灰樹(shù)花發(fā)酵工藝的研究進(jìn)展

該文簡(jiǎn)要概述了近年來(lái)灰樹(shù)花發(fā)酵工藝的技術(shù)研究，以灰樹(shù)花菌種選育、液體發(fā)酵及固體發(fā)酵為切入點(diǎn)，闡明并總結(jié)了灰樹(shù)花發(fā)酵工藝的現(xiàn)狀，期望能給灰樹(shù)花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論指導(dǎo)和技術(shù)參考，促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

近年來(lái)，菌類作為功能性食品和有益健康的藥物來(lái)源變得很有吸引力?；覙?shù)花（Grifola frondosa），又稱舞茸、云蕈、千佛菌，在日本、歐洲、北美和我國(guó)許多地區(qū)都有它的報(bào)道[1]。上世紀(jì)80 年代初，日本率先開(kāi)發(fā)出灰樹(shù)花人工栽培技術(shù)后，不斷有新的研究成果被報(bào)道，這些研究成果都表明灰樹(shù)花具有多種藥理作用[2-5]，加之酥脆的口感和濃郁的香氣，被認(rèn)為是十分珍貴的藥食用真菌，有著“菌中王子”的美稱。由此也導(dǎo)致了對(duì)灰樹(shù)花的需求量上漲。

隨著發(fā)酵技術(shù)在灰樹(shù)花產(chǎn)業(yè)中的運(yùn)用，關(guān)于灰樹(shù)花的發(fā)酵研究也被陸續(xù)報(bào)道，現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)灰樹(shù)花菌絲體與子實(shí)體在藥理和化學(xué)上的差異性較小[6]，運(yùn)用發(fā)酵技術(shù)開(kāi)發(fā)灰樹(shù)花是可行的。為此，該文整理了近年來(lái)灰樹(shù)花發(fā)酵工藝的技術(shù)研究，并對(duì)其進(jìn)行了歸納和總結(jié)，期望能給灰樹(shù)花的工業(yè)化生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)參考，促進(jìn)灰樹(shù)花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

灰樹(shù)花菌種選育

優(yōu)良菌種是發(fā)酵工業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是顯著提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的前提。目前獲取優(yōu)良菌種的方式主要有自然選育和誘變選育，誘變選育與自然選育相比，突變的頻率和變異的幅度要高很多[7]。正是如此，灰樹(shù)花的菌種選育大多采用誘變育種。

據(jù)陳石良等[8]報(bào)道，對(duì)灰樹(shù)花實(shí)施連續(xù)紫外誘變后，得到的菌株能在液體培養(yǎng)基中快速生長(zhǎng)，提高菌絲體含量和多糖總量的幅度分別有129.1%和75.6%。又有張建[9]經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出灰樹(shù)花紫外誘變時(shí)間為30 s，微波誘變時(shí)間為10 s，在20 L 發(fā)酵罐中培養(yǎng)后，多糖含量和菌絲體產(chǎn)量都大大提高。郭嘉瑞[10]也采用類似的方式，先對(duì)灰樹(shù)花菌絲進(jìn)行70 s 微波輻照，再進(jìn)行15 min 紫外線照射，選育了一株高產(chǎn)多糖的菌株，其胞內(nèi)外多糖產(chǎn)量與菌絲體生物量都有較大提高。還有Chen Zhao 等[11]將灰樹(shù)花菌絲打碎后利用宇宙射線獲得了高產(chǎn)胞外多糖的菌株。

此外，還有利用原生質(zhì)體進(jìn)行誘變的報(bào)道。全衛(wèi)豐[12]利用2%溶壁酶對(duì)灰樹(shù)花菌絲進(jìn)行酶解，發(fā)現(xiàn)酶解溫度32℃，酶解3 h 是制備灰樹(shù)花原生質(zhì)體的最佳參數(shù)，接著在距離樣品20 cm 處，用15 W 紫外燈管照射60 s，最終菌絲體干重和胞內(nèi)多糖含量都得到了很大提高。徐志祥[13]等也采用類似方法成功篩選出高產(chǎn)多糖的菌株。

灰樹(shù)花液體發(fā)酵工藝

液體發(fā)酵技術(shù)最早出現(xiàn)在20 世紀(jì)40 年代的美國(guó)，此后被廣泛運(yùn)用于藥食用真菌的培養(yǎng)，灰樹(shù)花也不例外。

在搖床培養(yǎng)階段，一般以確定培養(yǎng)基組分和發(fā)酵條件為主。楊箐[14]和張醫(yī)芝[15]通過(guò)優(yōu)化培養(yǎng)基，都顯著提高了菌絲體和多糖含量。楊浣漪[16]也通過(guò)培養(yǎng)基優(yōu)化，提高了灰樹(shù)花菌絲體生物量1.9 倍、胞內(nèi)多糖含量0.75 倍以及β-葡萄糖苷酶活力2.71 倍。具體搖床發(fā)酵工藝見(jiàn)表1。

在小型發(fā)酵罐培養(yǎng)階段，Lee 等[17]采用自定向優(yōu)化技術(shù)對(duì)5 L 攪拌式發(fā)酵罐培養(yǎng)灰樹(shù)花進(jìn)行了優(yōu)化，得出pH值 5.06、通氣量1.16 vvm、攪拌速度166 rpm 為最佳條件。繼續(xù)培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)pH 值、溶氧和流體力學(xué)對(duì)菌絲形態(tài)有顯著影響，進(jìn)而會(huì)抑制胞外多糖產(chǎn)生。當(dāng)菌絲形狀為羽狀菌絲團(tuán)時(shí)，在最佳培養(yǎng)條件下，能得到最大生物量16.8 g/L，胞外多糖5.3 g/L。在5 L 氣升式發(fā)酵罐中進(jìn)一步培養(yǎng)，也發(fā)現(xiàn)菌絲生物量和胞外多糖產(chǎn)量均低于攪拌式發(fā)酵罐。對(duì)于發(fā)酵罐類型如何選擇，李炳功等[18]也有類似報(bào)道。Shih 等[19]對(duì)5 L 攪拌式發(fā)酵罐補(bǔ)料分批發(fā)酵和分批發(fā)酵進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，當(dāng)培養(yǎng)基中葡萄糖濃度低于5 g/L時(shí)，進(jìn)行葡萄糖分批補(bǔ)料，可大大增強(qiáng)灰樹(shù)花菌絲生物量和胞外多糖的積累，且兩者高于分批發(fā)酵。

有時(shí)添加一定量果蔬汁、中藥提取物、植物油、滑石粉和氧化鋁等也可以提高產(chǎn)物含量。吳林秀[20]向灰樹(shù)花液體培養(yǎng)基中加入果蔬汁，提高了菌絲體生物量。侯曉梅[21]等發(fā)現(xiàn)一定量的中藥提取物可以顯著提高灰樹(shù)花胞外多糖。雷德柱等[22]往灰樹(shù)花液體培養(yǎng)基中加入多種植物油，發(fā)現(xiàn)較低濃度的橄欖油可促使胞外多糖的形成，而較低濃度的豆油則可提高菌絲體含量。Hsieh 等[23]證實(shí)在不同氧濃度下，添加橄欖油可提高菌絲生物量和多糖含量。在2008 年，Hsieh 等[24]又報(bào)道紅花籽油、大豆油、葵花籽油都有利于灰樹(shù)花菌絲生長(zhǎng)，而紅花籽油和葵花籽油卻會(huì)抑制胞外多糖產(chǎn)生。然而Shih 等[19]發(fā)現(xiàn)所有植物油都不能提高灰樹(shù)花胞外多糖產(chǎn)量。楊箐[14]也于2009 年提出1%的葵花籽油不利于形成灰樹(shù)花多糖。還有報(bào)道通過(guò)滑石粉和氧化鋁來(lái)提高灰樹(shù)花菌絲體和多糖的[25,26]。這些都說(shuō)明一定量的不同添加物對(duì)產(chǎn)物存在不同程度的影響。

此外，通過(guò)磁場(chǎng)輔助、改進(jìn)發(fā)酵設(shè)備來(lái)提高灰樹(shù)花液體發(fā)酵工藝也被證明是有效的[27,28]。

灰樹(shù)花固體發(fā)酵工藝

相比液體發(fā)酵，固體發(fā)酵基本不含游離水并且微生物在接近自然狀態(tài)的情況下生長(zhǎng)，可產(chǎn)生一些在液體發(fā)酵中不產(chǎn)生的酶或者其它代謝產(chǎn)物。Huang 等[29]通過(guò)固態(tài)發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)灰樹(shù)花含有很高的植酸酶活性。當(dāng)利用糙米作為培養(yǎng)基質(zhì)時(shí)，顯著的抗氧化特性會(huì)體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)黃酮類化合物和總酚含量也會(huì)提高。因此，利用菌類分解植酸，可以增加肌醇含量，提高發(fā)酵產(chǎn)物的生理活性。2008 年，Svagelj 等[30]提出濕度大于70%有利于灰樹(shù)花菌絲在固體基質(zhì)上的生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)生。劉偉民等[31]在2010 年也提出水分和pH 值對(duì)灰樹(shù)花固體發(fā)酵的有很大影響。此外，根據(jù)Vaher 等[32]的研究，Postemsky 等[33]發(fā)現(xiàn)利用固態(tài)發(fā)酵含灰樹(shù)花菌絲的麥麩可增強(qiáng)麥麩的抗氧化活性，這也說(shuō)明利用固態(tài)發(fā)酵灰樹(shù)花可產(chǎn)生高附加值的產(chǎn)品。

灰樹(shù)花作為一種珍貴的藥食用真菌，其藥食用價(jià)值已得到認(rèn)可。但灰樹(shù)花產(chǎn)業(yè)在發(fā)酵工藝方面還有很多地方亟需完善，比如提高優(yōu)良菌種選育的概率，發(fā)酵放大工藝、發(fā)酵過(guò)程技術(shù)等。不管何種方式，都是為了盡可能地開(kāi)發(fā)灰樹(shù)花的藥食用價(jià)值。隨著消費(fèi)者健康意識(shí)不斷加強(qiáng)，已有很多灰樹(shù)花產(chǎn)品被開(kāi)發(fā)出來(lái)或者正在被開(kāi)發(fā)，如灰樹(shù)花保健飲料[34]，抗腫瘤藥膳等[35]，這都表明該產(chǎn)業(yè)良好的發(fā)展趨勢(shì)，相信該產(chǎn)業(yè)的前景一定是光明的。