食用菌液体菌种技术优势、瓶颈及关键技术分析

王 杰 谌金吾

（黔东南州农业科学院，贵州凯里556000）

食用菌是世界公认的健康食品，不仅含有人体所需的蛋白质、维生素等营养物，而且富含保健或药用功效的高分子多糖、天然有机锗、三萜类、微量元素硒等[1]，对人体健康具有重要的意义。菌种培育作为食用菌生产的基础在食用菌产业中尤为重要。液体菌种是指通过液体培养基经无菌培养得到的菌丝体或菌种。而液体菌种优点随着食用菌产业的发展及技术的提升越来越突出，因此液体菌种被越来越多的生产企业所接受。

1 液体菌种的优势分析

我国食用菌液体菌种研究应用起步较晚，但随着液体菌种优势的凸显及相关技术的突破，液体菌种在食用菌产业中逐渐占据重要的地位。目前国内主要的食用菌企业如中国绿宝、众兴菌业、雪榕生物、星河生物等均已引入液体菌种生产应用技术。

1.1 生产程序简洁，制种时间短

相比繁琐固体母种、原种等制作工序，液体菌种只是简单的扩培，且为自动化一键操作，生产程序简洁，操作方便。液体菌种以菌丝体液体深层次动态培养为基础，能够使营养物与菌丝体充分接触，提高营养物的利用率，同时可人为控制培养条件，能够为菌丝生长提供最佳条件，在较短的时间内积累大量的菌丝体。相比制备固体菌种，液体菌种的制种周期优势明显。杨庆尧等[2]采用液体菌种作为原种进行栽培双孢蘑菇研究，制液体种仅需23～24 d，比原工艺（固体种）快3～4倍，同时增产14%～29%。周全等[3]将液体菌种技术应用于姬松茸栽培中，菌种的发菌时间缩短13 d。

1.2 菌种活力强，纯度高

通过营养成分的优化，培养条件的选择，液体培养方式能够最大限度地满足菌丝体的生长需求，同时液体环境及不断的氧气更换有利于CO2等代谢废物的排除，因此菌丝代谢旺盛，活力强。液体菌种的母种经过严格的筛选纯化，并采用现代微生物保藏技术，保证了种源的纯度。液体菌种培养设备技术的提升，特别是发酵罐配套阀门及空气过滤系统技术的进步，为液体菌种的高纯度培养提供了保障。

1.3 污染率低

液体菌种接种后萌发快，能够短时间铺满整个培养基质，压缩杂菌的滋生空间，降低污染风险。黄竹青等[4]试验证明，将液体菌种应用于白色金针菇工厂化生产，不仅能够缩短发菌周期，而且污染率明显降低。FABIO R R等[5]对食用菌Pleurotus ostreatoroseus的接种方式进行比较，发现相对于传统的固体菌种技术，液体菌种接种后不仅发菌更加均一，且其污染率明显降低。聂建军等[6]栽培试验表明，与固体菌种栽培技术相比，液体菌种技术能够将鸡腿菇染菌率降低4%。

1.4 栽培周期短，生产成本低

液体菌种比固体菌种发菌速度快一倍，出菇集中，缩短生产周期，生产用工、能耗、场地等成本都大幅下降。有的食用菌（如杏鲍菇、金针菇）从制种到栽培，采收上市不超过30 d，更容易抓季节，赶行情。液体菌种以廉价、来源广泛、不受季节影响的农副产品或食品加工废弃物为原料，在菌种培育时更加充分利用营养成分，能够有效地降低食用菌制种成本、减少固体废物的排放。王金凤等[7]考察了固体种接种和液体种接种两种栽培方式对白灵菇生产的影响，结果表明液体菌种栽培周期缩短37%。郭静利等[8]对比白灵菇液体和固体种出菇情况及收益，结果表明液体菌种优势明显，制种期缩短24 d，栽培袋制作时间缩短10 d，污染率降低1.5%，每袋成本降低0.72元，利润提高42.08%。谢凌慧[9]在接种杏鲍菇固体菌种和液体菌种比较试验中，发现接种液体菌种缩短栽培时间16 d，且得到的子实体品质更优。黄亮等[10]考察了液体菌种对工厂化瓶栽真姬菇后熟期的影响，结果表明，生产周期可缩短10 d，同时生物转化率提高43.8%。

1.5 有利于工厂化、规模化、周年化生产食用菌

液体菌种制备采用自动化控制，原料来源广泛，因此易于实现高效的规模化、工厂化生产食用菌。国外食用菌产业已经实现规模化生产，整个食用菌生产过程采用机械臂，实现了人工智能控制；栽培环境由智能监控程序自动控制，液体菌种在规模生产中被普遍应用。国内的食用菌生产技术相对国外的工厂化食用菌生产还是有差距的。而液体菌种技术的推广能够促进我国食用菌生产的规模化发展，缩小与国外食用菌产业的差距[11]。

2 液体菌种技术推广存在的瓶颈及对策分析

食用菌产业必然走向规模化、自动化的工业生产模式，液体菌种因其在工业生产模式中的优势而逐步得到认可，但液体菌种推广还有许多瓶颈问题需要解决，也决定了液体菌种技术在我国推广的进程。

2.1 设备投入

目前国内食用菌生产主要以家庭式小规模农户生产为主。推广液体菌种技术，菌种制备设备是关键。制种设备主要包含培养基配制设备、摇瓶菌种设备、液体菌种培养设备及接种设备[12]，良好的设备能够有效提高制种成功率。然而这些设备投入对小规模生产农户存在一定的困难。面对这个困境，一方面，食用菌生产农户可以根据自身的实际情况，选择符合生产需求的高效率、低投入的设备。陈辉等[13]设计的简易食用菌液体菌种培养装置造价低廉、使用简便，非常适合小规模液体菌种生产，利用此设备进行杏鲍菇液体菌种制备，培养8 d菌丝生物量干重达19 g/L。另一方面，生产规模小的食用菌栽培户可共同出资，建立液体菌种培养中心，降低设备投入的同时，还可加强技术交流，建立统一的技术评价标准。该模式在日本食用菌产业发展的过程中起到了关键性的作用[14]。

2.2 人员素质

液体菌种制备对人员的素质要求相对较高，操作人员需要具备一定的理论基础、使用设备的技能、设备的维护技能及生产中发现问题和应变能力。目前国内食用菌产业存在企业规模小、地域分布分散、利润率不高、行业薪资水平低、高技术人才不愿进入、人才短缺严重[8]等问题，以致食用菌从业人员整体素质普遍偏低，严重制约液体菌种在生产上的推广。为了提高食用菌从业人员素质，推进液体菌种的应用，一方面，需要各地政府加强食用菌液体菌种技术培训基地的建设，成立相关技术协会，为企业提供技术培训与交流平台；另一方面，可借助国家技术人员服务“三农”等相关政策，邀请食用菌液体菌种技术人员对食用菌栽培户进行技术指导和技术服务，在生产实践中提高栽培人员的技术能力；第三，各企业应加强食用菌保健食品、药品等附加产品的开发，提高食用菌的行业利润，吸引稳定技术人才。

2.3 技术储备

自然界有食用菌约2000种，我国人工栽培的食用菌已超过50种[15]，但液体菌种技术只局限于少数食用菌品种。绝大多数食用菌采用液体菌种制种，因出菇难而停留在菌丝制备阶段，并不能应用于实际食用菌生产中。国内食用菌产量虽增加，但利润却逐年下降，为了提高市场竞争力，各企业逐渐向名、特、优方向发展，因此急需相应的食用菌液体菌种技术。为了完善液体菌种技术在食用菌中的应用，需要做好超前布局与规划，提前对液体菌种核心技术进行攻关。同时，各科研单位及企业需加强产学研合作，解决液体菌种技术在实际生产中所面临瓶颈问题，加强液体菌种技术储备。

2.4 技术标准及品质鉴定

食用菌制种质量对于栽培食用菌农户而言，因规模小并未造成大的影响，然而随着食用菌生产的规模化发展，菌种质量对生产影响也越来越大。专业的技术人员技术操作相对标准，质量把控准确；但大多数菇农生产技术操作不标准，菌丝体生长状态判断和质量把控相对较难，因此完善液体菌种操作规程，明确质量品鉴标准迫在眉睫。截至2016年，我国食用菌菌种国家标准16项，地方标准48项，基本以固体菌种为主，涉及液体菌种仅3项，液体菌种标准体系非常匮乏[16]。近些年，生产企业和研究人员对液体菌种的质量控制愈加重视，如众兴菌业制定了金针菇液体菌种的质量鉴定依据[17]。张书良等[18]总结了杏鲍菇液体菌种培养过程中的技术参数、质量检测方法及注意事项，为杏鲍菇液体菌种标准操作规程的建立提供了理论依据。聂荣荣等[19]研究了金针菇不同培养时期各种酶活性与菌丝生长活力的关系，发现漆酶可作为菌种活力检测的生物标记物。目前，虽然部分企业对食用菌液体菌种生产制定了指导性的质量标准，但仍然需要快速推进液体菌种国家标准的制定，使液体菌种技术的推广得到保障。

2.5 储存技术

液体菌种培养过程中，随着菌丝的生长，培养体系中营养物质被消耗，所产生的酸等代谢产物迅速积累，pH等也随之改变，菌种制备完成后，如不能及时接种，菌丝体会迅速自溶，菌丝活力下降。目前最有效的方法是根据生产需要批次生产所需菌种并及时接种，尽可能地缩短菌种保存的时间。同时研究人员根据液体菌种特性，对储存技术进行研究。液体菌种固化培养技术是目前研究的热点，该技术能够增强液体菌种对环境的适应能力，有效地延长菌种的储存时间，甚至可以在17～20℃的条件下保藏60 d[20-22]。

3 液体菌种关键技术与现状

3.1 菌种的选育

食用菌菌种选育是液体菌种技术推广重要的一环，菌种优良与否决定了液体菌种培养的成败与质量，也是影响食用菌品质的关键点。良好的菌种具有生长迅速、培养时间短、生物量大等特性，并在后续栽培及出菇工序中展现良好的性能。食用菌菌种选育手段主要有人工选育育种、杂交育种、诱变育种及基因工程育种。虽然我国现阶段大型企业所采用的食用菌栽培菌种多为进口，但经研究人员的不懈努力，国内在菌种选育方面也取得了长足的进步。金卫群等[23]通过比较发现，上海贝安菌业合作社自行分离纯化得到的杏鲍菇“杏8”菌株培养液体菌种应用于生产，具有良好的产量优势，且菇品质优良。福建三明真菌研究所在食用菌菌株选育方面做出了巨大的成就，其选育的金针菇菌株F白“18”及中温型香菇菌株“18”用于制备液体菌种，都具有良好的性能[24-25]。

3.2 设备条件

设备条件对于液体菌种的制备至关重要。一方面，食用菌相比细菌等杂菌，生长速度慢，如菌种制备过程中不能够通过设备控制染菌率，很难得到合格的菌丝体，也无液体菌种制备可言。另一方面，配套的设备能够为菌种培育提供良好的生长条件，使菌种活力强，后续出菇品质好。第三，性能优良的设备，能够减少能源的消耗，降低生产成本。液体菌种在我国推广的初期，企业和科研单位大量引进国外成熟设备，然而引进设备一方面成本较高，另一方面，与国内的实际情况存在一定的差异。国内液体菌种设备的性能随着液体菌种设备瓶颈问题的攻克得到了质的改变。20世纪90年代研发成功的薄膜复合材料——聚四氟乙烯（PTFE），具有耐腐蚀、高强度、耐高温、低阻力等优良的特性[26]，将该研发成果应用于液体菌种培养的空气过滤系统，解决了困扰液体菌种培养空气染菌的难题。国内的研究机构根据培养工艺，对液体菌种设备做了大量卓有成效的研究。目前生产装备系统能够涵盖输送、装框、灭菌、接种、封膜、培养和注水等食用菌液体菌生产的全过程[27]。徐名汉等[28]研制的食用菌液体菌种接种装置，其接种精度高达99%，瓶间误差小于3%，重复差异量小于0.4 g，能够满足液体菌种工厂化应用需求。

3.3 工艺条件

食用菌液体菌种培养作为微生物培养的一个分支，与其他微生物培养一样受工艺条件的影响。不同的食用菌所需要的温度、溶氧量、pH、营养需求各不相同。工艺条件研究作为食用菌液体菌种培养的基础研究，几乎所有研究机构都对其进行了探索，主要采用的优化手段有单因素试验、正交试验、响应面法等。在对液体菌种培养基营养成分优化时需要注意，不同原料供应商，其原料的来源及生产工艺不同，营养成分也不尽相同。刘珊珊等[29]通过单因素结合正交试验，成功筛选出泰山灰树花液体菌种较好培养条件，培养10 d菌丝体干重即可达到7.32 g/L。王玉等[30]对猴头菇液体菌种培养基营养成分进行优化后，其菌丝量提高了131%。李国庆等[31]对金针菇工厂化生产的液体菌种种源、培养基成分、培养条件及接种量等条件进行优化，相比固体菌种，生产周期缩短9 d，生物转化率提高6.58%。

我国液体菌种应用起步晚，仅在国内少数规模较大的食用菌企业得到较好的应用，大多数食用菌菌种生产企业发展理念还只是简单地进行规模和数量上的扩大，而没有技术方面升级换代[32]，然而随着人力成本的上升及食用菌工厂化生产的发展，液体菌种必然成为食用菌菌种生产应用发展方向。