发酵虫草菌粉在动物生产中的研究进展

张丽佳，王贤玉，陈贵才,2*，潘岳龙，左纯子，徐 栋

（1.浙江汇能生物股份有限公司，浙江 嘉兴 314422； 2.浙江科技学院，杭州 310023；3.温州正虹饲料有限公司，浙江 温州 325403）

天然虫草是指寄生于某些昆虫幼体的虫草菌及其所寄生的僵死虫体的复合体。虫草是我国中药中九大仙草之一，具有很高的药用价值和营养价值，能增强机体免疫力，滋补肺肾。由于野生虫草资源匮乏且价格高昂，人们将目光转向了人工培养的发酵虫草菌粉。发酵虫草菌粉是从野生虫草中分离得到的虫草菌经发酵培养后所得到的干燥粉末，具有与天然虫草相似的化学成分和药理作用，且价格较低，现已应用于保健品、医药等行业。2020年，我国正式进入饲料无抗时代，发酵虫草菌粉类产品也逐渐进入畜牧养殖人的视野。发酵虫草菌粉兼具营养价值和药用价值，不仅能为机体提供营养物质，而且具有增强机体抵抗力，提高动物生产性能和产品品质等作用，在畜禽养殖业将逐渐受到重视。

1 发酵虫草菌粉的生产方法

虫草是一类复合型真菌，其生活史中有分生孢子和子囊孢子两个阶段，这两个阶段都可以独立的循环生长和产孢，其分生孢子阶段称作虫草无性型，一般的应用研究和工业生产都以无性型作菌种。现代虫草菌人工培养方法主要包括固态发酵和液态发酵两种。

1.1 固态发酵

固态发酵是指在几乎不存在游离水的条件下微生物利用天然物质作为碳源和能源的发酵工艺。是人类利用微生物生产产品历史最悠久的技术之一。朱蕴兰等以大豆为发酵基质，利用蛹虫草无性型蛹拟青霉对大豆进行固态发酵，研究了蛹拟青霉固体发酵大豆的工艺条件，结果显示，在装瓶量100 g·250 mL-1情况下，接种量10%，发酵温度22 ℃，发酵时间12 d，发酵菌质中多糖和氨基酸含量达到223.62 和130.13 mg·g-1[1]。羊悦等利用啤酒糟为基质，以蛹虫草菌为出发菌株，固态发酵生产虫草菌素，结果表明，在优化的发酵条件下，虫草素最大积累量为5 000.48 μg·g-1[2]。固态发酵具有操作简便、能耗低、对无菌要求相对较低、后处理简单等优势。但是存在发酵速率慢、周期长、发酵参数和产品质量难以控制，目标产物产率低且成分不稳定等问题。

1.2 液态发酵

液态发酵指微生物在液相基质中的生物反应过程，属于现代生物技术之一。刘然等研究蛹虫草菌丝体液体发酵条件，筛选并获得了最佳发酵工艺，即在pH 6.39、接种量6.61%、摇床转速178.07 r·min-1的发酵条件下，菌丝体产量达29.40 g·L-1[3]。张命龙等采用正交实验，研究了蝙蝠蛾拟青霉液体发酵的最佳工艺参数，结果显示，在最优工艺条件下，液体发酵的菌丝体生物量达到25.2 g·L-1，菌丝体中腺苷含量为2.76 mg·L-1[4]。陈安徽等对古尼拟青霉RCEF0864 的深层发酵产物进行了有效成分分析，结果表明，菌丝体和发酵液中氨基酸总量，菌丝体中粗蛋白质、总糖、麦角甾醇、甘露醇及腺苷等多种物质的含量均高于天然虫草[5]。综上所述，虫草菌的液态发酵具有生产周期短、效率高、菌体产量和代谢物高、发酵过程稳定可控等优势，是实现虫草菌规模化生产最重要的方法，也是今后在畜禽生产中大规模应用的趋势。

2 发酵虫草菌粉主要功能性组分及其生物学功能

发酵虫草菌粉具有与天然虫草相似的生物活性物质，如虫草素、虫草酸、虫草多糖等，具有提高机体免疫力和抗病力、调节内分泌、改善机体微循环系统和呼吸系统、抗炎、抗应激、促生长等作用。

2.1 虫草素

虫草素属于腺苷类活性物质，结构为3-脱氧腺苷，是第1 个由真菌中分离得到的核苷类抗菌素，具有抑制微生物生长、免疫调节、抗炎、抗肿瘤和肾脏保护等作用。研究发现，虫草素对感染的小鼠肺中菌落形成具有抑制作用，能够增强抗肺结核药PA-824 的抗菌活性[6]。同时，虫草素能降低哮喘小鼠肺泡灌洗液中过量的嗜酸细胞活化趋化因子，减轻炎症反应及哮喘症状[7]。此外，发酵后的虫草素菌丝液对黑色素瘤有较强的抑制作用，可以通过促进瘤细胞内的Bax凋亡蛋白的表达，抑制黑色素瘤的增殖[8]。

2.2 虫草酸

虫草酸又称D-甘露醇，能抑制部分病菌的生长，能够改善微循环系统，缓解脑血栓、心肌梗塞等相关疾病的症状。虫草酸含量的高低是衡量虫草质量的主要标准之一，虫草酸含量较高，药用价值也相对较高。国内有研究表明，虫草酸可减轻LPS刺激下肝星状细胞的炎症表型以及抑制转化生长因子β1刺激下肝星状细胞的纤维化反应[9]。

2.3 虫草多糖

虫草多糖是国际公认的免疫调节剂，能促进淋巴细胞转化，激活吞噬细胞，提高血清免疫球蛋白（IgG）含量，提高免疫力，并能调节内分泌，增强机体对各种病原菌的抵抗力。研究发现，虫草多糖能有效地增强小鼠巨噬细胞的活性，促进巨噬细胞代谢MTT 活力，改善小鼠的先天性免疫调节[10]。蒋洪亮等进行了发酵虫草多糖的免疫活性试验研究，结果发现，发酵虫草多糖能促进脾细胞增殖，促进细胞因子TNF-α和IFN-γ的分泌[11]。虫草多糖对小鼠的慢性肾衰有治疗作用，饲料中添加虫草多糖可有效缓解由于冷冻诱发的大鼠肾脏损伤状态并能明显降低大鼠血清尿素氮及丙二醛的含量[12]。蛹虫草多糖能显著增强肝脏超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，具有明显的抗氧化作用，其效果优于维生素E[13]。

3 发酵虫草菌粉在动物生产中的应用

3.1 免疫调节，增强机体抵抗力

魏建忠等研究显示，日粮中添加虫草培养物能够增强仔猪体液免疫功能，提高疫苗免疫效果[14]。李义等研究发现，在罗氏沼虾饵料中添加虫草菌丝粉0.5%，罗氏沼虾血细胞吞噬百分比和吞噬指数、血清溶菌酶活力及酚氧化酶活力均显著提高（P＜0.05）[15]。潘美慧等用虫草菌粉饲喂雏鸡后，检测活性E 玫瑰花环试验和淋巴细胞转化率，结果发现，饲喂一定量的虫草菌粉后，E玫瑰花环率、淋巴细胞转化率、IL-1 和肿瘤坏死因子-α含量均有不同程度的提高，说明虫草菌粉能显著提高鸡的细胞免疫水平[16]。

3.2 改善肠道菌群结构，增强动物抗应激能力

王轶群等研究虫草类真菌饲料添加剂对奶牛生产性能和肠道完整性的影响，结果表明，虫草饲料添加剂可显著提高奶牛乳糖率、乳非脂固体物含量,显著降低乳中体细胞数，提高奶牛乳品质和肠道完整性[17]。虫草热水浸提物能够提高肉仔鸡生长性能，改善肠道微生态环境，调动机体免疫功能，其促生长作用与阿维拉霉素相近[18]。郑贤林研究发现，蛹虫草发酵物具有提高机体抗氧化能力，减轻机体因脂质过氧化导致的应激损伤，可以通过调节机体免疫因子来提高机体免疫力[19]。李洋等研究发现，发酵虫草能够调节奶牛部分瘤胃微生物的菌群数量并提高粗饲料的瘤胃降解率（P＜0.05），以添加量30 g·头-1·d-1为宜[20]。

3.3 改善肝肺功能

李侠等研究表明，发酵虫草菌丝体对CCl4诱导的小鼠化学性肝损伤和大鼠化学性肝纤维化具有保护作用。同时，能够改善肺泡炎症和肺纤维化程度，对大鼠肺纤维化具有较好的治疗作用[21]。王卓等研究人工虫草发酵对糖尿病大鼠肾脏IL-17、p38MAPK和NF-κB表达的影响，结果显示，人工发酵虫草菌粉可能通过减少肾脏IL-17、p38MAPK、NF-κB的表达来改善糖尿病肾病[22]。

3.4 提高生长性能，改善产品品质

临床研究表明，虫草饲料添加剂能够增加蛋鸭的体重，提高蛋鸭产蛋率以及鸭蛋品质[23]。冯柳柳等研究表明，添加发酵虫草0.125～0.50 kg·t-1能够提高AA肉鸡的生长性能，增强机体免疫机能和抗氧化能力[24]。此外，发酵虫草菌粉能够有效改善奶牛的健康状况，提高牛乳的品质，降低牛乳中体细胞数，有效预防奶牛乳腺炎的发生[25]。在水产养殖中，虫草菌粉能够提高中华绒螯的成活率，降低饲料系数，对提高罗氏沼虾的免疫能力也有一定的作用[26-27]。

4 发酵虫草应用中存在的问题与展望

发酵虫草菌粉兼具营养和药理双重功效，具有免疫调节、提高机体抵抗力和防病能力等作用，在未来的畜禽养殖领域具有广阔的应用前景。但是，目前市场或养殖领域鲜少出现对发酵虫草菌粉的推广或应用，究其原因，主要存在菌种生产能力差、发酵制备工艺落后、活性成分组成复杂且稳定性差、缺乏统一的临床使用方案等问题，导致产品成本居高不下，产品难以推广。因此，有效解决虫草菌在生产、应用过程中存在的瓶颈问题，将成为发酵虫草菌粉在动物生产中推广应用的关键。