科技創新支撐我國食用菌前沿研究與產業鏈升級

文/趙瑞琳 中國科學院微生物研究所

白玉菇

食用菌既是優質食材，又具免疫調節、抗腫瘤、抗氧化等多種活性功能。

我國是全球最大的食用菌生產國，年產量達3500萬噸，食用菌在我國居民膳食結構中占有重要地位，在提高居民健康水平方面發揮了積極作用。食用菌生產在農業循環經濟和促進農民增收方面成效顯著，已成為我國特色農業發展的朝陽產業。

我國食用菌產業歷史沿革

我國擁有豐富的食用菌資源。早在公元前235年，《呂氏春秋·本味篇》即記載了浙江香菇“味之美者, 越駱之菌”。

我國人工栽培食用菌已有近千年的歷史。香菇的栽培起源于公元1000—1300年中國浙江省的慶元、龍泉、景寧地區，1822年《廣州通誌》記載了草菇栽培起源于我廣東省韶關的南華寺。據記載，銀耳起源于四川省通江縣，清同治四年（1865年）通江銀耳已有大規模的人工栽培。這些都是依靠天然孢子接種的方式。

隨著菌株純培養技術的傳入，從1950年起，我國逐步采用“人工培養的純菌絲體菌種接種菌床或段木”，并按生物學特性進行出菇管理；1978年改革開放后，在全國全面普及。隨著新技術的不斷出現，我國食用菌產業得到有力推動并迅速發展，短短的30年間成為世界食用菌生產大國和出口大國。

當前食用菌產業已成為繼糧食、蔬菜、果樹、油料之后中國農業種植業第五大產業 , 超過了棉花、茶葉、糖類等。2019年12月，中國食用菌協會對全國27個省、自治區、直轄市（不含西藏、寧夏、青海、海南和港、澳、臺等省區）的統計調查結果顯示，2018年食用菌總產量為3789.04萬噸，同比增長3.5%；2018年產值2937.37億元，同比增長7.92%。

食用菌是我國重要的出口創匯農產品，2018年，我國出口香菇（干品）153961.8噸，同比增長5.5%，金額231955.4萬美元，同比增長13.6%，平均單價15065.8 美元/噸，同比增長7.7%。我國出口食用菌罐頭245123.2噸，同比增長7.0%，金額為58236.4萬美元，同比增長49.5%，平均單價2375.8美元/噸，同比增長39.6%。出口總量較大的食用菌有小白蘑菇、香菇、木耳、銀耳、金針菇、草菇等。

我國栽培食用菌種類繁多，根據市場以及文獻統計，我國目前有105種食用菌可以進行人工栽培，形成商品規模的種類有50余種，已商業化規模栽培的種類有雙孢蘑菇、羊肚菌、姬松茸、香菇、金針菇、平菇（糙皮側耳、佛羅里達側耳、黃白側耳）、猴頭菇、靈芝（紅靈芝、松杉靈芝、薄蓋靈芝、紫芝）、竹蓀（長裙竹蓀、短裙竹蓀、棘托竹蓀）、草菇、銀耳、灰樹花、白靈菇、真姬菇、繡球菌、蛹蟲草、黑木耳、毛木耳、茯苓等。此外一些稀有的食用菌馴化育種成功，豐富了食用菌栽培種類，如：桑黃、暗褐網柄牛肝菌、牛樟芝、中國美味蘑菇、白參、金耳等。人工栽培的食用菌絕大多數都是木腐菌，少數草腐菌、土生菌、蟲生菌。規模化商業栽培的種類幾乎全部是木腐菌和草腐菌。據2018年中國食用菌協會統計，我國食用菌生產的常規主品種有香菇（1043.12萬噸）、黑木耳（674.03萬噸）、平菇（642.82萬噸）、雙孢蘑菇（307.49萬噸）、金針菇（257.56萬噸）、杏鮑菇（195.64萬噸）和毛木耳（189.85萬噸）等，這7個品種占全國食用菌總產量的51.89%。茶薪菇、滑菇、銀耳、真姬菇、秀珍菇、草菇等6個品種的產量緊隨其后。除了栽培品種的增加，食用菌的栽培方式也日趨多元化、生產機械化程度不斷提高。

我國食用菌產業發展迅速，遍及大江南北，食用菌產業在為農業增效、農民增收、區域經濟調整、精準扶貧方面發揮了重要作用。2018年中國食用菌協會統計，從產值情況看，2018年食用菌產值超過100億元的有11個省份：河南、福建、河北、山東、黑龍江、吉林、江蘇、云南、四川、湖北、江西等，其中河南省產量超500萬噸，優勢產區規模進一步擴大，工廠化生產成為主流。當前，我國食用菌工廠化生產發展迅速，2019年食用菌工廠化企業數量達498家，較2018年下降16%，這是由于生產成本不斷上漲、產品價格和企業利潤同比下滑等因素影響。

白玉菇

我國的食用菌種植發展迅速，體量已占到了世界的70%左右。但從2018年開始，我國食用菌效益已出現增產不增收的問題，推進食用菌精深加工已是食用菌產業鏈延伸的必要舉措。所以對食用菌資源的深入挖掘、相關配料和功能產品及關鍵技術的研發及保鮮減損，是提升農產品價值，整體推進我國食用菌產業鏈技術升級的重要內容。

國內外食用菌加工科技前沿

在食用菌風味和功能成分研究方面，我國科學家已通過多組學分析發現了香菇鮮味的主要合成途徑，確定了限速酶-高檸檬酸合酶在金針菇賴氨酸合成中的促進作用等。國外研究人員已開發出通過基因沉默、表達及啟動分析，實現合成擔子菌生物活性成分的基因簇精準定位和編碼相關技術流程及工具包。因此，利用多組學及先進測序技術，可為從食用菌中快速尋找和篩選功效因子提供有力支撐。

在食用菌營養成分、風味物質以及功能成分檢測方面，目前國內外尚缺乏快速、精準的分析檢測方法。隨著近紅外光譜、拉曼光譜等無損快速分析技術的發展，酶聯免疫吸附測定法（ELISA）相關技術在三萜和甾醇等功效因子檢測領域的不斷探索，指紋圖譜技術已在藥用植物和食品鑒別及質量評價中廣泛應用，此外液質-聯用（LC-MS）和氣質-聯用（LCMS）等分析技術的發展，也為建立食用菌風味物質、營養成分以及活性成分的快速精準檢控方法提供了技術保障。

隨著食用菌的免疫調節、抗氧化、降血脂和降血糖等功效的逐步證實，含食用菌功能成分的功能食品越來越受到廣大消費者的歡迎。目前，食用菌功能成分的常規提取方法多為水提法、堿提取法，以及超聲波和微波輔助提取等，雖然超臨界流體萃取法、高壓微射流輔助法等手段逐漸在食用菌功能成分提取中使用，但提取效率和產品純度還有待提高。

干制是我國食用菌加工的主體形式，但傳統干制品存在風味及活性成分損失嚴重以及SO2殘留等問題。隨著超臨界、超高壓、膜分離、超微粉碎、微膠囊等各類高新技術在食用菌加工中的成功應用，人們已陸續開發出雙孢蘑菇、靈芝、香菇、灰樹花、大球蓋菇等食用菌活性成分提取物、發酵產物及超微粉體等功能食品配料。但利用這些新技術開發生產具有食用菌特色風味、營養和功能的食品方面仍顯欠缺。隨著食用菌種類的不斷開發，采后生物學特性存在較大差異，國內外對食用菌的品質劣變及腐爛機理還缺乏清晰的認識，采后處理缺乏統一標準。在食用菌采后處理中還存在錯用和濫用防腐保鮮的問題，預冷、氣調、鮮切、活性包裝、安全防腐保鮮等現代采后處理技術，尚未在食用菌的防腐保鮮中有效運用。因此，揭示食用菌的成熟和衰老規律，開發新型防腐保鮮技術，最大限度維持采后品質、減少食用菌采后損失，也是當前產業發展中亟待解決的問題。

食用菌產業科技創新鏈

針對食用菌產業發展中存在的問題，科技部在“十三五”國家重點研發計劃“現代食品加工及糧食收儲運技術與裝備”重點專項中，布局了相關項目“食用菌資源高效開發與精深加工關鍵技術研究”。該項目由中國科學院微生物研究所牽頭，其擁有中國普通微生物菌種保藏管理中心、中國菌物標本館和世界微生物數據中心和真菌學國家重點實驗室。該所聯合國內基礎研究頂尖高校清華大學、北京大學、中國農業大學，食用菌研究領域領先高校吉林農業大學、福建農林大學及中國農業科學院、中國科學院昆明植物研究所、軍事科學院、福建省農科院等食用菌知名研究院所及食用菌相關企業共23個單位承擔。項目參加單位擁有3個國家重點實驗室、4個國家工程（技術）中心和19個省部級重點實驗室/工程技術中心。研究團隊匯集了我國在食用菌資源、開發及加工等方面優勢力量，為本項目的順利開展奠定了良好基礎。

杏鮑菇

研究團隊從資源開發和高值利用兩個方向，明確特色食用菌的風味和營養成分，評價活性成分的功效，建立功效因子的檢控體系，建成食用菌采后減損保質流通新模式，開發出一批風味獨特、營養及功能齊全的食用菌配料及功能食品，并實現了產業化。圍繞特色食用菌加工原料數據庫、食用菌功效因子檢測技術體系、高值食用菌采后減損保質及食用菌高附加值加工利用等方面，分5個課題組進行聯合攻關。

課題一：重點構建特色食用菌加工原料數據庫；課題二：建立功效因子快速精準檢控體系；課題三：研制具有特色風味、營養及功能的食品配料；課題四：建立食用菌功能活性成分高效提取分離、量化重構、穩態化制劑的工藝和質控體系，開發增強免疫、降血糖、降血脂、抗氧化等活性成分清晰、功效明顯的創新產品；課題五：集成創新高值食用菌采后減損保質技術并優化冷鏈流通模式。

榆黃蘑

針對食用菌資源，目前已建立中國特色食用菌原料數據庫信息資源平臺、世界大型真菌分類信息平臺，較好地呈現了我國大型真菌物種資源及食用菌精深加工原料資源；利用這兩個平臺、活性評價及組學方法精準挖掘風味、營養和功能突出的加工型食用菌新資源35個。

為了提升食用菌的附加值，高值化利用資源研發出11項新型食用菌食品配料的關鍵生產技術，及11個食用菌創新型食品配料；研制4個增強免疫、降血糖、降血脂、抗氧化等活性成分清晰、功效明顯的創新產品；建立5條食用菌精深加工示范生產線。針對食用菌運輸銷售過程中爛損嚴重的問題，研發出5種食用菌天然保鮮防腐劑，并創制了1項食用菌減損保質儲存流通示范工程；制定了8項國家和行業標準；申請發明專利48件，獲得發明專利10件，發表論文75篇，舉辦2次食用菌資源開發相關成果轉化及學術交流會議，培養研究生13人、技術骨干330人次。