学文网论文关键词食用菌液体培养;发展状况;优势;应用前景
论文摘要食用菌液体培养技术因其生产周期短、产量大、质量高、经济效益突出等优势而被广泛研究和应用。对食用菌液体培养技术的发展、食用菌液体菌种技术的优势以及液体培养技术在食品、医药等行业中的应用前景作了综述。
食用菌液体培养又称深层发酵或液体发酵。主要原理是在发酵罐或三角瓶中加入液体培养基,通入无菌空气以增加培养基中溶氧含量,提供食用菌菌丝体呼吸代谢所需要的氧气,同时加以搅拌或振荡,并控制适宜的外界条件等,使菌体在液体深处繁殖发育,获得大量的菌丝体或代谢产物。目前,国外的食用菌深层发酵研究主要是获取风味物质(食品)和特殊代谢产物(医药、饲料),国内研究则集中在液体菌种的生产及提取代谢产物等[1,2]。本文对食用菌液体培养技术的发展、液体培养技术生产食用菌菌种的优势及其在食品、生物医药等行业中的应用和发展前景等加以介绍。
1食用菌液体培养技术发展状况
1.1食用菌液体培养法的起源与发展
食用菌的液体发酵是在抗生素发酵技术的基础上发展起来的,1947年美国的汉姆非特(HumfeldH)首先提出了液体培养法生产蘑菇菌丝体。1948~1954年他们选出了适合液体培养的蘑菇菌株。1953年美国人布洛克博士(S.S.Block)用废柑汁深层培养出了野生蘑菇。1958年沙克斯(SzuecsJ)第1个在发酵罐内培养出羊肚菌菌丝球。日本的杉森恒武等于1977年用1%的有机酸和0.5%的酵母膏组成液体培养基,取得大量香菇菌丝体。从此,食用菌的培植开始从农业生产跨入了工业生产的领域。
1.2我国食用菌液体培养技术的发展
我国是在1958年开始研究蘑菇、侧耳深层发酵。到1963年,已经能进行羊肚菌的工业化商品生产。从此,食用菌产品的获得开始由简单的农业种植而转入工业发酵生产。20世纪60年代末期,我国已能大规模采用深层发酵法生产食用菌,主要研究单位有四川抗生素研究所、三明真菌研究所、中国医药科学院药物研究所、上海新型发酵厂等。研究主要集中在药用菌的生产,如灵芝、蜜环菌、银耳芽孢等菌类[3]。20世纪70年代开始研究香菇、冬虫夏草、猴头、黑木耳等食用菌的液体发酵。20世纪90年代,由于发现食用菌多糖有抗癌活性,使得一些具有生理活性物质的菌类(如云芝、灰树花等)引起了更多的关注,针对这些菌类的深层发酵培养技术的研究也得到长足发展。
目前对食用菌液体发酵的报道很多,而在利用液体菌种直接用来生产食用菌子实体方面,国内只有少量的报道[4]。如甘肃省科学院生物研究所的李玉珍等研究了侧耳液体菌种在不同培养料上的性状表现,重庆师专的朱健勇等进行了液体发酵菌种生产金针菇子实体的试验,得到了菌丝生活力强、接种面大、发菌速度快的一些结果。但是这些试验一般也都停留在实验室阶段,没能在生产上推广应用。究其主要原因,是因为液体深层发酵的设备投入大、风险高,一般个体生产户不愿投入;接种技术不过关,在接种过程中往往容易产生污染;菌种不易保存,发酵以后必须马上投入使用等,因而造成了液体菌种生产子实体技术一直未能推广应用。
2液体培养技术制备食用菌菌种的优势
2.1生产周期短
制备液体菌种一般只要5~7d,周期短,速度快。而培养1瓶固体栽培菌种需要30d左右,仅发菌时间就比固体菌种减少了1/2以上。此外,用液体菌种作为母种或原种来扩大培养原种或栽培种时,也要比采用固体菌种快得多。一般液体种要比固体种提前成熟10~20d。因为液体菌种有流动性,各个菌丝球和菌丝片断可以流散在不同的部位萌芽,发育点多,内外上下一起长,6~12h菌丝萌发,15~20d可长满栽培袋,大多数品种10多天就可出菇。
2.2菌龄一致
由于固体菌种是靠接种块上的菌丝体蔓延长成的,这样不仅培养菌种的速度慢,而且处在菌种瓶(袋)上部和下部的菌丝体菌龄差异较大,一般要差20~30d,往往当下部菌丝体刚长到瓶(袋)底时,处在接种处的上部菌丝体就接近老化。而液体菌种则生长发育均匀一致,菌龄整齐,液体发酵5~7d时的菌丝体正值旺盛生长期,接种后萌发快,菌丝活力强,发育健壮。用其拌料栽培,其菌丝生长速度较一致,现蕾及出菇时间一致,便于管理、采收与加工。
2.3接种简便
流质状态的液体菌种还便于接种工作的机械化、自动化,有利于工作效率的提高,更适合食用菌的工厂化、标准化生产。并且液体菌种萌发速度超过了杂菌滋长速度,杂菌几乎没有滋生的机会,因此克服了杂菌污染的技术难题,保证了产品质量。
2.4降低成本
采用三角瓶或发酵罐生产液体菌种,产量高,原料便宜,成本不到固体菌种的1/3。同时,由于其生产周期短,不使用菌种瓶,可省去装瓶、挑弃污染瓶、接种、挖瓶等繁杂工艺,节省了劳力、电耗和空间。
2.5效益显着
液体菌种的生产厂房面积小,生产效率高,易进行自动化控制,产品质量稳定,产品易于提取和精制[5],使得质量与产量明显高于传统的生产方式,经济效益显着。
2.6液体菌种是食用菌产业化的必由之路
实践证明,液体菌种代替固体菌种在生产上是可行的,能扩大生产规模、提高生产效率、降低生产成本、缩短生产周期,为食用菌的工业化、集约化生产奠定了基础。由于液体菌种具有不便运输、保存等限制因素,可利用液体菌种作原种,扩繁成固体栽培种,可明显缩短制种周期。这样既克服液体菌种的缺点,又能发挥其优势,虽然这样不能充分体现液体菌种的先进性,但这一途径比较适合我国食用菌生产的国情。现在一些大型的食用菌生产加工企业,正成为液体菌种推广的示范基地。例如山东九发的双孢蘑菇工业化生产线,北京天吉龙食用菌公司的白灵菇生产线,上海浦东天厨菇业有限公司的“天厨一号”纯白金针菇生产工厂。这些现代化的食用菌工厂,既是液体菌种的使用者,同时又起到示范推广的作用,必将会在生产实践中推动液体菌种生产使用技术的不断发展。
3食用菌液体培养技术的应用与前景
3.1食品工业上的应用
液体发酵食用菌菌丝体的营养成分,无论是蛋白质、氨基酸,还是维生素的含量,都类似于子实体。目前食用菌液态发酵正在大量研究开发中,由于用工业化液体发酵来生产食用菌蛋白质,要比饲养家禽或家畜来获取蛋白质的时间短、效率高、成本低。因此,食用菌的深层发酵在食品工业方面将有很大的发展前途,将有望成为21世纪人类所需的主要蛋白质的来源之一。
3.2生物医药产业上的应用
食用菌在深层培养过程中会产生多糖、生物碱、萜类化合物、甾醇、酶、核酸、维生素、具抗生素作用的多种化合物以及植物激素等多种生理活性物质,这些物质分别具有对心血管、肝脏、神经系统、肾等人体器官的防病治病作用以及抗癌、消炎、抗衰老、抗菌、提高免***力等功效[6,7]。目前,许多液体发酵的食用菌菌丝体可用于制药,对于那些在人工栽培条件下不易形成子实体或者其菌丝体与子实体含相类似有效成分的覃菌,可以利用发酵产物代替子实体。现在,我国市场上供应的食用真菌药物,如蜜环片、灵芝菌片、宁心宝胶囊等均已采用液体发酵菌丝体制造。
3.3其他行业上应用
液体发酵形成的菌丝体以及含有多种代谢产物的发酵液,是上等的饲料,一般作为蛋白质原料加入到饲料中,具有易吸收、转化效率高、经济效益好等特点,将是动物饲料中蛋白质的重要来源。
4结论
随着科学技术的发展,尤其是微生物学、蕈菌学、发酵工艺学和工程学的相互渗透和交叉,特别是发酵产物分离技术的发展,食用菌液体发酵技术在食品和医药等行业上的应用将更广泛、前景更宽阔。食用菌液体培养技术在制备食用菌菌种上的突出优势使其将成为我国食用菌生产工厂化、规模化的必由之路,并将促使我国的食用菌发展得到质的飞跃。
参考文献
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