蛹虫草人工栽培技术研究进展

刘佳慧，刘毓婷，崔明辉，杨炎梅，胡晓签，陈欣钰

（沈阳师范大学生命科学学院，辽宁沈阳 110034）

蛹虫草［Cordyceps militaris（L.ex Fr.）Link］，别名北冬虫夏草，具有丰富的生物活性成分和功效。1987年，首次人工培育出蛹虫草子实体［1］，目前蛹虫草人工栽培技术已日趋成熟，以天然动物培养基栽培、人工固体培养基栽培、人工液体发酵栽培为主。随着大众对蛹虫草药用价值的深入了解，蛹虫草的市场需求量逐渐增大，蛹虫草的人工栽培面积也逐年增加。其中，蛹虫草栽培中出现的低产、减产甚至绝产等问题困扰着蛹虫草产业的发展，优化人工栽培技术成为蛹虫草行业健康发展的关键和重点。

1 蛹虫草的人工栽培技术

1.1 天然动物培养基栽培技术

天然动物培养基栽培主要采用蚕蛹作为培养基质。经过严格的菌种选育和蚕蛹选取，将虫草菌种注入寄主蚕蛹体内，为蛹虫草子实体提供适宜的生长条件，最终得到成熟蛹虫草。此方法培育出来的虫草可连同蚕蛹一起采收，有较高的营养价值。但该方法成本较高且原材料有限，效率低，所得产物量不易控制。且用蚕蛹作为栽培基质，若蛹体消毒不充分极易在栽培期间造成污染，增大了栽培的难度。因此，此方式不适合大规模培育蛹虫草。

1.2 人工固体培养基栽培技术

蛹虫草的人工固体栽培技术大多选用大米、小麦作为培养基质。选取野生或人工培育的虫草菌种，通过分离、选育、复壮等流程培育出母种，扩繁后转接到制备好的灭活固体培养基上，并添加各种必需的营养成分，最后培育出成熟的蛹虫草。李春斌等研究发现，最优的固体培养基是将高粱和小米混合，添加的最佳碳源和氮源为蛋白胨和可溶性淀粉，最适pH 值范围为5～6［2］。还有一些物质对子实体生长也有着正向促进作用，如植物生长素类似物、维生素B1及无机元素K+、Mg2+、Ca2+等。人工固体培养基栽培材料简便易得、成本低廉，且培养出的蛹虫草品质好、虫草素含量高，受到种植户和市场的追捧。

1.3 人工液体发酵栽培技术

液体发酵栽培现多采用液体发酵罐进行培养。将培养基装入试管内，高温灭菌后摆成斜坡式，把斜面试管菌种接种到培养液中，置于摇床上振荡培养，然后进行种子罐扩大培养，再将高浓度的菌液进行液体发酵罐深层发酵，最后离心分离获得成熟蛹虫草。可按照不同的生产指标要求，选择适合蛹虫草生长的液体培养基组分。以虫草素含量为研究指标，已筛选出以下3 种液体培养基配方：1）23g·L-1葡萄糖、0.4g·L-1的MgSO4·7H2O、0.6g·L-1的KH2PO4和0.01g·L-1的维生素B1［3］；2）50g·L-1的蔗糖、30g·L-1的玉米浆、0.5g·L-1的MgSO4·7H2O和0.5g·L-1的KH2PO4［4］；3）53.36g·L-1葡萄糖、2.19g·L-1的MgSO4·7H2O、26.72g·L-1蛋白胨和0.50g·L-1的KH2PO4［5］。液体发酵培养菌丝生长速度快、产量高，生产条件安全、容易控制，更适合实现工业化和机械化生产，是蛹虫草人工培养领域内拥有广阔前景的培养方式。

2 蛹虫草人工栽培的影响因素

2.1 营养条件

人工固体培养中以大米为主要栽培基质，蚕蛹粉为唯一氮源的虫草活性成分含量最高，以蛋白胨为唯一氮源的虫草多糖含量最高［6］；氮源为蚕蛹粉与柠檬酸铵组合，可显著提高蛹虫草主要成分含量［7］。方华舟等以葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖及淀粉等常见碳源为实验组，比较观察后发现，这几种常见碳源对菌丝体生长均有促进作用，固体培养基中添加适量蔗糖或葡萄糖为佳，液体培养基中添加适量葡萄糖为佳［8］。蛹虫草以蔗糖为碳源时，生长最好，最佳浓度为7.2 g·L-1，此时的蛹菌丝生长速度快，菌丝量中等，状态最好；以可溶性淀粉为碳源时，可获得最大菌丝量［9］。无机盐对虫草生长的影响较小，其中简利茹等对无机盐的影响效果作了较为全面的实验，以小麦为主要栽培基质，测定了FeSO4等5 种无机盐对蛹虫草生长的影响，结果表明，1.0 mg·L-1的FeSO4培养基中蛹虫草干重、虫草素和腺苷的生成量最高，同时KH2PO4和MgSO4添加量对蛹虫草品质影响最不明显［10］。

2.2 温度

菌类的生长过程中，温度是极其重要的一个影响因素。菌丝生长速率与生长环境温度有关，且对温度变化较为敏感，最适温度在15～18 ℃，这个温度范围的虫草长势最好，最有利于发菌［11］。事实上，在适宜的光照和适度条件下，不同的生长阶段所需要的最适温度不同：当环境温度达到22.7 ℃时菌丝体生长速率达到最高值，18.1 ℃为子座分化的最佳温度，14～17 ℃更适合子座的生长。因此，对于蛹虫草的栽培，采用变温管理极其重要。

2.3 光照

光照是蛹虫草重要的生长条件之一。普遍认为，蛹虫草在发菌初期需要无光或弱光条件，在随后的各阶段生长过程中均需要一定的散射光，且所需光照强度不同。1995年，姜明兰等发现，蛹虫草暗培养后转散射光继续培养，可获得品质优良、膨大的棒状子实体［12］。随着蛹虫草生长的持续，其所需的光照强度呈上升趋势，只有达到了各阶段的最适光照强度，蛹虫草的活性成分含量才能达到最高值［7］。光照强度205 lx，光照时间9.2 h·d-1的培养条件更有利于提高蛹虫草子座生长期的生物学效率［13］。此外，光质对蛹虫草菌丝体形态也会产生明显的影响：蓝光更有利于蛹虫草的转色，绿光可以促进子座的延伸和增产，增加红光和黄光会使子座长得更为粗壮。

光质也是影响虫草生长的又一重要因素。蓝光不会降低子实体产量，且与自然光照的结果无差别；光质对过氧化氢酶（Catalase，CAT）活性影响不大，而超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性在蓝光光照下会降低；光质不是影响子实体腺苷含量的主要因素［14］。虽然蓝光对虫草素的产生及胞内多糖的积累有一定抑制作用，但是可提高类胡萝卜素含量，达到改善子实体颜色的目的。因此，根据蛹虫草的生长阶段选择最适的光照强度、光照时间和光质组合，是确保和提升蛹虫草品质的重要措施之一。

2.4 CO2 浓度

近年来，为探究蛹虫草的最适栽培环境，优化人工栽培过程，科研人员对CO2这一因素展开了深入的探究，发现密闭条件不利于虫草的生长，空气中的CO2浓度是影响蛹虫草生长的重要因素之一。在菌丝生长阶段和子座生长阶段，CO2最适浓度分别为3.85%和2.03%，超过这个浓度抑制其生长；在子座生长阶段，CO2浓度为1.08%和2.03%时子座中多糖含量较高；CO2浓度为2.03%时，子座中虫草酸、游离氨基酸含量最高；有利于子座中虫草素合成的CO2浓度为2.03%和3.34%［15］。因此，控制不同生长阶段的CO2浓度，是优化蛹虫草人工栽培技术的重要环节。

3 结语

作为重要的食药兼用真菌资源，蛹虫草的生物学功能已经得到了较为广泛的开发和利用，中国是蛹虫草商业化生产的主要国家，蛹虫草工厂化和标准化生产技术的研发备受瞩目。目前，液体发酵栽培公认为是蛹虫草工厂化栽培的最佳方法，最佳的碳源和氮源分别为葡萄糖、蔗糖和蛋白胨、蚕蛹粉。但是，蛹虫草的大规模栽培工艺仍需要进一步优化和改进，以应对不同市场对虫草干重、虫草色泽、虫草素等生物活性成分的个性化需求。