关于灵芝减重金属离子的方法探索

王宏越 张智超 陈灿辉 路雅雯 李希政

(吉林省生物研究所，吉林 长春 130000)

引言

现代科学进一步证明，灵芝含有多种蛋白质、氨基酸、甾类、三萜类及糖类、维生素类等营养元素，能够提升人体抵抗力，改善机体不良症状。灵芝人工栽培也受到广泛关注，发展前景良好，为了提升灵芝质量，减少灵芝重金属离子含量，本项目研究减重金属离子的灵芝栽培方法，为提升灵芝的质量及价值探索新的方向。

1 灵芝的作用及发展前景

1.1 灵芝的药用价值

《神农本草经》把灵芝列为上品，谓紫芝“主耳聋，利关节，保神益精，坚筋骨，好颜色，久服轻身不老延年。”灵芝能够益气补血，强健筋骨，这一功能已经经过时间的验证，被广泛认知。灵芝本身的粗纤维也比较丰富，尤其在子实体中其粗纤维含量能够达到55%左右，中医常用灵芝作补肺肾、止咳喘、补肝肾、安心神，健脾胃等。灵芝能增强神经中枢系统功能，强心、改善冠状动脉血液循环，增加心肌缺血氧供应，降压、降脂、护肝，提高机体免疫功能，促进周围血中白细胞增加，并有抗过敏、止咳、祛痰及抗辐射的作用。其中，灵芝富含的有机锗能使人体血液循环通畅，增强人体对氧气的吸收能力，促进人体内的新陈代谢，有清血行气、改善体质的功能。另外，灵芝中含有丰富的有机元素锗能够促进人体血液循环的持续通畅，使人体对于氧元素的吸收能力增强，从而促进身体的新陈代谢，达到改善体质、清血行气等功能。

1.2 灵芝栽培技术的发展前景

灵芝通过栽培技术普惠于人们的生活，其药用价值更取得了广泛的共识，是极难得的拥有显著药用功能的补益类真菌，灵芝的开发潜力较大且具有庞大市场操作空间和消费需求，行业效益可观，其市场价值被世界各国争相开发利用，更是诸多学者进行科学研究及产品开发的对象。从灵芝的营养价值及疗效来看，其拥有巨大的消费群体，能够创造的经济价值极为可观。将本项目的成果应用于大规模栽培生产企业，全面提升灵芝的质量，免除消费者食用灵芝产品的安全顾虑，更好地帮助相关企业及群体获得良好的经济效益，创造最大化的利润，也为人工栽培灵芝产品进入市场开拓空间，前景可期。灵芝栽培方式具有可操作性强、产品市场需求量大的优势。最终使灵芝深加工企业获得良好的经济效益，达到可持续发展的目的。

2 灵芝的生长条件

灵芝是一种木腐性真菌，主要生长于死亡树木上，能够分解和吸收木质素、纤维素、半纤维素等多种复杂的有机物质，并将其分解为用于自身生长的简单营养物质加以吸收和利用，一些废弃的农作物残余，如秸秆、玉米芯等都可以再利用于灵芝的栽培生长过程中，为其提供所需的部分营养。灵芝属于高温类型的真菌类，菌丝适合生长的温度范围为15～35℃，最适宜生长温度为25～28℃，经过实验验证，在这个温度条件下灵芝子实体可以较好发育，灵芝质地紧密，皮壳层性状良好，色泽也比较光鲜。灵芝生长发育的另外一个主要条件是充足的水分，在子实体生长发育期间，需要较为丰沛的水分供给，在不同生长发育时期对水分需求的量也不同。在菌丝萌发的时期，对于培养基的要求为含水量维持在65%左右，相对空气湿度保持在65%～70%的范围内，而子实体生长发育旺盛阶段，相应维持在85%～95%，若相对空气湿度低于60%，那么灵芝最初生长出来的子实体就会从白色逐渐转换为灰色，最终死亡。灵芝属于一种好气性的真菌，因此空气中CO2的含量对其生长发育会产生很大影响，如果空气流通不畅，导致CO2积累过多，最终会影响到灵芝子实体的正常发育。为了避免灵芝出现畸形生长，栽培空间要经常保持通风换气，室内门窗需要定时敞开。另外，光照对于灵芝的生长发育也具有非常重要的影响，光照能够抑制菌丝体生长，实验反复验证了菌丝生长需要相对黑暗的环境。值得注意的是，光照虽然会抑制菌丝体生长，但是灵芝子实体生长发育却需要光照的促进作用，否则灵芝子实体难以成型，即使成型其生长速度也会非常缓慢，且容易变为畸形灵芝。所以在进行灵芝人工栽培时，需要人为的对光照强度进行控制。偏酸的环境比较适合灵芝的生长，一般pH范围需要控制在3～7.5，pH 4～6是最适宜灵芝生长的范围。掌握好以上条件，就可以在灵芝人工栽培的过程中提高产品的产量和质量。

3 人工栽培灵芝的发展状况及面临的问题

3.1 灵芝栽培技术发展进程及栽培方式的区分

我国最早的灵芝栽培方法记载于王允的《论衡》一书中，距今已有一千九百余年的历史，当时是利用灵芝孢子来进行自然接种作为栽培的普遍方式，同时也会在栽培过程中增加一些营养成分，在适宜的温度、湿度条件下促使灵芝生长。而采用人工接种，在人工可控的环境条件下，使得灵芝在更好的生长发育条件下进行规模性的栽培，是近30a才刚刚发展起来的技术。从20世纪60年代以来，逐步发展起来的灵芝栽培技术主要有室内人工瓶栽培技术、室内人工袋料栽培技术、室外露地栽培技术、温室人工栽培技术等。近年来，传统的灵芝栽培技术得以广泛展开，人工栽培技术手段也步入成熟，进入了规模化产业化阶段。随着人们生活水平的日益提高，灵芝越来越受到了人民群众的关注，灵芝的人工栽培推广也越来越深入。当下灵芝的栽培方式主要分为段木栽培和袋料栽培2种方式，2种方法大同小异，其主要差别在于采用的栽培培养基不同。随着灵芝产业的迅速发展，相关技术人员相对缺乏，灵芝种植的发展趋势整体向好，未来栽培也会趋于规模化、工厂化、自动化生产，尤其是随着人们对养生的不断关注，作为名贵中药材的灵芝必定会成为大众关注的焦点，其销量和需求量会稳步的提升，这对灵芝的栽培将具有广泛的意义，灵芝栽培产业也会有更广阔的发展前景。目前，最为普及的栽培方式为灵芝段木栽培，采用适合灵芝培养的树种截成固定长短的木段进行灵芝栽培的方法称段木栽培。长段木生料栽培、短段木生料栽培、短段木熟料栽培、树桩栽培等都比较常见。相对来说，熟料栽培的工序虽然比较复杂，也更耗能，技术要求更严格，但其具有发菌速度快、菌丝木内分布广、营养易于积累、生长周期短等优点。

3.2 灵芝中重金属离子的危害

通过收集阅读全面的资料及进行一些深入的市场调查，发现目前全人工接种及人工控制的灵芝栽培技术发展时间不长，也出现很多问题亟待解决，如灵芝在栽培过程中的连作困难、对土地可能造成严重污染以及形成资源的浪费等，其中最影响灵芝药用价值及经济价值的就是灵芝栽培过程中重金属离子含量超标的问题。灵芝对重金属具有富集作用，即使在重金属含量低的环境中栽培，其菌体内重金属含量也会相应增加，导致菌体内重金属含量偏高，不利于灵芝产业化的健康发展。灵芝具有富集其生长环境中重金属离子的能力，主要影响因素有2个方面，生长环境因素，如周边土壤中含有重金属离子的浓度、酸碱度、有机物含量以及空气污染物、水污染等；灵芝自身的因素，如菌丝和子实体本身所具有的组织结构、对有机物降解的能力、生长发育相关特性等。灵芝中含有的重金属元素会产生毒副作用，影响其品质和安全性。各种栽培技术中，受重金属污染最为严重的就是在土壤中进行栽培的灵芝，而我国灵芝栽培技术手段主要围绕覆土栽培展开，因此严格控制重金属含量是灵芝栽培必不可少的工艺环节，也是提升灵芝产品竞争力的有效方法。为了达到保护消费者健康的目的，这一问题必须得到重视。如果重金属含量超标的问题得不到解决，那么栽培所得灵芝体的品质就远远达不到补益的效果，甚至会对人体造成极大危害。这使得服用灵芝的负面效应甚至超过了其营养价值，对于灵芝栽培企业而言，这是不得不直面的巨大挑战。

4 提升灵芝质量、减少灵芝重金属离子含量的相关方法探索

4.1 灵芝栽培菌种的制备

4.1.1 发酵技术应用于灵芝栽培

基于以上的调查内容实验室开展了通过灵芝液体深层发酵获取菌种适应大规模栽培的接种需求，并通过对培养基的筛选及改良，改善灵芝重金属污染的问题，适应灵芝的市场化流通需求，更好地发挥灵芝本身的补益效应，使其更具社会及经济价值。

4.1.2 发酵条件的摸索

通过系统实验筛选出最具活性且符合发酵要求的灵芝菌株后，采用生物学分析及正交实验得到灵芝液体培养基及培养参数的最佳配比，得出符合大规模接种栽培要求的灵芝液体深层发酵参数进行液体发酵液接种及传统培养基改良的灵芝栽培实验。本项目致力于将液体发酵技术应用于灵芝栽培过程中，在保证同批次菌种在高质量水平上活力一致的同时达到在相同出芝量的情况下节省成本，确保产量的稳定及质量标准化的目的。

4.2 灵芝栽培方法探索

通过对灵芝栽培技术的改良减少灵芝中的重金属离子的含量，从而提升灵芝的品质，使其真正能够发挥本身的药用效能，达到提升营养价值用以服务社会大众的目的。如，探索无覆土栽培，包括菌种的选择，栽培培养基和菌种出芝的管理等方法进一步探索减少灵芝种植过程中对重金属离子的吸收，从而减少灵芝子实体中重金属离子的含量。

5 实验解决的关键技术问题

5.1 选育适合无覆土栽培的灵芝菌株并合理控制时间

本项目采用灵芝深层发酵产物作为菌种进行灵芝栽培，为了保证灵芝的出芝率及质量，实验室将通过对不同地域、不同种类的灵芝菌种的生长条件及出芝情况进行比对，摸索选育出适合无覆土栽培的灵芝新菌株。灵芝菌丝发育时间比较缓慢，接种时间安排在每年12月初—次年1月中下旬比较合理，这段时期气温低、雨水少，接种成活率比较高，同时菌丝也会累积更多养分，从而有利于子实体正常生长生育。

5.2 减少重金属离子吸收富集

灵芝有高效富集周边环境中重金属离子的能力，这使得其提取物重金属含量攀升。为了不降低灵芝药性及补益功能，实验室将从培养方式入手，采用无覆土栽培方式，通过系统的实验设计来达到降低灵芝重金属含量的目的，这是一个复杂和精确的过程，也是整个项目的关键。

6 小结

近年来随着人工栽培灵芝越来越广泛和深入，灵芝的栽培技术手段也日渐成熟起来，当下人民群众的生活水平逐渐提高，灵芝的保健功能和其自身所拥有的诸多补益效应也会越来越多的得到大家的认可。随之而来的就是灵芝产业的迅速发展和扩大，但与此同时，相关灵芝栽培区别于传统的相对创新的技术手段还是比较缺乏。因此为了达到销量和质量稳步提升的目的，在设定明确实验目的的前提下，采用多种实验手段，精确的过程设计使得灵芝发酵目的产物适应大规模栽培生产要求，同时在栽培过程中也利用新的技术方法帮助相关企业及工厂通过无覆土栽培在生产过程中降低金属离子含量，提升产品竞争力。