雁北嗜藍孢孔菌固態發酵研究*

郭 尚，李艷婷**，徐莉娜，郭霄飛，李銀生，南曉潔，劉曉鋼，張紅剛，張 程，朱 敏，周 偉，陳 楠

（1.山西省農業科學院食用菌研究所，山西 太原 030031；2.山西省太原市陽曲縣農委，山西 太原 030100；3.山西師范大學生命科學學院，山西 臨汾 041000）

雁北嗜藍孢孔菌（Fomitiporia yanbeiensisS.Guo&L.Zhou），屬于銹革孔菌目（Hymenochaetales）銹革孔菌科 （Hymenochaetaceae） 嗜藍孢孔菌屬（Fomitiporia）[1-2]，是山西省農業科學院食用菌研究所科研人員首次在山西右玉地區沙棘樹上發現的，經過生物形態學、分子生物學鑒定，確立了雁北嗜藍孢孔菌的新種分類地位。經測定，該菌子實體蛋白質含量為16.10%、粗多糖含量為2.14%、粗脂肪含量為1.02%、氨基酸含量達12.51%，還包含黃酮類、三萜類化合物和葡聚糖等多種功能性成分，另通過小鼠試驗表明雁北嗜藍孢菌無急性、毒性，具有極高的開發和利用價值[3]。現已對雁北嗜藍孢孔菌進行了菌絲母種固體培養條件研究、液體菌種培養條件研究和栽培基質初步研究。

谷類作為我國的傳統主食，在我國的飲食文化中占有舉足輕重的作用。谷物的主要成分包括淀粉和蛋白質，除此之外還含有一些酚類物質。用谷物作為培養食用菌的原料，不僅較大地提高了谷物的營養價值，而且還可充分利用其中的食用菌菌絲體及其代謝產物，具有投資少、成本低、可大規模生產等優點[4-7]。山西有著種類繁多的特色雜糧谷物，不同雜糧谷物之間的營養成分和理化性質有一定差異，但并非每種物質都可以作為食用菌的培養基質。在食用菌栽培生產過程中，一般采用麥粒作為原種培養基質，缺點是易吸水膨脹而導致霉爛、生蟲。

本試驗選用山西地區常見的藜麥、蕎麥、小米、小麥、玉米、燕麥、黃豆、薏米、大豆、大米共10種雜糧谷物作為發酵基質，經固態發酵試驗明確雁北嗜藍孢孔菌在各種谷物中的發酵特點，通過了解該菌的生長特性以獲得最優質的固態發酵產物，為該菌的開發與綜合利用提供理論基礎。

1 材料

1.1 菌株

菌株材料采集于山西右玉地區，該地區海拔為1 352 m，位于北緯 39°59.13′、東經 112°28.16′處；為針闊葉林和混交林地生長地帶，其寄主是沙棘樹（Hippophae rhamnoidesLinn.），子實體保藏于山西省農業科學院食用菌研究所，標本編號為SXSYJBB1510；組織分離得到的純菌株，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心和山西省農科院食用菌所（編號分別為CGMCCNo.13380和 SXSYJJZ No.1510）。

1.2 材料

選用顆粒飽滿，新鮮無蟲蛀、無雜質的優質小麥、玉米、大豆、藜麥、蕎麥、薏米、燕麥、蠶豆、大米、小米。

2 方法

2.1 谷物培養基制備

2.1.1 浸煮

按所需用量稱出雜糧谷物，淘洗去除粉末和雜物，將玉米、小麥、大豆、黃豆煮沸，以手掐無白心，又不能開花為標準，立即撈出攤于地面上晾干至不沾手（水分含量約40%）。將藜麥、蕎麥、燕麥、大米、小米水中浸泡4 h左右，撈出晾干至不沾手（水分含量約40%）。

2.1.2 配料分裝與滅菌

將浸煮好的谷物按其干質量加入1%的碳酸鈣和1%的石膏粉，pH值自然，拌勻后分裝至玻璃瓶中，以肩高處為基準，不宜過滿。每瓶裝量約為150 g（濕重）。每種谷物設置10個重復。放入高壓鍋中，121℃滅菌2 h。

2.2 接種

滅菌的谷物培養基放涼后，在超凈工作臺內接種。按無菌操作要求，將活化后的斜面菌種取一小塊，切成大小為0.5 cm×0.5 cm，接種至培養基的中央。

2.3 培養與觀察

將接種后的原種瓶直立于菌種架上培養，培養室要保持清潔衛生，通風干澡。25℃黑暗培養[8]。

定期觀察記錄菌絲生長情況。同時每隔7 d測量雁北嗜藍孢孔菌菌絲在瓶內生長的長度[9]。

從上世紀90年代末開始，歐盟對天然氣行業進行改革。為了實現一個包括能源在內的共同市場，歐盟通過統一的改革方案和監管機構，打破壟斷，促進競爭，強制拆分了大型能源企業的生產與管網輸送業務，將全能型的大型能源公司拆分成若干家獨立的、經營能源輸送業務或從事能源生產的單一公司，實施網運分離，最終形成“X+1+X”產業鏈結構。上游氣源市場和下游終端銷售市場實行多家主體自由競爭，中游輸配管網保持自然壟斷，實施第三方氣源的無歧視公平接入，實現了天然氣管網公平開放以及上游供應和下游銷售環節的充分競爭（見圖2）。

3 結果與分析

3.1 雁北嗜藍孢孔菌在不同谷物培養基質上的發酵情況

雁北嗜藍孢孔菌在不同谷物培養基質上的發酵情況見表1。

由表1可以看出，雁北嗜藍孢孔菌在10種基質中均能發酵，萌發時間都是1 d；在大米和薏米中發酵速度最快，菌絲生長速度分別達到2.22 mm·d-1和2.24 mm·d-1，差異不顯著，且菌絲濃密程度均較密，但大米中菌絲顏色較為潔白，而薏米中菌絲顏色略顯灰白；燕麥、小麥、玉米中發酵速度次之，菌絲生長速度都在2 mm·d-1左右，差異不顯著，但顏色發黃、灰；在大豆中雖然生長略慢，但菌絲顏色潔白且非常濃密；而在藜麥和蕎麥中接種初期菌絲濃密且潔白，但由于生長時間最長，后期出現菌絲發黃，菌種老化的現象；在大豆中菌絲生長速度為1.51 mm·d-1，雖然其生長速度較慢，但在整個生長過程中菌絲始終保持潔白、濃密的狀態。雁北嗜藍孢孔菌菌絲在小米中的發酵表現最差，不僅生長慢且菌絲稀疏，全程菌絲顏色黃。

表1 雁北嗜藍孢孔菌在10種谷物培養基中的發酵情況Tab.1 Fermentation of Fomitiporia yanbeiensis in 10 grain media

3.2 雁北嗜藍孢孔菌谷物發酵過程中不同階段的生長情況

雁北嗜藍孢孔菌谷物發酵過程中在不同階段的生長情況如圖1所示。

由圖1可以看出，在培養試驗中，每種基質設置10個重復，發酵滿瓶時間最短的是小麥、薏米和燕麥，為7周，即7周時3種基質10個重復已全部發酵完成；玉米、黃豆次之，發酵滿瓶時間為8周；小米發酵滿瓶時間為9周，蕎麥和大豆發酵滿瓶時間為10周；藜麥發酵滿瓶時間最長，達到15周時菌絲仍沒有全部長滿瓶底，并且由于發酵時間過長，菌絲已發黃老化。

雁北嗜藍孢孔菌谷物發酵過程中不同階段的菌絲生長量趨勢基本相同，即發酵菌絲在3周內長滿基質上表面并開始縱向向下生長，只有小米培養基中的菌絲在2周內就長滿料面上表面并開始縱向向下生長。

在小米培養基中，前2周的菌絲生長量達到7.8 cm，第6周的生長量降到0.3 cm，綜合計算，小米固態發酵前5周的菌絲生長量為10.9 cm，占總生長量的83%。

圖1 雁北嗜藍孢孔菌谷物發酵過程中不同階段的生長情況Fig.1 Growth of Fomitiporia yanbeiensis at the different stages of grain fermentation

在薏米、燕麥、大米3種培養基中，前3周的菌絲生長量分別為9.4 cm、9.7 cm、8.9 cm，第7周的生長量均降至0.2 cm，綜合計算，雁北嗜藍孢孔菌在薏米、燕麥、大米固態發酵過程中前6周菌絲生長量分別為13.2 cm、12.5 cm和13.3 cm，分別占到總生長量的99%、93%和99%。燕麥前5周發酵中的菌絲生長量為11.9 cm，占到總生長量的88.8%。

在小麥、玉米、黃豆3種培養基中，前3周的菌絲生長量分別為8.7 cm、8.6 cm和7.8 cm，小麥培養基中第7周發酵完成，其他2種第8周的生長量降至0.1 cm和0.3 cm，綜合計算，雁北嗜藍孢孔菌在小麥、玉米、黃豆固態發酵過程中前7周菌絲的生長量分別為12.3 cm、13.5 cm和12.4 cm，分別占到總生長量的100%、99%和97%。小麥中前5周發酵中的菌絲生長量為11.4 cm，占到總生長量的93%；玉米前6周發酵中的菌絲生長量為13 cm，占到總生長量的95.6%。

在藜麥培養基中，前3周的菌絲生長量達到8.7 cm，第12周的生長量降到0.3 cm，綜合計算，藜麥固態發酵前5周菌絲生長量為10.9 cm，占到總生長量的84.5%。

3.3 雁北嗜藍孢孔菌菌絲在不同培養基質上的生長趨勢

雁北嗜藍孢孔菌菌絲在不同培養基質上的生長趨見圖2。

圖2 雁北嗜藍孢孔菌菌絲在不同谷物培養基中的生長速度趨勢圖Fig.2 Trend of Fomitiporia yanbeiensis mycelium growth in different grain media

從圖2中可以看出，雁北嗜藍孢孔菌菌絲在10種天然培養基中生長的總體發酵趨勢是第1周均在2 mm·d-1以上，第2周除10號小米培養基外均有所下降，第3周除小米外其他9種基質的生長速度均達到頂峰，之后基本呈現下降趨勢，接近滿瓶的時候生長速度最慢。10號基質小米在第2周和第3周出現與其他9種基質不同的表現，這是因為在其固態發酵過程中，由于接種點在料面上表面的中央，10號基質小米中的菌絲在2周內就長滿了料面上表面，已開始縱向向下生長，加之接種后接種點縱向向下生長的同時還橫向向外生長，2個生長方向的生長趨勢在第2周結合在一起得到加速，所以生長速度達到頂峰；而其他9種基質由于在前2周生長速度較慢，第3周才能達到頂峰。

4 討論

功能性食品，即具有特定營養功能的食品，主要適用于特定人群，在不以治療為目的的前提下，具有調節人體某種生理功能的作用。食用菌因含有高蛋白、低脂肪，且味道鮮美，被公認為是最理想的營養組合和健康食品；還因含有多糖、微量元素、自由清除劑和腺苷衍生物等功能性成分，具有一定的醫療保健功能，因此食用菌功能食品的開發有著廣闊的前景和經濟、社會價值。目前，我國利用食用菌加工的功能食品有20多種，主要包括5類：飲料型、糕點型、膠丸型、口服液型和即食食品[10-12]。

雁北嗜藍孢孔菌是山西省農業科學院食用菌研究所科研人員首次在山西右玉地區沙棘樹上發現的，經過生物形態學、分子生物學鑒定，確立了雁北嗜藍孢孔菌的新種分類地位。分析其營養、藥用價值和急性、毒性，結果表明此菌含有豐富的蛋白質，氨基酸組成合理，脂肪含量較低；另外還含多糖、黃酮類三萜類化合物和硒元素等多種功能性成分；通過小鼠試驗分析，確定該菌屬無毒級別。雁北嗜藍孢孔菌味甘溫微苦，當地人將其作為傳統藥物，具有提高免疫力、抗感冒等功效，具有很高的開發和利用價值。

由于雁北嗜藍孢孔菌發現時間短及生境特殊，目前人工馴化栽培仍未能實現，對此菌的開發利用也僅限于采集野生子實體和液體發酵培養研究。經測定分析，此菌液體菌絲體中功能成分含量與子實體中含量相比相差較大，菌絲體中黃酮含量是子實體含量的25.8倍，三萜類化合物含量是子實體中的4.66倍，β-葡聚糖是子實體含量的2.38倍。由此可見，相比新鮮子實體，菌絲體的功能性成分含量更高[13]。因此，采用菌絲體代替子實體進行該菌的開發利用，可有效利用其功能成分，不僅降低試驗成本，還可減少對野生資源的破壞。本研究主要利用食用菌菌絲體而非子實體，特別是對解決很多難以馴化野生食（藥）用真菌中特效成分的直接利用問題尤為重要。

谷物營養價值較高，采用絲狀真菌發酵谷物，可以提高營養成分含量。山西省是我國小雜糧主產區，主要分布于晉北、晉西北，太行和呂梁丘陵山區。山西省小雜糧資源品種豐富、產品品質上乘、種植面積大且種類齊全，在國內外享有“小雜糧王國”之稱，并以其獨特的風味和營養保健功能備受現代人青睞。所以，就地取材，開發更多有價值的原料對于食用菌的開發利用意義重大[14-18]。

本試驗的研究目的在于利用以雁北嗜藍孢孔菌為代表的食（藥）用真菌菌絲，在山西部分特色雜糧谷物中進行固態發酵培養，通過培養過程中真菌菌絲的發酵作用平衡雜糧谷物的營養成分。發酵產物經過烘干與粉碎，其中不僅含有雜糧谷物原有的豐富的營養物質和菌絲體的功能性成分，還含有菌絲體通過發酵產生的多種酶類和代謝產物。這些都是生產功能食品（如面包、蛋糕、餅干）的好原料[10-13]，因此將其稱為“雁北蕈穀食品”原料。

本試驗中所選取的10種發酵基質分別是小麥、玉米、黃豆、藜麥、蕎麥、薏米、燕麥、大豆、大米、小米。通過不同發酵基質的篩選試驗，雁北嗜藍孢孔菌在10種基質中均能進行固態發酵，即10種固態發酵產物均可作為“雁北蕈穀食品原料”。在試驗中，將菌種接種至玻璃瓶上表面中央部位，10種發酵基質中除小米培養基中的菌絲在2周內就長滿料面上表面并開始縱向向下生長外，其他9種均在3周時間完成。10種發酵基質中發酵速度最快的均是在前3周，可占到菌絲總生長量的60%左右，之后呈現逐漸下降的趨勢。

10種發酵基質中雁北嗜藍孢孔菌固態發酵滿瓶時間依次為7周、8周、8周、15周、10周、7周、7周、10周、7周、9周；總體生長趨勢基本相同，但同一種培養基中每周的生長速度差異顯著。研究雁北嗜藍孢孔菌發酵過程中的不同階段表現來看，在藜麥基質中發酵速度最慢，長勢不好，發酵滿瓶時間長達15周，但在發酵前7周菌絲生長量占到總生長量（滿瓶量）的77.3%；在蕎麥、大豆基質中發酵速度較慢，滿瓶時間為10周，但菌絲長勢最好，在其發酵前8周菌絲生長量占到總生長量（滿瓶量）的96%～97%；小米發酵滿瓶時間為9周，但菌絲長勢最差，在發酵前5周菌絲生長量占到總生長量的84.5%；玉米、黃豆基質中發酵滿瓶時間為8周，發酵速度較快，但在玉米中長勢較差，黃豆較好，玉米前6周發酵中菌絲生長占到總生長量的95.6%，黃豆前7周發酵中菌絲生長量占到總生長量的97%；在薏米、燕麥、大米3種基質中，發酵速度最快，菌絲長勢較好，發酵滿瓶時間均為7周，在薏米和大米基質中發酵前6周的菌絲生長量占總生長量99%，而在燕麥發酵前5周菌絲生長量占總生長量88.8%。

在制備“雁北蕈穀食品原料”時，可以充分利用每種谷物固態發酵過程中不同階段的特點，選擇好發酵前的物料裝量和發酵時間，以本次試驗每瓶裝料150 g（濕重）計算，為達到降低生產成本、減少生產投入的目的，藜麥固態發酵可選擇裝料量為原重量的77.3%，即116 g，發酵時間為7周；小米固態發酵可選擇裝料量為原重量的84.5%，即127 g，發酵時間為5周；蕎麥、大豆固態發酵可選擇裝料量為145 g，發酵時間為8周；玉米固態發酵可選擇裝料量為143 g，發酵時間為6周；黃豆固態發酵可選擇裝料量為145 g，發酵時間為7周；薏米、大米固態發酵可選擇裝料量為150 g，發酵時間為6周；燕麥固態發酵可選擇裝料量為133 g，發酵時間為5周。

本文只研究了雁北嗜藍孢孔菌在10種雜糧谷物中的固態發酵過程，對雁北嗜藍孢孔菌在10種雜糧谷物中的固態發酵過程中的發酵趨勢、滿瓶時間、發酵速度、菌絲長勢、菌絲顏色變化、裝料量等進行了初步的研究，下一步試驗還需結合發酵過程中的各營養成分變化來尋找最佳的發酵條件。