張麗佳，王賢玉，陳貴才,2*，潘岳龍，左純子，徐 棟

（1.浙江匯能生物股份有限公司，浙江 嘉興 314422； 2.浙江科技學(xué)院，杭州 310023；3.溫州正虹飼料有限公司，浙江 溫州 325403）

天然蟲草是指寄生于某些昆蟲幼體的蟲草菌及其所寄生的僵死蟲體的復(fù)合體。蟲草是我國(guó)中藥中九大仙草之一，具有很高的藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，能增強(qiáng)機(jī)體免疫力，滋補(bǔ)肺腎。由于野生蟲草資源匱乏且價(jià)格高昂，人們將目光轉(zhuǎn)向了人工培養(yǎng)的發(fā)酵蟲草菌粉。發(fā)酵蟲草菌粉是從野生蟲草中分離得到的蟲草菌經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)后所得到的干燥粉末，具有與天然蟲草相似的化學(xué)成分和藥理作用，且價(jià)格較低，現(xiàn)已應(yīng)用于保健品、醫(yī)藥等行業(yè)。2020年，我國(guó)正式進(jìn)入飼料無(wú)抗時(shí)代，發(fā)酵蟲草菌粉類產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入畜牧養(yǎng)殖人的視野。發(fā)酵蟲草菌粉兼具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，不僅能為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且具有增強(qiáng)機(jī)體抵抗力，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和產(chǎn)品品質(zhì)等作用，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)將逐漸受到重視。

1 發(fā)酵蟲草菌粉的生產(chǎn)方法

蟲草是一類復(fù)合型真菌，其生活史中有分生孢子和子囊孢子兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段都可以獨(dú)立的循環(huán)生長(zhǎng)和產(chǎn)孢，其分生孢子階段稱作蟲草無(wú)性型，一般的應(yīng)用研究和工業(yè)生產(chǎn)都以無(wú)性型作菌種?，F(xiàn)代蟲草菌人工培養(yǎng)方法主要包括固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵兩種。

1.1 固態(tài)發(fā)酵

固態(tài)發(fā)酵是指在幾乎不存在游離水的條件下微生物利用天然物質(zhì)作為碳源和能源的發(fā)酵工藝。是人類利用微生物生產(chǎn)產(chǎn)品歷史最悠久的技術(shù)之一。朱蘊(yùn)蘭等以大豆為發(fā)酵基質(zhì)，利用蛹蟲草無(wú)性型蛹擬青霉對(duì)大豆進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，研究了蛹擬青霉固體發(fā)酵大豆的工藝條件，結(jié)果顯示，在裝瓶量100 g·250 mL-1情況下，接種量10%，發(fā)酵溫度22 ℃，發(fā)酵時(shí)間12 d，發(fā)酵菌質(zhì)中多糖和氨基酸含量達(dá)到223.62 和130.13 mg·g-1[1]。羊悅等利用啤酒糟為基質(zhì)，以蛹蟲草菌為出發(fā)菌株，固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蟲草菌素，結(jié)果表明，在優(yōu)化的發(fā)酵條件下，蟲草素最大積累量為5 000.48 μg·g-1[2]。固態(tài)發(fā)酵具有操作簡(jiǎn)便、能耗低、對(duì)無(wú)菌要求相對(duì)較低、后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。但是存在發(fā)酵速率慢、周期長(zhǎng)、發(fā)酵參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率低且成分不穩(wěn)定等問(wèn)題。

1.2 液態(tài)發(fā)酵

液態(tài)發(fā)酵指微生物在液相基質(zhì)中的生物反應(yīng)過(guò)程，屬于現(xiàn)代生物技術(shù)之一。劉然等研究蛹蟲草菌絲體液體發(fā)酵條件，篩選并獲得了最佳發(fā)酵工藝，即在pH 6.39、接種量6.61%、搖床轉(zhuǎn)速178.07 r·min-1的發(fā)酵條件下，菌絲體產(chǎn)量達(dá)29.40 g·L-1[3]。張命龍等采用正交實(shí)驗(yàn)，研究了蝙蝠蛾擬青霉液體發(fā)酵的最佳工藝參數(shù)，結(jié)果顯示，在最優(yōu)工藝條件下，液體發(fā)酵的菌絲體生物量達(dá)到25.2 g·L-1，菌絲體中腺苷含量為2.76 mg·L-1[4]。陳安徽等對(duì)古尼擬青霉RCEF0864 的深層發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行了有效成分分析，結(jié)果表明，菌絲體和發(fā)酵液中氨基酸總量，菌絲體中粗蛋白質(zhì)、總糖、麥角甾醇、甘露醇及腺苷等多種物質(zhì)的含量均高于天然蟲草[5]。綜上所述，蟲草菌的液態(tài)發(fā)酵具有生產(chǎn)周期短、效率高、菌體產(chǎn)量和代謝物高、發(fā)酵過(guò)程穩(wěn)定可控等優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)蟲草菌規(guī)?；a(chǎn)最重要的方法，也是今后在畜禽生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用的趨勢(shì)。

2 發(fā)酵蟲草菌粉主要功能性組分及其生物學(xué)功能

發(fā)酵蟲草菌粉具有與天然蟲草相似的生物活性物質(zhì)，如蟲草素、蟲草酸、蟲草多糖等，具有提高機(jī)體免疫力和抗病力、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、改善機(jī)體微循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)、抗炎、抗應(yīng)激、促生長(zhǎng)等作用。

2.1 蟲草素

蟲草素屬于腺苷類活性物質(zhì)，結(jié)構(gòu)為3-脫氧腺苷，是第1 個(gè)由真菌中分離得到的核苷類抗菌素，具有抑制微生物生長(zhǎng)、免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗腫瘤和腎臟保護(hù)等作用。研究發(fā)現(xiàn)，蟲草素對(duì)感染的小鼠肺中菌落形成具有抑制作用，能夠增強(qiáng)抗肺結(jié)核藥PA-824 的抗菌活性[6]。同時(shí)，蟲草素能降低哮喘小鼠肺泡灌洗液中過(guò)量的嗜酸細(xì)胞活化趨化因子，減輕炎癥反應(yīng)及哮喘癥狀[7]。此外，發(fā)酵后的蟲草素菌絲液對(duì)黑色素瘤有較強(qiáng)的抑制作用，可以通過(guò)促進(jìn)瘤細(xì)胞內(nèi)的Bax凋亡蛋白的表達(dá)，抑制黑色素瘤的增殖[8]。

2.2 蟲草酸

蟲草酸又稱D-甘露醇，能抑制部分病菌的生長(zhǎng)，能夠改善微循環(huán)系統(tǒng)，緩解腦血栓、心肌梗塞等相關(guān)疾病的癥狀。蟲草酸含量的高低是衡量蟲草質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，蟲草酸含量較高，藥用價(jià)值也相對(duì)較高。國(guó)內(nèi)有研究表明，蟲草酸可減輕LPS刺激下肝星狀細(xì)胞的炎癥表型以及抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1刺激下肝星狀細(xì)胞的纖維化反應(yīng)[9]。

2.3 蟲草多糖

蟲草多糖是國(guó)際公認(rèn)的免疫調(diào)節(jié)劑，能促進(jìn)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，激活吞噬細(xì)胞，提高血清免疫球蛋白（IgG）含量，提高免疫力，并能調(diào)節(jié)內(nèi)分泌，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)各種病原菌的抵抗力。研究發(fā)現(xiàn)，蟲草多糖能有效地增強(qiáng)小鼠巨噬細(xì)胞的活性，促進(jìn)巨噬細(xì)胞代謝MTT 活力，改善小鼠的先天性免疫調(diào)節(jié)[10]。蔣洪亮等進(jìn)行了發(fā)酵蟲草多糖的免疫活性試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵蟲草多糖能促進(jìn)脾細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞因子TNF-α和IFN-γ的分泌[11]。蟲草多糖對(duì)小鼠的慢性腎衰有治療作用，飼料中添加蟲草多糖可有效緩解由于冷凍誘發(fā)的大鼠腎臟損傷狀態(tài)并能明顯降低大鼠血清尿素氮及丙二醛的含量[12]。蛹蟲草多糖能顯著增強(qiáng)肝臟超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）的活性，具有明顯的抗氧化作用，其效果優(yōu)于維生素E[13]。

3 發(fā)酵蟲草菌粉在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 免疫調(diào)節(jié)，增強(qiáng)機(jī)體抵抗力

魏建忠等研究顯示，日糧中添加蟲草培養(yǎng)物能夠增強(qiáng)仔豬體液免疫功能，提高疫苗免疫效果[14]。李義等研究發(fā)現(xiàn)，在羅氏沼蝦餌料中添加蟲草菌絲粉0.5%，羅氏沼蝦血細(xì)胞吞噬百分比和吞噬指數(shù)、血清溶菌酶活力及酚氧化酶活力均顯著提高（P＜0.05）[15]。潘美慧等用蟲草菌粉飼喂雛雞后，檢測(cè)活性E 玫瑰花環(huán)試驗(yàn)和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼喂一定量的蟲草菌粉后，E玫瑰花環(huán)率、淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率、IL-1 和腫瘤壞死因子-α含量均有不同程度的提高，說(shuō)明蟲草菌粉能顯著提高雞的細(xì)胞免疫水平[16]。

3.2 改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)動(dòng)物抗應(yīng)激能力

王軼群等研究蟲草類真菌飼料添加劑對(duì)奶牛生產(chǎn)性能和腸道完整性的影響，結(jié)果表明，蟲草飼料添加劑可顯著提高奶牛乳糖率、乳非脂固體物含量,顯著降低乳中體細(xì)胞數(shù)，提高奶牛乳品質(zhì)和腸道完整性[17]。蟲草熱水浸提物能夠提高肉仔雞生長(zhǎng)性能，改善腸道微生態(tài)環(huán)境，調(diào)動(dòng)機(jī)體免疫功能，其促生長(zhǎng)作用與阿維拉霉素相近[18]。鄭賢林研究發(fā)現(xiàn)，蛹蟲草發(fā)酵物具有提高機(jī)體抗氧化能力，減輕機(jī)體因脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致的應(yīng)激損傷，可以通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體免疫因子來(lái)提高機(jī)體免疫力[19]。李洋等研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵蟲草能夠調(diào)節(jié)奶牛部分瘤胃微生物的菌群數(shù)量并提高粗飼料的瘤胃降解率（P＜0.05），以添加量30 g·頭-1·d-1為宜[20]。

3.3 改善肝肺功能

李俠等研究表明，發(fā)酵蟲草菌絲體對(duì)CCl4誘導(dǎo)的小鼠化學(xué)性肝損傷和大鼠化學(xué)性肝纖維化具有保護(hù)作用。同時(shí)，能夠改善肺泡炎癥和肺纖維化程度，對(duì)大鼠肺纖維化具有較好的治療作用[21]。王卓等研究人工蟲草發(fā)酵對(duì)糖尿病大鼠腎臟IL-17、p38MAPK和NF-κB表達(dá)的影響，結(jié)果顯示，人工發(fā)酵蟲草菌粉可能通過(guò)減少腎臟IL-17、p38MAPK、NF-κB的表達(dá)來(lái)改善糖尿病腎病[22]。

3.4 提高生長(zhǎng)性能，改善產(chǎn)品品質(zhì)

臨床研究表明，蟲草飼料添加劑能夠增加蛋鴨的體重，提高蛋鴨產(chǎn)蛋率以及鴨蛋品質(zhì)[23]。馮柳柳等研究表明，添加發(fā)酵蟲草0.125～0.50 kg·t-1能夠提高AA肉雞的生長(zhǎng)性能，增強(qiáng)機(jī)體免疫機(jī)能和抗氧化能力[24]。此外，發(fā)酵蟲草菌粉能夠有效改善奶牛的健康狀況，提高牛乳的品質(zhì)，降低牛乳中體細(xì)胞數(shù)，有效預(yù)防奶牛乳腺炎的發(fā)生[25]。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，蟲草菌粉能夠提高中華絨螯的成活率，降低飼料系數(shù)，對(duì)提高羅氏沼蝦的免疫能力也有一定的作用[26-27]。

4 發(fā)酵蟲草應(yīng)用中存在的問(wèn)題與展望

發(fā)酵蟲草菌粉兼具營(yíng)養(yǎng)和藥理雙重功效，具有免疫調(diào)節(jié)、提高機(jī)體抵抗力和防病能力等作用，在未來(lái)的畜禽養(yǎng)殖領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，目前市場(chǎng)或養(yǎng)殖領(lǐng)域鮮少出現(xiàn)對(duì)發(fā)酵蟲草菌粉的推廣或應(yīng)用，究其原因，主要存在菌種生產(chǎn)能力差、發(fā)酵制備工藝落后、活性成分組成復(fù)雜且穩(wěn)定性差、缺乏統(tǒng)一的臨床使用方案等問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)品成本居高不下，產(chǎn)品難以推廣。因此，有效解決蟲草菌在生產(chǎn)、應(yīng)用過(guò)程中存在的瓶頸問(wèn)題，將成為發(fā)酵蟲草菌粉在動(dòng)物生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。