после пастеризации. Чем сильнее термическая обработка, тем меньшее число организмов выживает, в том числе и полезных, которые обеспечивают селективность субстрата. Селективность субстрата – одно из важнейших биологических свойств, определяемое 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 в последующем мицелия вешенки на 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.

Биологические свойства субстрата обусловлены видовой принадлежностью растительного сырья. Пшеничная солома, подсолнечная лузга – это совершенно разные по своей биологической природе примеры растительного сырья.  Скорость насыщения водой, способность к продолжительному ее удержанию, оптимальный режим термообработки, а также плотность укладки субстрата, в последующем эффективный выход урожая с единицы площади, у каждого из этих субстратов может варьировать в широких пределах. Нельзя не остановиться на сортовых отличиях 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 корректировать время на подготовку  субстрата.

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, 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 снижением 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. В процессе длительного воздействия, включающего в себя двухдневное замачивание и трехдневную пастеризацию субстрата в тоннеле, происходит также подщелачивание субстрата и более глубокое структурирование, что несравнимо с любыми другими способами термообработки. В результате улучшается приживаемость, увеличивается скорость роста мицелия в процессе освоения субстрата.

Химические свойства субстратов

Определяются его составом.

Углеводы – основной элемент субстратов растительного происхождения, их содержание иногда доходит до 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.

Лигноцеллюлозный комплекс растительного субстрата состоит из трех  основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.

 

Состав лигноцеллюлозного комплекса растительного субстрата, %

Субстрат

Целлюлоза

Гемицеллюлоза

Лигнин

Древесина

35-55

20-30

20-30

Солома

30-40

20-30

6-20

Лузга подсолнечника

35-35

25-35

5-20

Кукурузные кочерыжки

25-30

20-25

20-30

 

Состав лигноцеллюлозного комплекса может варьироваться не только между различными типами сырья. Немаловажное значение играет сорт и условия произростания.

Решающее значение в качественном приготовлении субстрата оказывает количество легкодоступных веществ. Достаточно трудно воплотить в цифры количественные показатели легкодоступных веществ, а также их процентное увеличение в процессе термообработки.

Легкодоступные вещества имеют для вешенки меньшее значение, чем для конкурентных плесневых грибов в первые дни после изготовления блока.

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

Растительные субстраты существенно различаются по содержанию основных органических компонентов: углеводов, жиров и белков.

Вегетативные части растений – соломина, стебли, листья – содержат небольшое количество белка и жиров и высокий уровень  целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Вегетативные части растений часто используют в качестве основы субстрата.

Генеративные части растений – плоды, семена – содержат много белка и жиров.

Минеральный состав растительного сырья в значительной степени зависит от состава почвы. Внесение в субстрат минеральных добавок (известь, гипс, мел) улучшает физико-химические показатели субстратов, но не влечет за собой увеличение урожайности. 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЫРЬЯ.

Имеют важное значение для производства качественного субстрата. Такие физические параметры как структура, влагоемкость, влажность, аэрация определяют состав и направление развития микрофлоры, а также

рост   мицелия.   Массу   субстрата   упрощенно   можно   рассматривать   как трехфазную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фазы.

Твердая фаза - это сухое вещество субстрата состоящее из частиц различного размера. Твердая фаза обеспечивает мицелий гриба питательными веществами. Важная характеристика твердой фазы - это структура, которая определяется размерами частиц (дисперсность) и их прочностью.

Газовая фаза - заполненные воздухом пустоты между частицами субстрата. Состав газовой фазы субстрата может сильно отличаться от состава наружного воздуха. Для развития мицелия вешенки как аэробного организма, обязательно наличие в субстратном воздухе определенного количества кислорода, т.е. определенный уровень аэрации.

В увлажненном субстрате часть свободного пространства между частицами и внутри частиц заполнена водой - это жидкая фаза. Наличие достаточного количества воды в субстрате необходимо для обеспечения ею мицелия и плодовых тел грибов, состоящих на 90% из воды. Кроме того характер питания грибов связан с выделением в наружную среду ферментов и поглощением всей поверхностью мицелия продуктов гидролиза, а этот процесс идет активно только в водной среде. Твердая, газовая и водная фазы субстрата тесно связаны между собой, и при приготовлении субстрата необходимо учитывать состояние каждой фазы. Например, в переувлажненном субстрате газовая фаза становится слишком маленькой в объеме (вытесняется водой) и уже не обеспечивает необходимого уровня газообмена или аэрации. Вследствие этого в субстрате формируются анаэробные условия, неблагоприятные для развития мицелия вешенки. Оптимизацию физических свойств субстрата можно проводить по различным параметрам. Часто можно услышать от грибоводов фразу: «Мы компенсировали недостатки одного сырья достоинствами другого». Хотя компенсировать можно только недостатки в способности к образованию и поддержанию структуры блока. При этом компонент, взявший на себя структурообразующую функцию, может практически не участвовать в питании гриба. Это следует учитывать при расчете урожайности вашего субстрата. Большинство грибоводов пытаются с помощью дополнительных компонентов компенсировать несовершенство оборудования, технологии или свои ошибки. Используют два компонента с различной влагоемкостью, что делать категорически недопустимо. Необходимо помнить, что наша задача создание оптимальной влажности для развития гриба во всем объеме субстрата. В этом случае получаем смесь двух компонентов, каждый из которых имеет свою влажность несоответствующую требуемому оптимуму. Компенсировать недостатки по питательности одного компонента другим не имеет смысла с точки зрения экономики. Если разница по питательности значительная, то вы получите субстрат среднего качества. Если незначительная, то следует сопоставить затраты на их приобретение и ожидаемую урожайность с каждого из компонентов и затем выбрать из них наиболее выгодный с экономической

точки зрения. Если же вы решили работать с двумя или более компонентами, то вам придется одновременно заготавливать и хранить два вида сырья, проводить двойной контроль качества, отслеживать изменение влажности каждого из компонентов и, затем, регулярно вносить корректировки в технологию процесса подготовки субстрата.

Говоря о компонентах субстрата, необходимо упомянуть также и о добавках. Чтобы в дальнейшем не было путаницы, определимся в терминологии. Компоненты - это все, что добавляется выше 10%, а добавки - все, что ниже 10%.

А нужна ли вашему субстрату питательная добавка? На этот вопрос может ответить только технология подготовки субстрата.

При гидротермии и ксеротермии применение питательных добавок несколько усложняет технологический процесс и может привести к снижению селективности субстрата и в результате получается, что их использование становится нерентабельным. Большинство грибоводов знают, что использовать питательные добавки следует из расчета 5-10% от массы субстрата, но не все понимают, что это лишь диапазон, в котором следует использовать выбранную добавку.