食用菌液體菌種研究現狀及發展趨勢*

戴建清，曾志恒

（1.福建省農業科學院食用菌研究所，福建 福州 350001；2.福州百菇生物技術有限公司，福建 福州350014）

食用菌，俗稱蘑菇，是一類具有肉質、膠質、木質、革質子實體，并具有食用價值的大型菌物，通常是指肉眼可見、可以用手采摘、大小到達厘米級、單個子實體重量為50 mg以上的大型菌物[1]。食用菌種類較多，據統計，全世界共有野生食用菌2 000多種，中國就有981種，目前已開發利用常見的約30多種[2]。我國是食用菌生產和出口大國，2008年中國食用菌的年總量約為 (1×107)t，產值約為500億元，產量占世界總量的65%以上[2]。隨著食用菌產業的快速發展，傳統的食用菌生產模式越來越不能滿足食用菌日益發展的要求。在食用菌產業中，菌種生產作為這一產業的首道工序，關系著這一產業的成敗，其重要性不言而喻。與固體菌種相比，液體菌種以其具有培養時間短、發菌快、菌齡整齊一致、接種方便等優點，并有利于食用菌規模化、工廠化生產，越來越受到食用菌生產企業的青睞，已成為當前食用菌制種產業的發展趨勢。因此，國內外的食用菌研發機構對利用液體發酵培養技術進行食用菌的工業化制種加大了投入和研發力度。

1 國內外食用菌液體菌種研究現狀和生產應用

食用菌液體菌種生產技術是綜合食用菌及工業發酵技術的一門交叉學科[3]。據資料報道，1948年，最早利用食用菌液體發酵技術的是美國的Humfeld等對蘑菇進行的液體深層發酵研究[4]，從此食用菌的發酵生產在世界范圍內興起。1958年，美國液體深層發酵專家J.Szuecs利用發酵罐成功培養出多種食用菌菌絲體[5]，之后食用菌液體培養的報道在國內外相繼出現。1960年代在日本，固體菌種稱之為“第一世代菌種”一直被廣泛使用。直至1999年，日本一家大型菇廠首次采用了在可動發酵罐里培養菌種的韓國模式液體菌種系統（圖1），并稱之為“第二世代菌種”（圖2）。在中國第四屆蘑菇節，日本起源生物技術株式會社的小林恭久先生著重介紹了還原型液體菌種（圖4），稱之為“第三世代菌種”，它是把人工生產的還原型固體菌種塊粉碎后用無菌水稀釋而成的液體菌種，還原型固體菌種具有活力強，接種量大的特點，每1 200 mL菌種可擴接10 000瓶（圖3）。目前，日本一些大型金針菇菌種中心開始大規模地引進這一技術，并已經實用在金針菇和杏鮑菇的生產上。在國內，1962年中國科學院植物生理研究所的陳聿美等對香菇、平菇、草菇等15種食用菌的深層培養進行研究[6]。從此，有許多科研生產單位對多種食用菌進行了液體發酵培養的研究。但當時主要研究靈芝、蜜環菌、銀耳等食用菌的液態發酵應用醫藥工業和食品飲料工業。直至1987年，上海師范大學的楊慶堯等首次報道以液體菌種作為原種，合成顆粒或谷粒菌種作栽培種的蘑菇制種新工藝，整個制種工序歷時僅23 d～27 d，比舊工藝快3倍～4倍[7]。從此，食用菌液體培養制種的成功報道在國內相繼出現。目前能用液體培養制種的食用菌有雙孢蘑菇、金針菇、杏鮑菇、香菇、猴頭菇、黑木耳、平菇等。但由于液體菌種對生產工藝及技術條件要求高，多數試驗停留在搖瓶培養階段，并受資金和技術的限制，我國仍有相當多食用菌生產企業和個人采用傳統固體菌種栽培模式。2009年，黃愛榮等[8]利用全自動發酵罐對雙孢蘑菇As2796液體菌種的發酵工藝進行了研究，并對不同擴增倍數的液體菌種的活力進行了比較。2010年，沈敏等對杏鮑菇液體菌種進行研發工作，并將液體菌種成功應用在工廠化栽培中，實現了杏鮑菇工廠化栽培的高產、優質、高效的目標[9]。隨著工業化生產和經營管理方式組織食用菌生產的進程不斷推進，越來越多食用菌生產企業將液體菌種生產技術與工廠化栽培技術有機結合，來實現食用菌規模化、標準化、現代化的工廠化生產。

2 食用菌液體菌種制作工藝及關鍵技術

2.1 液體菌種制作主要設備

與固體制種比較，液體制種技術條件較高，所需的主要設備包括：液體培養基配制設備，包括電子稱、不銹鋼鍋、電磁爐和增壓泵（輸送培養基到發酵罐內）等；搖瓶菌種培養設備，包括各種規格的錐形瓶、控溫旋轉式搖床等；液體菌種培養設備，包括發酵罐、空氣過濾裝置、溫度控制裝置、冷卻裝置、停電保護裝置、空氣壓縮機和輸送管道等；接種培養設備，包括接種針、液體菌種自動接種器、接種箱、超凈工作臺和生化培養箱等。目前，全國生產液體菌種設備的企業有多家，有些設備可操作性強，有的可操作性較差，一般用戶技術不太熟練就容易造成失敗。根據李燦等[10]多年的液體菌種指導的實踐，一套優良的液體制種設備要有良好的空氣過濾系統、靈敏的溫度控制系統、快速冷卻系統、停電保護裝置，耐高壓精加工的罐體等組成。液體制種利用的發酵罐僅僅是其中的一個主體設備，與其配套的接種槍等設備同等重要，當進入生產環節袋料接種時，需嚴格的無菌操作環境，才能保證栽培袋不受污染[11]。

圖1 韓式發酵罐

圖2 液體菌種

圖3還原型固體菌種

圖4還原型液體菌種

2.2 國內液體菌種制作工藝

經過幾十年的不斷改進和完善，我國的食用菌液體菌種生產已取得了長足的進展。1989年，江蘇工學院沈光偉等[12]研制并應用了成套的液體菌種生產裝置及配套的生產工藝進行了液體菌種的生產，液體菌種生產工藝經科技人員的努力日臻成熟。目前，液體培養的菌種有作為原種或栽培種兩種制種工藝。作為原種是把液體培養的菌種作為中間種，接到栽培種的培養基上，通過培養，制成固體栽培種。楊慶堯報道的蘑菇液體--顆粒菌種屬于這種制種工藝。作為栽培種是把液體菌種直接接到栽培料上，通過培養收獲食用菌子實體。金針菇、平菇的液體菌種的制備屬于這種制種工藝。無論是以液體菌種作原種，還是以液體菌種作栽培種，主要取決于不同食用菌的生物學特性及栽培模式。

2.3 液體菌種制作關鍵技術

目前，食用菌的液體菌種的利用成為發展趨勢，但只有部分食用菌工廠化生產企業涉足液體菌種的生產，很多人對該技術缺乏深入了解，根據前人的生產實踐，總結了液體菌種制作關鍵技術有以下幾點：搖瓶菌種培養基及培養條件的優化，根據不同品種食用菌的生物學特性，以菌絲生物量為指標，采用正交試驗或響應面法，優化培養基和培養條件，確定最適碳源、氮源和pH值，以及裝液量、最佳培養溫度和搖床轉數，經2級~3級擴大培養，為進入發酵罐培養提供活力強的搖瓶菌種；液體菌種發酵罐培養工藝優化；以菌絲生物量為指標，通過對發酵罐接種量、裝液量、通氣量和發酵起始pH值的單因素實驗，優化發酵罐培養條件，并依據液體菌種的生長繁殖規律，繪制生長曲線，以菌絲體形態、生物量及pH值確定發酵終點；污染檢查，液體菌種一旦受到污染，如果使用會造成嚴重的經濟損失，所以檢查污染是非常關鍵的步驟。通常采用先聞后看再取樣的方法進行檢查，并配備顯微鏡進行觀察。在無菌操作下，取樣接入空試管培養基上，培養24 h后進行觀察；液體菌種制作設備，發酵罐是液體制種中的關鍵設備，其必須要求可操作性強，并具有良好的空氣過濾系統、靈敏的溫度控制系統、快速冷卻系統、停電保護裝置，耐高壓精加工的罐體等組成。此外，要求各個液體制種設備配套銜接，使整個液體制種工藝設計科學合理。

3 食用菌液體菌種制作存在的問題

盡管我國的食用菌液體菌種生產已取得了很大進步，但目前液體菌種制作過程中仍存在諸多問題，使得液體制種技術得不到普及和推廣。食用菌液體菌種制種存在的問題主要表現在以下幾個方面[11]：食用菌液體制種設備有待改進，發酵罐管路復雜，難以清洗，殘留發酵液成為發酵罐內主要污染源之一，發酵罐內加熱棒設計不科學等諸多問題待進一步改進；液體接種相關設備不配套，難以發揮液體制種的效用。各個液體制種設備配套銜接，使整個液體制種工藝設計科學合理；液體制種操作技術人才貧乏，加大推廣難度。食用菌制種技術勞動強度大，高學歷專業技術人才不愿進入，制種是整個食用菌生產過程的關鍵環節，高素質人才的短缺阻礙了液體制種技術的推廣和發展；標準化的液體接種操作規程尚為空白。應加快建立標準化的液體接種操作規程，過程設計盡量程式化，增強操作的規范性。各項操作調控也盡量實現自動化，發酵管理參數標準化。

4 國內食用菌液體菌種發展趨勢

中國食用菌品種繁多，產量和種類居世界首位。先進的制種技術對我國食用菌的生產和國際貿易具有重要影響。當前國際上食用菌制種行業已走上產業化、專業化、工廠化大規模生產的道路。液體菌種以其具有培養時間短、發菌快、菌齡整齊、接種方便等優點，并有利于食用菌規模化、周年化、工廠化生產，使其越來越受到食用菌生產企業的青睞，已成為食用菌制種產業的發展趨勢。目前國內外食用菌液體菌種發展態勢主要表現在以下幾個方面：發展多品種液體菌種，由于生產工藝及技術條件要求較高，并受資金的限制，我國具有規模化、工廠化食用菌生產企業仍然以固體制種為主，液體制種的應用只局限于杏鮑菇、金針菇和蟹味菇等品種[13]。為適應國際市場需求，應在穩定發展現有常規種類的液體制種的基礎上，同時適度發展各種珍稀菌種在液體菌種的開發，進一步的促進我國食用菌產業化發展；改進液體制種設備[11]，改進加熱系統、采氣系統，解決發酵罐罐壁和罐內加熱不均勻造成滅菌不徹底，以及因采氣系統缺陷而造成大量污染的局面，采取適當措施以穩定罐內溫度，使發酵罐體內溫度均衡。比如用耐高溫透明塑料替代鋼管，以增加罐體內的可視性，空氣導管應該便于拆卸清洗，以方便觀察內部菌絲的生長情況，與發酵罐主體相關聯的接種槍等附屬設施應協調配套；液體菌種作為原種與栽培種生產工藝配套銜接。目前，福建省農業科學院食用菌研究所已建成國內首個采用無菌透氣袋作包裝材料的蘑菇透氣袋栽培種生產線（圖5～圖7），配套以液體原種工藝和低溫冷藏工藝進行工廠化生產，該項技術通過福州百菇生物技術有限公司向國內蘑菇栽培企業推廣，獲得良好效果；向工廠化、機械化和自動化發展。近年來，隨著我國食用菌專業機械的不斷問世和液體制種設備的不斷改進，利用液體制種技術及相關配套設施，使得食用菌制種勞動強度大大減輕，提高了制種效率和效益。

圖5透氣袋蘑菇栽培種生產線

圖6液體原種生產的新型透氣袋蘑菇栽培種

圖7 低溫冷藏的新型透氣袋蘑菇栽培種

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