蛹蟲草人工栽培研究進(jìn)展

楊杰，程紅艷，韓曉芳，孟俊龍，常明昌

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西 太谷 030801；3.廣靈縣食用菌辦公室，山西 廣靈 037500；4.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801；5.山西省食用菌工程技術(shù)研究中心，山西 太谷 030801）

蛹蟲草（Cordyceps militaris（L.ex Fr.）Link），又名北冬蟲夏草、北蟲草，是一種珍貴的藥食同源大型真菌，其藥用功效與冬蟲夏草相似，具有滋肺益氣、增精益腎、止血化痰、抑制腫瘤、延緩衰老、提高機(jī)體免疫力等作用[1-2]。

隨著蛹蟲草和冬蟲夏草用途的日益廣泛，其市場需求旺盛，用量越來越大。因為冬蟲夏草和野生蛹蟲草資源極為有限，人工栽培的蛹蟲草產(chǎn)量不高，遠(yuǎn)不能滿足日益增加的市場需求[3-4]，關(guān)于蛹蟲草人工栽培技術(shù)的研究和完善是食用菌界的熱點課題之一[5-6]。蛹蟲草的人工栽培研究最早源于國外，到20世紀(jì)80年代我國才出現(xiàn)研究蛹蟲草人工栽培的報道。經(jīng)過幾代蟲草工作者們的不懈努力，蛹蟲草人工栽培已形成較為成熟的栽培模式。目前，人工栽培蛹蟲草的方法主要有蠶蛹培養(yǎng)基栽培和米飯培養(yǎng)基栽培[3，7]。液體培養(yǎng)技術(shù)在蛹蟲草栽培生產(chǎn)上的應(yīng)用加速了蛹蟲草栽培的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

1 蠶蛹培養(yǎng)基栽培蛹蟲草的研究

1936年，Shanor報道，用蛹蟲草無性階段的分生孢子成功感染普羅米錫天蛾（Callosamiapromethea Drury）的活蛹，并用潮濕的苔蘚（泥炭蘚）將其包裹后，獲得了具有成熟子囊殼的子座，標(biāo)志著蠶蛹栽培蛹蟲草的成功[8]。古恒生等[9]首次以家蠶和柞蠶為寄主成功獲得蛹蟲草子實體。蔣本律等[10-11]以桑蠶、蓖麻蠶蛹為寄主栽培蛹蟲草成功。苑貴華[12]在柞蠶、桑蠶上培育出了與自然菌形態(tài)特征一致的子座。陳順志等[13]研究表明，子座的色澤與光線強(qiáng)弱有關(guān)，并瓶栽蛹蟲草獲得成功，以此開始了以活蛹為培養(yǎng)基的蛹蟲草規(guī)?；a(chǎn)。楊發(fā)國等[14-15]系統(tǒng)總結(jié)了蠶蛹栽培蛹蟲草的季節(jié)選擇、栽培設(shè)施等工藝流程，但栽培周期長、產(chǎn)業(yè)化水平低等問題依然嚴(yán)重。

2 米飯培養(yǎng)基栽培蛹蟲草的研究

由于寄主培養(yǎng)費(fèi)時費(fèi)力，且受季節(jié)限制，導(dǎo)致蛹蟲草規(guī)?；a(chǎn)難以突飛猛進(jìn)，所以科研工作者又在探尋更為合理的培養(yǎng)基來栽培蛹蟲草。1932年，小林義雄等[16]首次在米飯培養(yǎng)基上成功獲得蛹蟲草子座，拉開了米飯培養(yǎng)基栽培蛹蟲草的序幕。陳國卿[17]在米飯、玉米料、玉米面固體培養(yǎng)基上接種蛹蟲草菌，均獲得完整的子座。姜明蘭等[18]將野生蛹蟲草進(jìn)行組織分離，接種到大米培養(yǎng)基上，獲得先端膨大呈棒狀的子實體。張顯科等[19]用高粱米、小米、玉米渣等代替大米栽培蛹蟲草。王栩等得出大米加豬血培養(yǎng)基更適宜蟲草菌絲的生長，使產(chǎn)量提高。劉荻等[20]證明了蛹蟲草能利用植物蛋白，但仍以動物蛋白為佳。錢康楠等用雞蛋作培養(yǎng)基成功栽培蛹蟲草[21-22]。程紅艷等[23]對栽培蛹蟲草的母種培養(yǎng)基進(jìn)行了優(yōu)化，得出最佳碳源為葡萄糖或蔗糖，最佳氮源為牛肉膏。

薛建娥研究了蛹蟲草人工栽培種的分離和復(fù)壯。鄭貴朝等[24]研究表明，在PDA培養(yǎng)基中添加蛋白胨等附加成分有利于蛹蟲草菌絲的生長，其中添加配比為蛋白胨3.00g/L，雞蛋15.00g/L，KH2PO41.00g/L，MgSO41.00g/L和復(fù)合維生素0.04 g/L的培養(yǎng)效果最好。在栽培蛹蟲草原料篩選中，仍然以高成本的原料為主，價格適宜、接近產(chǎn)地的原料篩選需要進(jìn)一步研究。林群英等[25-26]優(yōu)化了人工栽培蛹蟲草的料水比、菌種濃度、接種量以及pH值等栽培因子。冉翠香等[27]認(rèn)為，溫差刺激對子實體原基形成的效果較好，發(fā)現(xiàn)蛹蟲草人工栽培成功的關(guān)鍵在于誘發(fā)子實體原基的形成。劉貴巧等[28]研究了不同培養(yǎng)基對蛹蟲草酯酶同工酶的影響。文庭池等[29]研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)液pH值為5.5～6.0時，子實體的產(chǎn)量最大；營養(yǎng)液pH值為6.5時，蟲草素的產(chǎn)量最大。較大的米粒有利于蛹蟲草子實體的生長，較小的米粒則利于蟲草素的積累。陳艷秋等[30-32]詳細(xì)報道了人工栽培蛹蟲草的高產(chǎn)技術(shù)，張飛翔等[33]報道了瓶栽蛹蟲草的技術(shù)要點，羅向群[34]研究報道了蛹蟲草生產(chǎn)過程中的病蟲害防治方法。蛹蟲草瓶栽技術(shù)的運(yùn)用，提高了人工栽培效率，但隨著生產(chǎn)力水平的不斷發(fā)展，瓶栽技術(shù)的弊端，如培養(yǎng)容器小、產(chǎn)量有限、生物學(xué)效率不高等逐漸暴露出來。

3 液體培養(yǎng)在蛹蟲草人工栽培中的應(yīng)用

液體培養(yǎng)是指用液體培養(yǎng)基生產(chǎn)菌種或獲得菌絲體及其代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)方法。根據(jù)其所用的培養(yǎng)容器及供氧方式，可分為搖瓶振蕩培養(yǎng)、淺盤靜止培養(yǎng)、發(fā)酵罐深層培養(yǎng)和發(fā)酵罐密閉厭氣培養(yǎng)等[35]。發(fā)酵罐深層培養(yǎng)，亦稱發(fā)酵罐培養(yǎng)或深層培養(yǎng)，主要設(shè)備包括發(fā)酵罐和無菌空氣供給系統(tǒng)，具有生長周期短、產(chǎn)量高、成本低等優(yōu)點，是食用菌工廠化生產(chǎn)的必然選擇[36]。

據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)證實，美國的Humfeld等[37-38]最早對雙孢菇進(jìn)行了深層發(fā)酵培養(yǎng)。1953年，美國的Block博士用廢柑汁深層培養(yǎng)了野生蘑菇[39]。1958年，Szuecs首次用發(fā)酵罐培養(yǎng)出了羊肚菌菌絲，這標(biāo)志著食用菌產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)入了一個嶄新的時期。1975年，山森恒武等用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)出了大量的香菇菌絲體，隨后，楊慶堯也用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)出了香菇菌絲，同時還研究了液體培養(yǎng)基的黏度和菌球的關(guān)系[40]。

1950年，Cunningham等最先分離出蟲草素，成為世界上將蛹蟲草用于深層培養(yǎng)的第一人。Kim等[41]通過搖瓶試驗比較了蛹蟲草和冬蟲夏草的最佳液體發(fā)酵條件，認(rèn)為蛹蟲草在40g/L蔗糖、5 g/L玉米浸出粉、起始pH值8.0、溫度為30℃時培養(yǎng)，能夠得到最大產(chǎn)量。Kim[42]從發(fā)酵流體學(xué)方向探討了蛹蟲草的液體發(fā)酵，并將優(yōu)化了的條件應(yīng)用到發(fā)酵罐培養(yǎng)上。Mao等[43-44]研究報道，適合的碳源、碳氮比和添加嘌呤類物質(zhì)有利于液體發(fā)酵條件下蟲草素產(chǎn)量的提高。

我國在20世紀(jì)80年代開始將液體發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用到蟲草上，蛹蟲草液體發(fā)酵的報道始于20世紀(jì)90年代初。李維光等[45]采用液體深層發(fā)酵培養(yǎng)出蛹蟲草菌絲體。劉少霞等[46]研究發(fā)現(xiàn)深層發(fā)酵條件下蛹蟲草菌絲體的化學(xué)組成與自然界中蛹蟲草的化學(xué)組成接近，并大大縮短了生產(chǎn)周期。邵愛娟等[47]研究得出，蛹蟲草在進(jìn)行菌絲發(fā)酵時碳源以蛋白胨為最佳，采用1∶2或1∶3的碳氮比較為合適。李宗軍等[48]研究表明，蛹蟲草菌絲發(fā)酵最佳培養(yǎng)基組成為：5%大米粉、1.5%豆餅粉，1.5%麥芽粉，0.1%KH2PO4，0.05%MgSO4·7H2O。陳晉安等[49]研究得出，蛹蟲草發(fā)酵的適宜培養(yǎng)基組成為：5.0%蔗糖，3.0%玉米漿，0.5%酵母膏，0.05%MgSO4·7H2O，0.05%KH2PO4。柴建萍等[50]得出玉米粉為最優(yōu)碳源，蠶蛹粉為最優(yōu)氮源，MgSO4為最優(yōu)無機(jī)鹽。趙明文等[51]研究發(fā)現(xiàn)，碳源是影響蛹蟲草胞外多糖含量的顯著因子。Liu等[52]研究了培養(yǎng)基成分對蟲草酸含量的影響。

汪宇等[53]以發(fā)酵得率為指標(biāo)優(yōu)化培養(yǎng)基成分，初步得到蛹蟲草液體培養(yǎng)條件和生長動力學(xué)，為蛹蟲草液體培養(yǎng)的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。劉苗苗等[54]采用響應(yīng)面分析法，進(jìn)一步系統(tǒng)地優(yōu)化了蛹蟲草液體培養(yǎng)條件。宋越冬[55]對野生分離的魯山C0511菌株的液體培養(yǎng)條件進(jìn)行了摸索研究，并得出其液體培養(yǎng)的最佳條件為：培養(yǎng)時間為96 h、接種量為10%、適宜溫度為22～26℃和pH值為5.8。通過正交試驗表明，影響蛹蟲草菌絲液體培養(yǎng)的主次因素依次為培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間、接種量和pH值。周洪波等[56-57]等采用二次飽和法和D-最優(yōu)試驗設(shè)計法，對蛹蟲草的搖瓶發(fā)酵和小型發(fā)酵罐深層培養(yǎng)的培養(yǎng)條件進(jìn)行了研究。2011年，楊杰等[58]對蛹蟲草的中型發(fā)酵罐培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，為發(fā)酵罐培養(yǎng)蛹蟲草提供了重要參考。

近年來，對蛹蟲草液體發(fā)酵培養(yǎng)的研究逐步增多，研究結(jié)果表明，不同的蛹蟲草菌種菌絲培養(yǎng)要求的最佳碳源和氮源不同，對培養(yǎng)基、溫度、pH值以及銨離子等因素的要求也有明顯差異[59-60]。

4 人工栽培蛹蟲草的研究展望

目前，作為冬蟲夏草代替品的蛹蟲草已被越來越多的人接受，其巨大的市場潛力正在迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鲂枨?，并成為蛹蟲草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要動力。蛹蟲草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要問題是產(chǎn)量低、成本高、工廠化模式生產(chǎn)不成熟等，如何解決這些問題，推動蛹蟲草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，是今后蛹蟲草人工栽培研究的主要方向。

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