蛹蟲草人工栽培研究進(jìn)展

楊杰，程紅艷，韓曉芳，孟俊龍，常明昌

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)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(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)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(jī)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?yàn)槎x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(yuǎn)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(diǎn)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(jì)80年代我國才出現(xiàn)研究蛹蟲草人工栽培的報(bào)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(jìn)程。

1 蠶蛹培養(yǎng)基栽培蛹蟲草的研究

1936年，Shanor報(bào)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(biāo)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(shí)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(qiáng)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)模化生產(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(yán)重。

2 米飯培養(yǎng)基栽培蛹蟲草的研究

由于寄主培養(yǎng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且受季節(jié)限制，導(dǎo)致蛹蟲草規(guī)模化生產(chǎn)難以突飛猛進(jìn)，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(jìn)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(shí)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(dòng)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(jìn)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(jià)格適宜、接近產(chǎn)地的原料篩選需要進(jìn)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(rèn)為，溫差刺激對子實(shí)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(shí)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(shí)，子實(shí)體的產(chǎn)量最大；營養(yǎng)液pH值為6.5時(shí)，蟲草素的產(chǎn)量最大。較大的米粒有利于蛹蟲草子實(shí)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(xì)報(bào)道了人工栽培蛹蟲草的高產(chǎn)技術(shù)，張飛翔等[33]報(bào)道了瓶栽蛹蟲草的技術(shù)要點(diǎn)，羅向群[34]研究報(bào)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(yùn)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(xué)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(diǎn)，是食用菌工廠化生產(chǎn)的必然選擇[36]。

據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)證實(shí)，美國的Humfeld等[37-38]最早對雙孢菇進(jìn)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(biāo)志著食用菌產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)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(shí)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(yàn)比較了蛹蟲草和冬蟲夏草的最佳液體發(fā)酵條件，認(rèn)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(shí)培養(yǎng)，能夠得到最大產(chǎn)量。Kim[42]從發(fā)酵流體學(xué)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(bào)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(jì)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(bào)道始于20世紀(jì)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(xué)組成與自然界中蛹蟲草的化學(xué)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(jìn)行菌絲發(fā)酵時(shí)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(jī)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(biāo)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(dòng)力學(xué)，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(jìn)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(jìn)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(shí)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(yàn)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(shí)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(yàn)設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)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?jiǎng)恿ΑＳ枷x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(dòng)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。

［1］李娜，毛永強(qiáng).蛹蟲草工廠化袋栽技術(shù)要點(diǎn)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（8）：122-123.

［2］趙怡紅，邱玉華.微波法與傳統(tǒng)工藝提取北冬蟲夏草多糖的比較研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2009（3）：68-69.

［3］常明昌.食用菌栽培 [M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009：233-234.

［4］楊杰，程紅艷，孫緒春，等.蛹蟲草母種培養(yǎng)基的優(yōu)化研究[J].食用菌學(xué)報(bào)，2010（增刊）：94-97.

［5］趙子高，楊焱，劉艷芳.藥用真菌桑黃液體深層發(fā)酵條件的優(yōu)化[J].微生物學(xué)報(bào)，2007，34（3）：459.

［6］李玉春.蛹蟲草人工培育技術(shù)的研究 [J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，1989，9（2）：212-217.

［7］呂作舟.食用菌栽培學(xué) [M].北京：高等教育出版社，2006：331-333.

［8］王國棟.冬蟲夏草類生態(tài)培植應(yīng)用[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1995：38-45.

［9］古恒生，梁漫逸.人工培育蛹蟲草研究 [J].藥學(xué)情報(bào)通訊，1987，5（3）：51-53.

［10］蔣本律，徐銀根.蓖麻蠶蛹蟲草人工培養(yǎng)研究[J].中國野生植物資源，1996，15（2）：12-13.

［11］朱宏圖.人工培育蛹蟲草的研究 [J].中藥通報(bào)，1987，12（12）：21-22.

［12］苑貴華.吉林蛹蟲草及馴化栽培[J].食用菌，1988（3）：8.

［13］陳順志，吳佩杰.瓶栽蛹蟲草子座的方法[J].生物學(xué)通報(bào)，1992（1）：44.

［14］楊發(fā)國.蠶蛹培育高效益蛹蟲草新技術(shù) [J].中國食用菌，2006，25（4）：63-64.

［15］姜新良，趙占春，楊興國，等.蠶蛹栽培蛹蟲草技術(shù)[J].食用菌，2008，30（2）：40-41.

［16］小林義雄，清水大典.冬蟲夏草菌圖譜[M].大阪：保育社，1983.

［17］陳國卿.遼寧蟲草研究[J].中國林副特產(chǎn)，1989（1）：4-6.

［18］姜明蘭，鐘文田.北冬蟲夏草人工栽培技術(shù)研究[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995（1）：54-56.

［19］張顯科，劉文霞.不同培養(yǎng)料栽培蛹蟲草實(shí)驗(yàn)研究[J].中國食用菌，l997，16（2）：21-22.

［20］劉荻，安學(xué)超.氮源對北蟲草生長的影響 [J].吉林蔬菜，2004（3）：41.

［21］代君君，范濤，吳傳華，等.人工栽培蛹蟲草研究的概述[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（18）：5469-5471.

［22］楊慶堯，楊曉彤.我國食、藥用菌發(fā)展策略[J].中國食用菌，2003，22（5）：9-10.

［23］程紅艷，郭偉，常明昌，等.山西省北冬蟲夏草優(yōu)良菌株與母種培養(yǎng)基的篩選 [J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（11）：35-37，56.

［24］鄭貴朝，喻孟君，張善信，等.固體培養(yǎng)基上蛹蟲草菌絲體生長情況的觀察[J].中國食用菌，2008，27（6）：46-48.

［25］林群英，宋斌，鐘月金，等.蛹蟲草人工栽培條件優(yōu)化研究[J].中國食用菌，2006，25（6）：17-19.

［26］孟繁宇.蛹蟲草高產(chǎn)菌株人工栽培條件的優(yōu)化[J].食用菌，2009，31（4）：55-56.

［27］冉翠香，王莉，許智宏.人工培植蛹蟲草子實(shí)體原基的誘發(fā)形成[J].食用菌，2001，23（4）：9-10.

［28］劉貴巧，劉艷芬，劉貴蘭.不同培養(yǎng)基對蛹蟲草酯酶同工酶的影響試驗(yàn)[J].食用菌，2006，28（增刊）：23.

［29］文庭池，康冀川，李光榮，等.固體培養(yǎng)條件對蛹蟲草產(chǎn)子實(shí)體和蟲草素的影響 [J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（4）：92-94.

［30］陳艷秋，樸日子，金英善，等.蛹蟲草人工優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)研究[J].中國食用菌，2002，21（5）：20-22.

［31］穆忠平.蛹蟲草高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].食用菌，2004，26（5）：36.

［32］肖波，韋會(huì)平，胡開治.蛹蟲草人工培養(yǎng)料高產(chǎn)培育技術(shù)[J].食用菌，2004，26（5）：36-37.

［33］張飛翔，張慶.蛹蟲草人工瓶栽技術(shù)要點(diǎn)[J].中國食用菌，2001，20（4）：61-62.

［34］羅向群.蛹蟲草生產(chǎn)過程中病蟲害的預(yù)防措施[J].食用菌，2008，30（5）：53.

［35］黃年來.中國食用菌百科 [M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1993：179-185.

［36］趙永勛.食藥用菌液體發(fā)酵的現(xiàn)狀和展望[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2004，24（3）：111-113.

［37］Humfeld H，Sugihara T F.Mushroom mycelium production by submerged propagation[J].Food Technol，1949，3：353-356.

［38］Humfeld H，Sugihara T F.The nutrient requirements of Agaricus campestris grown in submerged culture[J].Mycologia，1952，44：605-621.

［39］聞毛紅，朱將偉.食用菌液體培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008（19）：125-126.

［40］鄧超，鄔敏辰.食用菌深層發(fā)酵及其多糖活性研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（15）：4622-4625.

［41］Kim H O，Yun J W.A comparative study on the production of exo-polysaccharides between two entomopathoginic fungi C，mlitaris and C.sinensis in submerged mycelial cultures[J].Journal of Applied Microbiology，2005，99：728-738.

［42］Kim S W，Hwang H J，Yun J W，et al.Optimization of submerged culture process for the production of mycelial biomass and exo-polysaccharides by C militaris C738[J].Journal of Applied Microbiology，2003，94：120-126.

［43］Mao X B，Titiporn E，Somchai C，et al.Optimization of carbon source and carbon/nitrogen ratio for cordycepin production by submerged cultivation of medicinal mushroom Cordyceps militaris[J].Process Biochemistry，2004，40：1667-1672.

［44］Mina M，Eriko U，Hiromitsu H，et al.Enhanced production of cordycepin by surface culture using the medicinal mushroom Cordyceps militaris[J].Enzyme and Microbial Technology，2006，40：1199-1205.

［45］李維光，蘇鳳巖，黃榮年.北冬蟲夏草菌絲體噸級液體深層發(fā)酵及生理活性物質(zhì)的研究 [J].微生物學(xué)雜志，1997，17（1）：36-37.

［46］劉少霞，陳立靜，馬慧，等.關(guān)于蛹蟲草人工液體培養(yǎng)條件的研究[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001（1）：44-45.

［47］邵愛娟，戴如琴，蘭紅麗，等.蟲草菌絲的生理研究[J].中國中醫(yī)藥科技，1994，1（5）：22-24.

［48］李宗軍，溫瓊英.蛹蟲草無性型的研究Ⅱ 液體發(fā)酵培養(yǎng)菌絲體及胞外多糖的提制[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，24（5）：375-379.

［49］陳晉安，黃浩，鄭忠輝.蛹蟲草液體發(fā)酵條件的研究[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，6（3）：219-223.

［50］柴建萍，白興榮，謝道燕.蛹蟲草菌深層發(fā)酵培養(yǎng)基正交實(shí)驗(yàn)[J].云南農(nóng)業(yè)科技，2004（3）：26-28.

［51］趙明文，吳燕娜，李玉祥，等.蛹蟲草產(chǎn)胞外多糖的液體優(yōu)化培養(yǎng)條件研究[J].中國食用菌，2000，19（4）：30-32.

［52］Liu Z，Liang ZQ，Liu AY.Effect of the Components of Medium on Increasing the Content of Cordycepin[J].Journal of Fungal Research，2003，1：9-12.

［53］汪宇，于榮敏，佟志清，等.蛹蟲草液體培養(yǎng)條件的優(yōu)化及生長動(dòng)力學(xué)考察 [J].中國野生植物資源，2003，22（4）：56-60.

［54］劉苗苗，寧尚勇，崔西勇，等.響應(yīng)面法優(yōu)化蛹蟲草液體培養(yǎng)條件[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008，24（5）：127-131.

［55］宋越冬.蛹蟲草魯山株C0511菌絲液體培養(yǎng)條件 [J].食用菌學(xué)報(bào)，2010，17（1）：48-50.

［56］周洪波，肖升木，阮承超，等.蛹蟲草液體的深層發(fā)酵[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，37（6）：1098-1102.

［57］周廣麒，萬曉星，侯友松，等.蛹蟲草液態(tài)深層發(fā)酵的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2004，30（8）：39-43.

［58］楊杰，程紅艷，孫緒春，等.蛹蟲草發(fā)酵罐培養(yǎng)的工藝優(yōu)化[J].食用菌，2011，45（2）：11-12.

［59］Mao X B，Titiporn E，Somchai C，et al.Optimization of carbon source and carbon/nitrogen ratio for cordycepin production by submerged cultivation of medicinal mushroom Cordyceps militaris[J].Process Biochemistry，2005，40：1667-1672.

［60］Mao X B，Zhong J J.Significant effect of NH4+on cordycepin production by submerged cultivation of medicinal mushroom Cordyceps militaris[J].Enzyme and Microbial Technology，2006，38：343-350.