Pasteurisierung und Sterilisation

Pasteurisieren oder sterilisieren des Substrats?

Pasteurisierung

Diese Methode besteht darin, das Substrat für eine bestimmte Zeit bei moderaten Temperaturen (in der Regel zwischen 60°C und 80°C) zu erhitzen. Ziel ist es, die Population unerwünschter Mikroorganismen zu reduzieren, ohne sie vollständig zu eliminieren, während einige nützliche Bakterien erhalten bleiben, die das Wachstum anderer Kontaminanten hemmen können. Die Pasteurisierung wird häufig bei der Kultivierung von Pilzen wie Austernpilzen verwendet, da sie kostengünstiger ist und keine komplexe Ausrüstung erfordert.
Sterilisation

Im Gegensatz zur Pasteurisierung zielt die Sterilisation darauf ab, alle Mikroorganismen im Substrat zu eliminieren. Dies geschieht in der Regel durch Hitzeeinwirkung bei viel höheren Temperaturen (über 121°C) unter Druck (Autoklav) oder durch chemische Methoden. Die Sterilisation ist für die Kultivierung empfindlicherer Pilze wie Shiitake unerlässlich und gewährleistet eine vollständig aseptische Umgebung.

Warum sollte ich mein Substrat pasteurisieren, wenn es in der Natur nicht so abläuft?

Es stimmt, dass Pilze in der Natur ohne menschliches Eingreifen wachsen, aber die Bedingungen sind dort sehr unterschiedlich. Im Freien müssen Pilze oft mit anderen Organismen konkurrieren, und nur die Stärksten überleben. Außerdem produzieren Pilze Millionen von Sporen, hauptsächlich weil ihre Überlebenschancen tatsächlich sehr gering sind. Die Erfolgschancen in der Natur sind gering.

Beim Pilzanbau ist das Ziel, die Erfolgschancen zu maximieren. Durch die Pasteurisierung des Substrats reduzieren Sie die Menge potenzieller Kontaminanten und verschaffen dem Myzel so einen Vorteil, um das Substrat schnell zu besiedeln.

Außerdem vermeiden Sie durch sauberes Arbeiten die Einführung neuer Kontaminanten, was für empfindlichere Pilzarten unerlässlich ist.

Sauberkeit und Pasteurisierung schaffen optimale Bedingungen für das Wachstum der Pilze, die Sie züchten, und erhöhen Ihre Erfolgschancen.

Pasteurisieren oder sterilisieren?

Zwei Haupttechniken werden dafür verwendet: Pasteurisierung und Sterilisation. Obwohl diese Begriffe ähnlich erscheinen mögen, unterscheiden sie sich erheblich in Bezug auf Verfahren, Ziel und Anwendung. Um diese Unterschiede zu verdeutlichen, folgt hier eine einfache Vergleichstabelle, gefolgt von einer Erklärung der Verwendung jeder Methode.

Eigenschaften	Pasteurisierung	Sterilisation
Temperatur	60-80°C	>121°C (unter Druck)
Dauer	1 bis 2 Stunden	15-30 Minuten (bei hoher Temperatur)
Ziel	Menge der Kontaminanten reduzieren	Alle Mikroorganismen eliminieren
Überlebende Mikroorganismen	Ja, einige sind nützlich	Keine (steriles Medium)
Typische Substrate	Stroh, Holzspäne, Kompost	Myzel auf Körnern, zuckerreiche Substrate
Risiken einer Kontamination nach der Behandlung	Gering bis mäßig	Erhöht, wenn das Medium nicht steril gehalten wird
Anwendungen	Pleurotes sur paille, Champignons de Paris	Shiitaké, Eryngii, Lion's Mane

Hinweis: Jeder Mykologe entwickelt im Laufe der Zeit seine eigenen Techniken. Die hier gegebenen Hinweise sollen Sie nicht davon abhalten, eigene Experimente zu machen, um Ihre Fähigkeiten zu erweitern.

Typische Anwendungen

Substrate auf Strohbasis ? -> Pasteurisierung

Stroh ist ein häufig verwendetes Substrat für den Anbau von Pilzen wie Austernseitlingen. Es eignet sich gut für die Pasteurisierung, da es eine Behandlung benötigt, die die meisten Kontaminanten eliminiert und gleichzeitig eine gewisse nützliche mikrobielle Flora erhält.
Myzel auf Körnern ? -> Sterilisation

Körner, die zur Myzelzucht verwendet werden, sind nährstoffreich und daher sehr anfällig für Kontaminationen, wenn unerwünschte Mikroorganismen vorhanden sind. Eine vollständige Sterilisation ist notwendig, um jegliches Kontaminationsrisiko auszuschließen.
Kompostsubstrate ? -> Pasteurisierung

Kompostierte Substrate, die oft für Champignons verwendet werden, werden pasteurisiert, um Mikroorganismen zu kontrollieren, ohne die nützlichen Thermophilen zu eliminieren, die bei der Kompostzersetzung helfen.
Substrate auf Holzspäne-Basis ? -> Pasteurisierung

Holzspäne, die für Pilze wie Stropharia oder Shiitake verwendet werden, profitieren von der Pasteurisierung, die Konkurrenten reduziert und gleichzeitig eine Struktur erhält, die die Besiedlung durch das Myzel begünstigt.
Substrate reich an Zucker und Stickstoff ? -> Sterilisation

Diese Substrate, die oft für empfindlichere oder spezifische Kulturen verwendet werden, werden sterilisiert, um jegliche mikrobielle Konkurrenz zu verhindern, da Zucker und Stickstoff das schnelle Wachstum von Kontaminanten fördern.

Pasteurisierungstechniken für den Pilzanbau

1) Die Pseudo-Pasteurisierung mit heißem Wasser

Die Pseudo-Pasteurisierung mit heißem Wasser ist eine einfache und schnelle Methode, die oft von Hobby-Pilzzüchtern oder für Kleinmengen verwendet wird. Diese Technik besteht darin, kochend heißes Wasser, typischerweise aus einem Wasserkocher, direkt auf das Substrat zu gießen. Obwohl diese Methode aufgrund der begrenzten Hitzeeinwirkzeit nicht so effektiv ist wie die traditionelle Pasteurisierung, kann sie dennoch die mikrobielle Belastung des Substrats erheblich reduzieren.

Prinzip und Grenzen:

Prinzip : Wenn kochendes Wasser auf das Substrat gegossen wird, tötet die Hitze einen Teil der vorhandenen Mikroorganismen ab. Das Substrat bleibt jedoch nicht lange genug bei einer ausreichend hohen Temperatur (zwischen 60°C und 80°C), um die widerstandsfähigsten Kontaminanten vollständig zu eliminieren, wie es bei der traditionellen Pasteurisierung möglich ist.
Grenzen : Aufgrund der kurzen Einwirkzeit bietet diese Methode nicht die gleiche Garantie zur Eliminierung unerwünschter Mikroorganismen. Einige widerstandsfähigere Kontaminanten können überleben und möglicherweise mit dem Myzel konkurrieren, sobald das Substrat inokuliert ist.

Anwendungen und Beispiele :

Strohpellets für Austernpilze : Diese Methode funktioniert gut mit Strohpellets. Das zu Pellets gepresste Stroh ist ein ideales Substrat für den Anbau von Austernpilzen. Mit der Pseudo-Pasteurisierung können Sie diese Pellets schnell und effektiv für eine erfolgreiche Kultivierung vorbereiten.
Buchenpellets für Shiitakes und Lion’s Mane : Ebenso können Buchenpellets, die für den Anbau von Shiitakes und Lion’s Mane (Hericium erinaceus) geeignet sind, von dieser Technik profitieren. Obwohl Buche ein dichteres Holz als Stroh ist, kann kochendes Wasser dennoch das Kontaminationsrisiko verringern und ein relativ sauberes Substrat für die Inokulation bieten.

Vorteile:

Schnelligkeit : Die Pseudo-Pasteurisierung ist schnell durchzuführen, was sie zu einer praktischen Methode für kleine Substratmengen macht.
Einfache Handhabung : Es wird keine spezielle Ausrüstung benötigt, nur ein Wasserkocher und ein Behälter zur Aufnahme des Substrats.

Nachteile:

Begrenzte Wirksamkeit : Diese Methode entfernt nicht alle Mikroorganismen, was das Risiko einer Kontamination während der Kultivierung erhöhen kann.
Nicht für alle Substrate geeignet : Für dichtere oder nährstoffreichere Substrate, wie sie für Myzelien auf Körnern verwendet werden, wäre eine Sterilisation oder traditionelle Pasteurisierung erforderlich.

2) Pasteurisierung mit Dampf

Die Wärme-Pasteurisierung ist eine der ältesten und am häufigsten verwendeten Methoden zur Vorbereitung des Substrats für den Pilzanbau. Diese Technik besteht darin, das Substrat für eine Dauer von 1 bis 2 Stunden auf eine Temperatur von 60 bis 80°C zu erhitzen. Dieser Prozess tötet die Mehrheit der unerwünschten Mikroorganismen ab, während einige nützliche Mikroben erhalten bleiben, die helfen können, aggressivere Kontaminanten zu hemmen.

Schritte der Wärme-Pasteurisierung:

Substratvorbereitung : Das Substrat, oft Stroh, Holzspäne oder Sägemehl, wird zunächst befeuchtet, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung während des Prozesses sicherzustellen. Es wird empfohlen, Ihr Substrat 12 bis 24 Stunden in Wasser einzuweichen, um die vorhandenen Sporen und Bakterien zu "wecken".
Heizung : Das Substrat wird anschließend in einen hitzebeständigen Behälter oder Beutel gelegt und dann in heißes Wasser getaucht oder Dampf ausgesetzt. Die Temperatur muss mindestens eine Stunde lang zwischen 60 und 80°C gehalten werden, um eine effektive Pasteurisierung zu gewährleisten.
Abkühlung : Nach der Wärmebehandlung muss das Substrat auf Raumtemperatur abgekühlt werden, bevor es mit Myzel inokuliert wird. Diese Abkühlung sollte schnell erfolgen, um eine Kontamination während dieser Zeit zu vermeiden.

Vorteile der Hitze-Pasteurisierung:

Wirksamkeit : Entfernt effektiv die Mehrheit unerwünschter Mikroorganismen.
Anpassungsfähigkeit : Geeignet für verschiedene Substratarten, insbesondere Stroh und kompostbasierte Substrate.
Einfachheit : Benötigt nur einfache Ausrüstung wie einen beheizbaren Behälter oder Dampferzeuger.

3) Kalkpasteurisierung (Calciumhydroxid)

Die Kalkpasteurisierung ist eine alternative Methode zur Hitze-Pasteurisierung zur Vorbereitung des Pilzzucht-Substrats. Diese Methode verwendet gelöschten Kalk (weißer Kalkstein), um den pH-Wert des Substrats zu erhöhen, was das Wachstum vieler Bakterien und Schimmelpilze hemmt und gleichzeitig das Myzel von Pilzen wie Austernseitlingen wachsen lässt.

Schritte der Kalkpasteurisierung:

Verwenden Sie gelöschten Kalk (weißer Kalkstein). Vermeiden Sie kalkreiche Magnesiumkalkarten.
Lösen Sie etwa 1 Tasse gelöschten Kalk in ca. 50 Litern Wasser auf. Dieses Verhältnis kann je nach Substratmenge und Kalkkonzentration leicht variieren.
Tauchen Sie das Substrat in die Kalklösung. Stellen Sie sicher, dass das gesamte Substrat vollständig eingetaucht ist. Lassen Sie das Substrat etwa 12 Stunden in der Kalklösung einweichen.
Nach dem Einweichen das Substrat gut abtropfen lassen, um überschüssige Kalklösung zu entfernen. Das Substrat sollte feucht, aber nicht durchnässt sein.
Mischen Sie das behandelte Substrat mit 5 bis 10 % Pilzmyzel bezogen auf das Frischgewicht des Substrats.

Vorteile der Kalkpasteurisierung:

Einfachheit : Weniger Ausrüstung erforderlich im Vergleich zur Pasteurisierung durch Hitze.
Wirksamkeit : Hemmung von Bakterien und Schimmel durch Erhöhung des pH-Werts.
Anpassungsfähigkeit : Kann für verschiedene Arten von lignozellulosehaltigen Substraten verwendet werden.

Kalk wird bei sachgemäßer Anwendung im Allgemeinen nicht als umweltschädlich angesehen. Es ist jedoch wichtig, ihn sorgfältig zu verwenden, um potenzielle negative Auswirkungen zu vermeiden. Hier sind einige Punkte, die zu beachten sind:

Auswirkungen auf den Boden: Eine übermäßige Kalkung kann den pH-Wert des Bodens verändern, was die Bodenbiodiversität und die Verfügbarkeit von Nährstoffen für Pflanzen beeinträchtigen kann.
Umgebungsgewässer: Wenn Kalk in großen Mengen in der Nähe von Gewässern verwendet wird, kann er den pH-Wert des Wassers erhöhen, was empfindliche aquatische Organismen, die auf pH-Änderungen reagieren, beeinträchtigen könnte.
Biologisch abbaubar: Kalk ist eine mineralische Verbindung, die sich nicht auf die gleiche Weise wie organische Substanzen zersetzt. Er verbleibt in der Umwelt, kann sich aber allmählich neutralisieren.

4) Anaerobe Pasteurisierung

Die anaerobe Pasteurisierung ist eine alternative Methode, die weder Wärme noch chemische Produkte benötigt. Sie beruht auf der Schaffung einer sauerstofffreien Umgebung, die das Überleben unerwünschter aerober Mikroorganismen verhindert.

Schritte der anaeroben Pasteurisierung:

Verlängertes Einweichen : Das Substrat wird in Wasser getaucht und in einem luftdichten Behälter für eine längere Zeit gelagert, normalerweise 10 bis 15 Tage. Ohne Sauerstoff sterben aerobe Mikroorganismen, während das Myzel, das leicht anaerobe Bedingungen tolerieren kann, eine günstige Umgebung für sein Wachstum findet.
Fermentation : Während dieser Einweichzeit kann das Substrat zu fermentieren beginnen. Dieser Fermentationsprozess kann bestimmte organische Verbindungen in Säuren umwandeln, was das Substrat noch günstiger für die Besiedlung durch das Myzel bestimmter Pilzarten, wie Austernpilze, macht.

Vorteile der anaeroben Pasteurisierung:

Wirtschaftlich : Benötigt weder thermische Energie noch chemische Produkte.
Feinheit : Bewahrt die Eigenschaften des Substrats und macht es gleichzeitig förderlich für die Besiedlung durch das Myzel.
Geeignet für bestimmte Pilze : Besonders wirksam für Sorten wie Austernpilze, die leicht fermentierte Substrate bevorzugen.

5) Die Super-Pasteurisierung

Die Super-Pasteurisierung ist eine fortschrittliche Technik, die besonders angewendet wird, wenn das Substrat ergänzt wird oder ein hohes Kontaminationsrisiko besteht. Es ist die empfohlene Technik mit unserem substrat optimal zum Beispiel.

Wie es funktioniert:

Temperatur und Dauer : Die Super-Pasteurisierung erfolgt mit Dampf bei einer Temperatur von etwa 90°C, ohne zusätzlichen Druck. Die Prozessdauer ist verlängert, zwischen 12 und 24 Stunden, deutlich länger als bei der herkömmlichen Pasteurisierung.
Vorteile : Diese Methode ist effektiv, um nicht nur unerwünschte Mikroorganismen, sondern auch deren Sporen zu eliminieren, während einige thermophile Mikroorganismen erhalten bleiben, die helfen können, ein biologisches Gleichgewicht im Substrat zu erhalten.
Anwendung : Empfohlen für supplementierte Substrate oder solche mit hohem Kontaminationsrisiko, ist die Super-Pasteurisierung eine Technik, die hilft, das Kontaminationsrisiko zu reduzieren, ohne die Zusammensetzung des Substrats zu stark zu verändern.

Im Allgemeinen verwenden Mykologen, die diese Technik anwenden, 200-Liter-Metallfässer, in denen sie am Boden ein elektrisches Heizelement platzieren. Ein Gitterrost als falscher Boden wird 15 bis 20 cm über dem Heizelement installiert, auf dem die mikrofiltrierten Substrate in Säcken positioniert werden. Ein Temperaturregler mit einer Sonde, die im oberen Teil des Fasses platziert ist, regelt die Temperatur: Das Heizelement schaltet sich ein, solange die gewünschte Temperatur (z. B. 95 °C) nicht erreicht ist, und schaltet sich aus, sobald die Temperatur erreicht ist. Es ist wichtig zu überprüfen, ob die Leistung des Heizelements mit der vom Regler tolerierten Leistung übereinstimmt; andernfalls wird empfohlen, ein elektrisches Relais-System zu verwenden. Um die Energieeffizienz zu verbessern, wird außerdem empfohlen, die Außenseite des Fasses zu isolieren, um Wärmeverluste zu minimieren.

6) Pasteurisierung durch Kompostierung

Die Pasteurisierung durch Kompostierung ist eine häufig verwendete Methode zur Vorbereitung des Substrats für den Anbau von Champignons (Agaricus bisporus). Diese Technik nutzt die durch die natürliche mikrobielle Aktivität während des Kompostierungsprozesses erzeugte Wärme, um das Substrat zu pasteurisieren und so unerwünschte Mikroorganismen und Krankheitserreger zu eliminieren.

Schritte der Pasteurisierung durch Kompostierung:

Substratvorbereitung : Mischen Sie etwa 75 % Mist (idealerweise Pferdemist) mit 25 % Stroh. Diese Mischung bildet die Basis des Komposts. Fügen Sie Wasser hinzu, um die Mischung zu befeuchten, achten Sie jedoch darauf, dass sie nicht durchnässt ist, um eine gute mikrobielle Zersetzung zu gewährleisten.
Kompostierung : Bilden Sie einen Komposthaufen von mindestens 1 Kubikmeter, um eine gute Temperaturerhöhung zu gewährleisten. Wenden Sie den Haufen regelmäßig (alle 2 bis 3 Tage), um ihn zu belüften und eine gleichmäßige Zersetzung zu fördern.
Natürliche Erwärmung : Die durch die Kompostierung erzeugte natürliche mikrobielle Aktivität erhöht die Temperatur des Haufens. Sie sollten eine Innentemperatur von 60 bis 70 °C anstreben. Halten Sie diese Temperatur etwa 7 bis 14 Tage lang, um das Substrat zu pasteurisieren.
Mischung : Wenden Sie den Komposthaufen alle 2 bis 3 Tage. Dies ermöglicht es, den Kompost zu belüften, die Feuchtigkeit zu verteilen und eine gleichmäßige Temperaturerhöhung im gesamten Haufen zu fördern.
Abkühlung : Nach der Pasteurisierungsphase lassen Sie den Kompost auf Raumtemperatur abkühlen, bevor Sie ihn zur Beimpfung verwenden.
Inokulation : Sobald der Kompost abgekühlt ist, mischen Sie ihn mit Myzel von Champignons. Verwenden Sie etwa 1 bis 2 % Myzel im Verhältnis zum Gewicht des Substrats, um eine effektive Kolonisierung zu gewährleisten.

Vorteile der Pasteurisierung durch Kompostierung :

Nährstoffreichtum : Das Kompostieren verbessert die Nährstoffqualität des Substrats und macht es ideal für den Anbau von Champignons.
Ökologisch : Nutzt natürliche Ressourcen (Mist und Stroh) und beruht auf biologischen Prozessen, ohne externe Wärme oder Chemikalien zu benötigen.
Wirksamkeit gegen Pathogene : Die natürliche Temperaturerhöhung eliminiert effektiv die meisten Kontaminanten und Pathogene im Substrat.

Die Sterilisation

Sterilisation ist eine entscheidende Technik für den Anbau von Pilzen, besonders wenn man mit nährstoffreichen Substraten wie Körnern arbeitet. Dabei werden alle Mikroorganismen im Substrat durch Erhitzen auf sehr hohe Temperaturen (in der Regel über 121°C) unter Druck, typischerweise mit einem Autoklaven, abgetötet. Diese Methode ist unerlässlich, da nährstoffreiche Substrate einen fruchtbaren Boden für die schnelle Vermehrung von Kontaminanten wie Bakterien und Schimmelpilzen bieten, wenn sie nicht vollständig sterilisiert sind.

Vorsichtsmaßnahmen :

Sterile Umgebung : Ein steriles Substrat ist äußerst anfällig für Kontamination, sobald es der Luft ausgesetzt oder gehandhabt wird. Nach der Sterilisation muss das Substrat in einer vollständig sterilen Umgebung behandelt werden, um die Einführung unerwünschter Mikroorganismen zu vermeiden. Dazu gehört die Verwendung einer Laminar-Flow-Haube, steriler Handschuhe und strenger Aseptik-Techniken, wie regelmäßige Desinfektion der Arbeitsflächen und das Tragen von Gesichtsmasken. Selbst eine kurze Exposition gegenüber nicht steriler Luft kann Sporen von Kontaminanten einbringen und somit die gesamte Sterilisationsarbeit zunichtemachen.
Risiko einer Kontamination nach der Behandlung : Die Sterilisation ist nur wirksam, wenn das Substrat während des gesamten Kultivierungsprozesses in einer sterilen Umgebung verbleibt. Nach der Sterilisation kann das Substrat bei nicht strenger Einhaltung aseptischer Verfahren schnell wieder kontaminiert werden. Es ist entscheidend, während der gesamten Inkubationszeit eine sterile Umgebung aufrechtzuerhalten, bis das Myzel das Substrat vollständig kolonisiert hat. Dies erfordert Arbeiten unter kontrollierten Bedingungen und die Minimierung von Eingriffen nach der Inokulation.

Verwendung des Autoklavs :

Bei der Verwendung eines Autoklavs ist es entscheidend, die vom Hersteller angegebenen spezifischen Anweisungen zu Sterilisationszeiten und empfohlenen Temperaturen, den sogenannten "Barèmes", zu befolgen. Diese Parameter können je nach verschiedenen Faktoren variieren, wie z. B. der Art des verwendeten Behälters (Glas, Kunststoff usw.), der Substratmenge, dem Feuchtigkeitsgehalt und der Korngröße (Partikelgröße) des Substrats. Es ist oft notwendig, diese Parameter nach einigen Versuchen anzupassen, um den Prozess entsprechend diesen Variablen zu optimieren.

Anpassung der Skalen : Autoklaven mit unterschiedlicher Leistung und Bauweise können unterschiedliche Heizleistungen aufweisen. Daher kann die Sterilisationsdauer variieren. Es wird empfohlen, Tests durchzuführen, um die optimalen Einstellungen entsprechend den Spezifikationen Ihres Autoklavs und der verwendeten Substrate zu bestimmen.
Luftvakuumfunktion : Viele hochwertige Autoklaven bieten eine "Luftvakuum"- oder "Vorheizfunktion", die für eine gleichmäßige Sterilisation unerlässlich ist. Diese Funktion entfernt die Luft aus dem Sterilisationsraum, entweder durch Vakuum oder durch eine Vorheizsequenz, die den Raum mit Wasserdampf füllt. Die Entfernung der Luft ist entscheidend, da Wasserdampf Wärme viel effektiver überträgt als trockene Luft. Durch das Entfernen der Luft kann der Dampf das Substrat homogen durchdringen und sicherstellen, dass alle Teile des Substrats die erforderliche Sterilisationstemperatur für eine ausreichende Dauer erreichen.
Experimentieren und Anpassen : Je nach Leistung Ihres Autoklavs kann die Aufheiz- und Haltezeit variieren. Leistungsstärkere Autoklaven erreichen die gewünschte Temperatur schneller und erfordern möglicherweise Anpassungen der Sterilisationszeit, um eine Überhitzung des Substrats zu vermeiden. Außerdem verbessert die korrekte Nutzung der Vakuum- und Luftauslassfunktion nicht nur die Gleichmäßigkeit der Sterilisation, sondern verhindert auch kalte Lufttaschen, die die Wirksamkeit des Prozesses beeinträchtigen könnten.

Zusammenfassend sind Pasteurisierung und Sterilisation wesentliche, aber unterschiedliche Werkzeuge für den Pilzanbau. Die schonendere Pasteurisierung schafft eine günstige Umgebung und lässt dabei einige nützliche Mikroorganismen bestehen, während die Sterilisation ein keimfreies Substrat ohne mikrobielle Konkurrenz bietet, das anschließend extreme Vorsichtsmaßnahmen erfordert, um eine Rekontamination zu vermeiden.

Die Wahl zwischen diesen Methoden hängt von der Art des verwendeten Substrats, den kultivierten Pilzen und den verfügbaren Anbaubedingungen ab.