基于F?值的灭菌方法对牛肝菌（Flammulina velutipes）培养基的微生物安全性及菌丝生长的影响评估

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《Food Research International》：Evaluation of F?-based sterilization for microbial safety and mycelial growth of enoki mushroom ( Flammulina velutipes) substrate

【字体：大中小】 时间：2026年03月14日 来源：Food Research International 8

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　　本研究通过热处理不同F?值（10.93-181.25）评估香菇基质灭菌效果，发现最佳范围为31.98-121.62，过低导致细菌重生抑制菌丝生长，过高引发基质焦化干燥。优化灭菌参数可平衡微生物安全与菌丝高效生长，为产业提供指导。

作者：Chae Eun Park、Hee-Su Yoon、Kyo-Yeon Lee、Sung-Gil Choi

韩国庆尚国立大学应用生命科学系（BK21），晋州52828

摘要

对菌菇（Flammulina velutipes）培养基进行灭菌是确保微生物安全及菌丝生长的关键步骤。本研究采用不同的F?值（范围为10.93至181.25）对培养基进行热处理，并评估了其物理化学性质，如水分含量、菌丝生长情况以及微生物安全性。结果表明，确保微生物安全和菌丝生长的最佳灭菌范围为F?值31.98–121.62。F?值低于31.98时，细菌可能在菌丝培养过程中重新生长，增加污染风险并抑制菌丝生长；而F?值过高（181.25）则会导致培养基失水并炭化，同样抑制菌丝生长。这些发现强调了优化灭菌参数的重要性，以平衡微生物灭活与高效菌丝生长，为商业菌菇栽培中的灭菌条件优化提供实际指导，同时有助于降低微生物污染风险，保障菌菇产品的高品质和微生物安全性。

引言

菌菇（Flammulina velutipes）因其营养价值和药用价值而被广泛栽培，严格的控制生产流程对于保证产品质量和安全性至关重要（Park Park等人，2025年）。菌菇的常规栽培流程包括培养基准备与封装、灭菌、接种、菌丝培养、子实体诱导、生长管理以及采收和包装（Lee等人，2019年；Lee等人，2025年）。在栽培的各个阶段，早期培养基管理和微生物控制是影响菌菇生产成功的关键因素，它们直接影响产量、品质和污染风险。菌菇瓶装栽培中的培养基灭菌是确保微生物安全和促进菌丝生长的关键步骤（Grocholl等人，2024年；Kalaw等人，2021年）。灭菌不彻底会导致耐热霉菌（如Trichoderma属）及产孢菌或嗜热细菌（如Bacillus、Paenibacillus、Geobacillus属）存活，这些微生物会争夺养分并恶化培养基环境，最终抑制菌丝生长和产量。此外，灭菌后残留的微生物仍可能影响产品质量并增加污染风险（Park Park等人，2025年）。因此，必须持续监测培养基内部温度，确保其达到目标灭菌温度并维持相应时间。

Listeria monocytogenes是一种能在低温下存活和繁殖的嗜冷病原体，在冷藏或冷链食品系统（如菌菇生产）中尤为常见（Ferreira等人，2025年）。加工后的污染及其在低温环境中的繁殖曾引发多起国际召回事件（Camargo等人，2017年；Possas等人，2022年；Viazis等人，2025年）。灭菌后存活的VBNC（可存活但不可培养）菌株或适应压力环境的菌株在富含养分且低温的菌菇培养基中更容易繁殖（Acuff & Ponder，2020年）。

以往关于菌菇栽培的研究主要集中在优化培养基组成或栽培环境条件上（Cheong等人，2016年；Han等人，2024年；Zhang等人，2019年）。然而，尽管取得了一定进展，但针对灭菌过程的研究仍较为有限。本研究选择121.1℃作为国际公认的热灭菌参考温度，并以此为基础计算F?值。目前尚不清楚该温度下菌菇培养基的最佳处理时间，因此有必要系统评估不同处理时间的效果。无论是工业设施还是农户，灭菌条件的应用仍缺乏一致性，通常依赖种植者的经验而非培养基特性或高压灭菌器规格（Park等人，2022年）。灭菌不完全可能导致温度不均匀，使污染物在接种后萌发或繁殖（Shrestha等人，2021年）。过度热处理会减少可利用的氮源，干扰氮代谢，并促进焦糖化和美拉德反应，同时降低培养基的透气性，影响菌丝生长（Cheong等人，2011年）。纤维素和半纤维素的热降解还会降低培养基的持水能力，导致干燥，从而抑制菌丝发育（Ahmed等人，2020年）。F?值是评估热灭菌效果的重要参数（Pflug，2010年）。基于F?值的评估标准有助于科学验证灭菌效果，并在不同栽培地点之间保证结果的可重复性，从而减少因灭菌条件不一致造成的品质差异（Cheong等人，2011年）。作为热加工领域的通用工程标准，F?值为菌菇生产中的质量控制提供了可靠依据（Pflug，2010年）。

本研究探讨了在121.1℃（250°F）下不同处理时间对菌菇培养基灭菌过程中核心温度和死亡率的变化，并通过指示剂方法验证了灭菌后的水分含量、需氧菌、嗜冷菌及Listeria monocytogenes的存活情况。此外，将菌菇菌丝接种到不同F?值处理后的培养基上，观察28天内的菌丝长度、密度及污染情况。这些结果将有助于开发适用于农场和工业设施的F?值基于的灭菌控制系统，提升微生物安全性和生产效率。

材料

菌菇培养基购自韩国南珠的Honam Mushroom Farming Cooperative。每个培养基瓶（1.1公斤）由锯末和小麦麸皮混合制成，密封于聚丙烯瓶中。使用前将培养基储存在4℃环境中。氯化钠（NaCl）购自韩国Siheung的Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd.。缓冲蛋白胨水（BPW）购自英国Basingstoke的Oxoid Ltd.

菌菇培养基的灭菌

菌菇培养基的灭菌过程如下：

不同处理时间下121.1℃条件下菌菇培养基的内部温度曲线、杀菌效果及F?值计算

监测灭菌过程中的培养基内部温度曲线和杀菌效果（L值）对于确保产品质量和安全性至关重要。实验中，将培养基在121℃下分别处理10分钟、20分钟、30分钟、60分钟、120分钟和180分钟，并记录相应的内部温度曲线（图1）。这些数据用于进一步分析灭菌效果。

结论

本研究采用F?值范围为10.93至181.25对菌菇培养基进行灭菌，通过评估水分含量、外观及灭菌效果来评价其质量特性和微生物安全性。为评估储存期间的微生物安全性，将灭菌后的培养基储存在15℃环境中，并检测需氧菌、嗜冷菌及Listeria monocytogenes的数量。此外，还将菌菇菌丝接种到灭菌后的培养基上。

作者贡献声明

Chae Eun Park：负责撰写初稿、数据可视化、软件处理、方法学设计、数据分析及结果整理。 Hee-Su Yoon：参与数据可视化、软件处理、方法学设计、数据分析及结果整理。 Kyo-Yeon Lee：参与撰写、修订与编辑、概念构思及项目监督。 Sung-Gil Choi：参与撰写、修订与编辑、资源协调、项目管理和资金申请。