專利名稱：液態菌蕈生產方法及其液態菌蕈發酵設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液態菌蕈生產方法及其液態菌蕈發酵設備，屬于食(藥)用菌生產領域。
背景技術：
菌蕈是微生物，是組成自然界的三大生物群體之一的微生物類的真菌中的大型真菌。建立和發展農業微生物產業，并實現產業化，即“白色農業”，是中國農科院生物防治研究所前所長包建中研究員首先創導的，中國是“白色農業”的誕生地，著名科學家錢學森同志評價建立和發展“白色農業”是第六次產業革命在中國的開始。
科學家們預言人類對食物的重視曾由葡萄糖轉為氨基酸，21世紀將由氨基酸轉為活性多糖，而活性多糖正是大型真菌的生產產物；菌蕈的營養價值高、生產期短、不占用耕地、不需施肥、不需陽光、用水少，因此，不少科學家建議，今后非洲人民的蛋白質來源最好由大型真菌來解決。
現在國內外食用菌生產的產品都是子實體，俗稱菇子或蘑菇。食用菌的子實體相當于植物的果實，不少食用菌現在人工可以培養出菌絲體，但還不能長出子實體，因而不能投入生產。子實體作為產品，大部分都是鮮銷，但子實體的保鮮困難，保鮮的時間短，有的在自然氣溫下甚至只能保鮮幾個小時；其次是干品，干品不僅增加了生產成本，而且還會失去了原有風味，損失了營養成分；再次是做成罐頭鹽漬品，鹽漬品的情況與干品相似；少數作為保健品或藥品的則用子實體的浸提液，浸提液一是提取率低，二是也要損失不少有用的成分。
菌蕈包括食用菌、藥用菌，食用菌如香菇、雙孢菇、草菇、金針菇、平菇、楊樹菇、銀耳、黑木耳、姬松茸、猴頭菇、羊肚菌、灰樹花等；藥用菌如靈芝、天麻、茯苓、蟲草等；實際許多食用菌都具有保健、醫療功能，而藥用菌又同樣具有食物功能，兩者很難截然分開。因此，不少學者都統稱為食用菌，或者稀之為食(藥)用菌，同時兼有藥、食兩種功能，是菌蕈的特點。
現在國內外的食用菌生產，全部都是固體生產，也就是生產食用菌的培養基的原料和配合好的培養基均為固體，原料主要是木材，我國還大量使用棉籽殼，以及農作物的秸稈。固體生產原料用量大、需要生產場地大、生產周期長、生產后的“廢渣”多。
我國的食用菌生產工藝絕大部分是采用“袋料栽培”，即以塑料袋或塑料瓶為生產容器。這種生產工藝對食用菌生產技術是一次重大突破，但同時也帶來了不少新問題。其中最突出的是，由于接種后的發酵是在基本密封的塑料容器中進行，所以一是在發菌(培養基發酵)期間，除溫度外，其它發酵條件如含水量、營養成分、酸減度等，人們都難以調控。二是供氧困難。
深層發酵是某些工業微生物和醫藥微生物采用的一種液體發酵方式，發酵是在液體里進行，但產品多數也不是液態。
深層發酵雖然有它的優點，但國內外專家一致認為，深層發酵對食用菌生產來講，目前還只是發展的方向。因為，一是技術要求高、設備復雜、投資大，二是還有一些技術問題須要解決，因而只是發展方向。
深層發酵的最大問題就是氧氣的供應。將好氣性微生物放在含氧量少的水中培養，供氧困難是這一技術路線的先天性不足。為了解決氧氣的供應問題，生產設備除了發酵罐外，還必須增加空氣壓縮機、壓縮空氣的降溫、除油、滅菌等一大堆附屬設備，既大大增加了技術的復雜性，又大大增加了投資。食用菌是好氣性微生物，對氧氣供應的要求高，將它放在缺氧的水中培養，氧氣供應是最大的矛盾。
深層發酵技術還有一個難以克服的缺點，它應用的設備是密封的發酵罐。為了增加產量、擴大生產規模，人們采用的是加大發酵罐體積的辦法，但是，當發酵罐的直徑增大時，罐的橫斷面積是按平方增加，而罐的體積是按立方增加，這樣每單位液體與橫斷面的比就變小，罐的直徑增加愈大，每單位液體與橫斷面的比就愈小，液體與氣體接觸的機率就愈小，供氧的矛盾就愈突出，這樣好氧性微生物用發酵罐進行深層發酵擺脫不了的問題。而菌蕈又正好是好氧性微生物。
目前深層發酵設備除了發酵罐外，還有一種就是搖床，它的結構相對簡單，投資也少些，但因其生產力低，一次只能產幾百毫升，最多幾升，主要用于實驗室的研究工作。而發酵罐也還剛開始應用于食用菌的菌種生產，罐的容積也只有幾十升，不包括配套設備價格，至少也在萬元以上，同時技術還不成熟。
發明內容
本發明的目的是給出一種液態菌蕈生產方法及其液態菌蕈發酵設備，解決菌蕈培養時發酵這一關鍵時期人們不能對發酵的水分、營養供應、酸堿度等進行調控，以及供氧困難的矛盾，工藝簡單、設備體積小、易控制，適用于液態菌蕈的產業化生產需要。
本發明的技術方案本發明的液態菌蕈生產方法包括菌種繁殖、在培養基中接菌種、發酵，在培養基中接菌種和發酵是在液態菌蕈發酵設備中進行，其步驟是1)在菌蕈發酵設備機體內的多孔離心筒中放入經過滅菌的固體培養基或骨架料與全營養液體培養基混合的骨架料培養基，與菌種拌和均勻，菌種占培養基的8％～20％，由機體上的進氣孔不斷加入氧氣，發酵2～3天；2)液態菌蕈發酵設備上的儲液箱中裝有液體培養基或全營養液體培養基，通過多孔輸液管將液體培養基或全營養液體培養基加入到多孔離心筒中的固體培養基或骨架料培養基中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉，多孔離心筒的旋轉起到攪拌的作用，使液體培養基或全營養液體培養基穿過固體培養基或骨架料培養基，補充營養物及氧氣，同時通過離心力將多余的液體培養液及發酵生成物帶到離心筒外的機體內；加入的液體培養基或全營養液體培養基是國體培養基或骨架料培養基的4～5倍；3)每0.5～1.0小時，將機體內的液體培養液及發酵生成物泵到儲液箱，通過多孔輸液管再加入到多孔離心筒中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉一次，反復循環；再培養2～3天即完成；
4)將機體內的液固混合發酵生成物從機體下部的放液口放出。
所述的液態菌蕈生產方法，固體培養基包括農產品碎粒、麥麩、酵母粉以及中藥材。
骨架料培養基包括骨架料和全營養液體培養基，骨架料是無毒、不溶于水的顆粒大于多孔離心筒側壁的孔的顆粒狀骨架料；全營養液體培養基包括農作物的漿、糖、礦物鹽、有機碳、有機氮、酶。
液體培養基包括農作物的漿、糖、礦物鹽。
用于液態菌蕈生產的液態菌蕈發酵設備，包括機體、機體上的進料口和機體下的出料口，其特征在于機體內設有多孔離心筒，多孔離心筒內置多孔輸液管，多孔輸液管的上部穿過機體上部與儲液箱相通，機體上部有進氣孔和排氣孔，多孔離心筒下面的軸穿過機體底部與驅動機構連接，機體下部有循環出口與輸液泵連接，輸液泵通過管路與儲液箱或多孔輸液管連接。
本發明的優點一、液體菌蕈產品有以下特點1、液態菌蕈是液體狀態，是食用菌產品的新形態。
2、液態菌蕈呈液體狀態，有關成分容易被人體吸收利用。
3、液態菌蕈的生產基本無廢棄物，生產符合環保的要求。
4、液態菌蕈的生產是設備里進行，生產工藝條件完全由人工控制，有利實現工廠化、現代化生產，而且生產周期大為縮短。
5、液態菌蕈的生產可以保留菌蕈的全部有效成分和營養成分。例如液態靈芝既保留了靈芝的多糖、靈芝酸、三萜、礦物元素、微量元素等有效成分，也保留了各種氨基酸、維生素、生物酶等營養成分。
6、液態菌蕈的生產可以通過對培養基原料的選擇，一是不僅可以有效的調控產品的成分，二是還可以做到“雙全”，既保留了菌蕈的全部有效成分和營養成分，也保留了培養基的全部有效成分和營養成分。例如生產液態靈芝，在培養基的原料中加入黃豆，既保留了靈芝的全部有效成分和營養成分，也保留了黃豆的全部有效成分和營養成分。
7、液態菌蕈可以根據人體營養平衡的要求，以及中醫辯證施診、君臣配伍的原則進行兩種不同菌蕈的混合生產，或對兩種液態菌蕈按要求進行混合，以調整它的功能和作用。
8、液態菌蕈除了充分發揮菌蕈的功能和作用外，還可以在培養基中有目的加入中藥材，從而增加和加強液態菌蕈的作用和效果。如在培養基中加入枸杞，從而使液態菌蕈同時具有枸杞的一些功能和作用。
9、液態菌蕈的生產有利充分發揮菌蕈對微量元素的集富作用及有機化作用，以提高和發揮微量元素的作用。如對人體必須的微量元素硒的有機化等。
二、生產工藝的特點液態菌蕈的生產工藝既不同于現行食(藥)用菌生產的固體培養方法，也不同于深層發酵法，而是兩者綜合的一種新工藝。
1、菌種的生產繁殖采用固、液結合，交替進行的方式，以加快菌種的繁殖速度，提高菌種的生活能力。
2、液態菌蕈的生產方式還采用相似于種植業的“無土栽培”，使用無毒、不溶于水及弱酸、弱堿的骨架料，如清潔的石英砂。培養基的原料均是無毒、可食的，有機原料如大豆、玉米、大米、麥麩、酵母、等；無機元素如鈣、鎂、鉀鹽等；以及某些維生素。具體配方因培養的菌蕈種類不同可調節。
3、液態菌蕈生產工藝的特點是在充分分析、研究固體培養和深層發酵兩項技術的優缺點和存在問題的基礎上，研究開發的新工藝。它是以固體培養基或骨架料(無營養價值和無可溶物)為載體，使液體培養料不斷或間歇流過固體培養基或骨架料，從而解決了固體培養在發酵這一關鍵時期人們不能對發酵的水分、營養供應、酸堿度等進行調控，以及雖然培養基的通氣性好，但供氧仍然困難的矛盾；同時也解決了深層培養因突出的供氧矛盾帶來的一系列問題。
4、液態菌蕈生產的新工藝不僅適用于液態菌蕈的生產，也適用于固體發酵，以及菌種的規模生產，同樣也適用于工業發酵、醫藥發酵。
5、液態菌蕈發酵設備是液態菌蕈生產方法的重要組成部分。微生物的開發、利用、產業化是一項新產業，生產技術的特點和關鍵是發酵技術，屬于當代生物科學四大前沿技術的發酵工程。本發明的設備解決了液態菌蕈的生產問題，特別是好氧性固、液體發酵的供氧難題。
圖1是液態菌蕈發酵設備的主要結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的液態菌蕈生產方法包括菌種繁殖、在培養基中接菌種、發酵，在培養基中接菌種和發酵是在液態菌蕈發酵沒備中進行，其步驟是在多孔離心筒中放固體培養基或骨架料，在儲液箱中放液體培養基或全營養液體培養基。固體培養基與液體培養基配合使用，骨架料與全營養培養基配合使用。
1)在液態菌蕈發酵設備機內的多孔離心筒中放入經過滅菌的固體培養基或骨架料培養基，接入菌種拌和均勻，菌種占培養基的8％～20％(重量)，由機體上的進氣孔不斷加入氧氣，發酵2～3天；2)液態菌蕈發酵設備上的儲液箱中裝有液體培養基(或全營養液體培養基)，通過多孔輸液管將液體培養基(或全營養液體培養基)加入到多孔離心筒中的固體培養基(或骨架料培養基)中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉，多孔離心筒的旋轉也起到攪拌的作用，使液體培養基穿過固體培養基(或骨架料培養基)，補充營養及氧氣，以及酸堿度的調節，同時通過離心力將多余的液體培養液及發酵生成物帶到離心筒外的機體內；加入的液體培養基(或全營養液體培養基是固體培養基(或骨架料培養基)的4～5倍；3)每0.5～1.0小時，將機體內的液體培養液及發酵生成物泵到儲液箱，通過多孔輸液管加入到多孔離心筒中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉一次，反復循環；再培養2～3天即完成；4)將機體內的液固混合發酵生成物從機體下部的放液口放出。
固體培養基是由農產品碎粒、麥麩、酵母粉等組成，骨架料為無毒、不溶于水、弱酸、弱堿的顆粒材料。
液體培養基為礦物鹽、糖等的水溶性溶液，完全營養培養基則還包括有機碳源、氮源、維生素等。
圖1是液態菌蕈發酵設備的主要結構示意圖。
液態菌蕈發酵設備包括機體1、機體上的進料口1-1和機體下的出料口1-2，機體內設有多孔離心筒2，多孔離心筒2內有多孔乙輸液管3，多孔輸液管3的上部穿過機體上部與儲液箱6相通，機體上部有進氣孔7、出氣孔14，多孔離心筒2下面的軸4穿過機體底部與驅動機構連接，驅動機構包括皮帶輪傳動機構5和驅動電機15。機體下有循環出口10與輸液泵11連接，輸液泵11通過管路12與儲液箱6或多孔輸液管3連接。進氣孔7可以與氣泵8、空氣過濾器9連接。工作過程1、菌種的繁殖菌種包括食用和藥用菌種。
A、第一種方式試管菌種-→小顆粒菌種-→液體菌種。
B、第二種方式用試管中或菌種瓶中生長的無雜菌健壯菇蕾，在無菌條件下粉碎，接種到無菌顆粒培養基中，攪拌均勻，在20℃左右的溫度條件下培養，菌絲長滿后，檢查無雜菌、健壯，即可使用。
2、液態菌蕈的生產在液態菌蕈發酵設備中進行。
A、第一種方式在離心筒中放入經過滅菌的固體培養基(或骨架料培養基)，培養基的配方因生產的液態菌蕈種類、產品要求不同而異。如靈芝用黃豆碎粒或玉米碎粒，用玉米碎粒則再加20％麥麩，或加入適量酵母粉。蟲草用大米碎粒，等。培養基的含水量為80～100％，比一般固體培養基低。酸堿度隨菌蕈的種類不同而有所差異，一般為自然，即中性。
液體培養基或全營養液體培養基的配方也因生產的液態菌蕈種類、產品要求不同而異。如靈芝為磷酸二氫鉀0.1～0.3％，硫酸鎂0.05～0.01％，食糖1～2％，經滅菌后放入貯液箱中，備用。
菌種一般接在固體培養基13中，用固體菌種或液體菌種均可。接種量為8～20％左右，并盡量與培養基拌和均勻。
接種后，在20℃左右的溫度下進行培養發酵，打開氣泵8，空氣經空氣過濾器9過濾，由進氣孔7送入機體1內供發酵用，發菌培養時間為2～3天。當菌絲體基本長滿后，開始輸入液體培養基，啟動電動機15，皮帶輪傳動機構5帶動離心筒2旋轉，離心筒2旋轉起到攪拌作用，使液體培養基穿過固體培養基，充分供應營養物及氧氣；同時，通過離心力將多余的液體培養液、發酵生成物帶到機體1下層內。
每0.5～1.0小時，啟動泵11將機體內的液體培養液及發酵生成物泵到儲液箱6，通過多孔輸液管3再加入到多孔離心筒2中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉一次，反復循環；再培養2～3天即完成。
將機體內的發酵生成物從機體下部的放液口放出。
通過調整離心筒2的轉速來調節固體培養基的含水量。旋轉速度不同，離心力大小也就不一樣，固體培養基的含水量也有區別。
第二種方式不用固體培養基，而用液體全營養培養基和骨架料，此方式與種植業的“無土栽培”相似。
a、菌種用液體種或固體顆粒種均可。
b、接種量為10％左右，直接接種到液體培養基里。
c、離心筒里放骨架料，骨架料是無毒、不溶于水、弱酸、弱堿的顆粒型骨架料，如石英砂。石英砂的顆粒大于多孔離心筒2側壁的孔。
d、全營養液體培養基的配方也因生產的液態菌蕈種類、產品要求不同而異。如靈芝可為含黃豆2～3％的豆漿，食糖1％，蛋白胨0.1％，VB110微克/升，酵母粉0.2％，磷酸二氫鉀0.1％，硫酸鎂0.05％。酸堿度自然。
e、發酵溫度15～25℃左右。
f、液體培養基每0.5～1.0小時循環一次。
g、培養時間3天左右。
第二種方式與第一種方式的區別僅在于完全培養基不同，其它工藝相同。
本發明的核心是以固體培養基或骨架料(無營養價值和無可溶物)為載體，使液體培養基不斷或間歇流過固體培養基或骨架料，從而解決了在發酵這一關鍵時期對發酵的水分、營養供應、酸堿度等進行調控和供氧問題，因此，凡是使液體培養料不斷或間歇流過固體培養基或骨架料實現對發酵水分、營養供應、酸堿度和供氧等進行調控的，均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種液態菌蕈生產方法，包括菌種繁殖、在培養基中接菌種、發酵，其特征在于在培養基中接菌種和發酵是在液態菌蕈發酵設備中進行，其步驟是1)在液態菌蕈發酵設備機體內的多孔離心筒中放入經過滅菌的固體培養基或骨架料與全營養液體培養基混合的骨架料培養基，與菌種拌和均勻，菌種占培養基的8％～20％，由機體上的進氣孔不斷加入氧氣，發酵2～3天；2)液態菌蕈發酵設備上的儲液箱中裝有液體培養基或全營養液體培養基，通過多孔輸液管將液體培養基或全營養液體培養基加入到多孔離心筒中的固體培養基或骨架料培養基中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉，多孔離心筒的旋轉起到攪拌的作用，使液體培養基或全營養液體培養基穿過固體培養基或骨架料培養基，補充營養物及氧氣，同時通過離心力將多余的液體培養液及發酵生成物帶到離心筒外的機體內；加入的液體培養基或全營養液體培養基是固體培養基或骨架料培養基的4～5倍；3)每0.5～1.0小時，將機體內的液體培養液及發酵生成物泵到儲液箱，通過多孔輸液管再加入到多孔離心筒中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉一次，反復循環；再培養2～3天即完成；4)將機體內的液固混合發酵生成物從機體下部的放液口放出。
2.根據權利要求1所述的液態菌蕈生產方法，其特征在于固體培養基包括農產品碎粒、麥麩、酵母粉以及中藥材。
3.根據權利要求1所述的液態菌蕈生產方法，其特征在于骨架料是無毒、不溶于水的顆粒大于多孔離心筒側壁的孔的顆粒狀骨架料；全營養液體培養基包括農作物的漿、糖、礦物鹽、有機碳、有機氮、酶。
4.根據權利要求1所述的液態菌蕈生產方法，其特征在于液體培養基包括農作物的漿、糖、礦物鹽。
5.一種用于權利要求1～4任一液態菌蕈生產方法的液態菌蕈發酵設備，包括機體、機體上的進料口和機體下的出料口，其特征在于機體內設有多孔離心筒，多孔離心筒內置多孔輸液管，多孔輸液管的上部穿過機體上部與儲液箱相通，機體上部有進氣孔和排氣孔，多孔離心筒下面的軸穿過機體底部與驅動機構連接，機體下部有循環出口與輸液泵連接，輸液泵通過管路與儲液箱或多孔輸液管連接。
全文摘要
本發明提供一種液態菌蕈生產方法及其液態菌蕈發酵設備，在菌蕈發酵設備機體內的多孔離心筒中放入固體培養基或骨架料培養基，與菌種拌和均勻，發酵2～3天；設備上的儲液箱中裝有液體培養基或全營養液體培養基，通過多孔輸液管加入到多孔離心筒中，同時啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉，使固體培養基或骨架料培養基補充營養物及氧氣，將多余的液體培養液及發酵生成物帶到離心筒外的機體內；將機體內的液體培養液及發酵生成物泵到儲液箱，再加入到多孔離心筒中，啟動電動機帶動多孔離心筒旋轉；每0.5～1.0小時循環一次，再培養2～3天即完成。
文檔編號A01G31/00GK1810081SQ200610018399
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月23日 優先權日2006年2月23日
發明者文紅濤 申請人:文紅濤