Добавка в посівах грибів та її вплив на урожайність та якість

Анотація

Вступ

Початкова фаза виробництва грибів складається з твердого процесу бродіння. Після нересту вегетативний міцелій росте в контрольованому середовищі та в асептичних умовах, щоб колонізувати масу субстрату до плодоношення (Zervakis and Koutrotsios 2017). Існує дві основні формули для виробництва субстратів, що використовуються у вирощуванні грибів, які були оптимізовані залежно від виду. Обидва вони отримують із побічних сільськогосподарських продуктів, таких як солома злаків, рослинна клітковина/лушпиння, гній або тирса:

Компостовані матеріали, досягнуті ферментацією та пастеризацією (Pardo et al. 2017; Kabel et al. 2017; Vos et al. 2017), призначені для вирощування Agaricus bisporus (Ланге) Імбах (AB) або A. subrufescens Пек (Пардо-Гіменес та ін. 2014; Пардо та ін. 2017), Pleurotus ostreatus (Jacq: Fries) (PO), P. sajor-caju (Фр.) Співак або P. cistidiosus В ПОРЯДКУ. Млин. (Чанг і Майлз 2004; Санчес 2010).

Некомпостовані матеріали, що складаються із суміші різних сільськогосподарських побічних продуктів як основних інгредієнтів, з подальшою стерилізацією субстрату парою перед щепленням міцелію. Деякі комерційні види виробляються із застосуванням цього виду субстрату, в тому числі Ентоз Лентинула (Берк.) Пеглер (LE), Аурикулярія sp., Flumulina velutipes (Кертіс) Співак, Pleurotus eryngii (ДК .: Фр.) Кель., Agrocybe aegerita (В. Бриг.) Співак, Volvariella volvacea (Bull. Ex Fr.) або Hypsizygus marmoreus (Пек) Бігель (Chang and Miles 2004; Estrada et al. 2009; Liang et al. 2016; Xie et al. 2017; Kleofas et al. 2014; Yamanaka 2017).

Деякі культивовані види, наприклад, культивований гриб білого ґудзика (A. bisporus), вимагають покриття оболонки, щоб покрити колонізований субстрат, щоб викликати плодоношення грибів (Pardo-Giménez et al. 2017a).

Під добавкою грибів розуміють метод вирощування, заснований на фізичному додаванні харчових поправок до компосту під час процесу компостування, суміші сировини, на нересті або під час обсадження (Estrada et al. 2009; Pardo-Giménez et al. 2012a, 2016). Практика харчових добавок компосту для вирощування грибів під час нересту або обсадження для максимізації врожаю сільськогосподарських культур з’явилася в 1960-х (Schisler and Sinden 1962; Sinden and Schisler 1962; Lemke 1963) і широко визнана та прийнята, однак її використання може обмежена в деяких секторах через технічні та економічні фактори. Важливі аспекти, які слід враховувати, включають, з одного боку, необхідні типи поживних речовин та найбільш підходящий час для їх вживання, не забуваючи, з іншого боку, економічні витрати та прибуток (Randle 1985).

Нещодавно були описані потенційні гриби та бактерії, що стимулюють ріст грибів (MGP), щоб стимулювати ріст міцелію та сприяти плодоношенню грибів, складаючи при цьому резервуари азоту або вітамінів (Zarenejad et al. 2012; Kertesz and Thai 2018). Отже, MGP представляє додаткову форму добавки, яку можна поставляти окремо або в поєднанні з харчовими добавками для збільшення врожайності сільськогосподарських культур.

Цей міні-огляд узагальнює останні досягнення щодо добавок субстратів, що використовуються при вирощуванні грибів, і має на меті пролити світло на деякі агрономічні аспекти щодо цієї культури, що розширюється (Zhang et al. 2014).

Препарат харчових добавок для вирощування грибів

Кожен вид грибів вимагає оптимального співвідношення C/N у субстраті, який використовується для вирощування, що дозволяє виробникам досягти найвищої врожайності за найкоротший період виробництва (Zied et al. 2011). Добавки - це звичайно вироблені продукти, що містять знежирену овочеву муку, таку як соєва мука, та інші джерела органічного білка, серед них зернові висівки, збагачені мінералами або вітамінами, які часто використовують для вирощування Агарікус і Плеврот видів (Zied et al. 2011; Burton et al. 2015). На ринку існує цілий ряд комерційних добавок, більшість з яких призначені для доповнення субстрату фази II (при нересті) та фази III (у корпусі), вироблених для вирощування A. bisporus. Комерційні продукти, які в основному використовуються, виробляються Amycel (Promycel ®, Titanium ®, Ultimate ® та ін.); Champfood (Champfood ®); Lambert (Full House ®), Havens (MCSubstradd ®), Superchamp (Mix P ® або Mix V ®), Nutrigain (Nutrigain Organic Gold ® або Nutrigain MycroLiquid ®) та Everris (Micromax ®), і засновані на білках, ліпідах/білкові суміші, карбонові кислоти або мінерали (Burton et al. 2015).

На додаток до цих існуючих добавок, перспективним підходом є використання недорогих сільськогосподарських побічних продуктів, доступних у продуктивних регіонах. Серед інших, злакові шроти та хлібні вироби, курячий послід, бавовняна мука, сечовина, суперфосфат, сульфат амонію, вичавки з винограду, пір'яне борошно або знежирені страви із сухих горіхів визнані активними інгредієнтами для доповнення субстратів, що використовуються при вирощуванні грибів у Бразилії та Європі ( Zied et al. 2011; Pardo-Giménez et al. 2016, 2018). Далі ми узагальнюємо деякі найбільш релевантні результати, про які повідомлялося під час використання сільськогосподарських відходів для добавки грибів:

Експерименти з вирощування на субстратах, доповнених 20–40% компостованим або 20% сирих відходів двофазної оливкової млини (“alperujo”), виявили великий потенціал для вирощування Плеврот spp. і Agrocybe cylindracea під час валоризації екологічно небезпечних сільськогосподарських відходів у Греції (Zervakis et al. 2013). Flumulina velutipes також культивується в субстратах з високою кількістю альперуджі, що призводить до хорошої біологічної ефективності, мінімізуючи високо фітотоксичні властивості цього забруднюючого побічного продукту (Rugolo et al. 2016).

Субстрати на основі виноградного шроту, знежиреного фісташкового шроту або знежиреного мигдалевого шроту продемонстрували схожу агрономічну поведінку з комерційними добавками для вирощування A. bisporus і P. ostreatus в Іспанії (Pardo-Giménez et al. 2012a, 2016, 2018). Формула добавки, що складається з 25% сої, чорних бобів, пшеничних висівок та чіа, також показала хороші агрономічні показники в субстратах, що утворюються при самонагріванні пастеризації для вирощування A. bisporus (Colmenares-Cruz et al. 2017).

Повідомлялося, що дослідження, проведені з додаванням кукурудзяної лушпиння, вівсяної лушпинки, нагетсів соєвих бобів і арахісової шкаралупи, в поєднанні з соєю як харчовою добавкою, до гливи в глиняних субстратах на основі неросту під час нересту дають можливість отримати гриби з більшим вмістом білка (Jeyanthi Rebecca et al. 2015). Інші місцеві сільськогосподарські матеріали успішно використовуються в Ірані як добавки для вирощування гливи, включаючи деревну тріску, цибулю, м’якоть гранул цукрових буряків та пальмову клітковину, а також пшеничні висівки, рисові висівки, соєвий порошок, соєвий торт та рисові висівки і морквяна м’якоть (Jafarpour et al. 2010).

Застосування грибних добавок

Правильні терміни та методи застосування добавок є важливою умовою для отримання очікуваних результатів з кількома важливими аспектами культури, такими як процес компостування, контроль температури для росту міцелію до і після обсадження, гігієнічні заходи, вибір добавка та час її застосування та, особливо, рівномірний розподіл продукту, що використовується в субстраті, що впливає на подальший урожай (Desrumaux et al. 1999).

Для досягнення успішної добавки, особливо під час нересту, необхідно розробити добавки, які уповільнюють доступність поживних речовин. Поживні речовини із затримкою вивільнення, про які вперше повідомили Carrol і Schisler (1976) за допомогою обробки формальдегідом. На думку авторів, формальдегід обмежував розчинність і денатурував білки добавок, крім того, він перешкоджав їх доступності для конкурентів цвілі, і тоді грибний міцелій міг приймати поступово доступний харчовий вміст, коли він став домінуючим у масі компосту.

Також слід контролювати підвищення температури відразу після прийому добавки. Наприклад, у сучасних приміщеннях (обладнаних кондиціонерами для вирощування кімнат та механізованими полицями для управління врожаєм) добавки можна додавати в колонізований компост безпосередньо перед нанесенням шару оболонки. Тому, оскільки можна контролювати умови навколишнього середовища, під час запуску нересту уникають надмірних температур компосту, а захворюваність на грибних конкурентів зводиться до мінімуму.

Це також стосується випадків, коли компост інкубують у тунелях на компостувальній установці (фаза III). Однак посіви в мішки з компостом II фази, основною системою, що використовується у багатьох частинах світу, вимагають добавок під час нересту, головним чином, через механічні обмеження (Пардо-Гіменес та ін., 2017b).

Тому добавки, які базуються на формулах повільного вивільнення поживних речовин, можна застосовувати в різних точках циклу врожаю грибів (рис. 1). Вони найчастіше застосовуються в кінці підготовки субстрату, перед нерестом, для сприяння вегетативному росту по всьому субстрату (Naraian et al. 2009), у кінці нерестового періоду (із субстратом, повністю колонізованим грибним міцелієм) для сприяти колонізації грибів у матеріалі оболонки (якщо потрібно) та посиленню плодоношення грибів (Pardo-Giménez et al. 2016, 2018). Однак застосування добавок під час посіву також було випробувано для збільшення виробництва пізніх змивів шляхом додавання 2-го промивного компосту в A. bisporus (Royse and Chalupa 2009; Royse 2010).

добавка

Харчова добавка субстратів на різних етапах вирощування грибів. a Нанесення на сировину; b, c Додавання під час нересту (після пастеризації/стерилізації субстратів); d Добавка колонізованих субстратів; e Добавки на етапі обрізання

Харчовий вміст грибів: ефект добавки

Культивовані гриби є надзвичайно поживною їжею, яку можна вирощувати на біологічних, сільськогосподарських та агропромислових відходах (Sánchez 2010; Atila 2017). Дослідники повідомляють про зміни в поживності грибів, вирощуваних на різних субстратах. При порівнянні впливу різних агровідходів на харчовий склад гливи та Pleurotus cystidiosus, суміші із 100% цукровою мінкою та 100% кукурудзяною качаном показали вищі показники вмісту білка, клітковини, золи та мінералів (Ca, K та Mg), ніж 100% тирси (Hoa et al. 2015). Вирощування Pleurotus ostreatus на різних субстратах тирси повідомляється, що вони забезпечують найкращий поживний склад у грибах для субстратів на основі тирси інжирового дерева, причому гриб демонструє найбільшу кількість сухої речовини, ліпідів, азоту, заліза, цинку та селену; а потім суміш різноманітних тирси та тирси дерев Іпіл-Іпіл, що містять 30% пшеничних висівок та 1% вапна (Bhattacharjya et al. 2015).

Крім того, доповнення субстратів в A. bisporus з мікроелементами було описано як надійне для виробництва плодових тіл, збагачених Se, Cu та Zn (Werner and Beelman 2002; Rzymski et al. 2017), мікроелементів, які часто мають дефіцит у раціоні людини (Bird et al. 2017).

Наслідки для врожайності та якості

Формула, яка застосовується для проектування субстрату, глибоко впливає на врожайність та якість зібраних базидіом (Moonmoon et al. 2011; He et al. 2018).

Добавка компосту знежиреною фісташковою шротом та знежиреною мигдалевою їжею значно покращила якість білого грибного гриба, A. bisporus, (більші гриби з більш твердою структурою та більшим вмістом у сухій масі та білках) та збільшили урожайність гливи більше ніж на 30%, P. ostreatus, порівняно з не доповненими субстратами (Pardo-Giménez et al. 2016, 2018). Тирса з добавкою різних рівнів пшеничних висівок, рисових висівок або кукурудзяного порошку покращують урожайність і якість Ентоз Лентинула, із 25% пшеничних висівок та 40% пшеничних висівок, як найкращий показник для отримання найвищого врожаю та найкращої якості відповідно (Moonmoon et al. 2011). Серед чотирьох різних формул, що оцінюються, додавання Морчелла spp. ґрунтовий ґрунт мав оптимальний вплив на сприяння зростанню та якості Росії Морчелла spp. серед чотирьох різних формул (He et al. 2018). Нарешті, Плеврот види, вироблені на субстратах, що містять відходи виноградних кукурудзи або оливкових млинів, демонстрували більший вміст біоактивних сполук і порівнянну продуктивність, ніж субстрати на основі пшениці (Koutrotsios et al., 2018).

Доповнення відпрацьованого грибного компосту як вторинного матеріалу для вирощування видів грибів

Нові сорти культивованих грибів для урізноманітнення галузі: Agaricus subrufescens

П’ять різних родів становлять 85% світового вирощування їстівних грибів: Ентоз Лентинула (шиітаке), Агарікус (головним чином Agaricus bisporus), Плеврот spp. (5 або 6 видів), Аурикулярія і Фламмуліна (Royse et al. 2017). Повідомлялося, що добавки покращують врожайність та якість більшості культурних видів у всьому світі, включаючи вищезазначені види (рис. 2) (Sánchez 2010; Gaitán-Hernández et al. 2014; Liang et al. 2016; Pardo-Giménez et al. 2016, 2018; Xie та ін. 2017). Хоча багато інших сортів успішно вирощували (Carrasco та ін., 2018), деякі з них мають комерційні обмеження через досягнутий знижений урожай. Добавки представляють важливу стратегію підвищення врожайності та комерційної життєздатності цих менш широко культивованих сортів.

Виробництво грибів на доповнених субстратах. a Agaricus bisporus; b Agaricus subrufescens; c Pleurotus ostreatus; d Pleurotus eryngii; e Ентоз Лентинула; f Agrocybe aegerita

Наприклад, практика добавок є важливим підходом для підвищення врожайності в промисловому виробництві лікарського гриба Agaricus subrufescens (також відомий як сонячний гриб) Ellis & Everh (Zied et al. 2018), і тому це можливість зробити цей новий сорт комерційно вигідним для диверсифікації галузі. Kopytoswky-Filho та ін. (2008) оцінили ефект добавки при вирощуванні A. subrufescens, повідомляють про значне збільшення виробництва за допомогою комерційної добавки на основі соєвого шроту Champfood ®, застосовуваної перед оболонкою щодо недоповнених (контроль) та соєвих добавок. Також повідомляється, що використання соєвого шроту та інших побічних продуктів переробки сої, таких як комерційні рецептури, має позитивний ефект при вирощуванні сонячних грибів Zied et al. (2011), Wang et al. (2010), Zhou et al. (2010). Крім того, відходи матеріалів, включаючи агропромислові відходи (забезпечуються соком арахісу та ацероли) та благородні зерна, суміш із висівками сої, кукурудзи та бавовни виявилися ефективними для збільшення промислового врожаю, що підкреслює матеріали з високим вмістом S, Вміст Cu та Mn як ідеальних добавок (Zied et al. 2018).

Біоікулянти як альтернатива або доповнення до традиційних добавок

Хоча існує все більша кількість комерційних біодобрив на основі бактеріальних та грибкових стимуляторів росту рослин (Goswami et al. 2016), на сьогоднішній день на ринку не існує комерційних добавок, заснованих на зростанні грибів, що стимулюють ріст грибів. Секвенування наступного покоління (NGS) - це високопродуктивна технологія, яка в даний час забезпечує багате джерело інформації про мікроорганізми, що населяють субстрати, зайняті у вирощуванні грибів, та структуру та динаміку самородної мікробіоти (McGee et al. 2017a, b; Kertesz та Thai 2018; Vieira and Pecchia 2018; наші неопубліковані результати). Підхід Omics з такими інструментами, як метагеноміка (для виявлення та кількісної оцінки відносної чисельності мікроорганізмів за допомогою DNASeq), метатранскріптоміки (для вивчення функції та активності за допомогою RNASeq) та метаболоміки (для характеристики метаболітів, що беруть участь в аналітичних методах) може створити основу для розробка біоінокулянтів для промисловості, одночасно визначаючи найбільш підходящу точку застосування протягом циклу врожаю.

Огляд та перспективи

Агрономічна практика харчового доповнення вирощування грибів є економічно ефективною для підвищення врожайності та якості врожаю; однак технічні чи економічні проблеми обмежують його глобальне поширення.