转自：河北新闻网
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香菇、木耳、平菇……鲜香美味的食用菌，是大众餐桌上不可或缺的美食。
但你知道吗？我们从市场购买的食用菌大多是人工栽培，而其通常生长在大棚里的菌棒上，因此菌棒成为栽培食用菌至关重要的一环。
在食用菌的世界里，每个菌棒都是一个“微型农场”。传统的菌棒生产工艺都是分步制棒，面临用工多、污染率高、灭菌能耗大等问题，但我省一家企业研制的新工艺，让这些难题迎刃而解。
这项“食用菌菌棒一体化自动高效生产工程技术装备”，不久前荣获了2023年度河北省技术发明奖一等奖。
菌棒制作时间节省90%以上、用工量降低近50%、平均每棒成本降低0.6元……颠覆传统的新工艺，如何带来食用菌栽培的“工业化”？
10月21日，培元农业科技石家庄有限公司实验室内，技术人员在对菌种进行化验。河北日报记者 史晟全摄。
量变与质变
一个日产5万菌棒、合每1.7秒就要产1棒的食用菌制棒厂，会是一幅怎样的繁忙景象？
10月14日，记者走进平山培元现代农业示范园一座21米高的制棒车间，所见却与想象大相径庭。
这里的车间“静悄悄”，产线上很难看到工人，取而代之的是一台全封闭灭菌、冷却、接种一体机。机器台架六七米高，形似火车头。机器头部由上下3个封闭的横卧圆筒罐组成，每个圆筒罐长五六米，圆切面直径1米多。
在制棒车间楼下的装袋车间，绞龙高速旋转，深褐色的无菌基料被推至抱筒后，自动化套袋装置迅速为基料套袋、封口，整个过程一气呵成，一个个加工完成的菌棒“排队”走下流水线。
“如果采用传统方法，我们一期项目要实现年产1500万菌棒的目标，至少需要150亩地和85名工人。”培元农业科技石家庄有限公司总经理闫金龙说，借助这套设备，4条生产线就能搞定1500万棒的年产量，占地不到50亩，工人仅需45人左右。
一套设备，如何能有如此威力？
“关键就是对传统制棒工艺的流程重塑。”获奖项目完成人之一、翔天科技股份有限公司董事长肖俊培一语道破。
9月11日，在位于涿州的翔天科技总部菌棒一体化生产中试车间，站在全封闭灭菌、冷却、接种一体机前，肖俊培详细介绍每个封闭罐体暗藏的玄机。
“植物生长需要土壤，同样，菌种生长也离不开无菌的木屑和秸秆等制成的‘土壤’。”指着最上面的大罐，肖俊培说，制作菌棒的原料首先会在这个罐里进行121℃的高温灭菌，之后，原料会自动进入下边的冷却罐降温。待温度降至25℃，再注入液体菌种，将“土壤”和“种子”搅拌均匀后，成为待装菌料。然后，菌料进入楼下的装袋车间自动分装成一袋装菌棒。至此，培育食用菌的菌棒就可以批量制成了。
“这套设备最初研发时是像这样只设计了两个罐。但我们在平山项目里又增加了第三层的储存罐，这样就能把拌好的料临时储存在这个罐里供应装袋，以便另外两个罐能一刻不耽搁地继续投入生产。”肖俊培解释道。
灭菌—降温—装袋，这样的流程与传统制棒工艺有何不同？
肖俊培解释，传统制棒流程通常是先把原料分装成一装袋制成棒，再将这些袋装棒高温灭菌。灭菌后进行降温，再打孔植种菌种。整个流程下来，不仅耗时耗能，还费工费力。
“同样是灭菌，新工艺全过程耗时只需1.5小时，但传统工艺平均耗时10小时。”肖俊培介绍，在降温环节，传统工艺冷却时间24小时，新工艺仅0.28小时。各环节累加，传统菌棒制作时间为3至4天，而新工艺只需3至4小时。
这对菌棒生产意味着什么？
“时间的量变，叠加出成本的质变。”肖俊培说，以年产3000万棒为例，传统制棒法约占地250亩，而创新工艺后占地只需60至80亩。此外，还能省工近50%、节能70%。这些最终反映到菌棒制作成本上，平均每棒成本降低0.6元。
重塑流程，带来的还有品质的质变。
食用菌制棒最大的难题就是污染，一旦菌棒感染了空气里的杂菌，菌类就不长，坏棒了，自然就出不了菇。2011年，肖俊培生产的近百万个菌棒，因为灭菌不彻底，导致食用菌减产60%以上，损失上千万元。
如何根除菌棒感染杂菌？
“传统工艺制棒之所以污染风险高，主要是因为在分步制棒过程中，原料多次暴露于空气中，增加了杂菌侵入的机会。”经过成百上千次实验，肖俊培团队最终采用组合式密封的办法，将灭菌、冷却、接种等环节放在一个封闭的空间内进行，实现了菌棒无菌生产。
据评估，传统工艺规模化制棒染杂率为0.3%至5%，而创新技术不仅使杂菌没有“可乘之机”，同时减少了90.4%的环境消毒药物使用量，进一步保障了食品安全。
10月21日，培元农业科技石家庄有限公司员工在巡查全封闭灭菌、冷却、接种一体机运行情况。河北日报记者 史晟全摄。
全过程创新
每个菌棒需200毫升菌液，一家日产3万棒的食用菌制棒厂，每天需要多少菌液？
6000升，答案并不难算。
但这不仅是一道简单的数学题，更是对技术与效率的巨大挑战。
在食用菌的世界里，每个菌棒都是一个“微型农场”，菌种如同种子一样至关重要。但菌种生长需要10至12天，其活性高低也直接影响出菇质量。
如何保证菌种的快速高效生产？
9月11日，走进翔天科技液体菌种培养车间，一个钢架结构的“二层楼”展示着两种不同繁育工艺的液体菌种繁育罐。
楼下，是十个大小一致的罐子，容量600升；楼上，则是四组三联罐，容量分别为100升、500升、5000升。
“楼下，是当下工艺使用的单罐，楼上的是我们创新研发的三联罐。”翔天科技项目部经理王龙庭说，“可别小看这组三联罐，它可是国际首套多联罐液体菌种繁育系统，是效率最高的菌种生产加速器。”
透过一个可视化的小窗口，只见繁育罐内仿佛在熬煮小米粥，白色的菌球在黄色的培养液中游动翻滚。在这个过程中，菌球以惊人的速度分裂，菌体细胞以几何级数增长，迅速扩大菌种的数量。
从一个罐到三个罐，这样的设计有何用意？
“菌种具有快速分裂和增殖的能力，但菌种对环境十分敏感，一旦培养液中积累代谢产物过多，或受到空间限制，都会导致菌种生长停滞。”王龙庭说，多联罐充分利用了这些特性，不断为菌种提供更大的空间和更丰富的营养，使菌种能够在每个阶段都保持快速增殖的状态。
以单罐为例，10至12天生长期满，10个600升的单罐，最多只能产出4250升菌液。
但利用三联罐系统，菌种首先在100升的罐中开始生长，当菌丝充满整个罐体后，会被自动转移至500升的罐中继续生长。随着菌丝再次充满500升的罐体，它们会被进一步转移到5000升的繁育罐中，最终产生3750升的菌液。
“繁育相同数量的液体菌种，三联罐的占地面积，约相当于单罐总占地面积的四分之一。”王龙庭说。
在翔天科技，创新贯穿于制棒的全过程。
在培养车间，一根根菌棒静静地排列，但内部却悄然发生一场巨变——菌丝不断生长蔓延，菌棒的颜色也逐渐由黑变白，最终转为褐色。
平时我们在画面上看到，食用菌是长在菌棒上，但事实上，菌棒制成后并不是直接放到大棚里，而是要在这样的控温控湿环境里完成转色，才能放到大棚里产菇。
这个过程，就叫养菌。
在这里，记者发现一个令人疑惑的地方——菌种生长离不开氧气，所以通常菌棒表面都会打上孔洞透气。但这里的菌棒却被塑料袋包裹得严严实实，菌种是怎么呼吸的呢？
托起一根菌棒，王龙庭说：“虽然看不见孔，但其实它全身都是孔。”
原来，这款看似普通的塑料袋大有来头，它是一款获得专利的透氧食用菌栽培袋。若是用显微镜观察，会发现袋子全身布满了微小的孔洞，这些小孔的尺寸经过精密计算，能够确保只进氧气，而将杂菌“拒之门外”。
“氧气的分子直径小，杂菌的分子直径大，我们经过反复研究，用纳米打孔技术，在生产塑料袋时就将整个袋体打满微孔。”王龙庭说，这既防止了杂菌侵入，也有效提升了菌种活力，缩短发菌期。
传统工艺中，发菌时需要在菌棒表面打4个孔植入菌种。由于圆孔周围含氧量较高，菌丝会以这四个孔中心向整个菌棒扩散，菌丝布满菌棒并完成转色通常需要45天左右。
而应用新技术，搅拌均匀的“土”和菌液在高含氧量的环境中生长，菌丝的扩展速度显著加快，发菌期只需12天左右。
“45天缩短到12天，发菌时间减少73%。”王龙庭解释，这意味着培养车间的面积可以减少四分之三，大大节省了土地、基建投资和人力成本。而且发菌期越短，菌棒内的菌丝“年龄”越一致。
菌丝“年龄”直接关系着出菇效率。
王龙庭介绍，一般来说，一个菌棒平均可以出2斤菇，如果菌丝“年龄”不一致，出菇过程往往稀稀拉拉，一个菌棒通常需要4至5潮才能出完菇。但如果菌棒内的菌丝“年龄”一致，通常3潮就能全部出完。这样，出菇周期平均缩短一个月，设施利用效率大大提升。
“目前，我们手握94项专利技术，其中45项已经获得授权。”肖俊培说，这些技术共同构成了“食用菌菌棒一体化自动高效生产工程技术装备”的核心体系。
10月21日拍摄的培元农业科技石家庄有限公司园区。河北日报记者 史晟全摄。
全产业链延伸
9月12日，走进培元农业科技石家庄有限公司，年产1500万棒的制棒车间一侧，36个食用菌大棚整齐分布。棚内，肥厚的香菇、木耳破袋而出，色泽鲜润，菌香浓郁。
作为“消化”菌棒的下游生产环节，这些大棚使园区实现了制棒到出菇一条龙。
只有关注下游生产，创新链才能真正转化为产业链。
“我们现在实现了菌棒生产全年无休。可长期以来，传统制棒工艺和食用菌大棚的环境调节能力有限，出菇多集中在春秋季。”一边是全年制棒，一边是季节性出菇，在闫金龙看来，这样的矛盾不解决，就无法充分发挥菌棒制作工厂化的产能优势。
“目前我们正在探索采用企业统建棚室、统引品种、统制菌棒、统教技术、统标收菇、统加营销，农户分户栽培管理的‘六统一分’模式，来解决这个问题。”闫金龙说，他们已在平山建设园林景观式出菇园区3个，共有棚顶发电、棚内四季产菇棚室112栋。
科技成果转化，是创新链产业链深度融合的关键环节。
10月10日，在距离涿州3000公里的新疆若羌，围绕香菇品种向阳2号的出菇管理调整方案，翔天科技驻若羌技术团队展开了激烈的讨论。
今年3月，年产食用菌菌棒1500万棒的项目在若羌投产。近半年来，翔天科技的技术团队一直在当地密切关注着菌菇的生产情况。
“新疆的气候条件与内地有很大不同，尤其是昼夜温差大、湿度低等因素，对菌菇的生长产生了显著影响。”翔天科技驻若羌技术团队负责人张振明介绍，项目主推的香菇品种有T2和向阳2号两个主力品种。但在9月底，向阳2号首次出菇后，团队发现，该品种的出菇情况与内地相比差距明显。
团队马上对向阳2号的后续培养方式进行调整，以适应当地的气候条件。
“为了各地项目的顺利推进，我们各个项目都有专业的技术团队，根据不同地区的气候特征，选择主栽品种和配套的栽培技术。”肖俊培介绍。
近3年来，翔天科技已在河北、新疆、河南、湖北等地进行成果转化推广，与全国69家地方政府进行洽商合作，初步具备为不同地区量身定制菌菇方案的能力。目前，累计推广菌棒1.96亿棒，培训菇农1.5万余人次。
持续的创新研发，让翔天科技的菌菇产业链不断向下延伸。
在翔天科技实验室，摆放着许多瓶瓶罐罐，里面装着各种颜色的粉末，这些都是菌菇深加工提取得到的子实体、粗多糖等活性成分粉末。
“通过深加工技术，可以从菌菇中提取这些有益成分，开发出更多健康功能性食品。”肖俊培说，公司已经使用牛樟芝细胞体试制出了菌菇饮料，还利用灰树花、猴头菇、蛹虫草等食用菌的子实体生产了多种饮品。（河北日报记者 周聪聪 姜 艳）
记者感言
十年磨一剑
从2013年立项，到荣获2023年度河北省技术发明奖一等奖，肖俊培带领翔天科技历经十年，终于实现了食用菌栽培技术的重大突破。
从某种意义上说，这不仅是传统农业向现代农业转型的成功案例，更是民营企业通过科技创新推动产业进步的生动样本。
今年59岁的肖俊培做房地产起家。2011年，他在村里投资建起菌棒厂。可令他没想到的是，头两年生产的近百万个菌棒，因为灭菌不彻底，导致烂棒、坏棒频繁出现，损失上千万元。
问题出在哪儿？肖俊培请来一个又一个高手，但烂棒、坏棒情况始终无法根除。因为，传统的分步制棒工艺，决定了不能做到百分之百杜绝染杂。
如何彻底解决这个问题？肖俊培最终联系上中国农业科学院的专家，开始了新工艺的探索。
肖俊培曾是一名初中数学老师，辞职下海后，他先是开办了一家豆制品厂，为了解决五香豆腐丝易腐坏的问题，他自主研发了一款保鲜袋，不添加任何防腐剂，能让豆腐丝在常温下保鲜3个月。
豆腐丝保鲜袋、用菌菇纤维制成的“皮革”……采访中，肖俊培向记者展示了他的一个又一个小发明。
正是这份对科学和技术的热忱和执着，让他在面临食用菌栽培难题时，依然坚定前行。
2013年，“食用菌菌棒一体化自动高效生产工程技术装备”在企业正式立项。最初预计两三年内完成，但实际操作中遇到了诸多难题。
“像轴承的地方、阀门的地方，钢的厚度不一样，膨胀系数也不一样，一冷一热，就容易产生缝隙，就会进入空气，那就达不到设计意图。”肖俊培说。而这，仅仅是研发过程中成千上万个问题中的一个。
研发过程不仅技术复杂，资金投入也是巨大的。十年来，为了项目研发，肖俊培不仅耗尽了所有积蓄，还将翔天科技和家里的房子抵押给了银行。
如今，付出终于迎来回报。项目获奖后，肖俊培接到的合作意向电话更多了。创新链转变成产业链，正加速变为现实。
科技创新要让企业唱主角。翔天科技的故事，不仅展示了科技创新赋能产业升级的魅力，也让我们看到民营企业所蕴藏的创新潜力。
全面落实研发费用加计扣除等普惠性政策，组建科技特派团入企服务，龙头企业牵头成立创新联合体……如今在河北，一项项改革举措，正让创新的力量充分涌流。
相信在未来，这样的创新故事将会越来越多。
文/河北日报记者 周聪聪
