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灰樹花發酵工藝的研究進展

2020-08-26 12:18:16 來源: 世界杯賽程預測 導刊

　　灰樹花發酵工藝的研究進展
　　該文簡要概述了近年來灰樹花發酵工藝的技術研究，以灰樹花菌種選育、液體發酵及固體發酵為切入點，闡明並總結了灰樹花發酵工藝的現狀，期望能給灰樹花產業的發展提供理論指導和技術參考，促進該產業健康發展。
　　關鍵詞：灰樹花；菌種選育；液體發酵；固體發酵
　　近年來，菌類作為功能性食品和有益健康的藥物來源變得很有吸引力。灰樹花（Grifola frondosa），又稱舞茸、雲蕈、千佛菌，在日本、歐洲、北美和我國許多地區都有它的報道[1]。上世紀80年代初，日本率先開發出灰樹花人工栽培技術後，不斷有新的研究成果被報道，這些研究成果都表明灰樹花具有多種藥理作用[2-5]，加之酥脆的口感和濃鬱的香氣，被認為是十分珍貴的藥食用真菌，有著“菌中王子”的美稱。由此也導致了對灰樹花的需求量上漲。
　　隨著發酵技術在灰樹花產業中的運用，關於灰樹花的發酵研究也被陸續報道，現今已發現灰樹花菌絲體與子實體在藥理和化學上的差異性較小[6]，運用發酵技術開發灰樹花是可行的。為此，該文整理了近年來灰樹花發酵工藝的技術研究，並對其進行了歸納和總結，期望能給灰樹花的工業化生產與開發提供理論指導和技術參考，促進灰樹花產業的健康發展。
　　灰樹花菌種選育
　　優良菌種是發酵工業的基礎和關鍵，也是顯著提高產品產量和質量的前提。目前獲取優良菌種的方式主要有自然選育和誘變選育，誘變選育與自然選育相比，突變的頻率和變異的幅度要高很多[7]。正是如此，灰樹花的菌種選育大多采用誘變育種。
　　據陳石良等[8]報道，對灰樹花實施連續紫外誘變後，得到的菌株能在液體培養基中快速生長，提高菌絲體含量和多糖總量的幅度分別有129.1%和75.6%。又有張建[9]經過試驗得出灰樹花紫外誘變時間為30 s，微波誘變時間為10 s，在20 L發酵罐中培養後，多糖含量和菌絲體產量都大大提高。郭嘉瑞[10]也采用類似的方式，先對灰樹花菌絲進行70 s微波輻照，再進行15 min紫外線照射，選育了一株高產多糖的菌株，其胞內外多糖產量與菌絲體生物量都有較大提高。還有Chen Zhao等[11]將灰樹花菌絲打碎後利用宇宙射線獲得了高產胞外多糖的菌株。
　　此外，還有利用原生質體進行誘變的報道。全衛豐[12]利用2%溶壁酶對灰樹花菌絲進行酶解，發現酶解溫度32 ℃，酶解3 h是製備灰樹花原生質體的最佳參數，接著在距離樣品20 cm處，用15 W紫外燈管照射60 s，最終菌絲體幹重和胞內多糖含量都得到了很大提高。徐誌祥[13]等也采用類似方法成功篩選出高產多糖的菌株。
　　灰樹花液體發酵工藝
　　液體發酵技術最早出現在20世紀40年代的美國，此後被廣泛運用於藥食用真菌的培養，灰樹花也不例外。
　　在搖床培養階段，一般以確定培養基組分和發酵條件為主。楊箐[14]和張醫芝[15]通過優化培養基，都顯著提高了菌絲體和多糖含量。楊浣漪[16]也通過培養基優化，提高了灰樹花菌絲體生物量1.9倍、胞內多糖含量0.75倍以及β-葡萄糖苷酶活力2.71倍。具體搖床發酵工藝見表1。
　　在小型發酵罐培養階段，Lee等[17]采用自定向優化技術對5 L攪拌式發酵罐培養灰樹花進行了優化，得出pH值 5.06、通氣量1.16 vvm、攪拌速度166 rpm為最佳條件。繼續培養發現pH值、溶氧和流體力學對菌絲形態有顯著影響，進而會抑製胞外多糖產生。當菌絲形狀為羽狀菌絲團時，在最佳培養條件下，能得到最大生物量16.8 g/L，胞外多糖5.3 g/L。在5 L氣升式發酵罐中進一步培養，也發現菌絲生物量和胞外多糖產量均低於攪拌式發酵罐。對於發酵罐類型如何選擇，李炳功等[18]也有類似報道。Shih等[19]對5 L攪拌式發酵罐補料分批發酵和分批發酵進行了研究。結果顯示，當培養基中葡萄糖濃度低於5 g/L時，進行葡萄糖分批補料，可大大增強灰樹花菌絲生物量和胞外多糖的積累，且兩者高於分批發酵。
　　有時添加一定量果蔬汁、中藥提取物、植物油、滑石粉和氧化鋁等也可以提高產物含量。吳林秀[20]向灰樹花液體培養基中加入果蔬汁，提高了菌絲體生物量。侯曉梅[21]等發現一定量的中藥提取物可以顯著提高灰樹花胞外多糖。雷德柱等[22]往灰樹花液體培養基中加入多種植物油，發現較低濃度的橄欖油可促使胞外多糖的形成，而較低濃度的豆油則可提高菌絲體含量。Hsieh等[23]證實在不同氧濃度下，添加橄欖油可提高菌絲生物量和多糖含量。在2008年，Hsieh等[24]又報道紅花籽油、大豆油、葵花籽油都有利於灰樹花菌絲生長，而紅花籽油和葵花籽油卻會抑製胞外多糖產生。然而Shih等[19]發現所有植物油都不能提高灰樹花胞外多糖產量。楊箐[14]也於2009年提出1%的葵花籽油不利於形成灰樹花多糖。還有報道通過滑石粉和氧化鋁來提高灰樹花菌絲體和多糖的[25,26]。這些都說明一定量的不同添加物對產物存在不同程度的影響。
　　此外，通過磁場輔助、改進發酵設備來提高灰樹花液體發酵工藝也被證明是有效的[27,28]。
　　灰樹花固體發酵工藝
　　相比液體發酵，固體發酵基本不含遊離水並且微生物在接近自然狀態的情況下生長，可產生一些在液體發酵中不產生的酶或者其它代謝產物。Huang等[29]通過固態發酵，發現灰樹花含有很高的植酸酶活性。當利用糙米作為培養基質時，顯著的抗氧化特性會體現出來，同時黃酮類化合物和總酚含量也會提高。因此，利用菌類分解植酸，可以增加肌醇含量，提高發酵產物的生理活性。2008年，Svagelj等[30]提出濕度大於70%有利於灰樹花菌絲在固體基質上的生長和多糖產生。劉偉民等[31]在2010年也提出水分和pH值對灰樹花固體發酵的有很大影響。此外，根據Vaher等[32]的研究，Postemsky等[33]發現利用固態發酵含灰樹花菌絲的麥麩可增強麥麩的抗氧化活性，這也說明利用固態發酵灰樹花可產生高附加值的產品。
　　灰樹花作為一種珍貴的藥食用真菌，其藥食用價值已得到認可。但灰樹花產業在發酵工藝方麵還有很多地方亟需完善，比如提高優良菌種選育的概率，發酵放大工藝、發酵過程技術等。不管何種方式，都是為了盡可能地開發灰樹花的藥食用價值。隨著消費者健康意識不斷加強，已有很多灰樹花產品被開發出來或者正在被開發，如灰樹花保健飲料[34]，抗腫瘤藥膳等[35]，這都表明該產業良好的發展趨勢，相信該產業的前景一定是光明的。
　　參考文獻
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　　作者簡介：盛嘉俊，男，碩士研究生，研究方向為應用生物技術。
　　盛嘉俊 鄒艾一 何建輝
　　廣州市微生物研究所
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