生物发酵技术在食药用真菌领域的应用现状

张风云

伊犁川宁生物技术股份有限公司 新疆伊宁市 835000

摘要：生物发酵技术出现于1980年代，其主要内容是利用大型气体发酵设备生产大量菌丝体或其次生代谢产物。最初主要用于食品、化工、医药等领域。近年来，随着绿色循环经济模式的发展，传统的食品和食药用真菌产业在生物发酵技术的带动下，不同程度地完善了产业模式、产业网络和产业优势。生物发酵技术在食药用真菌生产及深加工中的应用，综合考虑食用菌的一般品种、一般养殖环境、工艺主流程、工艺主要控制点和食用菌应用方向

关键词：生物发酵技术；真菌领域；应用现状

1.引言

作为高科技产业，生物发酵产业已经取代了传统的高污染、高能耗的工业生产模式。生物细胞或酶的生物催化功能是用于生产有价值产品的大规模材料，这是生物生产、加工和转化领域的重要组成部分。近年来，与生物发酵相关的行业逐渐扩大，包括有机酸、氨基酸、淀粉糖、酶制剂、酵母、多元醇、多功能生物制剂、生物医药、造纸、新能源等。

2．生物发酵产业发展现状

“十二五”期间，全国生物发酵产业规模不断扩大，创造了多个有名品牌，自主创新能力不断增强，产业结构优化步伐加快，国际竞争力日益凸显，生物发酵产业随着国家的发展程度不断扩大，总体保持稳定的发展趋势。基础生物发酵产品产量从2010年的1800万吨增加到2016年的2629万吨，年总产量从2000亿元增加到3000亿元以上。生物发酵产业在国家产业政策的引导下，以适应市场需求为目标，推动结构调整和产业提升，改变原有单一产品的模式，逐步形成多产品协调产业发展的模式。以味精、赖氨酸、柠檬酸、结晶葡萄糖、麦芽糖浆、果葡糖浆等大宗产品为主体，小量氨基酸、功能性糖类、微生物低聚糖、多糖等高价值食品为补充。

中国企业不断提高自主研究能力和技术创新水平，以国际先进技术为依托，开展技术创新和技术改造，同时加强合作，充分发挥高校和企业的作用。转向新技术来实现技术和集成产品。现有国家工程研究中心3个，国家工程技术研究中心4个，国家企业技术中心23个，产业技术研发中心15个。生物发酵行业面临激烈的竞争、兼并和市场重组，进一步提高了行业集中度。目前年产值超过100亿元的大型企业集团有5家。发酵产业规模虽小，但近年来发展迅速，销售收入过亿元的企业有8家，产品种类增加了20多个产品门类。同时，如果国内市场的份额不到10%，现在已经增加到接近30%，并且有一些出口。商品市场竞争明显改善，改变了过去完全由国外产品主导的局面。

3. 食药用真菌发酵常见品种

近年来，根据各种目标产品，生物发酵技术生产的食用和药用蘑菇主要分为两类：一类提高生产效率、缩短生产周期或降低生产成本；发酵产品主要是次生菌（液体菌种）；另一类由于生产过程不够稳定，生产必须掌握菌丝体发酵的方法，以获得菌丝体及其衍生物。发酵常见品种见表 1。

表1 食药用真菌发酵常见品种

4. 食药用真菌发酵常用培养基

食药用真菌的生物发酵主要分为固体发酵和液体发酵。常用的固体发酵手段有蔗糖、石膏等。这种发酵方式用于食药用真菌发酵的早期阶段，产品开发的灵感来自于六神曲等药物固态发酵固体发酵过程。液体深层发酵的基本发酵过程类似于生物抗生素发酵，其培养基主要由碳源、氮源、无机盐、微量元素和生长因子组成。这些包括基于碳源（如玉米、马铃薯、木薯）、淀粉、葡萄糖和糖蜜的产品；氮源的种类很多，主要有大豆粉、花生粉、玉米糖浆、鱼粉、麸皮和谷物馏分、尿素等。碳氮比是食药用菌生物发酵的关键因素，不同菌种的最佳碳氮比不同，同一菌种不同发酵阶段所需的碳氮比也不同，无机盐和微量元素主要有磷、镁、钾、铁、硫等，它们的主要功能是支持食药用真菌菌丝体的生长和繁殖，以及细胞相关蛋白的稳定性。各种食品和药用蘑菇在生长因子方面所需的生长因子，主要是维生素、氨基酸和生物碱；煮沸的玉米饮料和调味提取物含有多种常用于食药用真菌的生长因子。在真菌的生物发酵中，它与生长因子一起使用。另外，为了使食药用真菌菌丝在发酵培养基中生长旺盛，常根据野生仿制的原则加入天然产物提取物，例如在松乳菇液体发酵过程中加入松叶提取物，在桑黄菌的生物发酵中添加桑叶浸提液。

5.食药用真菌发酵基本工艺流程

食用药用菌的固体发酵过程比较简单，基本过程（图1）与白酒固态发酵相似，不同之处在于菌种的制备和真菌物质的分离去除。菌种的制备采用了食药用真菌菌种的制备过程，主要取自本地品种，从原种到发酵后的真菌物质。一些食药用真菌的固体发酵需要经过后熟的过程。例如桑黄和牛樟芝需要经过后熟的过程，以积累更多的活性药物；但是，一些食用药用菌的发酵不需要后熟的过程，例如猴头菇的固体发酵过程中，在菌丝长满后后可以立即分离。取菌丝体后，有的经干燥、研磨，制成主加工产品，有的从菌丝体中的活性物质（多糖、三菇等）中分离除去，得到深加工产品。

食药用真菌的液体发酵过程（图 2）与抗生素发酵非常相似。一些不同的地方主要在发酵后期菌丝的处理方面。因此，在发酵过程中，需要对发酵后期菌丝保持一定的稳定期，以确保接种后细菌快速生长。以菌丝为基础的真菌获得食药用生物发酵的主要目的是获得大量富含药物的菌丝。在发酵过程中，需要考虑菌丝体中活性物质的含量，如香菇液体发酵过程要考虑菌丝体中香菇多糖含量。

图1 食药用真菌固体发酵工艺流程 图2食药用真菌液体发酵工艺流程

6. 食药用真菌发酵过程控制关键点

由于食用药用菌的固体发酵没有很多可控因素，所以讨论的重点是液体深层发酵过程的控制。与传统的抗生素液体深层发酵过程工艺相比，液体发酵技术在控制食用菌和药用菌的液体发酵过程方面更为先进，尤其是对液体菌种的生产。具体的控制因素包括温度、溶解氧含量、pH、泡沫、污染和样品状态。温度控制应根据不同类型菌丝体生长和代谢产物积累的最适温度进行，一般保持在22-30℃。控制溶解氧、无菌空气进入食药用真菌发酵通常为0.5-1.0m3/min。在接种初期，由于菌丝数量少，可大大减少无菌空气吸入量；中期，增加氧含量通入速率，相应地增加搅拌速率和增加溶解氧浓度以促进菌丝生长；在发酵后期，菌丝体的生长进入稳定期和次生代谢产物合成期，对氧气的需求减少，可显着减少通气量。必须提供适当的通气，使食药用真菌处于较强的活性状态，以满足食药用真菌在发酵过程中产生大量液体菌种的要求。因为大多数食食药用真菌，如平菇，在液体发酵过程中，培养基的pH值会降低，因此需要在培养基中加入碱性物质，如氨水，以保持适当的pH值，并确保低pH值的存在。可以加快菌丝体的成长，食药用真菌液体发酵过程中最常用的消泡剂——天然大豆油和合成聚氧丙烯甘油消泡剂。推荐使用后者，因为豆油容易对环境造成危害。食药用真菌液体发酵中菌丝培养主要有四个方面：菌丝形态、菌丝组成、菌丝状态和有效物质组成。

7. 食药用真菌发酵应用方向

发酵后的食药用真菌主要有三大用途。第一个方向是食物。许多食药用真菌营养丰富，对健康有很大的价值。松乳菇、牛肝菌、鸡枞菌等减缓和栽培技术在某些物种，各种饮料和食品中具有广泛的应用。利用生物发酵技术大量生产菌丝体，进而制备出多种具有重要应用的功能性饮料。第二个方向是医学。食药用真菌对消除和治疗慢性病有显着影响，因此在医学上广泛使用。例如，以蛹虫草菌粉为基质的百灵胶囊，用于治疗慢性肾病；以云芝散为主要原料，永兴胶囊用于治疗慢性肝炎。第三个方向——主要是日用化学品，主要集中在银耳、灵芝、茯苓、虫草等等。将这些提取物添加到您的日常化学品中，以实现皮肤美白和恢复活力的功能。

8.结语

可持续的科学技术进步正在不断加强和改善世界生物发酵行业的状况。作为国家战略发展产业的重要组成部分，生物发酵产业不仅对食品工业做出了重大贡献，而且对食品、医药、纺织、造纸、能源等领域也做出了重大贡献。大力支持，拓宽农产品加工业链条，提高农产品附加值，突出多方共赢的非凡成效。本文主要对食用药用菌发酵的一般类型、一般栽培环境、主要工艺过程、发酵过程的控制和发酵后的应用方向进行分析。

参考文献

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