雁北嗜蓝孢孔菌固态发酵研究*

郭 尚，李艳婷**，徐莉娜，郭霄飞，李银生，南晓洁，刘晓钢，张红刚，张 程，朱 敏，周 伟，陈 楠

（1.山西省农业科学院食用菌研究所，山西 太原 030031；2.山西省太原市阳曲县农委，山西 太原 030100；3.山西师范大学生命科学学院，山西 临汾 041000）

雁北嗜蓝孢孔菌（Fomitiporia yanbeiensisS.Guo&L.Zhou），属于锈革孔菌目（Hymenochaetales）锈革孔菌科 （Hymenochaetaceae） 嗜蓝孢孔菌属（Fomitiporia）[1-2]，是山西省农业科学院食用菌研究所科研人员首次在山西右玉地区沙棘树上发现的，经过生物形态学、分子生物学鉴定，确立了雁北嗜蓝孢孔菌的新种分类地位。经测定，该菌子实体蛋白质含量为16.10%、粗多糖含量为2.14%、粗脂肪含量为1.02%、氨基酸含量达12.51%，还包含黄酮类、三萜类化合物和葡聚糖等多种功能性成分，另通过小鼠试验表明雁北嗜蓝孢菌无急性、毒性，具有极高的开发和利用价值[3]。现已对雁北嗜蓝孢孔菌进行了菌丝母种固体培养条件研究、液体菌种培养条件研究和栽培基质初步研究。

谷类作为我国的传统主食，在我国的饮食文化中占有举足轻重的作用。谷物的主要成分包括淀粉和蛋白质，除此之外还含有一些酚类物质。用谷物作为培养食用菌的原料，不仅较大地提高了谷物的营养价值，而且还可充分利用其中的食用菌菌丝体及其代谢产物，具有投资少、成本低、可大规模生产等优点[4-7]。山西有着种类繁多的特色杂粮谷物，不同杂粮谷物之间的营养成分和理化性质有一定差异，但并非每种物质都可以作为食用菌的培养基质。在食用菌栽培生产过程中，一般采用麦粒作为原种培养基质，缺点是易吸水膨胀而导致霉烂、生虫。

本试验选用山西地区常见的藜麦、荞麦、小米、小麦、玉米、燕麦、黄豆、薏米、大豆、大米共10种杂粮谷物作为发酵基质，经固态发酵试验明确雁北嗜蓝孢孔菌在各种谷物中的发酵特点，通过了解该菌的生长特性以获得最优质的固态发酵产物，为该菌的开发与综合利用提供理论基础。

1 材料

1.1 菌株

菌株材料采集于山西右玉地区，该地区海拔为1 352 m，位于北纬 39°59.13′、东经 112°28.16′处；为针阔叶林和混交林地生长地带，其寄主是沙棘树（Hippophae rhamnoidesLinn.），子实体保藏于山西省农业科学院食用菌研究所，标本编号为SXSYJBB1510；组织分离得到的纯菌株，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心和山西省农科院食用菌所（编号分别为CGMCCNo.13380和 SXSYJJZ No.1510）。

1.2 材料

选用颗粒饱满，新鲜无虫蛀、无杂质的优质小麦、玉米、大豆、藜麦、荞麦、薏米、燕麦、蚕豆、大米、小米。

2 方法

2.1 谷物培养基制备

2.1.1 浸煮

按所需用量称出杂粮谷物，淘洗去除粉末和杂物，将玉米、小麦、大豆、黄豆煮沸，以手掐无白心，又不能开花为标准，立即捞出摊于地面上晾干至不沾手（水分含量约40%）。将藜麦、荞麦、燕麦、大米、小米水中浸泡4 h左右，捞出晾干至不沾手（水分含量约40%）。

2.1.2 配料分装与灭菌

将浸煮好的谷物按其干质量加入1%的碳酸钙和1%的石膏粉，pH值自然，拌匀后分装至玻璃瓶中，以肩高处为基准，不宜过满。每瓶装量约为150 g（湿重）。每种谷物设置10个重复。放入高压锅中，121℃灭菌2 h。

2.2 接种

灭菌的谷物培养基放凉后，在超净工作台内接种。按无菌操作要求，将活化后的斜面菌种取一小块，切成大小为0.5 cm×0.5 cm，接种至培养基的中央。

2.3 培养与观察

将接种后的原种瓶直立于菌种架上培养，培养室要保持清洁卫生，通风干澡。25℃黑暗培养[8]。

定期观察记录菌丝生长情况。同时每隔7 d测量雁北嗜蓝孢孔菌菌丝在瓶内生长的长度[9]。

从上世纪90年代末开始，欧盟对天然气行业进行改革。为了实现一个包括能源在内的共同市场，欧盟通过统一的改革方案和监管机构，打破垄断，促进竞争，强制拆分了大型能源企业的生产与管网输送业务，将全能型的大型能源公司拆分成若干家独立的、经营能源输送业务或从事能源生产的单一公司，实施网运分离，最终形成“X+1+X”产业链结构。上游气源市场和下游终端销售市场实行多家主体自由竞争，中游输配管网保持自然垄断，实施第三方气源的无歧视公平接入，实现了天然气管网公平开放以及上游供应和下游销售环节的充分竞争（见图2）。

3 结果与分析

3.1 雁北嗜蓝孢孔菌在不同谷物培养基质上的发酵情况

雁北嗜蓝孢孔菌在不同谷物培养基质上的发酵情况见表1。

由表1可以看出，雁北嗜蓝孢孔菌在10种基质中均能发酵，萌发时间都是1 d；在大米和薏米中发酵速度最快，菌丝生长速度分别达到2.22 mm·d-1和2.24 mm·d-1，差异不显著，且菌丝浓密程度均较密，但大米中菌丝颜色较为洁白，而薏米中菌丝颜色略显灰白；燕麦、小麦、玉米中发酵速度次之，菌丝生长速度都在2 mm·d-1左右，差异不显著，但颜色发黄、灰；在大豆中虽然生长略慢，但菌丝颜色洁白且非常浓密；而在藜麦和荞麦中接种初期菌丝浓密且洁白，但由于生长时间最长，后期出现菌丝发黄，菌种老化的现象；在大豆中菌丝生长速度为1.51 mm·d-1，虽然其生长速度较慢，但在整个生长过程中菌丝始终保持洁白、浓密的状态。雁北嗜蓝孢孔菌菌丝在小米中的发酵表现最差，不仅生长慢且菌丝稀疏，全程菌丝颜色黄。

表1 雁北嗜蓝孢孔菌在10种谷物培养基中的发酵情况Tab.1 Fermentation of Fomitiporia yanbeiensis in 10 grain media

3.2 雁北嗜蓝孢孔菌谷物发酵过程中不同阶段的生长情况

雁北嗜蓝孢孔菌谷物发酵过程中在不同阶段的生长情况如图1所示。

由图1可以看出，在培养试验中，每种基质设置10个重复，发酵满瓶时间最短的是小麦、薏米和燕麦，为7周，即7周时3种基质10个重复已全部发酵完成；玉米、黄豆次之，发酵满瓶时间为8周；小米发酵满瓶时间为9周，荞麦和大豆发酵满瓶时间为10周；藜麦发酵满瓶时间最长，达到15周时菌丝仍没有全部长满瓶底，并且由于发酵时间过长，菌丝已发黄老化。

雁北嗜蓝孢孔菌谷物发酵过程中不同阶段的菌丝生长量趋势基本相同，即发酵菌丝在3周内长满基质上表面并开始纵向向下生长，只有小米培养基中的菌丝在2周内就长满料面上表面并开始纵向向下生长。

在小米培养基中，前2周的菌丝生长量达到7.8 cm，第6周的生长量降到0.3 cm，综合计算，小米固态发酵前5周的菌丝生长量为10.9 cm，占总生长量的83%。

图1 雁北嗜蓝孢孔菌谷物发酵过程中不同阶段的生长情况Fig.1 Growth of Fomitiporia yanbeiensis at the different stages of grain fermentation

在薏米、燕麦、大米3种培养基中，前3周的菌丝生长量分别为9.4 cm、9.7 cm、8.9 cm，第7周的生长量均降至0.2 cm，综合计算，雁北嗜蓝孢孔菌在薏米、燕麦、大米固态发酵过程中前6周菌丝生长量分别为13.2 cm、12.5 cm和13.3 cm，分别占到总生长量的99%、93%和99%。燕麦前5周发酵中的菌丝生长量为11.9 cm，占到总生长量的88.8%。

在小麦、玉米、黄豆3种培养基中，前3周的菌丝生长量分别为8.7 cm、8.6 cm和7.8 cm，小麦培养基中第7周发酵完成，其他2种第8周的生长量降至0.1 cm和0.3 cm，综合计算，雁北嗜蓝孢孔菌在小麦、玉米、黄豆固态发酵过程中前7周菌丝的生长量分别为12.3 cm、13.5 cm和12.4 cm，分别占到总生长量的100%、99%和97%。小麦中前5周发酵中的菌丝生长量为11.4 cm，占到总生长量的93%；玉米前6周发酵中的菌丝生长量为13 cm，占到总生长量的95.6%。

在藜麦培养基中，前3周的菌丝生长量达到8.7 cm，第12周的生长量降到0.3 cm，综合计算，藜麦固态发酵前5周菌丝生长量为10.9 cm，占到总生长量的84.5%。

3.3 雁北嗜蓝孢孔菌菌丝在不同培养基质上的生长趋势

雁北嗜蓝孢孔菌菌丝在不同培养基质上的生长趋见图2。

图2 雁北嗜蓝孢孔菌菌丝在不同谷物培养基中的生长速度趋势图Fig.2 Trend of Fomitiporia yanbeiensis mycelium growth in different grain media

从图2中可以看出，雁北嗜蓝孢孔菌菌丝在10种天然培养基中生长的总体发酵趋势是第1周均在2 mm·d-1以上，第2周除10号小米培养基外均有所下降，第3周除小米外其他9种基质的生长速度均达到顶峰，之后基本呈现下降趋势，接近满瓶的时候生长速度最慢。10号基质小米在第2周和第3周出现与其他9种基质不同的表现，这是因为在其固态发酵过程中，由于接种点在料面上表面的中央，10号基质小米中的菌丝在2周内就长满了料面上表面，已开始纵向向下生长，加之接种后接种点纵向向下生长的同时还横向向外生长，2个生长方向的生长趋势在第2周结合在一起得到加速，所以生长速度达到顶峰；而其他9种基质由于在前2周生长速度较慢，第3周才能达到顶峰。

4 讨论

功能性食品，即具有特定营养功能的食品，主要适用于特定人群，在不以治疗为目的的前提下，具有调节人体某种生理功能的作用。食用菌因含有高蛋白、低脂肪，且味道鲜美，被公认为是最理想的营养组合和健康食品；还因含有多糖、微量元素、自由清除剂和腺苷衍生物等功能性成分，具有一定的医疗保健功能，因此食用菌功能食品的开发有着广阔的前景和经济、社会价值。目前，我国利用食用菌加工的功能食品有20多种，主要包括5类：饮料型、糕点型、胶丸型、口服液型和即食食品[10-12]。

雁北嗜蓝孢孔菌是山西省农业科学院食用菌研究所科研人员首次在山西右玉地区沙棘树上发现的，经过生物形态学、分子生物学鉴定，确立了雁北嗜蓝孢孔菌的新种分类地位。分析其营养、药用价值和急性、毒性，结果表明此菌含有丰富的蛋白质，氨基酸组成合理，脂肪含量较低；另外还含多糖、黄酮类三萜类化合物和硒元素等多种功能性成分；通过小鼠试验分析，确定该菌属无毒级别。雁北嗜蓝孢孔菌味甘温微苦，当地人将其作为传统药物，具有提高免疫力、抗感冒等功效，具有很高的开发和利用价值。

由于雁北嗜蓝孢孔菌发现时间短及生境特殊，目前人工驯化栽培仍未能实现，对此菌的开发利用也仅限于采集野生子实体和液体发酵培养研究。经测定分析，此菌液体菌丝体中功能成分含量与子实体中含量相比相差较大，菌丝体中黄酮含量是子实体含量的25.8倍，三萜类化合物含量是子实体中的4.66倍，β-葡聚糖是子实体含量的2.38倍。由此可见，相比新鲜子实体，菌丝体的功能性成分含量更高[13]。因此，采用菌丝体代替子实体进行该菌的开发利用，可有效利用其功能成分，不仅降低试验成本，还可减少对野生资源的破坏。本研究主要利用食用菌菌丝体而非子实体，特别是对解决很多难以驯化野生食（药）用真菌中特效成分的直接利用问题尤为重要。

谷物营养价值较高，采用丝状真菌发酵谷物，可以提高营养成分含量。山西省是我国小杂粮主产区，主要分布于晋北、晋西北，太行和吕梁丘陵山区。山西省小杂粮资源品种丰富、产品品质上乘、种植面积大且种类齐全，在国内外享有“小杂粮王国”之称，并以其独特的风味和营养保健功能备受现代人青睐。所以，就地取材，开发更多有价值的原料对于食用菌的开发利用意义重大[14-18]。

本试验的研究目的在于利用以雁北嗜蓝孢孔菌为代表的食（药）用真菌菌丝，在山西部分特色杂粮谷物中进行固态发酵培养，通过培养过程中真菌菌丝的发酵作用平衡杂粮谷物的营养成分。发酵产物经过烘干与粉碎，其中不仅含有杂粮谷物原有的丰富的营养物质和菌丝体的功能性成分，还含有菌丝体通过发酵产生的多种酶类和代谢产物。这些都是生产功能食品（如面包、蛋糕、饼干）的好原料[10-13]，因此将其称为“雁北蕈穀食品”原料。

本试验中所选取的10种发酵基质分别是小麦、玉米、黄豆、藜麦、荞麦、薏米、燕麦、大豆、大米、小米。通过不同发酵基质的筛选试验，雁北嗜蓝孢孔菌在10种基质中均能进行固态发酵，即10种固态发酵产物均可作为“雁北蕈穀食品原料”。在试验中，将菌种接种至玻璃瓶上表面中央部位，10种发酵基质中除小米培养基中的菌丝在2周内就长满料面上表面并开始纵向向下生长外，其他9种均在3周时间完成。10种发酵基质中发酵速度最快的均是在前3周，可占到菌丝总生长量的60%左右，之后呈现逐渐下降的趋势。

10种发酵基质中雁北嗜蓝孢孔菌固态发酵满瓶时间依次为7周、8周、8周、15周、10周、7周、7周、10周、7周、9周；总体生长趋势基本相同，但同一种培养基中每周的生长速度差异显著。研究雁北嗜蓝孢孔菌发酵过程中的不同阶段表现来看，在藜麦基质中发酵速度最慢，长势不好，发酵满瓶时间长达15周，但在发酵前7周菌丝生长量占到总生长量（满瓶量）的77.3%；在荞麦、大豆基质中发酵速度较慢，满瓶时间为10周，但菌丝长势最好，在其发酵前8周菌丝生长量占到总生长量（满瓶量）的96%～97%；小米发酵满瓶时间为9周，但菌丝长势最差，在发酵前5周菌丝生长量占到总生长量的84.5%；玉米、黄豆基质中发酵满瓶时间为8周，发酵速度较快，但在玉米中长势较差，黄豆较好，玉米前6周发酵中菌丝生长占到总生长量的95.6%，黄豆前7周发酵中菌丝生长量占到总生长量的97%；在薏米、燕麦、大米3种基质中，发酵速度最快，菌丝长势较好，发酵满瓶时间均为7周，在薏米和大米基质中发酵前6周的菌丝生长量占总生长量99%，而在燕麦发酵前5周菌丝生长量占总生长量88.8%。

在制备“雁北蕈穀食品原料”时，可以充分利用每种谷物固态发酵过程中不同阶段的特点，选择好发酵前的物料装量和发酵时间，以本次试验每瓶装料150 g（湿重）计算，为达到降低生产成本、减少生产投入的目的，藜麦固态发酵可选择装料量为原重量的77.3%，即116 g，发酵时间为7周；小米固态发酵可选择装料量为原重量的84.5%，即127 g，发酵时间为5周；荞麦、大豆固态发酵可选择装料量为145 g，发酵时间为8周；玉米固态发酵可选择装料量为143 g，发酵时间为6周；黄豆固态发酵可选择装料量为145 g，发酵时间为7周；薏米、大米固态发酵可选择装料量为150 g，发酵时间为6周；燕麦固态发酵可选择装料量为133 g，发酵时间为5周。

本文只研究了雁北嗜蓝孢孔菌在10种杂粮谷物中的固态发酵过程，对雁北嗜蓝孢孔菌在10种杂粮谷物中的固态发酵过程中的发酵趋势、满瓶时间、发酵速度、菌丝长势、菌丝颜色变化、装料量等进行了初步的研究，下一步试验还需结合发酵过程中的各营养成分变化来寻找最佳的发酵条件。