Ценность грибов культивируемых в промышленных условиях характеризуется наличием в своем составе различных пищевых и питательных добавок, которые отличаются специфическим химическим составом.
Вешенка (Pleurotus) относится к дереворазрушающим грибам и питается осмотическим путем. Грибы является гетеротрофами и поглощают питательные вещества всей поверхностью тела. Такой тип питания обеспечивается выделением во внешнюю среду ферментов. В зависимости от потребности в веществах, грибы заселяют определенный субстрат. Грибы не способны усваивать крупные частички пищи, поэтому всасывают исключительно жидкие вещества через всю поверхность тела, при этом огромная площадь поверхности мицелия оказывается весьма очень выгодной для этого. Для грибов характерно внешнее пищеварение, то есть сначала в окружающую среду, содержащую пищевые вещества, выделяемые ферменты расщепляют полимеры до легкоусвояемых мономеров, которые всасываются в цитоплазму. Грибы способны выделять все основные типы пищеварительных ферментов протеазы, которые расщепляют белки; липазы, которые расщепляют жиры; карбогидразы, которые расщепляют полисахариды. Биотехнология выращивания вешенки обусловлена именно наличием в биохимическом составе грибов именно этих ферментов и обуславливает их способность поселяться практически на любом субстрате.
При искусственном культивировании питательные вещества гриб получает из субстрата, основой которого является зерно злаковых культур, солома, костра льна, подсолнечная лузга. Основным полисахаридом растений является крахмал, который интенсивно накапливается в результате фотосинтеза и откладывается в семенах, клубнях и других частях растения. При гидролизе крахмал распадается с образованием D-глюкозы. Природный крахмал состоит из двух разных фракций, отличающихся по своему строению и свойствам. Примерно 20% крахмала составляет амилоза, остаток составляет амилопектин. Клетчатка, или целлюлоза – основной компонент клеточных стенок (в растениях она связана с лигнином, пектиновыми веществами и другими соединениями). Она входит в состав как однолетних растений, и многолетних, к кладу древесных пород. В древесине ее содержится до 70%.
Под действием ферментов гриба молекулы крахмала распадаются, образуя смесь простых полисахаридов меньшей молекулярной массы – декстринов. Далее декстрины постепенно расщепляются до более простых молекул и конечным продуктом распада является D-глюкоза, которая поступает в клетки гриба. Это и есть биотехнология выращивания вешенки.
Гидролиз протекает ступенчато с постепенным расщеплением макромолекул:
(С6Н10О5)n – (С6Н10О5)m – nС12Н22О11 – nС6Н12О6
крахмал – декстрины – мальтоза – глюкоза
Амилазы – ферменты, катализирующие гидролиз крахмала путем расщепления глюкозидних связей между 1 — м — кодом и 4 — м — кодом атомами углерода. Некоторые амилазы уже получены в кристаллическом виде. Амилазы специфические у разных видов организмов. Физиологическая роль их заключается в мобилизации запасов полисахаридов в клетках (например, при прорастании семян). Большое значение их в процессе пищеварения: амилазы содержатся в слюне и соке поджелудочной железы человека и животных. Микроорганизмы потребляют крахмал, выделяя в среду амилазы.
Биотехнология выращивания вешенки заключается в том, что труднодоступные соединения в форме полисахаридов: целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина утилизируются грибами, которые имеют соответствующие комплексы: гидролитических ферментов: целлюлаз, пектиназ, ксиланаз. Разрушая целлюлозу из лигноцеллюлозного комплекса, грибы оставляют нетронутым лигнин, который обеспечивает субстратам более темный коричневый вид.
Лигнин – органическое вещество, наряду с целлюлозой является частью одревесневших тканей высших растений. Вместе с гемицеллюлозой обуславливает прочность стволов и стеблей растений. Лигнин может быть выделен из древесины двумя способами: обработкой гидролизующими агентами (концентрированными кислотами – НСl и Н2SO4 для удаления полисахаридов (в остатке получается лигнин) или растворением самого лигнина (обработкой 2,5% раствором щелочи при повышенных давлении и температуре). Выделенный лигнин представляет собой аморфный порошок или волокна, окрашенные в желтовато-коричневые цвета, нерастворимый в воде и органических растворителях. Грибы, разрушающие лигнин, относятся к группе «белой гнили». Эти грибы способны утилизировать целлюлозу и лигнин.
Вешенка обыкновенная (Pleurotus ostreatus) относится к грибам «белой гнили». Субстраты, после деструкции этим грибом стают светлыми. В процессе ферментативного разрушения комплекса происходит биодеградация лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы. Биотехнология выращивания вешенки или степень разрушения этих компонентов зависит от типа субстрата, от вида и штамма гриба, от длительности процесса культивации вешенки и количества волн снимаемых плодоношения.
Вегетативное тело грибов называют грибницей, или мицелием, оно состоит из отдельных нитей – гифов. Эти нити находятся внутри субстрата, на котором живут грибы. Через мицелий происходит всасывание питательных веществ осмотическим путем. Плодоношение грибов состоит из индукции плодообразования, непосредственно плодообразования (образование примордиев – зачатков грибов) и плодоношения. Чередование этих фаз составляет цикл плодоношения и биотехнологию выращивания вешенки. Каждая фаза требует особых условий климата. После индукции начинается образование примордиев. При развитии с дикариотических гиф мицелия базидии превращаются в верхушечные дикариотически клетки гиф: от оболочки верхушечной клетки гифы отходит небольшой боковой вырост – пряжка, которая загибается вниз. А именно, на стадии плодоношения, происходит созревание и рост грибов от небольших примордиев до крупных одиночных плодовых тел вешенки.