虫草菌丝体发酵的研究进展

2021年1月24日发(作者：缪荃孙)
虫草菌丝体发酵的研究进展


摘要：
虫草具有良好的药用和保健价 值，
国内外对于虫草的需求与日俱增。
但是天然虫草生
长环境特殊，
产量有限 ，
近年来的过度采挖严重降低了虫草的产量，
破坏了产地的生态环境。
人们希望通过掌 握虫草的人工栽培和液体发酵技术来解决这个问题。
本文介绍了近年来有关
虫草深层发酵条件、 发酵产品活性成分和发酵功能用途的研究。

关键字：
虫草


发酵


条件


活性成分




虫草的子实体、
菌核及菌丝体中都含有多种活性成分，
如虫草多 糖、
胆甾醇、
真菌甾醇、
麦角甾醇、腺嘌呤核苷、腺嘌呤、尿嘧啶、蛋白质、多种氨基 酸、硬脂酸、软脂酸、
D-
甘
露醇、维生素、有机酸和微量元素。但是野生虫草资源短 缺，人工栽培周期长、成本高，而
利用虫草深层发酵生产虫草替代品，
既可有效保护虫草这一珍 贵资源，
又不受气候、
地理环
境和虫草寄生条件严格的限制，
适合于工业化大 规模生产，
生产出的替代品如菌丝体其成分
和药效也与天然虫草相似。
现在许多科研人 员和生产厂家正在从人工培养着手，
利用液体深
层培养技术进行工业化生产虫草菌丝希望能解决 虫草大规模人工栽培的缺点，
以求得更好的
社会和经济效益。


1
虫草菌丝体液体发酵条件的研究：


目前国内外报道的虫草菌有 几十种，
其中以蛹虫草菌和冬虫夏草菌在生产栽培上最为常
用。
国内对虫草胞外多糖、
虫草素的研究一直十分活跃，
因为它们具有十分重要的药用和保
健价值。
但是 针对不同的发酵条件，
虫草的多糖含量、
虫草素含量和生物量等指标都有较大
不同。蛹 虫草作为虫生真菌，一般认为动物蛋白对其菌丝体生长发育更为有利，但温鲁等
（
2008）
研究发现植物蛋白豆粕和豆粉也适合蛹虫草的生长发育，
现在大多数研究都是以蛋
白胨作为氮源。但是，王菊凤等（
2009
）认为不管是植物蛋白还是动物蛋白，都应该有一 定
的适宜浓度，她发现
1%
低浓度的氮能促进菌丝体的生长，也有利于多糖的合成， 随着氮浓
度的增高，菌丝体生物量和多糖的含量也随之降低。

王菊凤等（
2009
）发现在
6%
的碳源和
1%
的氮源以及
25
℃的条件下，能获得蛹虫草的最
大生物量以及总多糖和胞外多糖的最大产量；碳源为
6%、氮源为
1%
、温度为
22
℃时，胞内
多糖的产量达到最高。廖 春丽等（
2009
）在优化蛹虫草产胞外多糖发酵培养基时使用蔗糖
2.00%
，蛋白胨
1.50%
，
KH
2
PO
4
0.05%
，酵母粉
0.20%
，硫酸镁
0.01%
，在
pH
值
6.8
，温度
28
℃
时蛹虫草胞外多糖得率为
19.4 g/L
。

对于蛹虫草菌丝体的最佳生长条件，
赵雪梅等
（
2008
）
通过实验证明泰山蛹虫草菌丝体
液体发酵中最佳碳氮比在
3.0< br>到
4.0
之间；最佳培养基配比为玉米粉
3.0%
、葡萄糖
1 .5%
、
黄豆粉
1.0%
、酵母膏
0.8%
，菌丝体的最大 生长量平均在
1.29g/100ml
。

针对虫草素最优发酵条件的研究，
郑婷婷
（
2004
）
发现蛹虫草菌丝体液体发酵的最适条
件 为：接种量
10%(v/v)
，发酵初始
pH7.0
，发酵温度
27
℃，发酵时间
96 h
。扩大培养后，测
得菌丝体中虫草素的含量为
51.785 mg/100g
，虫草精多糖含量为
1.92 g/100g
。

文 庭池等
（
2009
）
认为腺苷作为虫草菌素的直接前体，
腺嘌呤能有 效地提高虫草菌素产
量，它能迅速有效的被蛹虫草吸收与利用。刘艳芳
（
2010）的研究也认为腺嘌呤和腺苷均可
以明显提高虫草素的产量，
两种化合物在虫草素的合成中 发挥的作用基本相同，
而且细胞吸
收利用腺嘌呤的速度比利用腺苷的速度快，
在同样的 添加浓度下，
腺嘌呤比腺苷更有利于虫
草素的合成，在培养基中加入
0.5g/L的腺嘌呤可使发酵液中虫草素含量提高约
30%
。

刘小莉等（
2008
）通过实验发现蛹虫草菌株能适应较宽的
pH
值范围，在
pH
值
2~11

1
范围内均能生长。但菌丝生长量和腺苷含量的变化趋势明 显不同。随着
pH
值的增大，菌丝
生长量和腺苷含量均呈现先增大后减少的趋势，但在
pH
值为
6
时，菌体干重达到最高，而
腺苷含量在
pH值为
4
时最大
.

周洪波（
2006
）等认 为当菌丝体质量浓度和甘露醇质量浓度达到最大值时，
pH
维持在
5.5
左右 。发酵初期将培养基
pH
控制在
6.10
左右有利于菌丝体生长。当菌丝体质 量浓度和
甘露量的变化与菌丝体质量浓度变化一致。与不控制
pH
发酵时相比，菌丝体 质量浓度及甘
露醇的质量浓度分别增加了
32%
和
14%
。因此，在
pH
控制策略中，分段控制
pH
液体深层
发酵策略对蛹虫草生长最有 利。


2
液体发酵活性成分的研究：


液体发 酵是生产微生物药物的主要手段，相对于固体栽培，虫草液体发酵具有周期短，
产量大，
产物易 分离提取的优点。
所以近年来虫草菌丝体的液体发酵也逐渐应用到食品和药
品的生产中来。陈安 徽（
2007
）等研究表明，虫草的活性成分主要有虫草多糖、甘露醇、核
苷类物质及 氨基酸等。
虫草多糖是传统的滋补药，
为虫草中的主要有效成分之一，
能够增强
人体免疫力，对肝炎后期肝硬化患者
T
细胞也具有免疫调节作用。此外，虫草多糖还具有降血脂，降低胆固醇和脂蛋白，降低血糖，抗辐射，延缓衰老等多种药理作用。甘露醇也是
虫草类产 品中重要的活性物质，具有利尿、脱水、镇咳、祛痰、平喘和消除人体内强毒性的
羟自由基等多种药理作 用。
核苷类成分为虫草的主要有效成分之一，
具有扩张心脏和外周血
管的药效作用，其 中尤以腺苷的作用最为显著。


游明乐
（
2009
）的研究结果表明人工发酵的虫草菌质中虫草素、多糖、
锌含量分别为天
然虫草的
4 0
倍、
3
倍和
8
倍；硒含量也略高于天然虫草，可以代替天然虫草应 用。

赵雪梅，苏延友等以薄层色谱扫描法（
TLCS
）测定泰山虫草菌丝体 与天然冬虫夏草中
腺苷、尿苷、次黄嘌呤核苷、次黄嘌呤成分的含量，结果表明：泰山虫草菌丝体核苷类 有效
成分及次黄嘌呤含量明显高于冬虫夏草。
其腺苷、
尿苷、
次黄嘌呤核苷、 次黄嘌呤的含量分
别是冬虫夏草的
8.25
、
3.76
、
1 1.8
和
1.55
倍。

韩燕峰、梁宗琦（
2008
）对
5
种虫草的无性型进行了产维生素
E
的研究并发现它们能产
生 脂溶性维生素
E,
而且不同的培养条件能影响
VE
的产量。
从这些 真菌资源中开发脂溶性物
质有极大的潜力。

唐艳萍等
（
2009< br>）
的含量测定结果表明冬虫夏草的甘露醇含量最高，
与其他虫草的含量
有较大的 差异。
随后她发现蛹虫草菌的甘露醇含量在各种人工发酵虫草中是最高的，
这也与
目前 大规模用于生产的菌种一般是蛹虫草的现状相符合。但当该方法应用于虫草素生产时，
淹没在液体培养基 中的菌丝体难以得到充足的光照，
因此虫草素不能大量产生，
这可能也是
用液体发酵法 生产虫草素难以达到满意效果的原因。


3
功能用途研究：


目前，虫草液体发酵产物的主要用途是利用发酵产物制成药品、保健品、食品或饲料。
据研究，
利用发酵技术获得菌丝体的营养成分和特殊成分的含量以及疗效和保健功效等均与
子 实体相似，有的特殊成分含量还远高于子实体。
目前，
市场上已有许多这类药物出售，如
宁心宝胶囊、心肝宝胶囊、百令胶囊、肾康胶囊、虫草头孢胶囊、至灵胶囊、虫草丸、东方
神草冲剂、 金水康虫草膏、虫草精口服液、西洋参虫草口服液、虫草补酒、虫草雪莲口服液
等（邹秦文等
2 009
）
。虫草菌深层发酵的产物直接作为食品虽然还未能为人们广泛接受，但
被加工 成口服液、营养液、食品添加剂、软饮料、含酒精饮料等，已逐渐被人们所接受。虫

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