Abstract

Introducere

Faza inițială a producției de ciuperci constă într-un proces solid de fermentare. De la reproducere, miceliul vegetativ crește într-un mediu controlat și condiții aseptice pentru a coloniza masa substratului înainte de fructificare (Zervakis și Koutrotsios 2017). Există două formule principale pentru producerea substraturilor utilizate în cultivarea ciupercilor care au fost optimizate în funcție de specie. Ambele sunt derivate din subproduse agricole precum paie de cereale, fibre vegetale/coji, gunoi de grajd sau rumeguș:

Materiale compostate realizate prin fermentare și pasteurizare (Pardo și colab. 2017; Kabel și colab. 2017; Vos și colab. 2017), concepute pentru cultivarea Agaricus bisporus (Lange) Imbach (AB) sau A. subrufescens Peck (Pardo-Giménez și colab. 2014; Pardo și colab. 2017), Pleurotus ostreatus (Jacq: cartofi prăjiți) (PO), P. sajor-caju (Fr.) Cântăreț sau P. cystidiosus O.K. Moară. (Chang și Miles 2004; Sánchez 2010).

Materiale necompostate care constau dintr-un amestec de diferite produse secundare agricole ca ingrediente principale, urmate de sterilizarea cu abur a substratului înainte de inocularea miceliului. Anumite specii comerciale sunt produse folosind acest tip de substrat, inclusiv Lentinula edodes (Berk.) Pegler (LE), Auricularia sp., Flammulina velutipes (Curtis) Cântăreț, Pleurotus eryngii (DC.: Fr.) Quel., Agrocybe aegerita (V. Brig.) Cântăreț, Volvariella volvacea (Bull. Ex Fr.) sau Hypsizygus marmoreus (Peck) Bigel (Chang și Miles 2004; Estrada și colab. 2009; Liang și colab. 2016; Xie și colab. 2017; Kleofas și colab. 2014; Yamanaka 2017).

Unele specii cultivate, cum ar fi ciuperca albă cultivată la nivel global (A. bisporus), necesită o acoperire a carcasei pentru a acoperi substratul colonizat pentru a induce fructificarea ciupercilor (Pardo-Giménez și colab. 2017a).

Suplimentarea cu ciuperci este înțeleasă ca o metodă de cultivare bazată pe adăugarea fizică de modificări nutriționale la compost, în timpul procesului de compostare, al amestecului de materii prime, la reproducere sau în timpul învelișului (Estrada și colab. 2009; Pardo-Giménez și colab. 2012a, 2016). Practica suplimentării nutriționale a compostului pentru cultivarea ciupercilor în momentul reproducerii sau al învelișului pentru a maximiza randamentul culturilor a apărut în anii 1960 (Schisler și Sinden 1962; Sinden și Schisler 1962; Lemke 1963) și este recunoscută și acceptată pe scară largă, totuși utilizarea sa poate fi restricționat în unele sectoare din cauza factorilor tehnici și economici. Aspectele importante care trebuie luate în considerare includ, pe de o parte, tipurile de nutrienți necesari și timpul cel mai potrivit pentru a fi aplicate fără a uita, pe de altă parte, costurile economice și profiturile (Randle 1985).

Recent, ciupercile și bacteriile potențiale pentru creșterea ciupercilor (MGP) au fost descrise pentru a stimula creșterea miceliului și a favoriza fructificarea ciupercilor, constituind în același timp rezervoare de azot sau vitamine (Zarenejad și colab. 2012; Kertesz și Thai 2018). MGP reprezintă, prin urmare, o formă suplimentară de supliment care ar putea fi furnizat separat sau în combinație cu suplimente nutritive, pentru a crește randamentul culturilor.

Prezenta mini-revizuire compilează progresele recente privind suplimentarea substraturilor utilizate în cultivarea ciupercilor și își propune să facă lumină asupra unor aspecte agronomice referitoare la această cultură în expansiune (Zhang et al. 2014).

Formularea de aditivi nutritivi pentru cultivarea ciupercilor

Fiecare specie de ciuperci necesită un raport C/N optim în substratul folosit pentru cultivare, care permite cultivatorilor să obțină cel mai mare randament în cea mai scurtă perioadă de producție (Zied și colab. 2011). Suplimentele sunt produse fabricate în mod obișnuit care conțin făină de legume degresate, cum ar fi făina de soia și alte surse de proteine ​​organice, printre care tărâțe de cereale, îmbogățite cu minerale sau vitamine, care sunt frecvent utilizate pentru cultivarea Agaricus și Pleurotus specii (Zied și colab. 2011; Burton și colab. 2015). Există o serie de suplimente comerciale disponibile pentru producător pe piață, majoritatea concepute pentru a completa faza II (la reproducere) și faza III (la înveliș) substrat produs pentru cultivarea A. bisporus. Produsele comerciale utilizate în cea mai mare parte sunt produse de Amycel (Promycel®, Titanium®, Ultimate® etc.); Champfood (Champfood ®); Lambert (Full House ®), Havens (MCSubstradd ®), Superchamp (Mix P ® sau Mix V ®), Nutrigain (Nutrigain Organic Gold ® sau Nutrigain MycroLiquid ®) și Everris (Micromax ®) și se bazează pe proteine, lipide/amestecuri de proteine, acizi carboxilici sau minerale (Burton et al. 2015).

În plus față de aceste suplimente existente, utilizarea subproduselor agricole ieftine disponibile în regiunile productive este o abordare promițătoare. Printre altele, mesele și tărâțele din cereale, dejecțiile de pui, semințele de bumbac, ureea, superfosfatul, sulfatul de amoniu, tescovină de struguri, făina de pene sau mesele degresate din nuci uscate, sunt recunoscute ca ingrediente active pentru a completa substraturile utilizate în cultivarea ciupercilor în Brazilia sau Europa ( Zied și colab. 2011; Pardo-Giménez și colab. 2016, 2018). În continuare vom rezuma câteva dintre cele mai relevante rezultate raportate în timpul utilizării deșeurilor agricole pentru suplimentarea ciupercilor:

Experimentele de cultivare pe substraturi suplimentate cu 20-40% compostate sau 20% deșeuri brute cu două faze de moară de măsline („alperujo”) au relevat un mare potențial pentru cultivarea Pleurotus spp. și Agrocybe cylindracea în timp ce valorifică deșeurile agricole periculoase pentru mediu în Grecia (Zervakis și colab. 2013). Flammulina velutipes a fost, de asemenea, cultivat pe substraturi cu o cantitate mare de alperujo, rezultând în eficiențe biologice bune, reducând în același timp proprietățile extrem de fitotoxice ale acestui produs secundar contaminant (Rugolo și colab. 2016).

Substraturile pe bază de făină de struguri, făină degresată sau făină de migdale degresate au prezentat un comportament agronomic similar cu aditivii comerciali pentru cultivarea A. bisporus și P. ostreatus în Spania (Pardo-Giménez și colab. 2012a, 2016, 2018). Formula suplimentară formată din 25% din soia, fasole neagră, tărâțe de grâu și chia a prezentat, de asemenea, performanțe agronomice bune pe substraturi generate de pasteurizarea cu autoîncălzire pentru cultivarea A. bisporus (Colmenares-Cruz și colab. 2017).

Studiile efectuate adăugând coji de porumb, coji de ovăz, pepite de soia și coajă de arahide, în combinație cu soia ca supliment nutritiv, la ciupercile de stridii din substraturi pe bază de paie la reproducere au fost raportate pentru a genera ciuperci cu un conținut mai ridicat de proteine ​​(Jeyanthi Rebecca și colab. 2015). Alte materiale agricole locale au fost folosite cu succes ca suplimente în Iran pentru cultivarea ciupercilor de stridii, inclusiv așchii de lemn, boll, pastă de pelete de sfeclă de zahăr și fibră de palmier, împreună cu tărâțe de grâu, tărâțe de orez, praf de prăjitură cu soia, praf de prăjitură cu soia și tărâțe de orez și pulpa de morcov (Jafarpour și colab. 2010).

Aplicarea suplimentelor de ciuperci

Momentul corect și metodele de aplicare a suplimentelor este o condiție esențială pentru obținerea rezultatelor așteptate, cu mai multe aspecte importante ale culturii, cum ar fi procesul de compostare, controlul temperaturii pentru creșterea micelială înainte și după învelire, măsurile de igienă, alegerea suplimentului și timpul de aplicare și, în special, distribuția uniformă a produsului utilizat în substrat, toate afectând randamentele ulterioare (Desrumaux și colab. 1999).

Pentru a obține o suplimentare cu succes, în special la reproducere, este necesar să se proiecteze suplimente care să întârzie disponibilitatea nutrienților. Elementele nutritive eliberate cu întârziere au fost raportate pentru prima dată de Carrol și Schisler (1976) printr-un tratament cu formaldehidă. Potrivit autorilor, formaldehida a limitat solubilitatea și a denaturat proteinele suplimentelor, în plus, a inhibat disponibilitatea acestora pentru formele concurenței și apoi miceliul de ciuperci ar putea lua conținutul nutrițional accesibil treptat atunci când a devenit dominant în masa de compost.

Creșterea temperaturii imediat după completare trebuie, de asemenea, controlată. De exemplu, în instalațiile moderne (dotate cu camere de creștere cu aer condiționat și rafturi mecanizate pentru gestionarea culturii) se pot adăuga suplimente la compostul colonizat chiar înainte de a aplica stratul de carcasă. Prin urmare, deoarece condițiile de mediu pot fi controlate, temperaturile excesive ale compostului sunt evitate în timpul funcționării icrelor, iar incidența concurenților fungici este minimizată.

Acest lucru se aplică și atunci când compostul este incubat în tuneluri la instalația de compostare (faza III). Cu toate acestea, tăierea în saci cu compost de fază II, sistemul primar utilizat în multe părți ale lumii, necesită suplimentarea în timpul reproducerii, în principal din cauza restricțiilor mecanice (Pardo-Giménez și colab. 2017b).

Prin urmare, suplimentele, care se bazează pe formule cu eliberare lentă de nutrienți, pot fi aplicate în diferite puncte de-a lungul ciclului de cultură a ciupercilor (Fig. 1). Acestea se aplică cel mai frecvent la sfârșitul pregătirii substratului, înainte de depunerea icrelor, pentru a promova creșterea vegetativă pe tot substratul (Naraian și colab. 2009), la sfârșitul ciclului de reproducere (cu substratul complet colonizat de miceliu de ciuperci) la promovează colonizarea ciupercilor în materialul carcasei (dacă este necesar) și sporește fructificarea ciupercilor (Pardo-Giménez și colab. 2016, 2018). Cu toate acestea, aplicarea suplimentelor de-a lungul culturii a fost, de asemenea, testată pentru a crește producția de spălări târzii prin completarea celui de-al doilea compost de spălare în A. bisporus (Royse și Chalupa 2009; Royse 2010).

ciuperci

Suplimentarea nutrițională a substraturilor de-a lungul diferitelor etape ale cultivării ciupercilor. A Aplicarea la materii prime; b, c Adăugare în timpul reproducerii (după pasteurizarea/sterilizarea substraturilor); d Suplimentarea substraturilor colonizate; e Suplimentare în timpul etapei de tăiere

Conținutul nutrițional al ciupercilor: efectul suplimentării

Ciupercile cultivate sunt un aliment foarte nutritiv care poate fi cultivat pe deșeuri biologice, deșeuri agricole sau deșeuri agroindustriale (Sánchez 2010; Atila 2017). Cercetătorii au raportat variații ale conținutului nutrițional al ciupercilor cultivate pe diferite substraturi. Atunci când se compară efectele diferitelor agro-deșeuri asupra compoziției nutriționale a ciupercilor de stridii și Pleurotus cystidiosus, formulele cu 100% zahăr de zahăr și 100% porumb au prezentat valori mai ridicate ale conținutului de proteine, fibre, cenușă și minerale (Ca, K și Mg) decât rumeguș 100% (Hoa și colab. 2015). Cultivarea Pleurotus ostreatus pe diferite substraturi de rumeguș s-a raportat că oferă cea mai bună compoziție nutrițională în ciuperci pentru substraturile pe bază de rumeguș de smochin, ciuperca indicând cea mai mare cantitate de substanță uscată, lipide, azot, fier, zinc și seleniu; urmat de un amestec de diverse rumeguș și un rumeguș de copac Ipil-ipil, toate completate cu 30% tărâțe de grâu și 1% var (Bhattacharjya și colab. 2015).

În plus, suplimentarea substraturilor în A. bisporus cu oligoelemente a fost descris ca fiind de încredere pentru producerea corpurilor fructifere îmbogățite cu Se, Cu și Zn (Werner și Beelman 2002; Rzymski și colab. 2017), micronutrienți care sunt frecvent deficienți în dieta umană (Bird și colab. 2017).

Implicații asupra randamentului și calității

Formula utilizată pentru proiectarea substratului influențează profund randamentul și calitatea bazidiomilor recoltați (Moonmoon și colab. 2011; He și colab. 2018).

Suplimentarea de compost cu făină de fistic degresată și făină de migdale degresată a îmbunătățit semnificativ calitatea ciupercilor albe, A. bisporus, (ciuperci mai mari cu o textură mai fermă și un conținut mai mare în greutate uscată și proteine) și au crescut cu peste 30% randamentul în ciuperci de stridii, P. ostreatus, în comparație cu substraturile nesuplimentate (Pardo-Giménez și colab. 2016, 2018). Rumeguș suplimentat cu diferite niveluri de tărâțe de grâu, tărâțe de orez sau praf de porumb îmbunătățesc randamentul și calitatea Lentinula edodes, cu 25% tărâțe de grâu și 40% tărâțe de grâu raportate ca fiind cea mai bună rată pentru a obține cel mai mare randament și, respectiv, cea mai bună calitate (Moonmoon și colab. 2011). Dintre patru formule diferite evaluate, adăugarea de Morchella spp. solul de picioare a avut efectul optim asupra promovării creșterii și calității Morchella spp. printre patru formule diferite (He et al. 2018). In cele din urma, Pleurotus speciile produse pe substraturi care conțin tescovină de struguri sau deșeuri de la moara de măsline au prezentat un conținut mai mare de compuși bioactivi și o productivitate comparabilă cu substraturile pe bază de grâu (Koutrotsios și colab. 2018).

Suplimentarea compostului de ciuperci uzat ca material de reciclare pentru cultivarea speciilor de ciuperci

Noi soiuri de ciuperci cultivate pentru diversificarea industriei: Agaricus subrufescens

Cinci genuri diferite reprezintă 85% din cultura mondială de ciuperci comestibile: Lentinula edodes (shiitake), Agaricus (în principal Agaricus bisporus), Pleurotus spp. (5 sau 6 specii), Auricularia și Flammulina (Royse și colab. 2017). S-a raportat că suplimentarea îmbunătățește randamentul și calitatea majorității speciilor cultivate la nivel mondial, inclusiv speciile citate mai sus (Fig. 2) (Sánchez 2010; Gaitán-Hernández și colab. 2014; Liang și colab. 2016; Pardo-Giménez și colab. 2016 )., 2018; Xie și colab. 2017). Deși multe alte soiuri au fost cultivate cu succes (Carrasco și colab. 2018), unele dintre ele prezintă limitări comerciale datorită randamentului redus obținut. Suplimentarea reprezintă o strategie importantă pentru a îmbunătăți randamentul și viabilitatea comercială a acestor soiuri mai puțin cultivate.

Producerea de ciuperci pe substraturi suplimentare. A Agaricus bisporus; b Agaricus subrufescens; c Pleurotus ostreatus; d Pleurotus eryngii; e Lentinula edodes; f Agrocybe aegerita

De exemplu, practica suplimentării a fost o abordare importantă pentru îmbunătățirea randamentului în producția industrială a ciupercilor medicinale Agaricus subrufescens (cunoscut și sub numele de ciupercă solară) Ellis & Everh (Zied et al. 2018) și, prin urmare, este o oportunitate de a face acest nou soi viabil din punct de vedere comercial pentru a diversifica industria. Kopytoswky-Filho și colab. (2008) au evaluat efectul suplimentării în cultivarea A. subrufescens, raportând o creștere semnificativă a producției cu suplimentul comercial Champfood ® pe bază de făină de soia aplicat înainte de înveliș în ceea ce privește suplimentarea (controlul) și soia suplimentată. Utilizarea făinii de soia și a altor produse secundare din transformarea soiei, cum ar fi formulările comerciale, a fost, de asemenea, raportată ca având un efect pozitiv în cultivarea ciupercilor solare de către Zied și colab. (2011), Wang și colab. (2010), Zhou și colab. (2010). În plus, materialele reziduale, inclusiv deșeurile agroindustriale (furnizate de sucul de arahide și acerola) și cerealele nobile, un amestec cu tărâțe de soia, porumb și bumbac s-au dovedit eficiente pentru creșterea randamentului industrial, care evidențiază materialele cu un nivel ridicat de S, Cu, și conținut de Mn ca suplimente ideale (Zied și colab. 2018).

Bioinoculanții ca alternativă sau supliment la suplimentarea tradițională

Deși există un număr tot mai mare de biofertilizante comerciale bazate pe promotori de creștere a plantelor bacteriene și fungice (Goswami și colab. 2016), până în prezent nu există suplimente comerciale bazate pe creșterea ciupercilor care promovează microorganisme disponibile pe piață. Secvențierea următoarei generații (NGS) este o tehnologie de mare viteză care oferă în prezent o sursă bogată de informații despre microorganismele care locuiesc pe substraturile utilizate în cultivarea ciupercilor și structura și dinamica microbiotei native (McGee și colab. 2017a, b; Kertesz și Thai 2018; Vieira și Pecchia 2018; rezultatele noastre nepublicate). Abordarea Omics cu instrumente precum metagenomica (pentru a detecta și cuantifica abundența relativă a microorganismelor prin DNASeq), metatranscriptomica (pentru a studia funcția și activitatea prin RNASeq) și metabolomica (pentru a caracteriza metaboliții implicați în tehnicile analitice) pot stabili baza pentru dezvoltarea bioinoculanților pentru industrie, discriminând în același timp cel mai potrivit punct de aplicare de-a lungul ciclului culturilor.

Privire de ansamblu și perspective

Practica agronomică de a suplimenta nutrițional cultivarea ciupercilor este rentabilă pentru a îmbunătăți randamentul și calitatea culturilor; cu toate acestea, problemele tehnice sau economice limitează răspândirea sa la nivel global.