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菌种培养容器在革新中暴露的瓶颈问题及应对之道

文章来源:Labthink兰光  浏览次数:2972   发布日期:2013-04-28   文档下载
摘要:虽然目前我国选育种技术已达到国际先进水准,但菌种培养技术和设备仍与国际存在较大差距,尤其在培养容器方面,传统方式仍占主流,这就导致了培育效率偏低、进而造成食用菌减产和相关产业竞争力下降。因此,提升我国菌种培育能力要以革新容器材料为核心,以灵活搭配各种包装形式为手段。
关键词: 菌种 ,塑料瓶 ,机械性能 ,透气性能

 

济南兰光机电技术有限公司

  随着食用菌产业的规模化发展,菌种的需求越来越大。菌种是指以适宜的营养培养基为载体进行纯培养的菌丝体,要经过母种、原种和栽培种三级逐步扩大培养来生产。虽然目前我国选育种技术已达到国际先进水准,但菌种培养技术和设备仍与国际存在较大差距,尤其在培养容器方面,传统方式仍占主流,这就导致了培育效率偏低、进而造成食用菌减产和相关产业竞争力下降。因此,提升我国菌种培育能力要以革新容器材料为核心,以灵活搭配各种包装形式为手段。

一、培养容器的革新

玻璃瓶

  自1902年美国达格尔利用牛奶瓶制成纯种菌,玻璃瓶作为菌种培养容器首次登上历史舞台并一直沿用至今。玻璃透明、坚硬,耐高温和压力,用此材料作为菌种培养容器具有众多无可比拟的优点:1、瓶体在高温灭菌和运输过程中不怕挤压,对内部菌种起到保护作用;2、堆码时瓶体之间留有一定的空隙,这在高温灭菌阶段利于热气流的循环,使瓶体受热均匀,在后期储存中也具有良好的预防烧堆的效果;3、材质坚硬,可以有效防止鼠害虫害的威胁。但是,玻璃材质易碎的特质却是制约其未来应用的最主要因素,历年因运输途中瓶体破碎引起的菌种毁灭事件时有发生,使菇农损失惨重。另外玻璃材质的坚硬特性也在一定程度上制约了单位运输装载量,因而引发了人力、物力成本的上升。所以,尽管玻璃菌种瓶已被菇农所认可,但随着购买、运输成本的不断上涨,菇农们迫切的需要一种成本低、耐磨损、容量大的新型菌种培养容器,塑料材质容器应运而生。

塑料容器

  20世纪80年代,以聚乙烯或聚丙烯为主的塑料菌种瓶逐渐进入菇农的视野,该类容器在延续了玻璃瓶耐热、耐压、透明等性能的基础上,进一步突出了轻质化、耐磨损、容量大的新特性,这些优势的综合作用,带动了生产成本大幅下降。接下来,笔者从空瓶重量、包装成本、灭菌成本、购买成本和运输成本五个方面对750ml标准聚丙烯塑料瓶和玻璃瓶进行了对比:

表1. 750ml标准聚丙烯塑料瓶和玻璃瓶成本对比

 

聚丙烯塑料瓶

玻璃瓶

空瓶重量

28克/个

440克/个

运输容量(以普通编织袋为标准)

60个

50个

包装成本(以普通编织袋0.6元为标准)

0.01元/个

0.012元/个

灭菌容量(以标准高压灭菌锅为标准)

1600

1250

灭菌燃料成本(以标准高压锅灭菌燃料190元为标准)

0.119元/个

0.152元/个

购买成本

0.52

0.61(含5%损耗)

运输费用(以100公里运送10000玻璃瓶500元为标准)

0.042元/个

0.050元/个

费用总计

0.691元/个

0.824元/个

  通过表1可以直观看出,同容量的菌种瓶,塑料材质比玻璃材质轻了93.63%;运输容量和灭菌容量分别提升了20%和28%;购买成本和运输成本分别降低了14.75%和16%。总之,塑料瓶的生产成本较玻璃瓶降低了16.14%,这在当今成本普遍上涨的局势下使得塑料菌种容器更加具有吸引力和竞争力。

  在塑料瓶兴起的同时,同材质的另一容器形式——塑料袋也异军突起,开始运用到菌种培养的领域,这一变化引发了菌种容器从材质到形式的革新,使灭菌和运输容量得到最大限度提升,一方面较玻璃瓶更易装料、取种,另一方面可以最大程度的免除挖扒操作对菌丝的伤害,加快菌丝在栽培料的定植。塑料菌种袋的出现,极大提高了菌种的生产效率,使工业化生产成为可能。

二、发展中遇到的瓶颈问题

  虽然塑料瓶、塑料袋在取代玻璃瓶方面展现了巨大的优势,但目前我国菌种培养容器仍以玻璃瓶为主,并未发生较大的变化。其原因在于塑料的机械性能不稳定以及透气性两大瓶颈而导致的制种成品率下降。塑料的机械性能主要指的是拉伸、撕裂、热封强度和耐压能力等,在菌种的灭菌消毒中,如叠放过于紧密,塑料菌种瓶/菌种袋互相挤压,容易发生涨袋乃至破裂,造成灭菌不彻底、封边或连接部位漏气,影响后续的发菌质量。菌种发菌阶段,生长速度加快,呼吸旺盛,对氧气的需求量明显加大,但一般塑料容器基质的透气性根本无法满足其生长需要,这是造成塑料容器制种成品率下降的主要原因。对此,亟需探索有效的应对之道来解决或改进以上塑料容器的种种弊端。

三、两方面应对塑料菌种容器瓶颈问题

1、提高塑料容器的机械性能

  据上述分析,塑料菌种容器受压破裂是造成制种质量下降的原因之一,而这一问题与塑料膜材的拉伸性能、塑料容器的热封强度和耐压强度关系密切。基于此,建议从以下几个方面来提升塑料容器的机械性能:第一、严格把控塑料膜材的生产工艺,对影响膜材物理、力学性能的重要因素如原材料、纵横向拉伸比、拉伸区温度分布等进行严格控制;第二、针对塑料袋这一形式,要特别注意封边工艺的质量,准确控制热封温度、时间等参数,提高其耐冲击和耐压能力;第三,完善制瓶/袋企业和制种企业质量控制体系,引入现代化的质量检测手段,利用智能电子拉力试验机、泄漏与密封强度测试仪等精密检测仪器为塑料制品的物理、机械性能提供精确的数据分析,以提升塑料制品的品质。

2、提高塑料容器的透气性能

  透气性主要影响菌种发菌的数量和时间,针对这一问题,目前行业已有几种较为成熟的解决方案,分别为透气膜型菌种袋、棉塞封口和无棉盖体塑料双套环封口三种形式。棉塞封口属于传统封口方法,可通用于常规塑料瓶或袋,但在灭菌时棉塞易受潮而增加菌种污染率;而无棉盖体塑料双套环封口法透气效果良好,但操作复杂,不利于现代机械化生产;透气膜型菌种袋是在常规塑料袋表面粘合一块或多块方形微孔透气膜替代普通塑料膜材,这种微孔膜既允许氧气分子顺利通过又阻止了液态水的渗透,在为菌丝生长提供充足的氧气的同时防止外界微生物的侵入。曾有相关学者对180*300*0.05(mm)规格的透气性菌种袋和150*280*0.06mm(mm)规格的常规菌种袋分别进行了菌种培养试验:在麦粒培养基上接种香菇母种,长满后做接种材料。在透气袋和常规袋中装入490g和400g木屑培养基,常压灭菌14h,冷却后接种16g/袋,至于室温24℃±2℃下做如表2处理,最终编码2.不透气常规袋中菌种停止生长,而编码1.透气袋和编码3.具有透气装置的常规袋内的菌种萌发、生长快速,均匀、长势旺盛,但编码1.透气袋菌丝满袋时间为10-11天,较编码3.常规袋的满袋时间(40-45天)提前了进3倍左右。这个试验充分反映了透气膜性菌种袋在菌丝生长质量和满袋时间方面具有显著的优势,对于未来制种工业的产业化发展提供了有力的支持。

表2.透气袋和常规袋试验对比

编码

袋型

培养基

操作方法

生长情况

1

透气袋

木屑

 

封口机封口,均匀拌合菌种与培养料

24h萌发、生长速度快、均匀、长势旺盛

2

常规袋

72h萌发、生长缓慢、稀疏

3

常规袋

无棉盖体塑料双套环封口,均匀拌合

24h萌发、生长速度快、均匀、长势旺盛

  然而,采用透气型菌种袋进行菌种培养与传统培养有着极大的差异,因此其生产材料和过程中质量控制显得极为重要。虽然透气型菌种袋的气体渗透性有利于菌种的生长,但对于多大的透气量或多快的透气速率才是适宜菌种生长的“黄金参数”,目前相关企业或学者尚未做深入的研究,但是笔者却认为准确掌握透气膜透气量、透气速率等基本数据及其影响因素是促使现今透气型菌种袋获得更加稳定的培育效果的重要途径。

  下面就上述两项指标的测试方法做简要的介绍。常用膜材的透气量和透气率的测量一般借助压差法气体渗透仪使测试试样两侧由真空状态调整到维持一个恒定的压差,对试样一侧充入气体,在压差梯度的作用下由高压侧向低压侧渗透,仪器内部传感器通过对低压侧气体的监测处理,即可获得该透气膜材的透气量、透过率等参数。同时,可以借助最新的数据拟合技术,掌握非常温下数据的变化发展情况。

  综上所述,菌种培养容器的变革极大促进了机械化制种的进步,从另一个角度也反映了工业的快速发展对菌种包装容器的质量和功能提出了更加严格的要求,本文从宏观角度描述了目前制种行业培养容器的革新情况,并分析了不同菌种培养容器在应用中暴露的局限性,从容器本身的性能出发提出了两种解决方案,以期提升菌种包装容器的质量和功效。

 

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