蛹虫草人工栽培研究进展

2015-04-17黄宝菊

福建农业科技 2015年1期

黄宝菊

［安发(福建)生物科技有限公司 352100］

蛹虫草属子囊菌亚门核菌纲球壳目麦角菌科虫草属，与冬虫夏草同属异种［1］。蛹虫草作为传统珍贵中药材，在中药典籍中早有记载。现代研究表明，蛹虫草中含有虫草素、虫草多糖等多种生物活性物质，在抗炎、抗癌、抗菌、增强免疫等方面起着重要的作用，可作为冬虫夏草的代用品［2－4］。近年来，蛹虫草的开发利用倍受关注，特别是野生虫草资源有限，许多研究人员关注并致力于蛹虫草的人工栽培研究，取得较大进展。我国是第1个对蛹虫草进行商业化栽培的国家，1986年吉林省蚕科研究所以家蚕和柞蚕为寄主培养蛹虫草，获得与天然蛹虫草相一致的子实体，开启了我国蛹虫草人工栽培的新纪元。自1992年开始推广蛹虫草大规模人工栽培技术起，蛹虫草的固体发酵、液体发酵培养已被广泛研究。本文对近年来蛹虫草的人工栽培研究进展进行论述，旨在为进一步深入研究蛹虫草的人工栽培及产业化开发提供参考。

1 蛹虫草的人工栽培

1.1 固体培养

固体培养是目前蛹虫草人工培植的主要方式之一，因其具有投资较小、简便易行的优点，已在国内许多地区得到应用。宋仙妹等［5］通过研究碳源、氮源、碳氮比、微量元素、温度、培养基初始pH值、光照强度等因素，对蛹虫草C.M.203菌丝体培养特性的影响，结果表明:玉米粉、黄豆饼粉分别为最适碳源、最适氮源，最适碳氮比为20∶1;K+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cu2+、Ca2+和维生素 B1对菌丝生长影响不大，菌丝生长的最适温度为25℃、最适pH值为7，光照强度对菌丝的生长速度有抑制作用。事实上，蛹虫草培养基液体配方所含成分虽然差异不大，但蛹虫草在不同培养基培养下其含量、周期和产量等却不同。杨东生等［6］研究表明，蛹虫草诱变菌株N165固体培养基营养液的最佳配方为酵母浸粉10.33 g/L、蔗糖27.24 g/L、KH2PO45.60 g/L、蛋白胨 5.00 g/L、MgSO4·7 H2O 1.00 g/L、ZnC120.011 g/L、维生素B 10.05 g/L和 (NH4)2SO421.00 g/L。对碳、氮源的筛选，徐冲等［7］研究表明，蛹草拟青霉可以利用常规饲料原料中的碳、氮源，试验所设计的豆粕、麸皮、玉米面等固体配方均可满足蛹虫草菌丝生长的要求。此外，张金艳等［8］研究发现，培养瓶透气性会影响蛹虫草的生长。透气程度越高，菌丝体封面所需时间越短，原基形成越早，子实体平均生长速度越快;同时每瓶子实体的鲜重也越大，生物转化率也越高。蛹虫草菌丝体生长、原基分化及子实体生长需要良好的透气性，透气性最大的培养瓶无菌封E1膜是适合蛹虫草培养瓶的封口材料。

1.2 液体培养

液体培养是指用液体培养基生产菌种或获得菌丝体及其代谢产物的培养方法。从生物学角度看，虫草真菌在液体培养基中发酵能够产生大量有经济价值的菌丝，其成分与蛹虫草子实体成分类似，并有药用作用相似的化学物质，因此能保证药用物质的来源，并缓解野生蛹虫草资源紧张的现状。

朱雅红等［9］利用液体通气发酵培养蛹虫草菌种，发现以体积分数2%的接种量，在pH 7.0、20℃环境下培养96 h，可达到最佳发酵效果;培养基料量占培养容器体积的1/5、添加5%的营养素是最经济的培养基配方。秦秀丽等［10］研究表明，蛹虫草液体培养基最佳碳源、氮源分别为蔗糖、酵母膏，并筛选出蛹虫草液体培养基适宜配方为蔗糖3%、酵母膏3%、KH2PO40.1%、MgSO40.15%;液体培养适宜条件的温度为24℃，pH 5.5，接种量为15%，摇瓶转速为140 r/min，发酵罐通气量为1∶1.2～1∶1.6 V/(V· min)。

菌体得率及培养得到的产物常常会被作为蛹虫草培养基优化的指标。徐方旭等［11］以干菌体得率为指标，筛选出蛹虫草液体发酵的最适培养基配方为葡萄糖30 g/L、蛋白胨16 g/L、磷酸二氢钾6 g/L、硫酸镁 2 g/L、水1000 mL，干菌体得率为46.5 g/L。程红艳等［12］以蛹虫草菌丝体发酵液中的菌丝体干重和粗多糖产量为指标，筛选出液体培养基的最适碳源为蔗糖，最适氮源为黄豆粉，发酵培养基的最佳配方为马铃薯20%、蔗糖5%、黄豆粉2%、磷酸二氢钾0.1%、硫酸镁0.1%、维生素B 0.01%。此外，确定了摇瓶最优发酵工艺条件为每三角瓶 (250 mL)装液量100 mL，菌龄为72 h，接种量为15%，起始pH 6.0，温度24℃，摇床转速150 r/min，最适发酵周期为120 h。

陈怀宇等［13］研究氮源、碳源、温度、pH、光照条件和基质含水量对蛹虫夏草菌丝体生长的影响，结果表明:蛹虫夏草菌丝生长最适氮源为蛋白胨和柠檬酸铵;最适碳源为葡萄糖和蔗糖;最适温度为20～25℃，最适pH为6～7，最适基质含水量为80%;暗培养对菌丝体生长有明显的促进作用。张玉铎等［14］对影响蛹虫草栽培发菌速度进行研究，结果表明，影响顺序为大米类型＞料液比＞氮源种类＞菌种稀释倍数，各因素的最佳组合为籼米、料液比1∶1.0、蛋清2个/L、液体菌种稀释1倍。

在氮源、碳源考察方面，方华舟等［15］比较观察了常见无机氮源硝酸钾、尿素及常见有机氮源蚕蛹粉、蛋白胨、蛋清液、鱼粉对菌种质量、菌丝生长状况、发菌及出草情况的影响，结果表明:各种氮源对蛹虫草菌丝体生长均有一定的促进作用;有机氮源显著优于无机氮源，液体菌种生长以蛋白胨为佳;发菌出草培养基最佳氮源依次为蚕蛹粉、蛋白胨、鱼粉、蛋清液等有机氮源。刘苗苗等［16］研究表明，葡萄糖和蛋白胨为蛹虫草培养的最佳碳氮源。通过响应面分析对葡萄糖浓度、蛋白胨浓度、培养时间3个因素优化，得到的蛹虫草液体培养的最佳培养条件为葡萄糖浓度33.30 g/L、蛋白胨浓度12.50 g/L、发酵时间8 d，在此条件下菌丝体生物量达到18.05 g/L、多糖产量为1.13 g/L。

1.3 蚕蛹培养

蚕蛹 (一般都指活体蚕蛹)可作为蛹虫草的理想培养基，许多研究人员对在蚕蛹上接种培养蛹虫草进行研究。宋越冬［17］在豆天蛾上的接种试验表明，不同接种方法对豆天蛾幼虫和蛹感染虫草能力有影响。从感染虫草菌能力方面看，用浸过虫草液体菌种的洋槐叶饲喂的豆天蛾幼虫为寄主进行接种的效果最好，其次为在已经发满菌丝的固体培养基上用洋槐叶饲喂的豆天蛾幼虫为寄主进行的接种试验;而豆天蛾蛹接种的最佳方法为注射50μL的液体菌种。此外，在以槐尺蠖蛹为寄主进行蛹虫草的接种试验结果表明，寄主用0.5%医用碘伏浸泡3 min或用3%双氧水浸泡2 min进行表面消毒，然后把菌种注射到寄主体内，培养50 d后子实体成熟，出草率达90%以上［18］。