Los hongos comestibles son organismos heterótrofos típicos. Cómo convertir y utilizar de manera más eficiente la materia orgánica como la lignina y la celulosa, así como otros nutrientes, siempre ha sido el problema central del desarrollo y la innovación tecnológica de la industria de los hongos comestibles [1]. Como fuente necesaria de nutrición para el crecimiento y desarrollo de los hongos comestibles, el sustrato de cultivo puede proporcionar fuentes de carbono, fuentes de nitrógeno y una variedad de oligoelementos. Sus tipos, fuentes y métodos de tratamiento afectan directamente el ciclo de crecimiento, el rendimiento, la calidad nutricional y los beneficios económicos de los hongos comestibles. Con la aceleración del desarrollo económico de alta calidad y la reestructuración industrial de nuestro país, la aplicación del sustrato de cultivo de hongos comestibles se enfrenta a nuevos desafíos: en primer lugar, el precio del sustrato a granel fluctúa con frecuencia; en segundo lugar, bajo el contexto de políticas de protección ambiental cada vez más estrictas, el suministro estable de sustrato de aserrín enfrenta una mayor incertidumbre, mientras que las fuentes de sustratos alternativos son limitadas y la velocidad de promoción es lenta; en tercer lugar, con la promoción de tecnologías como el retorno de la paja al campo, el ensilaje de maíz y el arroz perenne, el suministro de sustrato de paja puede disminuir aún más en el futuro; en cuarto lugar, la tasa actual de bioconversión del sustrato sigue siendo relativamente baja y es necesario mejorar la tasa de utilización de los recursos; en quinto lugar, el modelo de producción de fábrica ha promovido un aumento significativo en la capacidad de producción de hongos comestibles, y los problemas del tratamiento de residuos fúngicos y la utilización de los recursos de sustrato se están volviendo cada vez más prominentes. Esto demuestra que el desarrollo futuro de la industria de los hongos comestibles enfrenta el riesgo de ajustar pasivamente su fórmula de cultivo básica. El desarrollo de nuevas fórmulas de sustrato y tecnologías de cultivo de apoyo con menores costos y mayores rendimientos se ha convertido en un factor clave para el desarrollo sostenible de la industria de los hongos comestibles.

Por lo tanto, basándose en los datos de literatura de revistas principales de Web of Science y CNKI desde 2015, este artículo resume sistemáticamente el progreso de la investigación en el campo de los sustratos de cultivo de hongos comestibles en nuestro país, analiza los puntos críticos de investigación, las dinámicas de desarrollo y las tendencias futuras, con el objetivo de proporcionar una referencia teórica para la investigación en profundidad y el desarrollo sostenible y de alta calidad de la industria de los hongos comestibles.

Aplicación de nuevos sustratos

1.1 Ramas de árboles y virutas de madera

Las virutas de madera son la principal fuente de sustrato para el cultivo de hongos que pudren la madera. La investigación actual sobre sustratos de cultivo de virutas de madera se ha expandido desde las virutas de madera dura representadas por Fagaceae como roble, liquidámbar, haya y haya hasta virutas de árboles frutales como virutas de manzano, virutas de morera, virutas de durazno, virutas de ramas de kiwi, virutas de nogal, virutas de peral, virutas de azufaifo, virutas de ramas de azufaifo agrio, virutas de ramas de uva, así como otras virutas de madera económica como virutas de camelia, virutas de ramas de té, virutas de ramas de morera, virutas de madera de caucho, virutas de ramas de pimienta, virutas de ramas de bayas de goji, virutas de ramas de vitex, virutas de sauce amarillo, virutas de moringa, corteza de eucalipto, virutas de eucalipto, etc. Además, la investigación sobre la aplicación de virutas de madera de coníferas aceitosas como cedro japonés y abeto en el cultivo de setas ostra ha proporcionado una base teórica para el desarrollo y la utilización de recursos de virutas de madera con alto contenido de componentes funcionales como tanino, pectina y flavonoides totales[2].

1.2 Tallos de cultivos

La paja de arroz, la paja de trigo, los tallos de maíz y otros tallos de cultivos son ricos en celulosa y hemicelulosa, lo que los convierte en importantes sustratos de cultivo para hongos comestibles saprofitos como los champiñones, las setas de paja y los hongos puffball gigantes. Las tendencias de investigación actuales están ampliando la gama de materias primas desde las pajas de cultivos de cereales tradicionales como paja de arroz, maíz y sorgo hasta tallos de cultivos económicos como colza, papa, soja, cáñamo, ramio, yuca, tallos de té y artemisia, así como tallos y hojas de cultivos vegetales como espárragos, jengibre y mostaza de tallo.

1.3 Subproductos del procesamiento de alimentos

Las fuentes de sustratos de subproductos del procesamiento de alimentos se han expandido desde los residuos de procesamiento de cultivos oleaginosos tradicionales como el salvado y la harina de soja hasta varios tipos como tortas de semillas oleaginosas, cáscaras de semillas y orujos. Las tortas de semillas oleaginosas incluyen principalmente residuos de procesamiento de cultivos oleaginosos como harina de semilla de algodón, harina de ricino y harina de colza, así como harina de semilla de peonía y harina de semilla de pimienta. La investigación sobre cáscaras de semillas se ha expandido desde materias primas comunes como cáscaras de café y cáscaras de maní hasta recursos regionales como granos de areca, granos de azufaifo, semillas de uva, cáscaras de semillas de loto y cáscaras de euryale ferox. Los orujos de alimentos incluyen principalmente varios tipos como orujo de licor, orujo de cerveza, orujo de vinagre, residuo de castaña de agua, residuo de pera espinosa, residuo de espino cerval de mar, posos de café y residuos de té. Además, el lodo de filtro de molino de azúcar también se considera un buen material suplementario que puede utilizarse como fuente de carbono rápida para los hongos comestibles [3].

1.4 Plantas medicinales y residuos

Los sustratos de cultivo para plantas medicinales provienen principalmente de residuos vegetales después de la cosecha de materiales medicinales, como ramas y hojas de Evodia rutaecarpa, ramas y hojas de Lonicera japonica, tallos y hojas de Codonopsis pilosula, hojas y corteza de Eucommia ulmoides, Platycodon grandiflorus, tallos de Perilla frutescens y subproductos del procesamiento de madera de Cinnamomum cassia. Aunque los subproductos (residuos) del procesamiento farmacéutico no son una fuente tradicional de sustratos de cultivo de hongos comestibles, la investigación relacionada ha aumentado en los últimos años, involucrando principalmente residuos de materiales medicinales tradicionales chinos, residuos de prescripciones de medicina tradicional china y residuos de medicamentos occidentales. Por ejemplo, Hericium erinaceus se puede cultivar utilizando residuos de Astragalus membranaceus[4], y Pleurotus eryngii se puede cultivar utilizando residuos de Polygonum cuspidatum[5]. Pleurotus eryngii se puede cultivar utilizando residuos de seis tipos de preparaciones de medicina tradicional china, a saber, líquido oral de Agastache rugosa, gránulos de Lysimachia christinae, jarabe de Jizhi, cápsulas de Dabaidu, preparación compuesta Bazheng y gránulos de Scutellaria baicalensis[6]. Pleurotus ostreatus se puede cultivar utilizando residuos de jarabe de Jizhi[7]. Coprinus comatus se puede cultivar utilizando residuos de tabletas de vitamina C Yinqiao[8-9]. Pleurotus eryngii se puede cultivar utilizando residuos de medicina occidental oxitetraciclina[10]. Las plantas medicinales y los residuos medicinales tienen un gran potencial en el cultivo de cuerpos fructíferos nutricionales o funcionales específicos, pero su seguridad aún debe ser verificada sistemáticamente.

1.5 Otros sustratos

Los sustratos de cultivo de Juncao (un tipo de hierba) son un campo emergente en la investigación de sustratos de cultivo de hongos comestibles en los últimos años. Los materiales de juncao comúnmente utilizados incluyen hierba de caña gigante, hierba elefante, miscanthus de cinco articulaciones, juncos y alfalfa, mientras que los juncos y las cañas son recursos potenciales con características locales. Vale la pena señalar que la morfología microscópica del micelio de la seta shiitake en medios de cultivo de juncao frescos y secos muestra diferencias obvias, proporcionando una nueva dirección para el estudio de su sustrato de cultivo [11].

La investigación sobre sustratos basados en suelo se centra principalmente en marga, arena, musgo de turba, tierra de campo de trigo, tierra de campo de arroz, tierra de huerto, residuos de hongos, residuos de caña, lodo de estanque, etc., que a menudo se utilizan en el cultivo de hongos que descomponen la paja como champiñones, hongos de piel negra, hongos de gorra peluda y hongos de gorra grande.

Indicadores fisicoquímicos del sustrato y métodos de tratamiento

2.1 Indicadores fisicoquímicos del sustrato

El tamaño de partícula, la relación carbono-nitrógeno, el contenido de agua, la permeabilidad al aire, el pH, etc. son indicadores fisicoquímicos importantes que afectan el efecto de cultivo de los hongos comestibles. El control razonable de estos indicadores puede mejorar el rendimiento y la calidad. El tamaño de partícula del sustrato y la permeabilidad al aire afectan directamente el crecimiento y el rendimiento de los hongos comestibles. Kong Weili et al. [12] descubrieron a través de experimentos con sustrato de seta ostra fermentado con diferentes tamaños de partícula que el contenido de carbono orgánico soluble en agua del sustrato de partículas pequeñas es menor que el del sustrato de partículas grandes, mientras que su contenido de amoníaco y la calidad de sus inhibidores antimicrobianos son más altos que los del sustrato de partículas grandes. Cuanto menor sea el tamaño de partícula del sustrato, menor será la temperatura del sustrato, menor será la tasa de contaminación y mayor será la tasa de bioconversión durante el período de crecimiento micelial después de cultivar la seta ostra. Una investigación adicional basada en metabolómica mostró que los metabolitos microbianos del sustrato fermentado de seta ostra preparado añadiendo mazorcas de maíz de partículas pequeñas (D50=0.5cm) y mazorcas de maíz de partículas grandes (D50=1.5cm) eran significativamente diferentes. Se seleccionaron 464 y 201 metabolitos diferenciales en los modos de iones positivos (POS) y iones negativos (NEG), respectivamente [13]. Yu Hailong et al. [14] señalaron que el tamaño de partícula del aserrín afecta significativamente la calidad de los hongos individuales, la forma del hongo, la tasa de conversión biológica y el ciclo de producción en la producción industrial de setas shiitake. He Yan et al. [15] encontraron a través del análisis de correlación que la permeabilidad del sustrato de cultivo y el material de cobertura afecta directamente el tiempo de fructificación y el rendimiento de *Agaricus bisporus*, y que el agua oxigenada o el agua magnetizada tienen el potencial de mejorar los rasgos agronómicos y aumentar el rendimiento. Xiao Lan et al. [16] aplicaron agua magnetizada a la mezcla y humidificación de *Flammulina velutipes*, lo que mejoró las actividades de lacasa extracelular, polifenol oxidasa, carboximetil celulasa y hemicelulasa de *Flammulina velutipes*, acortó el ciclo de producción, redujo la tasa de contaminación de las bolsas de hongos y aumentó el rendimiento por botella en más de 2g. El sustrato moderadamente alcalinizado es beneficioso para mejorar el rendimiento y la calidad de los cuerpos fructíferos de los hongos comestibles. Zhang Weirui et al. [17] creían que esto podría estar relacionado con el hecho de que el tratamiento de alcalinización mejoró la actividad de la lacasa micelial.

2.2 Métodos de tratamiento del sustrato

Los métodos de tratamiento del sustrato para el cultivo de hongos comestibles incluyen principalmente tres aspectos: compresión del sustrato, fermentación del sustrato y esterilización del sustrato.

(1) Compresión del sustrato: La investigación se centra en los efectos de diferentes procesos de compresión en el crecimiento micelial y el rendimiento. Geng Yucong et al. [18] cultivaron champiñones utilizando estiércol de vaca comprimido y paja de trigo como materiales principales y descubrieron que cuando la compactación de los bloques comprimidos era de 500 kg/m3, mostraba efectos significativos en el ahorro de área de cultivo y costo, y en el aumento del rendimiento. Bao Xuxiang et al. [19] utilizaron un dispositivo de prensado mecánico para preparar bolsas de hongo negro con aserrín de roble de Mongolia como material principal a través de un método de conformación por calor húmedo. Los resultados mostraron que cuando la densidad aparente era de 0.72 g/cm3, la tasa de crecimiento micelial del hongo negro era la más rápida, la descomposición y utilización de materia seca eran las mayores, el tiempo de formación de orejas era corto, las piezas de oreja eran largas y gruesas, y la dureza y la tasa de remojo eran bajas. Además, Qi Jing et al. [20] utilizaron una máquina de moldeo por solidificación de biomasa para comprimir virutas de ramas de uva en sustrato granular para cultivar setas ostra, lo que mejoró significativamente el rendimiento de las setas ostra. (2) Fermentación del sustrato: Esto implica dos aspectos de la investigación. Uno es el mecanismo de inhibición de moho. Cui Xiao et al. [21] descubrieron que el extracto de material de fermentación de mazorca de maíz puede destruir las paredes celulares y las membranas celulares de las hifas de Trichoderma viride y Penicillium glaucum, lo que lleva a la salida de sustancias intracelulares, inhibiendo así su crecimiento y germinación de esporas. El otro es la optimización del proceso de fermentación. Huang Linxiang et al. [22] exploraron los parámetros del túnel de fermentación de Mushroom sphaerocephala; Cha Lei et al. [23] analizaron los cambios en pH, conductividad, contenido de agua y contenido de nitrógeno durante el proceso de fermentación del medio de cultivo de Mushroom sphaerocephala; Wang Qian et al. [24] estudiaron el efecto de la tecnología de fermentación en túnel en el crecimiento de las hifas de Mushroom sphaerocephala y la degradación del medio de cultivo.

(3) Esterilización del sustrato: La investigación cubre procesos convencionales de alta presión, alta presión escalonada, esterilización a presión atmosférica y esterilización a alta presión de corta duración. Chen Qing et al. [25] descubrieron que con el aumento del número de esterilizaciones a presión atmosférica, la porosidad del aire, el contenido de agua y el pH de las bolsas de cultivo de seta ostra disminuían, y el número de esterilizaciones estaba negativamente correlacionado con el tiempo de bolsa llena micelial y la tasa de bioconversión. Yang Hongpeng et al. [26] descubrieron que el método de esterilización de alta presión por pasos ayuda a aumentar la actividad de tres ligninasas (lacasa, manganeso peroxidasa y lignina peroxidasa) y cuatro celulasas (enzima de papel de filtro, endopeptidasa, β-glucosidasa y hemicelulasa) en el micelio de Crab Mushroom, y también aumenta el rendimiento promedio de los racimos.

Efectos de factores exógenos en el crecimiento de los hongos

3.1 Elementos minerales

Los niveles y la composición de los elementos minerales en el sustrato de cultivo afectan directamente el rendimiento y la composición nutricional de los cuerpos fructíferos de los hongos comestibles. Sus funciones importantes incluyen mantener la estructura celular y la morfología de los hongos comestibles, participar en la regulación de enzimas extracelulares y resistir interferencias externas como los iones de metales pesados [27].

(1) Selenio: La adición de selenito de sodio al sustrato se ha aplicado ampliamente en estudios de cultivo enriquecido con selenio de setas ostra, champiñones, setas rey ostra, setas enoki, setas shiitake y setas ostra. Los estudios han demostrado que la tasa de recuperación de selenio de los cuerpos fructíferos de seta enoki tratados con selenito de sodio es mayor que la tratada con selenometionina y selenito de sodio [28], y el tratamiento con selenito de sodio puede aumentar significativamente el contenido de selenio de los cuerpos fructíferos de seta rey ostra, mejorar su calidad nutricional y mejorar su capacidad antioxidante [29-30].

(2) Calcio: El calcio es un componente importante de las paredes celulares y mantiene la estabilidad de la membrana celular, y participa en la regulación de la presión osmótica y la actividad enzimática de las células miceliales. Agregar una cantidad adecuada de carbonato de calcio al sustrato de cultivo no solo puede proporcionar el elemento de calcio necesario, sino también neutralizar eficazmente las sustancias ácidas producidas durante la fermentación del medio de cultivo o el crecimiento del micelio. Wu et al. [31] descubrieron que en el cultivo de champiñones, el contenido de calcio disminuyó significativamente durante las etapas de compostaje y crecimiento micelial, y la disminución del contenido de calcio en el suelo de cobertura fue aún más evidente, lo que indica que el calcio participó principalmente en el metabolismo micelial y la actividad enzimática durante esta etapa; mientras que durante la etapa de cosecha, los cambios en el contenido de carbono, oxígeno y calcio en el suelo de cobertura y el compost tendieron a estabilizarse. (3) Con respecto al zinc: el sulfato de zinc generalmente se añade al sustrato para la regulación. Agregar sulfato de zinc al sustrato de cultivo de setas nameko puede aumentar significativamente la actividad de la enzima de papel de filtro, carboximetil celulasa, hemicelulasa y β-glucosidasa durante el período de crecimiento micelial, mostrando un cierto efecto de aumento del rendimiento [32]. (4) Otros elementos minerales: Sun Ya et al. [33] seleccionaron variedades de hongo negro ricas en estroncio añadiendo diferentes concentraciones de masa de cloruro de estroncio al sustrato; Lin Jinsheng et al. [34] añadieron 0.5 g/L de citrato de sodio al medio líquido PDB, lo que aumentó significativamente la biomasa micelial de la seta de paja y acortó el ciclo de cultivo. Zhu Changwei et al. [35] descubrieron que añadir polvo de levadura y sulfato de cobre al medio de cultivo al mismo tiempo podría mejorar sinérgicamente la actividad de la lacasa en el caldo de fermentación de Pleurotus eryngii. Wang Jing et al. [36] confirmaron que la adición exógena de MnSO4, Na2SeO3, CaSO4 y FeSO4 podría aumentar significativamente la tasa de crecimiento micelial, la biomasa y la actividad de las enzimas antioxidantes (como la superóxido dismutasa y la catalasa) de la seta de paja. Además, algunos elementos minerales interactúan en los procesos metabólicos de las células miceliales. Por ejemplo, la falta de fósforo o azufre en el medio de cultivo puede provocar una disminución en la tasa de absorción de selenito de sodio por parte de la seta enoki [37], y la adición de sulfato de zinc es beneficiosa para reducir el enriquecimiento de cadmio por parte del micelio de seta shiitake [38]. Zhang Liang et al. [39] descubrieron que bajo el estrés de iones de manganeso, *Lycoperdon perlatum* y *Lactarius deliciosus* podrían activar el potasio insoluble en el suelo secretando ácido oxálico e iones de hidrógeno. Es evidente que los estudios recientes se han centrado más en los efectos sinérgicos y los mecanismos reguladores integrales de varios elementos minerales.

3.2 Ácidos orgánicos

Algunos ácidos orgánicos han mostrado efectos positivos en el rejuvenecimiento de las cepas de hongos comestibles, el rendimiento del cuerpo fructífero y la mejora nutricional. Kong Zixuan et al. [40] compararon los efectos de añadir cantidades iguales de 20 aminoácidos de tipo L para rejuvenecer las cepas degeneradas de *Lycoperdon perlatum* y descubrieron que los tratamientos con serina (Ser), alanina (Ala), valina (Val), leucina (Leu) y prolina (Pro) promovieron el crecimiento micelial y la acumulación de biomasa, mientras aumentaban el contenido de polisacáridos, proteínas, flavonoides y polifenoles miceliales, inhibiendo eficazmente la acumulación de especies reactivas de oxígeno y mejorando la actividad de las enzimas antioxidantes. Investigaciones adicionales revelaron que el contenido de aminoácidos como metionina (Met), cisteína (Cys) y Ser, así como el contenido de minerales como Mg, Cu y Zn, aumentaron significativamente después del tratamiento con Ser [41]. Gong et al. [42] descubrieron que la adición de ácido cítrico y arginina exógenos podría mejorar la actividad de la rama de síntesis de arginina del ciclo del ácido cítrico en las células miceliales de Pleurotus ostreatus, lo que era beneficioso para aumentar el rendimiento de los cuerpos fructíferos. Zhang Jinjing et al. [43] añadieron ácido kójico al sustrato de cultivo para aumentar la actividad de la lacasa y la celulasa en el micelio de Pleurotus ostreatus durante la etapa de crecimiento reproductivo, aumentando así la tasa de utilización de lignocelulosa y, por lo tanto, aumentando el rendimiento. Wang Minghui et al. [44] descubrieron que añadir una cierta concentración de masa de ácido salicílico al medio de cultivo era beneficioso para promover el crecimiento del micelio de Pleurotus ostreatus.

3.3 Azúcares

Los azúcares, como fuentes de carbono, pueden promover eficazmente el crecimiento del micelio. Liu Xiaoxia et al. [45] descubrieron que la sacarosa, la fructosa, el manitol y la trehalosa pueden aumentar la densidad del micelio aéreo, la tasa de crecimiento micelial y la biomasa de las cepas degeneradas de *Pleurotus ostreatus*, y aumentar el contenido de polisacáridos y proteínas miceliales, inhibiendo eficazmente la acumulación de especies reactivas de oxígeno y mejorando las actividades de la superóxido dismutasa (SOD) y la peroxidasa (POD). Cheng Zhihong et al. [46] también informaron que la adición exógena de manitol puede restaurar en gran medida las actividades de la enzima de papel de filtro, la endoglucanasa, la lacasa y la manganeso peroxidasa en las cepas degeneradas de *Pleurotus ostreatus*. Yang Huanling et al. [47] señalaron que la adición de trehalosa puede promover el crecimiento micelial de *Agaricus bisporus* y aumentar la biomasa, y tiene un efecto regulador significativo sobre las actividades de la celulasa y la lacasa. Además, Liu et al. [48] confirmaron experimentalmente que una concentración menor de trehalosa exógena puede aliviar el efecto inhibitorio del estrés térmico en el crecimiento micelial. En el futuro, se espera que la trehalosa se añada al sustrato como un agente protector contra el estrés abiótico.

3.4 Extractos de plantas

La adición de extractos de plantas específicos al sustrato de cultivo puede tener múltiples efectos, como inhibir bacterias, aumentar la tasa de crecimiento de las células miceliales, promover el metabolismo fenólico y mejorar la actividad antioxidante. La adición de una mezcla de extractos de ajo y jengibre al medio de cultivo de la seta ostra no solo tiene un buen efecto antibacteriano, sino que también acorta el tiempo de brotación, hace que la textura de la seta ostra sea densa y reduce el tamaño de la gorra [49]. El vinagre de madera de grano de albaricoque puede inhibir eficazmente la aparición de la enfermedad de la mancha marrón bacteriana en las setas ostra y promover el crecimiento del micelio de seta ostra [50]. La adición de extractos de ajo y arborvitae al sustrato de cultivo de setas de pata de pollo tiene un efecto antibacteriano significativo sobre Penicillium y Rhizopus, y también tiene los efectos de aumentar el rendimiento, acortar el período de cultivo intercalado y aumentar la relación gorra-tallo [51]. Además, Bao Yihong et al. [52] descubrieron que la adición de extracto de nuez de areca puede mejorar eficazmente la actividad antioxidante del micelio de seta ostra, seta olmo y seta enoki; Wu Li et al. [53] informaron que la adición de 8% (fracción de masa) de extracto de rama de camelia no solo puede promover significativamente el crecimiento micelial, sino también mejorar la transformación metabólica de las sustancias fenólicas y la capacidad de eliminar los radicales hidroxilo. El extracto de material de fermentación de mazorca de maíz fermentado durante 10 días también puede mejorar significativamente la tasa de crecimiento y la biomasa del micelio de seta ostra, mientras aumenta la actividad del trifosfato de adenosina, la succinato deshidrogenasa, la fosfatasa alcalina, la lacasa y la proteasa; la observación microscópica mostró que el número de mitocondrias y quistes en las células miceliales de seta ostra aumentó significativamente en comparación con el grupo de control [54].

3.5 Otros factores exógenos

Los reguladores del crecimiento vegetal pueden regular el proceso metabólico de los hongos comestibles, promover el crecimiento micelial y mejorar la actividad enzimática. El ácido indolacético, el ácido naftalenacético, la 6-bencilaminopurina, la citoquinina KT-30, la giberelina y el humato de sodio han demostrado promover el crecimiento del micelio de la seta Balkhash hasta cierto punto [55]. La adición de 2.0 mL de β-ácido oligomérico a 1 kg de material seco promueve el crecimiento del micelio de Erycibe obtusifolia, Coprinus comatus, Ganoderma lucidum y Hericium erinaceus [56]. Además, el ácido clorofenoxiacético, el ácido naftalenacético y la zeatina también se han utilizado en el cultivo líquido, y se espera que se utilicen más ampliamente como aditivos de sustrato en el futuro.

Las preparaciones enzimáticas tienen la doble función de aumentar el rendimiento y mejorar la comerciabilidad de los cuerpos fructíferos. Zhang Heying et al. [57] añadieron una preparación enzimática compuesta por enzimas, inductores de expresión génica enzimática y activadores enzimáticos al sustrato de cultivo de la seta shiitake, lo que adelantó el tiempo para que el micelio llenara la bolsa en 15 días en comparación con el grupo de control, aumentó significativamente la actividad de celulasa, proteasa y amilasa en el micelio durante el período de cambio de color, y aumentó la tasa de bioconversión en un 21.99%. Xin Yu et al. [58] informaron que la adición de 1% de celulasa ácida, 1% de celulasa neutra y 0.5% de hemicelulasa (todas por fracción de masa) al compost antes de la fermentación primaria aumentó significativamente el diámetro de los brotes de la seta de paja.

Los extractos de raíz y residuos de hongos se añadieron al sustrato de cultivo como soluciones nutritivas exógenas, mostrando buenas perspectivas de aplicación. Yin Chuan et al. [59] mezclaron extractos de raíz de hongos, eritrina y champiñones de jade blanco con tierra y cubrieron la superficie cortada en anillo de las bolsas de hongos lingzhi blancos. Descubrieron que el rendimiento de los extractos de raíz de hongos aplicados a los hongos aumentó un 54.6% en comparación con el control, y también aumentó el contenido de nitrato y proteína en los cuerpos fructíferos. Zhang Ting et al. [60] rociaron extractos de residuos de seta enoki sobre la capa de cobertura de los champiñones y midieron que la puntuación de aminoácidos (AAS), la puntuación química (CS), el coeficiente de relación de aminoácidos esenciales (SRC), el índice de aminoácidos esenciales (EAAI), el valor biológico (BV) y el índice de nutrientes (NI) de los cuerpos fructíferos eran todos más altos que los del grupo de control, lo que indica que los extractos de residuos de seta enoki son beneficiosos para mejorar la calidad nutricional de la proteína de los cuerpos fructíferos.

Cambios en la comunidad microbiana en el sustrato de cultivo

4.1 Aislamiento, identificación y selección de cepas funcionales en sustrato de fermentación

La comunidad bacteriana en el sustrato de fermentación es altamente diversa, y existen diferencias significativas en los grupos bacterianos dominantes y la abundancia relativa en diferentes etapas de fermentación. Una disminución en la abundancia relativa de los grupos bacterianos dominantes puede causar el fracaso de la fermentación, mientras que la ausencia de grupos bacterianos específicos durante el período de fructificación puede causar una fructificación anormal. Por lo tanto, aislar, identificar y seleccionar cepas con funciones específicas como funciones antibacterianas, promotoras del crecimiento y desintoxicantes del sustrato de fermentación para regular y optimizar el proceso de fermentación es un punto crítico de investigación en este campo. Actualmente, la tecnología de secuenciación del gen 16S rRNA se ha utilizado ampliamente en este tipo de investigación [61].

Zhang Junjie et al. [62] aislaron 94 cepas bacterianas del sustrato de fermentación de setas ostra en diferentes etapas, de las cuales 11 cepas mostraron un doble efecto de inhibir simultáneamente a Trichoderma y promover el crecimiento de las setas ostra. Investigaciones adicionales descubrieron que algunas de las cepas promotoras del crecimiento tenían una fuerte capacidad para sintetizar ácido indolacético (IAA) [63]. Cui et al. [64] descubrieron que el cambio en el contenido de aflatoxina durante la fermentación del medio de cultivo de seta ostra estaba significativamente correlacionado negativamente con la abundancia relativa de Bacillus y Luteinobacter, lo que sugiere que estos dos géneros pueden estar involucrados en el proceso de degradación de la aflatoxina. Wu et al. [65] aislaron y seleccionaron un tipo de agente microbiano agregado de los granos de destilería. Después de añadir este agente al medio de fermentación de las setas ostra, aceleró significativamente la tasa de metabolismo de los carbohidratos, aumentó la temperatura del medio y prolongó la etapa termofílica. Al mismo tiempo, el contenido de ergosterol fúngico, la tasa de degradación de la lignocelulosa y la actividad de las enzimas relacionadas en el medio de fermentación fueron todos más altos que los del grupo de control, lo que promovió la colonización más rápida del micelio de seta ostra.

4.2 Cambios en la estructura de la comunidad y la comunidad microbiana dominante de los microorganismos de cobertura

Los microorganismos de cobertura juegan un papel importante en el crecimiento micelial, la formación de primordios y el aumento del rendimiento de los hongos saprofitos. Por lo general, existen diferencias significativas en la abundancia y la composición de la comunidad microbiana dominante de los microorganismos de cobertura en diferentes descargas. Wang et al. [66] descubrieron que en la primera descarga de Agaricus bisporus, los géneros dominantes eran Sphingomonas, Dongia y Achromobacter; mientras que en la tercera descarga, las cepas dominantes eran principalmente Norank, Pseudomonas, Flavobacterium y Brevundimonas. Además, puede haber interacciones extensas entre las comunidades microbianas en el suelo de cobertura, lo que se confirmó en el estudio de Yang et al. [67] sobre el tallo de Boletus. Algunos investigadores también han aislado cepas con funciones específicas del suelo de cobertura. Hua et al. [68] aislaron la cepa de rizobio CACMS001 del suelo de Agaricus bisporus 'Polyporus'. Esta cepa no solo promovió el crecimiento micelial de Agaricus bisporus y Armillaria mellea, sino que también mejoró significativamente la actividad de la xilanasa de Armillaria mellea.

Enzimas extracelulares y patrones de degradación y utilización del sustrato

5.1 Correlación entre la actividad enzimática extracelular y el rendimiento del cuerpo fructífero

El proceso de utilización de nutrientes en el sustrato de cultivo por parte de los hongos comestibles incluye principalmente la degradación de materia orgánica macromolecular (lignina, celulosa, hemicelulosa, proteína, etc.), la absorción de elementos minerales (nitrógeno, fósforo, potasio, etc.) y el metabolismo de materia orgánica de moléculas pequeñas (aminoácidos, péptidos, lípidos, vitaminas, fenilpropanoides, policétidos, ácido piranoico, piranona, hormonas vegetales, sustancias antibacterianas, etc.). La degradación de la materia orgánica macromolecular por parte de los hongos comestibles depende de las enzimas extracelulares secretadas por los hongos comestibles, que descomponen la materia orgánica macromolecular en componentes absorbibles de moléculas pequeñas. Por lo tanto, la actividad de las enzimas extracelulares está estrechamente relacionada con la tasa de crecimiento micelial y el rendimiento de los cuerpos fructíferos. Xie et al. [69] descubrieron en un experimento comparativo sobre diferentes sustratos que la tasa de degradación de lignocelulosa por Pleurotus eryngii y la actividad de la lignocelulasa estaban correlacionadas positivamente con su tasa de bioconversión. Lin Hui et al. [70] mostraron que el rendimiento de hongos frescos de *Agaricus bisporus* estaba significativamente correlacionado positivamente con las actividades de carboximetil celulasa, xilanasa, enzima de papel de filtro y amilasa. Liu Shunjie et al. [71] cultivaron setas de paja con sustrato de algodón de desecho, y las actividades de carboximetil celulasa y xilanasa en los lotes de alto rendimiento fueron significativamente más altas que las de los lotes de bajo rendimiento. Además, Cai Panpan et al. [72] también informaron que las actividades de carboximetil celulasa y xilanasa estaban correlacionadas positivamente con el rendimiento de los champiñones.

5.2 Cambios en las actividades de las enzimas extracelulares en diferentes etapas de crecimiento

Las actividades de las enzimas extracelulares muestran cambios obvios específicos de la etapa durante el crecimiento y desarrollo de los hongos comestibles. Lei Ping et al. [73] descubrieron que las actividades de la celulasa de papel de filtro, carboximetil celulasa, β-glucosidasa, amilasa y hemicelulasa en las células miceliales de *Agaricus bisporus* mostraron una tendencia de aumentar primero y luego disminuir, y las actividades enzimáticas permanecieron en un nivel alto hasta la etapa de hongo joven; mientras que la lacasa y la peroxidasa tuvieron actividades altas en la etapa temprana del crecimiento micelial y disminuyeron con la extensión del tiempo de cultivo. Yue et al. [74] descubrieron que la carboximetil celulasa, pectinasa, celulasa de papel de filtro y hemicelulasa en *Hericium erinaceus* alcanzaron su actividad máxima durante el crecimiento y desarrollo del cuerpo fructífero; mientras que la amilasa, pectinasa y peroxidasa tuvieron mayor actividad durante el período de crecimiento micelial. Li et al. [75] midieron la actividad de lacasa de *Pleurotus eryngii* durante las etapas de micelio, torsión, primordios, hongo joven y cuerpo fructífero. Los resultados mostraron que la actividad de lacasa durante la etapa de cuerpo fructífero fue significativamente mayor que durante otras etapas, mientras que las diferencias entre las otras cuatro etapas de desarrollo no fueron significativas.

5.3 Efecto de la fuente de carbono sobre la actividad enzimática extracelular

El tipo y la proporción de la fuente de carbono pueden afectar la actividad de las enzimas extracelulares en los hongos comestibles. En comparación con el medio de cultivo que contiene cáscaras de semilla de algodón, aserrín y mazorcas de maíz, *Auricularia auricula-judae* cultivada en el medio de cultivo que contiene salvado de trigo tuvo una actividad de lacasa más alta [76]; las actividades de carboximetil celulasa, lacasa y proteasa neutra en *Pleurotus ostreatus* cultivada con material de fermentación de cáscara de semilla de algodón fueron más altas que las de *Pleurotus ostreatus* cultivada con material de fermentación de mazorca de maíz [77]. Las diferencias en la proporción de adición de fuente de carbono también pueden causar cambios en la actividad enzimática. Chen Hui et al. [78] mostraron que durante el período de crecimiento micelial, la actividad de la lignina peroxidasa era más alta cuando la fracción de masa de mazorca de maíz en el medio de cultivo de Auricularia auricula-judae era del 70%, la actividad de la manganeso peroxidasa era más alta cuando la fracción de masa de mazorca de maíz era del 50%, y la actividad de la carboximetil celulasa era más alta cuando la fracción de masa de mazorca de maíz era del 30%. Con el aumento de la fracción de masa de mazorca de maíz, la actividad de la lacasa disminuyó, mientras que la actividad de la N-acetil-β-D-glucosaminidasa aumentó. Las actividades de β-1,3-glucanasa, β-glucosidasa y endoglucanasa mostraron una tendencia de aumentar primero y luego disminuir. Vale la pena señalar que algunos estudios han comenzado a explorar el mecanismo regulador de diferentes fuentes de carbono sobre la actividad enzimática extracelular a nivel molecular. Xiao Donglai et al. [79] utilizaron Hydrangea macrophylla como material de prueba y realizaron un análisis sistemático desde la perspectiva de la expresión de genes relacionados con la degradación de celulosa y hemicelulosa.

Relación entre el sustrato de cultivo y la calidad del cuerpo fructífero

6.1 Efectos de diferentes sustratos de cultivo sobre la composición nutricional de los cuerpos fructíferos

Este tipo de estudio generalmente utiliza múltiples sustratos para cultivar la misma especie de hongo y mide diferentes componentes nutricionales como proteínas, aminoácidos, azúcar total, polisacáridos, péptidos de polisacáridos y fibra dietética en los cuerpos fructíferos. Los efectos de diferentes sustratos sobre el valor nutricional se evalúan a través de diferencias en los componentes nutricionales, proporcionando una base científica para el desarrollo y utilización de nuevos sustratos de cultivo. Por un lado, existen muchos estudios sobre el contenido y la composición de los aminoácidos. Hu Yingping [80] utilizó una mezcla de hierba de hongos y cáscaras de semillas de loto y vainas de loto para cultivar setas ostra, y la composición de aminoácidos y ácidos grasos de los cuerpos fructíferos eran diversos y ricos. Lin Xingsheng et al. [81] añadieron hierba de hongos fresca al material de cultivo de cáscara de semilla de algodón, lo que aumentó significativamente el contenido de aminoácidos de los cuerpos fructíferos de Tremella. Ke Binrong et al. [82] utilizaron residuos de seta enoki y residuos de erythrina variegata como sustrato principal para cultivar champiñones. Los resultados mostraron que la composición de aminoácidos y el contenido de aminoácidos de sabor de los cuerpos fructíferos eran mejores que los de la fórmula de paja de arroz. Por otro lado, cada vez más estudios se centran en los efectos de diferentes sustratos sobre nutrientes específicos en los cuerpos fructíferos, proporcionando una referencia para el desarrollo de productos de hongos comestibles con un valor nutricional especial o beneficios para la salud. Wen Qing et al. [83] revelaron que el aumento de la concentración de la fuente de nitrógeno (como la urea) puede promover la acumulación de ácido γ-aminobutírico (GABA) en los cuerpos fructíferos de varios hongos comestibles; la adición de aserrín de espino cerval de mar, orujo de espino cerval de mar y hojas de espino cerval de mar puede aumentar significativamente el contenido de flavonoides en los cuerpos fructíferos de *Pleurotus ostreatus* [84]; la adición de tallos de yuca puede aumentar el contenido de trehalosa en los cuerpos fructíferos de *Auricularia auricula-judae*, *Pleurotus ostreatus* y *Pleurotus ostreatus* [85]; la adición de tallos y hojas de *Astragalus membranaceus* puede aumentar el contenido de terpenoides, flavonoides y otras sustancias bioactivas de *Astragalus membranaceus* en los cuerpos fructíferos de *Pleurotus ostreatus* [86].

6.2 Efectos de diferentes sustratos de cultivo sobre las sustancias de sabor de los cuerpos fructíferos

Diferentes sustratos de cultivo tienen diferentes efectos sobre las sustancias de sabor volátiles, aminoácidos de sabor y otras sustancias de sabor no volátiles de los cuerpos fructíferos de hongos comestibles. Algunos sustratos pueden contener una cantidad relativamente alta de aminoácidos de sabor, que son absorbidos durante el crecimiento de los hongos comestibles, aumentando así el contenido de aminoácidos de sabor en el cuerpo fructífero. Por ejemplo, el contenido de aminoácidos umami y dulces en el cuerpo fructífero de *Pleurotus ostreatus* cultivada con residuos medicinales chinos es más alto que en el tratamiento de cáscara de sorgo [87]. Diferentes sustratos pueden cambiar los tipos y contenidos de compuestos volátiles en el cuerpo fructífero y promover la generación de ciertos componentes de aroma, afectando así la calidad general del aroma del cuerpo fructífero. Yu Changxia et al. [88] descubrieron a través del análisis de las principales sustancias de sabor volátiles como isovaleraldehído, hexanal, 1-octen-3-ol, metanotiol, 2-pentilfurano y sulfuro de dimetilo que el aroma de los cuerpos fructíferos de *Pleurotus ostreatus* cultivados con diferentes medios de cultivo es significativamente diferente. La calidad del aroma de *Pleurotus ostreatus* cultivada con residuos de *Pleurotus ostreatus* es la mejor, mientras que la calidad del aroma de *Pleurotus ostreatus* cultivada con residuos de *Flammulina velutipes* es la peor. El experimento comparativo de Yin Chaomin et al. [89] mostró que el sustrato de cáscara de semilla de algodón es propicio para la generación de compuestos de éster de sabor en los hongos comestibles *Pleurotus ostreatus*, mientras que el sustrato de aserrín de madera dura es propicio para la generación de aminoácidos libres. El sustrato de cultivo también puede afectar el contenido y la composición de otras sustancias de sabor en los hongos comestibles. Yu Changxia et al. [90] descubrieron que el contenido de aminoácidos hidrolizados y la composición de las setas de paja cultivadas con cáscaras de semilla de algodón como sustrato eran las mejores en el tratamiento experimental, mientras que el contenido de alcoholes de azúcar solubles y ácidos orgánicos de las setas de paja cultivadas con paja de arroz como sustrato era el más alto en el experimento. Li Jing et al. [91] utilizaron líquido de fermentación de maceración de maíz para reemplazar parcialmente el salvado de trigo en el cultivo de Pleurotus eryngii, y los resultados mostraron que el contenido de alcoholes de azúcar solubles, ácidos orgánicos y 5′-nucleótidos en sus cuerpos fructíferos eran más altos que los del grupo de control.

Investigación sobre el cultivo de hongos comestibles con residuos fúngicos

7.1 Tipos y métodos de utilización de los residuos fúngicos

En términos de tipos de residuos fúngicos, en los últimos años, los académicos nacionales se han centrado más en los residuos fúngicos de hongos cultivados industrialmente como Pleurotus eryngii, seta Enoki, Pleurotus ostreatus y seta de marisco, así como los residuos fúngicos de variedades tradicionales cultivadas a gran escala como la seta Shiitake y Auricularia auricula-judae. Además, la reutilización de nuevos desechos de residuos fúngicos como bolsas de desecho de bolsas de nutrientes de seta Morel, materiales fúngicos de desecho de Gastrodia elata y base de arroz de desecho de Cordyceps militaris también ha atraído una atención creciente de los investigadores.

En términos de los métodos de utilización de los residuos fúngicos, la ruta más importante es cultivar hongos que pudren la paja con residuos fúngicos de hongos que pudren la madera. En este caso, el residuo fúngico generalmente necesita utilizarse en combinación con otras materias primas frescas. Algunos residuos fúngicos, como los materiales fúngicos de desecho de Tremella fuciformis y los residuos fúngicos de Auricularia auricula-judae, también pueden reemplazar parcialmente el aserrín fresco para el cultivo de otros hongos que pudren la madera. La mayoría de los residuos fúngicos, mientras proporcionan un sustrato de cultivo, también tienen la función de complementar fuentes de carbono y nitrógeno. Por ejemplo, la base de arroz de desecho de Cordyceps militaris se puede utilizar como un material sustituto de nitrógeno típico [92]. Además de mezclar directamente el residuo de hongo fresco con otros materiales después de triturarlo, Zhang Tengxiao et al. [93] utilizaron cuatro métodos—reacción alcalina, compostaje, horneado y ultrasonido—para modificar el residuo de hongo, mejorando eficazmente el rendimiento y la calidad de las setas enoki en condiciones de cultivo de residuos de hongos.

7.2 Evaluación de efectos y optimización de fórmulas

La seguridad del residuo de hongo utilizado para el cultivo de otros hongos comestibles es el enfoque principal de la investigación actual. Chen Furong et al. [94] utilizaron residuos de hongos Erycibe lanceolata como aditivo para el recultivo de setas ostra, Erycibe lanceolata y setas enoki. Los resultados mostraron que los contenidos de As, Hg, Pb y Cd en los cuerpos fructíferos estaban todos por debajo de los estándares nacionales pertinentes.

La investigación actual se centra en seleccionar la fórmula óptima para el cultivo de residuos de hongos comparando exhaustivamente indicadores como el crecimiento micelial, el rendimiento, los componentes nutricionales del cuerpo fructífero y los beneficios económicos. Wen Qing et al. [95] exploraron los efectos de diferentes proporciones de residuos de seta enoki industrializados sobre los rasgos agronómicos y los componentes nutricionales del cuerpo fructífero de las setas ostra cultivadas con sustrato cocido, y propusieron la cantidad más adecuada. Li Zhengpeng et al. [96] reemplazaron el algodón de desecho con un 60% de residuos de eryngii y seta ostra y residuos de champiñón respectivamente, lo que acortó el ciclo de producción de la seta de paja en 1.6 días y aumentó el rendimiento en un 15% y 17% respectivamente. Chen Hua et al. [97] descubrieron que reemplazar la paja de arroz con un 30% de residuos de eryngii y seta ostra podría lograr el mayor rendimiento para el cultivo de Agaricus blazei, y las fracciones de masa de proteína cruda, aminoácidos y polisacáridos en los cuerpos fructíferos eran todas mejores que la fórmula tradicional, y el costo de la materia prima se redujo en más del 35%.

Mirando hacia adelante

En el futuro, nuestro país ha logrado resultados fructíferos en múltiples campos de la investigación de sustratos de cultivo de hongos comestibles en los últimos 10 años, mostrando una tendencia de fuentes de sustrato diversificadas, métodos de tratamiento diversificados y combinaciones complejas de formulación de sustrato. La comprensión de los patrones de sucesión de la estructura de la comunidad microbiana en los sustratos de cultivo, la actividad enzimática extracelular y los mecanismos de degradación y utilización del sustrato, así como la influencia de los sustratos de cultivo en los componentes nutricionales y las sustancias de sabor de los cuerpos fructíferos, se ha profundizado continuamente. La investigación futura puede centrarse en las siguientes direcciones:

(1) Análisis en profundidad de los mecanismos de influencia de los componentes del sustrato. La investigación se centrará aún más en los mecanismos reguladores de diferentes componentes del sustrato en el crecimiento y desarrollo de los hongos comestibles, revelando especialmente los mecanismos reguladores moleculares en procesos clave como la degradación del sustrato, el almacenamiento y transporte de nutrientes y la síntesis de metabolitos secundarios. Entre estos, la red reguladora de genes clave relacionada con la transformación de nutrientes y la síntesis de metabolitos se convertirá en un punto crítico de investigación [98].

(2) Desarrollo rápido y aplicación industrial de sustratos de cultivo comerciales. Con el avance continuo de la producción industrializada de hongos comestibles, la cadena industrial se está volviendo cada vez más refinada. Los fabricantes especializados de sustratos comerciales acelerarán el desarrollo de sustratos de cultivo eficientes, seguros y funcionales adecuados para diferentes tipos de hongos comestibles, especialmente productos compuestos especializados con diversas formulaciones de aditivos. Mientras tanto, el desarrollo de sustratos modificados con propiedades resistentes al estrés para hábitats no tradicionales como tierras de gran altitud, desierto y tierra salino-alcalina también se convertirá en una dirección de investigación importante.

(3) Expansión de la investigación sobre la estructura y función de las comunidades microbianas en materiales fermentados y suelo de cobertura. La investigación actual se centra en los mecanismos promotores del crecimiento y antibacterianos de microorganismos beneficiosos en diferentes etapas de crecimiento. En el futuro, se realizará más investigación desde la perspectiva de la ecología microbiana para explorar las relaciones de interacción, la redundancia funcional y las redes reguladoras entre las comunidades microbianas, para lograr una regulación precisa y una utilización eficiente de los recursos microbianos.

(4) Construcción de un sistema de evaluación de riesgos ecológicos y bioseguridad para nuevos sustratos de cultivo. Con la expansión continua de la aplicación de nuevos materiales en sustratos de cultivo, la evaluación de su impacto potencial en los ecosistemas y la salud humana se está volviendo cada vez más importante. Por lo tanto, es urgente establecer un sistema de evaluación científico y sistemático para evaluar exhaustivamente la seguridad ecológica, la calidad nutricional del cuerpo fructífero y los efectos toxicológicos potenciales de los nuevos sustratos de cultivo, asegurando que no tengan un impacto negativo en el medio ambiente y la salud humana mientras se garantiza el rendimiento [99], a fin de promover el bienestar humano.

(5) Investigación y desarrollo de tecnologías de reciclaje de residuos microbianos y reutilización de sustrato. Con la expansión continua de la capacidad de producción, mejorar la eficiencia de utilización de los recursos y reducir los costos se han convertido en problemas urgentes para la industria. Explorar la viabilidad de reutilizar los sustratos, revelando la evolución de sus propiedades fisicoquímicas durante la reutilización y su impacto en el rendimiento y la calidad de los hongos comestibles, proporcionará una base teórica y apoyo técnico para construir un sistema de industria de hongos comestibles verde, bajo en carbono y sostenible.

(6) Desarrollo y aplicación de un sistema inteligente de gestión de sustratos. Con la ayuda de tecnologías como Internet de las cosas, big data e inteligencia artificial, el desarrollo de un sistema de gestión de sustratos inteligente adecuado para diferentes tipos de hongos comestibles y con capacidades de autoaprendizaje y evolución, para realizar el monitoreo en tiempo real y el control preciso de todos los parámetros del proceso como la trazabilidad de las fuentes de sustrato de cultivo, el tratamiento del sustrato, el análisis de nutrientes y la utilización de degradación, es uno de los caminos clave para futuras actualizaciones de la tecnología de producción industrial [100].