楊杰，程紅艷，韓曉芳，孟俊龍，常明昌

（1.山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，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)大學食品科學與工程學院，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重。

2 米飯培養(yǎng)基栽培蛹蟲草的研究

由于寄主培養(yǎng)費時費力，且受季節(jié)限制，導致蛹蟲草規(guī)?；a(chǎn)難以突飛猛進，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)有文獻證實，美國的Humfeld等[37-38]最早對雙孢菇進行了深層發(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，這標志著食用菌產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進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組成與自然界中蛹蟲草的化學組成接近，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，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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