Celluloseabbau & Ligninabbau durch Austernpilze

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AndreasTyrol
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Celluloseabbau & Ligninabbau durch Austernpilze

Beitrag von AndreasTyrol » Dienstag, 20. November 2007 19:04

Ein Hallo an Alle ! :)

Ich habe mir übers Wochenende vorgenommen, aus gegebenem Anlass (Braunfäuleerreger gesucht) die wichtigsten Stellen von Lelley, Pilzanbau, zum Thema "Ligninabbau und Celluloseverwertung durch den Austernpilz" zu zitieren. Wer das Buch selbst besitzt, kann ja gleich selbst dort nachschlagen, aber für die anderen, die das Buch nicht besitzen, sind diese Infos möglicherweise hilfreich, zumindest aber interessant.

Wie immer ist Lelley eine ausgezeichnete Quelle, voller Details, die man sonst nur in wissenschaftlichen Publikationen findet - Artikel, die man erst mühsam zusammensuchen müsste.

Einfach nur abschreiben darf ich den entsprechenden Abschnitt von Lelleys Buch aus copyright Gründen nicht. Aber ich darf einen kurzen Beitrag zum Thema mit eigenen Worten verfassen und es ist erlaubt, wichtige Stellen dazu aus dem Buch mehr oder weniger ausführlich zu zitieren.

Also:
(Alle Zitate von Lelley sind durch Zitat gekennzeichnet. Der Rest ist von mir bzw. eine Kurzfassung von mir des übrigen Textes von Lelley.)

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"Austernpilze sind typische Vertreter der Primärzersetzer. Sie besiedeln Pflanzenreststoffe in ihrem ursprünglichen, originären Zustand ..."
Austernpilze sind nicht wie Champignons Sekundärzersetzer, die von anderen Organismen teilweise schon abgebautes Substrat besiedeln (z.B. mit Stroh kompostierter Pferdemist), sondern sie wachsen auf organischen Materialien im ursprünglichen Zustand, es handelt sich zumeist um abgestorbenen Pflanzenmaterial; Lelley nennt dieses vorwiegend pflanzliche Material "Pflanzenreststoffe".
"Der Hauptbestandteil der pflanzlichen Reststoffe sind Cellulose und Lignin. Sie gelten weltweit als die häufigsten unter den organischen Stoffen."
Es ist nun wichtig, dass man sich klar macht, dass das Lignin z.B. im Holz oder im Stroh nicht schön getrennt von der Cellulose vorhanden ist, sondern dass Lignin und Cellulose fast immer gemeinsam auftreten (Ausnahme: Baumwolle ist fast reine Cellulose).
"Das Lignin, ein amorphes Mischpolimerisat aus Phenylpropankörpern, ist stets in Verbindung mit Cellulose und Hemicellulose vorhanden. Dieser Komplex wird Lignocellulose genannt."
Die Cellulose wäre eigentlich (für viele Mikroorganismen) leicht abbaubar. Doch wenn die Cellulose mit Lignin inkrustiert ist, sind die meisten Organismen nicht zum Abbau in der Lage.
"Es sind hauptsächlich die Weiß-, Braun- und Moderfäulepilze, die diesen Komplex spalten können, wobei der Ligninabbau vornehmlich von den Weißfäulepilzen erledig wird."
Wieder einmal sieht man, welch ausgezeichnete Quelle Lelley ist: in fast allen Quellen zum Thema werden zwar Weiß- und Braunfäulepilze erwähnt, aber von den Moderfäulepilzen hört man nur selten.

Weißfäulepilze heißen so, weil sie das Lignin (= den dunklere Anteil im Holz) abbauen, und deshalb weißes Holz zurücklassen, das aus der nicht abgebauten Cellulose besteht.

Braunfäulepilze heißen so, weil sie die Cellulose (= den hellere Anteil im Holz) abbauen, und deshalb dunkles Holz, bzw. dunkle Brösel, zurücklassen, die dann das nicht abgebaute Lignin enthalten.
"Der Ligninabbau erfolgt, je nach Pilzart, entweder Zug um Zug mit dem Celluloseabbau (synchron) oder bevorzugt (selektiv), d.h. es wird viel mehr Lignin als Cellulose zersetzt."

"Selektive Ligninabbauer sind u.a. auch die Austernpilze. Es stellt sich aber die Frage, warum sie sich so verhalten."
Lelley erklär dann, dass das Lignin als Stickstoffquelle (N) für die Austernpilze dient. Fehlt dem Substrat N, dann holt sich der Austernpilz diesen N aus dem Lignin.
"In einschlägigen Untersuchungen mit anderen Weißfäulepilzen (Flacher Lackporling - Ganoderma applanatum) auf Holzunterlage (Birkenholzmehl) stellte sich heraus, dass die Intensität des Ligninabbaus von der Stickstoffkonzentration im Medium abhängig ist. Je kleiner der Stickstoffgehalt, umso größer war die lignolytische Aktivität."

"Während aber Stickstoffmangel den Ligninabbau fördert, hemmt er den Celluloseabbau."
Ist aber genügen Stickstoff im Medium vorhanden, dann wird rasch auch Cellulose und Hemicellulose verwertet !
"Cellulose und Hemicellulose dienen übrigens auch als wichtige Kohlenstoffquelle für Austernpilze. Dagegen kann das Lignin von ihnen als alleinige Kohlenstoffquelle nicht verwertet werden."
Man lasse sich hier nicht verwirren:

Unterschied Stickstoffquelle (N) - Kohlenstoffquelle (C):

Lignin Stickstoffquelle - Cellulose Kohlenstoffquelle.

(Genauer: Lignin Stickstoffquelle und ev. auch Kohlenstoffquelle - Cellulose nur Kohlenstoffquelle.)

Austernpilze können Lignin als Stickstoffquelle und auch als Kohlenstoffquelle verwerten; allerdings reicht anscheinend Lignin als alleinige Kohlenstoffquelle nicht aus sondern es muss auch Cellulose oder eine andere Kohlenstoffquelle vorhanden sein.
"Aus den Untersuchungen der vorgenannten Wissenschaftler wissen wir, dass der selektive Ligninabbau mancher Weißfäulepilze gerade darin begründet ist, dass im Nährboden Stickstoffmangel herrscht. Kaum gaben sie einer Holzprobe, in der das Lignin schon fast vollständig abgebaut war, eine Stickstoffquelle zu, setzte rasch auch der Celluloseabbau ein."
Je weniger N eine bestimmte Holzart enthält, umso mehr ist der Pilz darauf angewiesen, sich den N aus dem Lignin zu holen. Er kann dann die ebenfalls verwertbare Cellulose nicht restlos abbauen, denn dazu müsste mehr N im Holz vorhanden sein. Folge: der Pilz läßt große Teile der Cellulose zurück: es handelt sich um einen Weißfäulepilz. Eine Holzart mit sehr wenig N ist z.B. Pappelholz, das nur 0,04 % N (Stickstoff) enthält, das zu 50% an das Lignin gebunden ist.

Man kann sich also als Faustregel merken, dass der Austernpilz ein Weißfäulepilz ist (vorwiegend Lignin abbaut), solange nur wenig N im Substrat (Holz, Stroh, ...) vorhanden ist, aber dass Austernpilze auch Cellulose gern, gut und schnell verwerten, falls ausreichend Stickstoff vorhanden ist.

(Zusätzliches Info: In Stamets "The mushroom cultivator" gibt es eine mehrere Seiten lange Liste, die für viele bekannte Naturstoffe die Verteilung von P, N, Protein, Trockenmasse, usw. ... auflistet. Z.B. für viele Stroharten, Gräser, Heuarten, Futterarten, Konzentrate (Malzextrakt, Apfelpulpe, Blutmehl, ...), Kornarten, Bohnenarten, ... usw.)

Dann folgt die recht interessante Bemerkung Lelleys, dass der Austernpilz sich besonders schnell auf solchen Nährböden entwickelt, bei denen niedermolekulare mit hochmolekularen Komponenten vermischt vorkommen, also z.B. niedermolekulare Zucker (Glucose, Maltose, Stärke) und hochmolekulare Komponenten (Cellulose, Hemicellulose, Lignin). Auf Nährböden mit nur einer Kohlenstoffquelle wächst der Austernpilz nicht so schnell wie auf Nährböden mit mehreren Komponenten. Auch eine Mischung aus niedermolekularen Kohlenstoffquellen löst üppiges Myzelwachstum aus. Und:
"Es wird aber vermutet, dass Zucker mit weniger als fünf C-Atomen für Austernpilze als Kohlenstoffquelle ungeeignet sind."
------------

So, das waren die wichtigsten Stellen zum Thema. Die originale Stelle im Buch ist etwas ausführlicher und genauer, man beschaffe sich nötigenfalls das Original.


Schöne Grüße an alle,
Andre.
Christoph
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Beitrag von Christoph » Mittwoch, 21. November 2007 10:30

Hallo Andre,
ein großes Lob an dich! Du hast einen super Beitrag verfasst, lgoisch, übersichtlich und sehr informativ. Der Beitrag hilft auch mir bezüglich des Experiments zum Cellulose-Abbau viel weiter. Auch für die pilzzucht dürften sich interessante Möglichkeiten ergeben: Substratmischungen mit hoch- und niedermolkularen Zuckerpolymeren werde ich auf jeden Fall mal testen, auch ein Zusatz von Stickstoffträgern könnte interessante Ergebnisse liefern!
Ich dahcte darüber nach, stickstoffhaltige Dünger ins Substrat mit einzubringen, kann der Pilz den Stickstoff von z.B. Ammonium- oder Nitratsalzen verwenden?
Viele Grüße,
Chris
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Beitrag von Mycelio » Mittwoch, 21. November 2007 20:38

Hallo Andre,

auch von mir vielen Dank. Endlich klärt sich mal das diffuse Halbwissen aus dem Netz. Oft heiß es ja, daß Pilze entweder Lignin oder Zellulose abbauen, und zwar ausschließlich, was mir schon immer seltsam vorkam. Den 'Mushroom Cultivator' muß ich mir wohl auch mal anschaffen.

Ein Detail wundert mich allerdings. Ich frage mich, ob Lignin wirklich eine Stickstoffquelle ist. Auf wikipedia gibt's ne Strukturformel vom Lignin, komplett ohne Stickstoff.
Lignin
Hemizellulose
Zellulose


@Nico:
Gute Idee, es kann gut sein, daß bei Holzsubstraten der Ertrag von der Menge des verfügbaren Stickstoffs abhängt. Es wird schon Gründe haben, daß Austernpilzmycel auch in Erde einwächst und dort Mikroben oder Nematoden verdaut.
Neben Düngesalzen für Pflanzen könnten sich auch Hornspäne gut eignen. Dann noch Harnstoff oder proteinreiche Hülsenfrüchte. In letzteren vermute ich noch weitere nützliche Inhaltsstoffe (Schwefel, etc.), die das Mycel zu Proteinsynthese braucht. Allerdings steigt durch solche Zusätze auch die Kontaminationsgefahr.


Carsten
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AndreasTyrol
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Beitrag von AndreasTyrol » Freitag, 23. November 2007 20:11

Hallo Carsten, :)


ich bin eigentlich davon ausgegangen, dass Lignin selbst Stickstoff enthält und deshalb als N Quelle dienen kann. Offensichtlich hatte ich noch das Bild von Chitin im Kopf, das zahlreiche Stickstoffatome enthält.

Danke gut aufgepasst!

Lelley schreibt, dass z.B. bei Pappelholz 50% des N an das Lignin gebunden ist. Man darf nicht vergessen, dass bei einem Baum der größte Teil der Biomasse Stützfunktion hat; die "lebenden" Zellen sind in der Minderheit: lebende Zellen müssen immer einiges an Stickstoff enthalten, weil Proteine und DNS ziemlich viel Stickstoff enthält.

Es wird wahrscheinlich so sein, dass der Stickstoff irgendwie nur mit dem Lignin assoziiert ist, wie genau, das muss ich mir nochmal in einem Lehrbuch nachschlagen. Wenn ich mich schlau gemacht habe, schreib ich's hier rein.

@Christoph: Vielen Dank für dein Lob! :) Dieser Beitrag ist typisch für mich (nicht als Selbstlob gemeint), in der Art wird noch öfter was von mir kommen. Wenn ich irgendwo etwas "Gutes" finde, habe ich immer das Bedürfnis, es anderen Leuten mitzuteilen, wo ich glaube dass sie es brauchen könnten. Ich freue mich nämlich auch immer sehr, wenn ich auf gute Infos von anderen Leuten treffe.

>Ich dahcte darüber nach, stickstoffhaltige Dünger ins Substrat mit einzubringen, kann der Pilz den Stickstoff von z.B. Ammonium- oder Nitratsalzen verwenden?

Der entsprechende Artikel Lelleys enthält auch einige genauere Angaben dazu.
Ich liefere das noch nach.
Wenn du willst kann ich dir die 3 Seiten aus dem Buch kopieren (scannen) und per email zuschicken. Ansonsten kann ich nur jedem raten, sich das Buch von Lelley: Pilzanbau, zu beschaffen: es ist eine wahre Fundgrube von Infos, die man sonst nirgends findet. (Z.B: Champignonanbau auf reinem Strohsubstrat!)


Schöne Grüße von Andre.
Christoph
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Beitrag von Christoph » Samstag, 24. November 2007 12:35

Es wäre schön, wenn du mir die Seiten mal per Mail schicken könntest! Bei Amazon ist das Buch z.Z. leider nicht verfügbar, wo hast du deines her?
Viele Grüße,
Chris
Waldfrieden
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Beitrag von Waldfrieden » Samstag, 24. November 2007 13:24

hallo

sag mal, kannst du mir kurz die isbn durchgeben von dem buch?

thx
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Beitrag von pilz-kultur » Sonntag, 25. November 2007 21:36

Jan Lelley

PILZANBAU - Biotechnologie der Kulturspeisepilze

Verlag Ulmer - ISBN : 3-8001-5131-6


..die ISBN wird Dir nicht viel helfen , Buch ist vergriffen...also bei 1,2,3 versuchen o. in Antiquariaten stöbern :wink: !

@Andre : Unsere Abteilung "LITERATUR" u. das darin enthaltene Nirvana :wink: warten jetzt aber auf Dich u. deine Buchvorstellung vom Lelley :mrgreen: !

Walter
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Beitrag von geriull » Sonntag, 25. November 2007 22:04

Hallo meine Freunde!

Lignin in seiner reinen Form enthält KEINEN Stickstoff!
In meiner Arbeit beschäftigen wir uns momentan mit Ligninabbauprodukten aus der Papierindustrie.

Wenns wen interessiert, kann ich gerne eine Strukturformel von Lignin hier hereinstellen. Ich brauche sie nur einscannen.

Sollte jemand Interesse an verschiedensten Ligninproben haben, für Züchtungsexperimente... ich kann gern was davon abgeben.
Habe ca 20 verschiedene Muster.

Liebe Grüße!

Gerald
Hoi,... meine alte Signatur funkt nimma....kommt sicher mal wieder eine neue!
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Beitrag von pilz-kultur » Sonntag, 25. November 2007 22:19

Hallo Geri :D !

Bei den Ligninmustern melde ich mich gleich mal an...sie werden sicher würdig im Feldversuch auf Herz u. Nieren getestet :wink: !

Walter
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Beitrag von Hephaistos » Montag, 26. November 2007 13:26

Hallo!
AndreasTyrol hat geschrieben:Ich dahcte darüber nach, stickstoffhaltige Dünger ins Substrat mit einzubringen, kann der Pilz den Stickstoff von z.B. Ammonium- oder Nitratsalzen verwenden?
Ich stolperte eher zufällig auf das:
http://www3.interscience.wiley.com/cgi- ... 9/ABSTRACT
Leider bin ich noch nicht an den kompletten Artikel gekommen :(

Gruß. Hary
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Beitrag von geriull » Montag, 26. November 2007 19:58

Der wäre auch interessant:

http://www3.interscience.wiley.com/cgi- ... 3/ABSTRACT

Habe zwar online Zugriff auf dieses Journal aber nur Jahrgänge 1999-2007

leider.

Vielleicht gibts die Artikel auf der Uni für Bodenkultur in Wien.

Werd versuchen jemanden da hinzuschicken.

Liebe Grüße!

Geri
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Beitrag von AndreasTyrol » Montag, 03. Dezember 2007 21:03

pilz-kultur hat geschrieben: @Andre : Unsere Abteilung "LITERATUR" u. das darin enthaltene Nirvana :wink: warten jetzt aber auf Dich u. deine Buchvorstellung vom Lelley :mrgreen: !

Walter
Hallo Walter :)

Ja klar, hatte ich auch vor.

Ich habe mich nur etwas über deine Ansage damals gewundert, denn einen leeren Ratgeber zu empfehlen ist doch nicht gerade sehr sinnvoll. Wahrscheinlich hast du selbst nicht gewusst, wie leer es dort ist.

Gerne stelle ich Hinweise für die wichtigste Literatur rein, allerdings bleibt es fraglich ob ich als Neuling wirklich der geeignete Kandidat dafür bin. Es gibt hier im Forum Leute mit sehr viel mehr Erfahrung und Wissen als mich, die sicherlich geeigneter wären, als Literatur-Rategeber nützliche Tipps zu geben.
Du z.B. wärst ein idealer Kandidat dafür! :)

Überhaupt möchte ich anregen, dass erfahrene Forumsteilnehmer bestimmte Ressorts übernehmen, um die sie sich kümmern (im Rahmen ihrer verfügbaren freien Zeit)!
Christoph hat geschrieben:Es wäre schön, wenn du mir die Seiten mal per Mail schicken könntest! Bei Amazon ist das Buch z.Z. leider nicht verfügbar, wo hast du deines her?
Hallo Chris :)

Leider war ich seit dem 23. Nov. nicht mehr im Netz, ich habe also deine Botschaft erst heute gelesen. In den nächsten Tagen sende ich dir die Seiten zu.

Mein Buch von Lelley habe ich schon vor Jahren gekauft.
geriull hat geschrieben: Wenns wen interessiert, kann ich gerne eine Strukturformel von Lignin hier hereinstellen. Ich brauche sie nur einscannen.
Hallo Geri, :)

Die Strukturformel von Lignin wurde schon von Carsten weiter oben durch Wikipedia geliefert (auf den Link für Lignin klicken).
geriull hat geschrieben: Sollte jemand Interesse an verschiedensten Ligninproben haben, für Züchtungsexperimente... ich kann gern was davon abgeben.
Habe ca 20 verschiedene Muster.
Ja, das würde mich auch sehr interessieren!

Leider bin ich noch nicht auf der Unibibliothek gewesen und konnte noch nicht in den Strasburger (Standard Lehrbuch Botanik) reinschauen - ich bin also bez. Lignin und Stickstoff noch nicht weitergekommen. Das kommt aber noch, genauso wie der Rest der weiter oben besprochenen Infos.


Schöne Grüße an alle :)
Andre.
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Beitrag von pilz-kultur » Montag, 03. Dezember 2007 22:12

Ja klar, hatte ich auch vor.

Ich habe mich nur etwas über deine Ansage damals gewundert, denn einen leeren Ratgeber zu empfehlen ist doch nicht gerade sehr sinnvoll. Wahrscheinlich hast du selbst nicht gewusst, wie leer es dort ist.
Hallo Andre :D !

..ich hatte mich auch gewundert....zugegeben :wink: ...viel scrollen muß man in unserer Rubrik "Literatur" ja wirklich nicht :) ...aber immerhin die beiden Stamets - Das Pilzzuchtpuch u. die Jolanda Engelbrecht :!:

...da kann man schon was damit anfangen , denke ich...klar , es fehlt unbedingt der Lelley :P ...dann wird aber die Luft schon wirklich dünn an guten "neuen" Büchern/ Literatur zur Pilzzucht...ausser teurer englischer Spezialliteratur( Chang etc.)...und die auch nur spärlich (oft vergriffen)...leider :cry: !

Aber der indische Buchmarkt ist hier sehr produktiv 8) ...ein Posten Pilzzuchtbücher ist jedenfalls schon unterwegs...mal sehen ,vielleicht gibts dann paar nennenswerte "Neuzugänge" :wink: !

Liebe Grüße

Walter

PS: Ehrlichen Dank für die Lelley-Vorstellung.....schaff das derzeit nicht...Freitag geht`s nach Japan auf die Pilzzucht....Reisefieber...Fieber...Fie.... :P
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Beitrag von AndreasTyrol » Montag, 10. Dezember 2007 21:16

Hallo Walter :)

Pilzkultur hat geschrieben:PS: Ehrlichen Dank für die Lelley-Vorstellung.....schaff das derzeit nicht...Freitag geht`s nach Japan auf die Pilzzucht....Reisefieber...Fieber...Fie.... :P
Alles o.k. - du bist sowieso einer der aktivsten und erfahrensten Leute hier im Forum, und jetzt mit all diesen Fortbilungssachen sicherlich voll ausgelastet. Ich machs gerne, obwohls (auch bei mir) vielleicht etwas dauert, vor Weihnachten gibts immer viel Stress ...
Pilzkultur hat geschrieben: Aber der indische Buchmarkt ist hier sehr produktiv 8) ...ein Posten Pilzzuchtbücher ist jedenfalls schon unterwegs...mal sehen ,vielleicht gibts dann paar nennenswerte "Neuzugänge" :wink: !
Klingt sehr interessant, bitte teile uns mehr dazu mit, wenn du wieder etwas Zeit hast. :!:


Schöne Grüße von Andre.
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Beitrag von AndreasTyrol » Mittwoch, 12. Dezember 2007 21:05

Austernpilz und Stickstoff:

Hier also die versprochenen Infos zum Stickstoff:

Nach Lelley, Pilzanbau:

Das optimale Kohlenstoff : Stickstoffverhältnis soll bei 40:1 liegen, unabhängig davon welche Kohlen- und welche Stickstoffquellen verwendet werden.

Pleurotus können organische und anorganische Stickstoffquellen verwerten. Besser bewährt haben sich organische Stickstoffquellen.

Als anorganische Stickstoffquellen können z.B. Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Ammoniumsulfat, Kaliumnitrat dienen. Je nach Pleurotus Art funktionieren bestimmte Verbindungen besser als andere: z.B. Ammoniumnitrat optimal für Pleurotus sajor-caju, Ammoniumcitrat für Pleurotus ostreatus (hier war Ammoniumnitrat fast völlig unbrauchbar).

Als die besten organische Stickstoffspender bei Pleurotus sp. erwiesen sich Pepton, Hefeextrakt und Harnstoff. Die Aminosäure Alanin stimuliert besonders das Myzelwachstum, Arginin, Asparagin und Glutamin die Fruchtkörperbildung.

Doch viele Experten sind der Meinung, dass in unsterilen Kulturen gar kein Stickstoff zugegeben werden muss, bzw. dass Pleurotus sogar Stickstoff aus der Atmosphäre fixieren und verwerten kann: und zwar mit Hilfe von symbiontischen Bakterien.

In der Praxis haben sich Zusätze nicht durchsetzen können, da der Austernpilz auch ohne Zusätze reichliche Erträge bildet.

Soweit das Wichtigste zum Stickstoff.

Die Bindung von Stickstoff an Lignin muss ich erst noch herausfinden: Lelley streift das Gebiet nur mit dem lapidaren Satz: "Da etwa 50% des Gesamtstickstoffes vom Holz fest mit dem Lignin verbunden ist, ..." Es scheint sich um eine allgemein weit bekannte "Tatsache" zu handeln. Mal sehen, was ich dazu noch rausfinde.

Schöne Grüße von Andre.
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