科技创新支撑我国食用菌前沿研究与产业链升级

文/赵瑞琳 中国科学院微生物研究所

白玉菇

食用菌既是优质食材，又具免疫调节、抗肿瘤、抗氧化等多种活性功能。

我国是全球最大的食用菌生产国，年产量达3500万吨，食用菌在我国居民膳食结构中占有重要地位，在提高居民健康水平方面发挥了积极作用。食用菌生产在农业循环经济和促进农民增收方面成效显著，已成为我国特色农业发展的朝阳产业。

我国食用菌产业历史沿革

我国拥有丰富的食用菌资源。早在公元前235年，《吕氏春秋·本味篇》即记载了浙江香菇“味之美者, 越骆之菌”。

我国人工栽培食用菌已有近千年的历史。香菇的栽培起源于公元1000—1300年中国浙江省的庆元、龙泉、景宁地区，1822年《广州通誌》记载了草菇栽培起源于我广东省韶关的南华寺。据记载，银耳起源于四川省通江县，清同治四年（1865年）通江银耳已有大规模的人工栽培。这些都是依靠天然孢子接种的方式。

随着菌株纯培养技术的传入，从1950年起，我国逐步采用“人工培养的纯菌丝体菌种接种菌床或段木”，并按生物学特性进行出菇管理；1978年改革开放后，在全国全面普及。随着新技术的不断出现，我国食用菌产业得到有力推动并迅速发展，短短的30年间成为世界食用菌生产大国和出口大国。

当前食用菌产业已成为继粮食、蔬菜、果树、油料之后中国农业种植业第五大产业 , 超过了棉花、茶叶、糖类等。2019年12月，中国食用菌协会对全国27个省、自治区、直辖市（不含西藏、宁夏、青海、海南和港、澳、台等省区）的统计调查结果显示，2018年食用菌总产量为3789.04万吨，同比增长3.5%；2018年产值2937.37亿元，同比增长7.92%。

食用菌是我国重要的出口创汇农产品，2018年，我国出口香菇（干品）153961.8吨，同比增长5.5%，金额231955.4万美元，同比增长13.6%，平均单价15065.8 美元/吨，同比增长7.7%。我国出口食用菌罐头245123.2吨，同比增长7.0%，金额为58236.4万美元，同比增长49.5%，平均单价2375.8美元/吨，同比增长39.6%。出口总量较大的食用菌有小白蘑菇、香菇、木耳、银耳、金针菇、草菇等。

我国栽培食用菌种类繁多，根据市场以及文献统计，我国目前有105种食用菌可以进行人工栽培，形成商品规模的种类有50余种，已商业化规模栽培的种类有双孢蘑菇、羊肚菌、姬松茸、香菇、金针菇、平菇（糙皮侧耳、佛罗里达侧耳、黄白侧耳）、猴头菇、灵芝（红灵芝、松杉灵芝、薄盖灵芝、紫芝）、竹荪（长裙竹荪、短裙竹荪、棘托竹荪）、草菇、银耳、灰树花、白灵菇、真姬菇、绣球菌、蛹虫草、黑木耳、毛木耳、茯苓等。此外一些稀有的食用菌驯化育种成功，丰富了食用菌栽培种类，如：桑黄、暗褐网柄牛肝菌、牛樟芝、中国美味蘑菇、白参、金耳等。人工栽培的食用菌绝大多数都是木腐菌，少数草腐菌、土生菌、虫生菌。规模化商业栽培的种类几乎全部是木腐菌和草腐菌。据2018年中国食用菌协会统计，我国食用菌生产的常规主品种有香菇（1043.12万吨）、黑木耳（674.03万吨）、平菇（642.82万吨）、双孢蘑菇（307.49万吨）、金针菇（257.56万吨）、杏鲍菇（195.64万吨）和毛木耳（189.85万吨）等，这7个品种占全国食用菌总产量的51.89%。茶薪菇、滑菇、银耳、真姬菇、秀珍菇、草菇等6个品种的产量紧随其后。除了栽培品种的增加，食用菌的栽培方式也日趋多元化、生产机械化程度不断提高。

我国食用菌产业发展迅速，遍及大江南北，食用菌产业在为农业增效、农民增收、区域经济调整、精准扶贫方面发挥了重要作用。2018年中国食用菌协会统计，从产值情况看，2018年食用菌产值超过100亿元的有11个省份：河南、福建、河北、山东、黑龙江、吉林、江苏、云南、四川、湖北、江西等，其中河南省产量超500万吨，优势产区规模进一步扩大，工厂化生产成为主流。当前，我国食用菌工厂化生产发展迅速，2019年食用菌工厂化企业数量达498家，较2018年下降16%，这是由于生产成本不断上涨、产品价格和企业利润同比下滑等因素影响。

白玉菇

我国的食用菌种植发展迅速，体量已占到了世界的70%左右。但从2018年开始，我国食用菌效益已出现增产不增收的问题，推进食用菌精深加工已是食用菌产业链延伸的必要举措。所以对食用菌资源的深入挖掘、相关配料和功能产品及关键技术的研发及保鲜减损，是提升农产品价值，整体推进我国食用菌产业链技术升级的重要内容。

国内外食用菌加工科技前沿

在食用菌风味和功能成分研究方面，我国科学家已通过多组学分析发现了香菇鲜味的主要合成途径，确定了限速酶-高柠檬酸合酶在金针菇赖氨酸合成中的促进作用等。国外研究人员已开发出通过基因沉默、表达及启动分析，实现合成担子菌生物活性成分的基因簇精准定位和编码相关技术流程及工具包。因此，利用多组学及先进测序技术，可为从食用菌中快速寻找和筛选功效因子提供有力支撑。

在食用菌营养成分、风味物质以及功能成分检测方面，目前国内外尚缺乏快速、精准的分析检测方法。随着近红外光谱、拉曼光谱等无损快速分析技术的发展，酶联免疫吸附测定法（ELISA）相关技术在三萜和甾醇等功效因子检测领域的不断探索，指纹图谱技术已在药用植物和食品鉴别及质量评价中广泛应用，此外液质-联用（LC-MS）和气质-联用（LCMS）等分析技术的发展，也为建立食用菌风味物质、营养成分以及活性成分的快速精准检控方法提供了技术保障。

随着食用菌的免疫调节、抗氧化、降血脂和降血糖等功效的逐步证实，含食用菌功能成分的功能食品越来越受到广大消费者的欢迎。目前，食用菌功能成分的常规提取方法多为水提法、碱提取法，以及超声波和微波辅助提取等，虽然超临界流体萃取法、高压微射流辅助法等手段逐渐在食用菌功能成分提取中使用，但提取效率和产品纯度还有待提高。

干制是我国食用菌加工的主体形式，但传统干制品存在风味及活性成分损失严重以及SO2残留等问题。随着超临界、超高压、膜分离、超微粉碎、微胶囊等各类高新技术在食用菌加工中的成功应用，人们已陆续开发出双孢蘑菇、灵芝、香菇、灰树花、大球盖菇等食用菌活性成分提取物、发酵产物及超微粉体等功能食品配料。但利用这些新技术开发生产具有食用菌特色风味、营养和功能的食品方面仍显欠缺。随着食用菌种类的不断开发，采后生物学特性存在较大差异，国内外对食用菌的品质劣变及腐烂机理还缺乏清晰的认识，采后处理缺乏统一标准。在食用菌采后处理中还存在错用和滥用防腐保鲜的问题，预冷、气调、鲜切、活性包装、安全防腐保鲜等现代采后处理技术，尚未在食用菌的防腐保鲜中有效运用。因此，揭示食用菌的成熟和衰老规律，开发新型防腐保鲜技术，最大限度维持采后品质、减少食用菌采后损失，也是当前产业发展中亟待解决的问题。

食用菌产业科技创新链

针对食用菌产业发展中存在的问题，科技部在“十三五”国家重点研发计划“现代食品加工及粮食收储运技术与装备”重点专项中，布局了相关项目“食用菌资源高效开发与精深加工关键技术研究”。该项目由中国科学院微生物研究所牵头，其拥有中国普通微生物菌种保藏管理中心、中国菌物标本馆和世界微生物数据中心和真菌学国家重点实验室。该所联合国内基础研究顶尖高校清华大学、北京大学、中国农业大学，食用菌研究领域领先高校吉林农业大学、福建农林大学及中国农业科学院、中国科学院昆明植物研究所、军事科学院、福建省农科院等食用菌知名研究院所及食用菌相关企业共23个单位承担。项目参加单位拥有3个国家重点实验室、4个国家工程（技术）中心和19个省部级重点实验室/工程技术中心。研究团队汇集了我国在食用菌资源、开发及加工等方面优势力量，为本项目的顺利开展奠定了良好基础。

杏鲍菇

研究团队从资源开发和高值利用两个方向，明确特色食用菌的风味和营养成分，评价活性成分的功效，建立功效因子的检控体系，建成食用菌采后减损保质流通新模式，开发出一批风味独特、营养及功能齐全的食用菌配料及功能食品，并实现了产业化。围绕特色食用菌加工原料数据库、食用菌功效因子检测技术体系、高值食用菌采后减损保质及食用菌高附加值加工利用等方面，分5个课题组进行联合攻关。

课题一：重点构建特色食用菌加工原料数据库；课题二：建立功效因子快速精准检控体系；课题三：研制具有特色风味、营养及功能的食品配料；课题四：建立食用菌功能活性成分高效提取分离、量化重构、稳态化制剂的工艺和质控体系，开发增强免疫、降血糖、降血脂、抗氧化等活性成分清晰、功效明显的创新产品；课题五：集成创新高值食用菌采后减损保质技术并优化冷链流通模式。

榆黄蘑

针对食用菌资源，目前已建立中国特色食用菌原料数据库信息资源平台、世界大型真菌分类信息平台，较好地呈现了我国大型真菌物种资源及食用菌精深加工原料资源；利用这两个平台、活性评价及组学方法精准挖掘风味、营养和功能突出的加工型食用菌新资源35个。

为了提升食用菌的附加值，高值化利用资源研发出11项新型食用菌食品配料的关键生产技术，及11个食用菌创新型食品配料；研制4个增强免疫、降血糖、降血脂、抗氧化等活性成分清晰、功效明显的创新产品；建立5条食用菌精深加工示范生产线。针对食用菌运输销售过程中烂损严重的问题，研发出5种食用菌天然保鲜防腐剂，并创制了1项食用菌减损保质储存流通示范工程；制定了8项国家和行业标准；申请发明专利48件，获得发明专利10件，发表论文75篇，举办2次食用菌资源开发相关成果转化及学术交流会议，培养研究生13人、技术骨干330人次。