Os fungos comestíveis são organismos heterotróficos típicos. Como transformar e utilizar de forma mais eficiente a lignina, a celulose e outros compostos orgânicos, bem como outros nutrientes, continua a ser o problema central do desenvolvimento e da inovação tecnológica da indústria dos fungos comestíveis^[1]. O substrato de cultivo, fonte nutricional indispensável para o crescimento e desenvolvimento dos fungos comestíveis, fornece a fonte de carbono, a fonte de azoto e diversos oligoelementos. O seu tipo, origem e modo de tratamento influenciam diretamente o ciclo de crescimento, o rendimento, a qualidade nutricional e a eficiência económica. Com a aceleração do desenvolvimento económico de alta qualidade e o ajuste da estrutura industrial na China, a aplicação dos substratos de cultivo de fungos comestíveis enfrenta novos desafios: em primeiro lugar, os preços dos substratos a granel flutuam com frequência; em segundo lugar, no contexto de políticas ambientais cada vez mais rigorosas, o fornecimento estável de substratos à base de serradura torna-se muito incerto, enquanto as fontes alternativas continuam limitadas e se difundem lentamente; em terceiro lugar, com a promoção do retorno da palha aos campos, da ensilagem de milho e do arroz perene, a oferta futura de substratos à base de palha poderá diminuir ainda mais; em quarto lugar, a taxa de bioconversão dos substratos continua globalmente baixa e a taxa de utilização dos recursos deve ser melhorada; em quinto lugar, o modo de produção industrializada aumentou consideravelmente as capacidades de produção, tornando cada vez mais agudas as questões de tratamento dos resíduos de cultivo e de valorização dos substratos. Assim, o desenvolvimento posterior da indústria dos fungos comestíveis enfrenta o risco de ajustamentos passivos das fórmulas básicas. O desenvolvimento de novas fórmulas de substratos de menor custo e maior rendimento, juntamente com as técnicas de cultivo associadas, tornou-se um fator-chave do desenvolvimento sustentável da indústria.

Com este objetivo, o autor, com base nos dados bibliográficos da Web of Science e das revistas principais da CNKI desde 2015, resumiu sistematicamente os avanços da investigação no domínio dos substratos de cultivo de fungos comestíveis na China, explorou os pontos quentes, a dinâmica de desenvolvimento e as tendências futuras deste domínio, com o objetivo de fornecer uma referência teórica para o aprofundamento das investigações conexas e o desenvolvimento sustentável de alta qualidade da indústria dos fungos comestíveis.

I. Aplicação de novos substratos

1.1 Serraduras e aparas de árvores

A serradura de madeira constitui a principal fonte de substratos para os fungos comestíveis lignícolas. As investigações atuais sobre os substratos à base de serradura alargaram-se das serraduras duras representadas pelo carvalho, liquidâmbar, faia e fagus (Fagaceae) às serraduras de árvores de fruto (macieira, amoreira, pessegueiro, kiwi, nogueira, pereira, jujubeira, jujubeira azeda, videira) bem como às serraduras de outras espécies económicas (camélia oleífera, ramos de chá, ramos de amoreira, hevea, ramos de pimenta de Sichuan, lycium, vitex, salgueiro amarelo, moringa, casca e aparas de eucalipto). Além disso, os estudos sobre a aplicação de serraduras resinosas oleaginosas (criptoméria, abeto) no cultivo do pleuroto forneceram uma base teórica para a exploração de recursos de serradura ricos em taninos, pectinas, flavonoides totais e outros componentes funcionais^[2].

1.2 Caules de culturas

A palha de arroz, a palha de trigo, os caules de milho e outros caules de culturas, ricos em celulose e hemicelulose, constituem uma fonte importante de substratos para os fungos comestíveis herbícolas como o Agaricus bisporus, a Volvariella e a Stropharia. A tendência atual da investigação é a extensão progressiva da gama de matérias-primas das palhas de cereais tradicionais (arroz, milho, sorgo) aos caules de culturas económicas (colza, batata, soja, cânhamo, rami, mandioca, caules de chá, artemísia) bem como aos recursos de caules e folhas de culturas hortícolas (espargo, gengibre, mostarda de caule).

1.3 Subprodutos da indústria alimentar

As fontes de substratos provenientes dos subprodutos da indústria alimentar alargaram-se dos resíduos tradicionais (farelo, bagaço de soja) aos bagaços, cascas de sementes, bagaços e outros tipos. Os bagaços incluem principalmente os de algodão, rícino, colza, bem como os de sementes de peónia e de pimenta de Sichuan; as investigações sobre as cascas de sementes alargaram-se das matérias correntes (cascas de café, cascas de amendoim) aos recursos regionais (núcleos de bétele, núcleos de jujubeira silvestre, grainhas de uva, cascas de lótus, cascas de euryale); os bagaços alimentares incluem os de baijiu, cerveja, vinagre, resíduos de castanha-d’água, de rosa roxburghii, de espinheiro-amarelo, de café e de chá. Além disso, a lama de filtração das fábricas de açúcar é considerada um excelente material complementar de fonte de carbono de rápida assimilação para os fungos comestíveis^[3].

1.4 Plantas medicinais e resíduos farmacêuticos

Os substratos à base de plantas medicinais provêm principalmente dos resíduos vegetais após a colheita das matérias medicinais, tais como os ramos de evodia, as folhas e caules de madressilva, os caules e folhas de codonopsis, as folhas e a casca de eucommia, o platycodon, os caules de perilla, a madeira de canela e outros subprodutos. Embora os resíduos farmacêuticos não constituam uma fonte tradicional de substratos para fungos comestíveis, as investigações multiplicam-se nos últimos anos, centrando-se principalmente nos resíduos de plantas medicinais chinesas, de fórmulas de medicina chinesa e de medicamentos ocidentais. Por exemplo, os resíduos de astrágalo foram utilizados para cultivar o Hydnum erinaceus^[4], os resíduos de Polygonum cuspidatum para o Pleurotus eryngii^[5]; os resíduos de seis preparações chinesas (Huoxiang Zhengqi, Jinqiancao, Jizhi, Dabaidu, Bazheng, Huangqin) para o Hypsizygus^[6], os resíduos de xarope Jizhi para a Stropharia^[7], os resíduos de comprimidos Wei-C Yinqiao para o Coprinus comatus^[8-9]; os resíduos de oxitetraciclina para o Pleurotus eryngii^[10]. Os substratos à base de plantas medicinais e de resíduos farmacêuticos apresentam um grande potencial para o cultivo de corpos frutíferos com propriedades nutricionais ou funcionais específicas, mas a sua segurança requer ainda uma verificação sistemática.

1.5 Outros substratos

Os substratos à base de ervas para fungos constituem um domínio emergente da investigação nos últimos anos. Os materiais habituais incluem a erva gigante para fungos, a erva-elefante, o miscanthus, o arundo, a alfafa, enquanto o trisetum e o junco são recursos potenciais de carácter local. É de notar que a micromorfologia do micélio de shiitake nos substratos de ervas frescas e secas apresenta diferenças marcadas, abrindo novas direções de investigação^[11].

As investigações sobre os materiais de cobertura centram-se principalmente no limo, na areia, na turfa, nos solos de campos de trigo e de arroz, nos solos de hortas, nos solos de resíduos de cultivo, nos resíduos de juncos, nos limos de lagos, etc., utilizados habitualmente para o cultivo do Agaricus bisporus, do Coprinus negro, do Coprinus comatus, da Stropharia e de outros fungos herbícolas.

II. Indicadores físico-químicos e modos de tratamento dos substratos

2.1 Indicadores físico-químicos dos substratos

A granulometria, a relação carbono/azoto, o teor de água, a permeabilidade ao ar, o pH, etc., são indicadores físico-químicos importantes que influenciam a eficácia do cultivo. A sua regulação racional permite melhorar o rendimento e a qualidade. A granulometria e a permeabilidade ao ar influenciam diretamente o crescimento e o rendimento. Kong Weili et al.^[12] constataram, em ensaios de substratos fermentados de pleuroto de diferentes granulometrias, que o teor de carbono orgânico solúvel em água das partículas finas era inferior ao das partículas grossas, enquanto o teor de amoníaco e de substâncias inibidoras de contaminantes era superior; quanto mais finas eram as partículas, mais baixa era a temperatura do substrato durante a fase de colonização, mais baixo o índice de contaminação e mais alto o índice de bioconversão. Estudos metabolómicos posteriores mostraram diferenças significativas de metabolitos microbianos entre os substratos fermentados preparados com sabugo de milho de tamanho pequeno (D₅₀=0,5 cm) e de tamanho grande (D₅₀=1,5 cm): foram selecionados 464 e 201 metabolitos diferenciais respetivamente nos modos de iões positivos (POS) e negativos (NEG)^[13]. Yu Hailong et al.^[14] indicaram que a granulometria da serradura influencia significativamente o peso unitário, a forma, o índice de bioconversão e o ciclo de produção do shiitake em cultivo industrializado. He Yan et al.^[15] constataram mediante análise de correlação que a permeabilidade ao ar do substrato e do material de cobertura influencia diretamente o tempo de frutificação e o rendimento da Stropharia rugosoannulata; a água oxigenada ou magnetizada apresenta um potencial de melhoria dos caracteres agronómicos e de aumento do rendimento. Xiao Lan et al.^[16] aplicaram água magnetizada durante a mistura e a humidificação do substrato para o Flammulina, aumentando a atividade da lacase extracelular, da polifenoloxidase, da carboximetilcelulase e da hemicelulase, encurtando o ciclo de produção, reduzindo o índice de contaminação dos sacos e aumentando o rendimento por frasco em mais de 2 g. Um substrato moderadamente alcalinizado favorece o aumento do rendimento e da qualidade dos corpos frutíferos; Zhang Weirui et al.^[17] estimam que isso poderá estar relacionado com o aumento da atividade da lacase do micélio após o tratamento alcalino.

2.2 Modos de tratamento dos substratos

Os principais modos de tratamento dos substratos de cultivo de fungos comestíveis compreendem a compressão, a fermentação e a esterilização.

(1) Compressão do substrato: as investigações centram-se na influência dos diferentes procedimentos de compressão sobre o crescimento do micélio e o rendimento. Geng Yucong et al.^[18] cultivaram o Agaricus bisporus sobre estrume de vaca e palha de trigo comprimidos e constataram que a uma densidade de 500 kg/m³ se obtinha uma economia significativa de espaço e de custos, bem como um aumento de rendimento. Bao Xuxiang et al.^[19] utilizaram um dispositivo de compressão mecânica e um método de conformação termo-húmida para preparar sacos de Auricularia à base de serradura de carvalho da Mongólia; a uma densidade volumétrica de 0,72 g/cm³, a velocidade de crescimento do micélio era a mais rápida, a decomposição da matéria seca máxima, o tempo de aparecimento dos corpos frutíferos o mais curto, as lâminas mais longas e mais espessas, a dureza e o índice de reidratação mais baixos. Qi Jing et al.^[20] comprimiram aparas de videira em grânulos mediante uma máquina de solidificação de biomassa para cultivar o pleuroto, aumentando significativamente o rendimento.

(2) Fermentação do substrato: as investigações abrangem dois aspetos. Em primeiro lugar, os mecanismos de inibição dos bolores. Cui Xiao et al.^[21] descobriram que o extrato de substrato fermentado de sabugo de milho pode destruir as paredes e membranas celulares de Trichoderma viride e Penicillium glaucum, provocando uma fuga do conteúdo intracelular e inibindo assim o crescimento e a germinação dos esporos. Em segundo lugar, a otimização dos procedimentos de fermentação. Huang Linxiang et al.^[22] exploraram os parâmetros de carga dos túneis de fermentação para a Volvariella; Zha Lei et al.^[23] analisaram as variações de pH, de condutividade elétrica, de teor de água e de teor de azoto durante a fermentação; Wang Qian et al.^[24] estudaram a influência da fermentação em túnel sobre o crescimento do micélio do Agaricus bisporus e a degradação do substrato.

(3) Esterilização do substrato: as investigações cobrem o autoclave convencional, o autoclave por etapas, a esterilização a pressão atmosférica e o autoclave de curta duração. Chen Qing et al.^[25] constataram que com o aumento do número de ciclos de esterilização a pressão atmosférica, a porosidade, o teor de água e o pH dos sacos de Hypsizygus diminuem, e que o número de ciclos está negativamente correlacionado com o tempo de colonização completa e o índice de bioconversão. Yang Hongpeng et al.^[26] descobriram que o autoclave por etapas, em comparação com o método convencional, contribui para aumentar a atividade de três ligninases (lacase, manganês-peroxidase e lenhina-peroxidase) e de quatro celulases (enzima papel filtro, endoglucanase, β-glucosidase, hemicelulase) no micélio de Hypsizygus, bem como o rendimento médio por cacho.

III. Influência dos fatores exógenos sobre o crescimento dos fungos

3.1 Elementos minerais

O nível e a composição dos elementos minerais no substrato influenciam diretamente o rendimento e a composição nutricional dos corpos frutíferos. As suas funções importantes incluem a manutenção da estrutura celular, a participação na regulação das enzimas extracelulares e a luta contra as interferências externas tais como os iões de metais pesados^[27].

(1) Selénio: a adição de selenito de sódio no substrato aplica-se amplamente nas investigações de cultivo enriquecido em selénio do pleuroto, do Agaricus bisporus, da Stropharia, do Flammulina, do Hypsizygus e do Pleurotus eryngii. Estudos mostraram que o índice de recuperação do selénio nos corpos frutíferos de Flammulina tratados com selenito de sódio é superior ao dos tratamentos com selenometionina e selenato de sódio^[28], e que o selenito de sódio pode aumentar significativamente o teor de selénio, melhorar a qualidade nutricional e reforçar a capacidade antioxidante da Stropharia^[29-30].

(2) Cálcio: o cálcio é um componente importante das paredes celulares e da manutenção da estabilidade das membranas, e participa na regulação da pressão osmótica e da atividade enzimática das células miceliares. A adição moderada de carbonato de cálcio no substrato fornece não só o cálcio necessário, mas também neutraliza eficazmente as substâncias ácidas produzidas durante a fermentação ou o crescimento do micélio. Wu et al.^[31] descobriram que durante o cultivo do Agaricus bisporus, o teor de cálcio diminui significativamente durante as fases de compostagem e de crescimento do micélio, sendo a diminuição mais marcada na camada de cobertura, o que indica que o cálcio participa principalmente no metabolismo e nos processos enzimáticos do micélio nesta etapa; durante a fase de colheita, as variações de teor de cálcio, carbono e oxigénio na camada de cobertura e no composto tendem a estabilizar-se.

(3) Zinco: regula-se geralmente mediante a adição de sulfato de zinco. A adição de sulfato de zinco no substrato de Flammulina pode aumentar significativamente a atividade da enzima papel filtro, da carboximetilcelulase, da hemicelulase e da β-glucosidase durante a fase de crescimento do micélio, e apresenta um certo efeito de aumento de rendimento^[32].

(4) Outros elementos minerais: Sun Ya et al.^[33] selecionaram variedades de Auricularia enriquecidas em estrôncio adicionando cloreto de estrôncio de diferentes concentrações; Lin Jinsheng et al.^[34] aumentaram significativamente a biomassa miceliar da Volvariella e encurtaram o ciclo de cultivo adicionando 0,5 g/L de citrato de sódio no meio líquido PDB. Zhu Changwei et al.^[35] descobriram que a adição simultânea de pó de levedura e de sulfato de cobre pode aumentar sinergicamente a atividade da lacase no líquido de fermentação do Pleurotus eryngii. Wang Jing et al.^[36] confirmaram que a adição exógena de MnSO₄, Na₂SeO₃, CaSO₄, FeSO₄ pode aumentar significativamente a velocidade de crescimento do micélio, a biomassa e a atividade das enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, catalase) da Volvariella.

Além disso, alguns elementos minerais interagem no metabolismo das células miceliares: a carência de fósforo ou de enxofre no substrato pode provocar uma diminuição do índice de absorção do selenito de sódio pelo Flammulina^[37]; a adição de sulfato de zinco favorece a redução da acumulação de cádmio pelo micélio de shiitake^[38]. Zhang Liang et al.^[39] descobriram que sob stress de iões de manganês, o boleto colorido e o Lactarius podem ativar o potássio dificilmente solúvel do solo secretando ácido oxálico e iões de hidrogénio. Assim, as investigações recentes interessam-se mais pela ação sinérgica e pelos mecanismos de regulação integrada de múltiplos elementos minerais.

3.2 Ácidos orgânicos

Alguns ácidos orgânicos têm um efeito positivo sobre o rejuvenescimento das estirpes, o rendimento e a melhoria nutricional dos corpos frutíferos. Kong Zixuan et al.^[40] compararam o efeito da adição igual de 20 aminoácidos L para rejuvenescimento de uma estirpe degenerada de Volvariella e constataram que a serina (Ser), a alanina (Ala), a valina (Val), a leucina (Leu) e a prolina (Pro) favorecem o crescimento do micélio e a acumulação de biomassa, aumentam o teor de polissacáridos, proteínas, flavonoides e polifenóis do micélio, inibem eficazmente a acumulação de espécies reativas de oxigénio e aumentam a atividade das enzimas antioxidantes. Estudos posteriores mostraram que após o tratamento com Ser, o teor de metionina (Met), cisteína (Cys), serina e de minerais Mg, Cu, Zn aumenta significativamente^[41]. Gong et al.^[42] descobriram que a adição exógena de ácido cítrico e de arginina pode reforçar a atividade do ramo de síntese da arginina do ciclo do ácido cítrico nas células miceliares de Hypsizygus, favorável ao aumento do rendimento. Zhang Jinjing et al.^[43] aumentaram a atividade da lacase e da celulase do micélio de Hypsizygus marmoreus em fase de crescimento reprodutivo adicionando ácido kójico, melhorando assim o índice de utilização da lenhocelulose e o rendimento. Wang Minghui et al.^[44] constataram que a adição de uma certa concentração de ácido salicílico favorece o crescimento do micélio da Pluteus branca.

3.3 Açúcares

Os açúcares, como fonte de carbono, favorecem eficazmente o crescimento do micélio. Liu Xiaoxia et al.^[45] descobriram que a sacarose, a frutose, o manitol e a trealose podem aumentar a densidade do micélio aéreo, a velocidade de crescimento e a biomassa de uma estirpe degenerada de Volvariella, aumentar o teor de polissacáridos e proteínas, inibir eficazmente a acumulação de espécies reativas de oxigénio e aumentar a atividade da superóxido dismutase (SOD) e da peroxidase (POD). Cheng Zhihong et al.^[46] também informaram que a adição exógena de manitol pode restaurar em grande medida a atividade da enzima papel filtro, da endoglucanase, da lacase e da manganês-peroxidase de uma estirpe degenerada. Yang Huanling et al.^[47] indicaram que a adição de trealose favorece o crescimento do micélio de Stropharia e de Hypsizygus marmoreus, aumenta a biomassa e regula significativamente a atividade da celulase e da lacase. Além disso, Liu et al.^[48] confirmaram experimentalmente que baixas concentrações de trealose exógena podem atenuar o efeito inibidor do stress térmico sobre o crescimento do micélio. No futuro, a trealose poderá ser adicionada aos substratos como agente protetor contra os stresses abióticos.

3.4 Extratos vegetais

A adição de extratos vegetais específicos no substrato pode exercer efeitos antimicrobianos, acelerar o crescimento das células miceliares, favorecer o metabolismo dos fenóis e aumentar a atividade antioxidante. A adição de um extrato misto de alho e gengibre no meio de cultivo do pleuroto não só oferece um bom efeito antimicrobiano, como também encurta o tempo de aparecimento dos primórdios, torna os corpos frutíferos mais densos e reduz o tamanho dos chapéus^[49]. O vinagre de madeira de cascas de damasco pode inibir eficazmente a mancha parda bacteriana do pleuroto e favorecer o crescimento do micélio^[50]; os extratos de alho e de tuya no substrato de Coprinus têm um efeito antimicrobiano significativo contra os Penicillium e Rhizopus, e apresentam efeitos de aumento de rendimento, de encurtamento do intervalo entre as vagas e de melhoria da relação chapéu/pé^[51]. Além disso, Bao Yihong et al.^[52] descobriram que o extrato aquoso de pedúnculos de bétele pode aumentar eficazmente a atividade antioxidante do micélio de pleuroto, de pleuroto limão e de Flammulina; Wu Li et al.^[53] informaram que a adição de 8 % (em massa) de extrato de ramos de camélia oleífera não só favorece nitidamente o crescimento do micélio, como também reforça o metabolismo das substâncias fenólicas e a capacidade de eliminação dos radicais hidroxilo. O extrato de substrato fermentado de sabugo de milho após 10 dias pode também aumentar significativamente a velocidade de crescimento e a biomassa do micélio de pleuroto, bem como a atividade da ATPase, da succinato desidrogenase, da fosfatase alcalina, da lacase e da protease; a observação microscópica mostrou um aumento nítido do número de mitocôndrias e de vesículas nas células miceliares em comparação com o testemunho^[54].

3.5 Outros fatores exógenos

Os reguladores de crescimento vegetal podem regular o metabolismo dos fungos comestíveis, favorecer o crescimento do micélio e aumentar a atividade enzimática. O ácido indolacético, o ácido naftalenoacético, a 6-benzilaminopurina, a citoquinina KT-30, a giberelina e o humato de sódio revelaram-se todos capazes de favorecer em certa medida o crescimento do micélio do Agaricus de Balkhash^[55]; a adição de 2,0 mL de ácido β-oligomérico por kg de matéria seca favorece o crescimento do micélio do Pleurotus eryngii, do Coprinus, da Ganoderma e do Hydnum erinaceus^[56]. Além disso, o ácido clorofenoxiacético, o ácido naftalenoacético e a zeatina aplicam-se também no cultivo de micélio líquido e poderão no futuro ser utilizados mais amplamente como aditivos de substratos.

As preparações enzimáticas têm ao mesmo tempo um efeito de aumento de rendimento e de melhoria da qualidade comercial dos corpos frutíferos. Zhang Heying et al.^[57] adicionaram no substrato de shiitake uma preparação enzimática composta (enzimas + indutores de expressão génica das enzimas + ativadores de enzimas), o que adiantou em 15 dias o tempo de colonização completa dos sacos relativamente ao testemunho, aumentou significativamente a atividade da celulase, da protease e da amilase durante a fase de mudança de cor, e aumentou o índice de bioconversão em 21,99 %. Xin Yu et al.^[58] informaram que a adição antes da primeira fermentação de 1 % de celulase ácida, 1 % de celulase neutra e 0,5 % de hemicelulase (em massa) pode aumentar significativamente o diâmetro dos primórdios de Volvariella.

Os extratos de pés de fungos e de resíduos de cultivo utilizados como soluções nutritivas exógenas no substrato apresentam também boas perspetivas. Yin Chuan et al.^[59] misturaram extratos de pés de shiitake, de Pleurotus eryngii e de Hypsizygus branco com terra e aplicaram-nos sobre a superfície de corte circular dos sacos de Pleurotus branco; o rendimento com o extrato de pés de shiitake aumentou 54,6 % relativamente ao testemunho, e o teor de nitratos e de proteínas dos corpos frutíferos também aumentou. Zhang Ting et al.^[60] pulverizaram um extrato de resíduos de Flammulina sobre a camada de cobertura do Agaricus bisporus e mediram pontuações de aminoácidos (AAS), químicas (CS), de coeficiente de rácio de aminoácidos essenciais (SRC), de índice de aminoácidos essenciais (EAAI), de valor biológico (BV) e de índice nutricional (NI) todas superiores ao testemunho, o que indica que o extrato de resíduos de Flammulina favorece a melhoria da qualidade proteica dos corpos frutíferos.

IV. Evolução das comunidades microbianas nos substratos

4.1 Isolamento, identificação e seleção de estirpes funcionais nos substratos fermentados

As comunidades bacterianas dos substratos fermentados apresentam uma grande diversidade; os grupos dominantes e a sua abundância relativa variam nitidamente segundo as etapas de fermentação. Uma diminuição da abundância relativa dos grupos dominantes pode provocar um fracasso da fermentação, enquanto a ausência de comunidades específicas durante a fase de frutificação pode provocar anomalias de frutificação. Por conseguinte, o isolamento, a identificação e a seleção de estirpes que apresentam funções específicas (antimicrobianas, promotoras de crescimento, desintoxicantes) para regular e otimizar o processo de fermentação constituem um ponto quente da investigação. Atualmente, a técnica de sequenciação do gene 16S rRNA é amplamente utilizada neste tipo de estudos^[61].

Zhang Junjie et al.^[62] isolaram 94 estirpes bacterianas de substratos fermentados de pleuroto em diferentes períodos, das quais 11 apresentavam uma dupla ação de inibição de Trichoderma e de promoção do crescimento do pleuroto. Estudos posteriores mostraram que algumas estirpes promotoras de crescimento possuem uma forte capacidade de síntese de ácido indolacético (IAA)^[63]. Cui Xiao et al.^[64] descobriram que as variações de teor de aflatoxina durante a fermentação do substrato de pleuroto estão fortemente correlacionadas negativamente com a abundância relativa dos géneros Paenibacillus e Luteimonas, o que sugere que estes dois géneros poderiam participar na degradação da aflatoxina. Wu et al.^[65] isolaram e selecionaram um consórcio microbiano a partir de bagaços de vinho. Após a adição deste agente no substrato fermentado de pleuroto, o índice de metabolismo dos glúcidos aumentou significativamente, a temperatura do substrato aumentou e a fase termófila prolongou-se. Paralelamente, o teor de ergosterol fúngico, o índice de degradação da lenhocelulose e a atividade das enzimas associadas eram mais elevados do que no testemunho, acelerando a colonização do substrato pelo micélio de pleuroto.

4.2 Estrutura das comunidades e evolução dos grupos dominantes dos microrganismos de cobertura

Os microrganismos da camada de cobertura desempenham um papel importante no crescimento do micélio, na formação dos primórdios e no aumento do rendimento dos fungos herbícolas. Geralmente, a abundância e a composição dos grupos dominantes variam significativamente segundo as vagas de frutificação. Wang et al.^[66] constataram que durante a primeira vaga do Agaricus bisporus, os géneros dominantes são Sphingomonas, Dongia e Achromobacter, enquanto durante a terceira vaga, as estirpes dominantes são principalmente Norank, Pseudomonas, Flavobacterium e Brevundimonas. Além disso, podem existir interações extensas entre as comunidades da camada de cobertura, o que foi confirmado nos estudos de Yang et al.^[67] sobre o boleto de pé venoso. Alguns investigadores isolaram também estirpes funcionais da camada de cobertura: Hua et al.^[68] isolaram a estirpe de rizóbio CACMS001 do solo em torno dos esclerócios de Polyporus; esta estirpe não só favorece o crescimento do micélio de Polyporus e de Armillaria gallica, como também aumenta significativamente a atividade da xilanase de Armillaria gallica.

V. Enzimas extracelulares e leis de degradação e utilização dos substratos

5.1 Correlação entre a atividade das enzimas extracelulares e o rendimento dos corpos frutíferos

O processo de utilização dos nutrientes do substrato pelos fungos comestíveis compreende principalmente a degradação das macromoléculas orgânicas (lenhina, celulose, hemicelulose, proteínas, etc.), a absorção dos elementos minerais (azoto, fósforo, potássio, etc.) e o metabolismo das pequenas moléculas orgânicas (aminoácidos, péptidos, lípidos, vitaminas, fenilpropanoides, policetídeos, ácidos pirânicos, piranonas, hormonas vegetais, substâncias antimicrobianas, etc.). A degradação das macromoléculas depende das enzimas extracelulares secretadas pelos fungos, que decompõem as macromoléculas em componentes de baixo peso molecular assimiláveis. Por conseguinte, a atividade das enzimas extracelulares está estreitamente ligada à velocidade de crescimento do micélio e ao rendimento dos corpos frutíferos. Xie et al.^[69] constataram, em ensaios comparativos sobre diferentes substratos, que o índice de degradação da lenhocelulose e a atividade das enzimas lenhocelulolíticas do Pleurotus eryngii estão positivamente correlacionados com o índice de bioconversão. Lin Hui et al.^[70] mostraram uma correlação positiva significativa entre o rendimento de corpos frutíferos frescos de Hypsizygus marmoreus e a atividade da carboximetilcelulase, da xilanase, da enzima papel filtro e da amilase. Liu Shunjie et al.^[71] cultivaram a Volvariella sobre resíduos de algodão e constataram que a atividade da carboximetilcelulase e da xilanase dos lotes de alto rendimento era significativamente superior à dos lotes de baixo rendimento. Cai Panpan et al.^[72] informaram também de uma correlação positiva entre a atividade da carboximetilcelulase e da xilanase e o rendimento do Agaricus bisporus.

5.2 Evolução da atividade das enzimas extracelulares nas diferentes etapas de crescimento

A atividade das enzimas extracelulares apresenta características de variação por etapas marcadas ao longo do crescimento e desenvolvimento dos fungos comestíveis. Lei Ping et al.^[73] descobriram que a atividade da enzima papel filtro, da carboximetilcelulase, da β-glucosidase, da amilase e da hemicelulase nas células miceliares de pleuroto limão apresenta primeiro uma tendência ao aumento e depois à diminuição, mantendo um nível elevado até à etapa dos corpos frutíferos jovens; enquanto a atividade da lacase e da peroxidase é elevada no início do crescimento do micélio e diminui com o tempo de cultivo. Yue Ying et al.^[74] descobriram que a atividade da carboximetilcelulase, da pectinase, da enzima papel filtro e da hemicelulase do Hydnum erinaceus atinge o seu pico durante o desenvolvimento dos corpos frutíferos, enquanto a amilase, a pectinase e a peroxidase são mais ativas durante a fase de crescimento do micélio. Li Zihao et al.^[75] mediram a atividade da lacase do Pleurotus eryngii nas etapas de micélio, de nodulação, de primórdios, de corpos frutíferos jovens e de corpos frutíferos maduros; a atividade na etapa dos corpos frutíferos maduros era significativamente superior às outras etapas, sem diferença significativa entre as outras quatro etapas de desenvolvimento.

5.3 Influência da fonte de carbono sobre a atividade das enzimas extracelulares

O tipo e a proporção de adição da fonte de carbono influenciam ambos a atividade das enzimas extracelulares. Em comparação com os meios que contêm casca de algodão, serradura e sabugo de milho, a atividade da lacase da Auricularia peluda é mais elevada nos meios que contêm farelo^[76]; o pleuroto cultivado sobre substrato fermentado de casca de algodão apresenta uma atividade de carboximetilcelulase, de lacase e de protease neutra superior à do pleuroto cultivado sobre substrato fermentado de sabugo de milho^[77]. As diferenças de proporção de fonte de carbono provocam também variações de atividade enzimática. Chen Hui et al.^[78] mostraram que na fase de crescimento do micélio, quando a fração mássica de sabugo de milho no substrato de Auricularia é de 70 %, a atividade da lenhina-peroxidase é máxima; a 50 %, a da manganês-peroxidase é máxima; a 30 %, a da carboximetilcelulase é máxima; com o aumento da fração mássica de sabugo de milho, a atividade da lacase diminui, enquanto a da N-acetil-β-D-glucosaminidase aumenta, e a atividade da β-1,3-glucanase, da β-glucosidase e da endo-β-1,4-glucanase apresenta primeiro uma tendência ao aumento e depois à diminuição. É de notar que já se começam a explorar os mecanismos de regulação da atividade das enzimas extracelulares por diferentes fontes de carbono a nível molecular. Xiao Donglai et al.^[79] realizaram uma análise sistemática sobre o Sparassis de folhas largas do ponto de vista da expressão dos genes relacionados com a degradação da celulose e da hemicelulose.

VI. Relação entre o substrato de cultivo e a qualidade dos corpos frutíferos

6.1 Influência de diferentes substratos sobre a composição nutricional dos corpos frutíferos

Este tipo de investigação consiste geralmente em cultivar uma mesma espécie de fungo sobre diferentes substratos e medir os indicadores nutricionais (proteínas, aminoácidos, açúcares totais, polissacáridos, polissacárido-péptidos, fibras alimentares, etc.) dos corpos frutíferos, a fim de avaliar a influência dos diferentes substratos sobre o valor nutricional e de fornecer uma base científica para o desenvolvimento e a exploração de novos substratos. Por um lado, numerosas investigações centram-se no teor e na composição dos aminoácidos. Hu Yingping^[80] cultivou o pleuroto sobre uma mistura de ervas para fungos, cascas de lótus e cápsulas de lótus, obtendo corpos frutíferos ricos e diversificados em aminoácidos e ácidos gordos. Lin Xingsheng et al.^[81] aumentaram significativamente o teor de aminoácidos dos corpos frutíferos de Tremella adicionando erva para fungos fresca no substrato de casca de algodão. Ke Binrong et al.^[82] cultivaram o Agaricus bisporus sobre substratos principais de resíduos de Flammulina e de Pleurotus eryngii, e constataram que a composição em aminoácidos e o teor em aminoácidos aromáticos dos corpos frutíferos eram superiores aos da fórmula à base de palha de arroz. Por outro lado, cada vez mais investigações se centram na influência de diferentes substratos sobre substâncias nutricionais específicas dos corpos frutíferos, fornecendo referências para o desenvolvimento de produtos de fungos comestíveis de valor nutricional ou funcional particular. Wen Qing et al.^[83] revelaram que o aumento da concentração mássica de fonte de azoto (como a ureia) favorece a acumulação de ácido γ-aminobutírico (GABA) nos corpos frutíferos de vários fungos comestíveis; a adição de serradura, de resíduos de frutos e de folhas de espinheiro-amarelo pode aumentar significativamente o teor de flavonoides dos corpos frutíferos de Flammulina^[84]; a adição de caules de mandioca pode aumentar o teor de trealose dos corpos frutíferos de Auricularia, de pleuroto e de pleuroto limão^[85]; a adição de caules e folhas de astrágalo pode aumentar o teor de terpenos, flavonoides e outras substâncias bioativas de astrágalo nos corpos frutíferos de pleuroto^[86].

6.2 Influência de diferentes substratos sobre as substâncias aromáticas dos corpos frutíferos

Diferentes substratos de cultivo influenciam de maneira variável as substâncias aromáticas voláteis, os aminoácidos aromáticos e outras substâncias aromáticas não voláteis dos corpos frutíferos. Alguns substratos podem conter aminoácidos aromáticos relativamente abundantes, que são absorvidos durante o crescimento dos fungos e aumentam assim o teor de aminoácidos aromáticos dos corpos frutíferos. Por exemplo, nos corpos frutíferos de Hypsizygus cultivados sobre resíduos de medicina chinesa, o teor de aminoácidos umami e doces é superior ao do tratamento com casca de sorgo^[87]. Diferentes substratos podem modificar o tipo e o teor dos compostos voláteis dos corpos frutíferos e favorecer a formação de certos componentes aromáticos, influenciando assim a qualidade aromática global. Yu Changxia et al.^[88] constataram, mediante a análise do isopentanal, do hexanal, do 1-octen-3-ol, do metanotiol, do 2-pentilfurano, do dimetilsulfureto e de outras substâncias aromáticas voláteis principais, que o aroma dos corpos frutíferos de Volvariella cultivados sobre diferentes substratos difere significativamente: a qualidade aromática é a melhor sobre os resíduos de Pleurotus eryngii e a pior sobre os resíduos de Flammulina. Yin Chaomin et al.^[89] mostraram em ensaios comparativos que o substrato de casca de algodão favorece a formação de compostos ésteres aromáticos nos fungos do género Pleurotus, enquanto o substrato de serradura mista favorece a formação de aminoácidos livres. O substrato de cultivo pode também influenciar o teor e a composição de outras substâncias aromáticas. Yu Changxia et al.^[90] descobriram que o teor e a composição dos aminoácidos hidrolisados da Volvariella cultivada sobre casca de algodão eram ótimos entre os tratamentos, enquanto o teor de açúcares-álcoois solúveis e de ácidos orgânicos da Volvariella cultivada sobre palha de arroz era o mais elevado. Li Jing et al.^[91] substituíram parcialmente o farelo por um líquido de fermentação de xarope de milho para cultivar o Pleurotus eryngii, e obtiveram teores de açúcares-álcoois solúveis, ácidos orgânicos e 5'-nucleótidos dos corpos frutíferos todos superiores ao testemunho.

VII. Investigações sobre o cultivo de fungos comestíveis sobre resíduos de cultivo

7.1 Tipos de resíduos e modos de utilização

Do ponto de vista dos tipos de resíduos, os investigadores chineses centraram-se sobretudo nos últimos anos nos resíduos de fungos industrializados (Pleurotus eryngii, Flammulina, Hypsizygus, fungo do mar) bem como nos resíduos de variedades tradicionais cultivadas em grande escala (shiitake, Auricularia). Além disso, a reutilização de novos resíduos tais como os sacos nutritivos usados de morilhas, a madeira usada de Gastrodia e o substrato de arroz usado de Cordyceps do Norte atrai cada vez mais a atenção dos investigadores.

Do ponto de vista dos modos de utilização, a via principal consiste em cultivar fungos herbícolas sobre os resíduos de fungos lignícolas; os resíduos utilizam-se geralmente em combinação com outras matérias frescas. Alguns resíduos, tais como a madeira usada de Tremella e os resíduos de Auricularia, podem também substituir parcialmente a serradura fresca para o cultivo de outros fungos lignícolas. A maioria dos resíduos, ao mesmo tempo que servem de substrato, desempenham também um papel de complemento de fonte de carbono e de azoto; por exemplo, o substrato de arroz usado de Cordyceps do Norte pode servir de material de substituição típico do azoto^[92]. Além da trituração e da mistura direta dos resíduos frescos, Zhang Tengxiao et al.^[93] utilizaram quatro métodos de modificação (reação alcalina, compostagem, cozedura, ultrassom) para tratar os resíduos, melhorando eficazmente o rendimento e a qualidade do Flammulina cultivado sobre resíduos.

7.2 Avaliação dos efeitos e otimização das fórmulas

A questão da segurança durante a utilização dos resíduos para o cultivo de outros fungos comestíveis constitui o primeiro ponto de atenção das investigações atuais. Chen Furong et al.^[94] utilizaram os resíduos de Pleurotus eryngii como aditivo para o cultivo sucessivo de pleuroto, de Pleurotus eryngii e de Flammulina; os teores de As, Hg, Pb, Cd medidos nos corpos frutíferos eram todos inferiores às normas nacionais pertinentes.

Os pontos quentes da investigação atual centram-se na comparação integrada do estado de crescimento do micélio, das prestações de rendimento, da composição nutricional dos corpos frutíferos e da eficiência económica, a fim de selecionar as fórmulas ótimas de cultivo sobre resíduos. Wen Qing et al.^[95] exploraram a influência de diferentes proporções de resíduos de Flammulina industrializado sobre os caracteres agronómicos e a composição nutricional dos corpos frutíferos de pleuroto em cultivo sobre substrato esterilizado, e propuseram a dose mais adequada. Li Zhengpeng et al.^[96] substituíram os resíduos de algodão por 60 % (em massa) de resíduos de Pleurotus eryngii e de Agaricus bisporus respetivamente, encurtando o ciclo de produção da Volvariella em 1,6 dias e aumentando o rendimento em 15 % e 17 % respetivamente. Chen Hua et al.^[97] descobriram que a substituição de 30 % (em massa) de palha de arroz por resíduos de Pleurotus eryngii permite obter o rendimento mais elevado de Agaricus, e que as frações mássicas de proteínas brutas, de aminoácidos e de polissacáridos dos corpos frutíferos são superiores às da fórmula tradicional, enquanto o custo das matérias-primas diminui em mais de 35 %.

VIII. Perspetivas

Durante os últimos 10 anos, as investigações chinesas sobre os substratos de cultivo de fungos comestíveis obtiveram resultados abundantes em numerosos domínios, mostrando tendências à diversificação das fontes de substratos, à diversificação dos modos de tratamento e à complexificação das fórmulas de substratos. A compreensão das leis de sucessão das estruturas de comunidades microbianas nos substratos, dos mecanismos de atividade das enzimas extracelulares e de utilização dos substratos, bem como da influência dos substratos sobre a composição nutricional e as substâncias aromáticas dos corpos frutíferos aprofundou-se continuamente. Os futuros eixos de investigação podem centrar-se nas seguintes direções:

(1) Análise em profundidade dos mecanismos de influência dos componentes dos substratos. As investigações centrar-se-ão mais nos mecanismos de regulação do crescimento e do desenvolvimento dos fungos comestíveis pelos diferentes componentes dos substratos, em particular nos mecanismos de regulação molecular dos processos-chave de degradação dos substratos, de transporte dos nutrientes e de síntese dos metabolitos secundários. As redes de regulação dos genes-chave relacionados com a transformação dos nutrientes e a síntese dos metabolitos tornar-se-ão um ponto quente^[98].

(2) Desenvolvimento rápido e aplicação industrializada dos substratos comerciais. Com o progresso contínuo da produção industrializada dos fungos comestíveis, as cadeias industriais especializam-se cada vez mais; os produtores especializados de substratos comerciais acelerarão o desenvolvimento de substratos de cultivo eficazes, seguros e funcionais adaptados às diferentes espécies de fungos comestíveis, em particular os produtos compostos especializados de fórmulas de aditivos diversificadas. Paralelamente, o desenvolvimento de substratos modificados com prestações de resistência aos stresses para habitats não tradicionais (altitudes elevadas frias, desertos, terras salino-alcalinas) constituirá também uma direção de investigação importante.

(3) Extensão das investigações sobre a estrutura e as funções das comunidades microbianas dos substratos fermentados e das camadas de cobertura. As investigações atuais centram-se principalmente nos mecanismos de promoção do crescimento e de inibição microbiana dos microrganismos benéficos nas diferentes etapas de desenvolvimento. No futuro, partir-se-á mais da ecologia microbiana para explorar as relações de interação entre as comunidades, a redundância funcional e as redes de regulação, a fim de realizar uma regulação precisa e uma utilização eficaz dos recursos microbianos.

(4) Construção de um sistema de avaliação dos riscos ecológicos e da biossegurança dos novos substratos. Com a extensão contínua da aplicação de novos materiais nos substratos de cultivo, a avaliação do seu impacto potencial sobre os ecossistemas e a saúde humana torna-se cada vez mais importante. Por conseguinte, é urgente estabelecer um sistema de avaliação científico e sistemático para avaliar de forma exaustiva a segurança ecológica, a qualidade nutricional dos corpos frutíferos e os efeitos toxicológicos potenciais dos novos substratos, a fim de garantir que não tenham um impacto negativo sobre o ambiente e a saúde humana ao mesmo tempo que se assegura o rendimento^[99], e de promover o bem-estar humano.

(5) Desenvolvimento de tecnologias de reciclagem dos resíduos de cultivo e de reutilização dos substratos. Com a extensão contínua da escala de produção, a melhoria da eficiência de utilização dos recursos e a redução dos custos tornam-se problemas urgentes da indústria. A exploração da viabilidade da utilização múltipla dos substratos, a revelação das leis de evolução das suas propriedades físico-químicas durante a reutilização e da sua influência sobre o rendimento e a qualidade dos fungos comestíveis fornecerão uma base teórica e um apoio técnico para a construção de um sistema industrial de fungos comestíveis verde, de baixa emissão de carbono e sustentável.

(6) Desenvolvimento e aplicação de sistemas inteligentes de gestão dos substratos. Graças às tecnologias da Internet das Coisas, do big data e da inteligência artificial, o desenvolvimento de sistemas inteligentes de gestão dos substratos adaptados às diferentes espécies de fungos comestíveis e que possuem capacidades de autoaprendizagem e de evolução, permitindo o acompanhamento em tempo real e a regulação precisa dos parâmetros do conjunto do processo (rastreabilidade da origem dos substratos, tratamento dos substratos, análise nutricional e utilização da degradação), constitui uma das vias-chave da modernização das tecnologias de produção industrializada no futuro^[100].