食用菌液體菌種技術(shù)優(yōu)勢(shì)、瓶頸及關(guān)鍵技術(shù)分析

王 杰 諶金吾

（黔東南州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，貴州凱里556000）

食用菌是世界公認(rèn)的健康食品，不僅含有人體所需的蛋白質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物，而且富含保健或藥用功效的高分子多糖、天然有機(jī)鍺、三萜類、微量元素硒等[1]，對(duì)人體健康具有重要的意義。菌種培育作為食用菌生產(chǎn)的基礎(chǔ)在食用菌產(chǎn)業(yè)中尤為重要。液體菌種是指通過液體培養(yǎng)基經(jīng)無菌培養(yǎng)得到的菌絲體或菌種。而液體菌種優(yōu)點(diǎn)隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及技術(shù)的提升越來越突出，因此液體菌種被越來越多的生產(chǎn)企業(yè)所接受。

1 液體菌種的優(yōu)勢(shì)分析

我國(guó)食用菌液體菌種研究應(yīng)用起步較晚，但隨著液體菌種優(yōu)勢(shì)的凸顯及相關(guān)技術(shù)的突破，液體菌種在食用菌產(chǎn)業(yè)中逐漸占據(jù)重要的地位。目前國(guó)內(nèi)主要的食用菌企業(yè)如中國(guó)綠寶、眾興菌業(yè)、雪榕生物、星河生物等均已引入液體菌種生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)。

1.1 生產(chǎn)程序簡(jiǎn)潔，制種時(shí)間短

相比繁瑣固體母種、原種等制作工序，液體菌種只是簡(jiǎn)單的擴(kuò)培，且為自動(dòng)化一鍵操作，生產(chǎn)程序簡(jiǎn)潔，操作方便。液體菌種以菌絲體液體深層次動(dòng)態(tài)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，能夠使?fàn)I養(yǎng)物與菌絲體充分接觸，提高營(yíng)養(yǎng)物的利用率，同時(shí)可人為控制培養(yǎng)條件，能夠?yàn)榫z生長(zhǎng)提供最佳條件，在較短的時(shí)間內(nèi)積累大量的菌絲體。相比制備固體菌種，液體菌種的制種周期優(yōu)勢(shì)明顯。楊慶堯等[2]采用液體菌種作為原種進(jìn)行栽培雙孢蘑菇研究，制液體種僅需23～24 d，比原工藝（固體種）快3～4倍，同時(shí)增產(chǎn)14%～29%。周全等[3]將液體菌種技術(shù)應(yīng)用于姬松茸栽培中，菌種的發(fā)菌時(shí)間縮短13 d。

1.2 菌種活力強(qiáng)，純度高

通過營(yíng)養(yǎng)成分的優(yōu)化，培養(yǎng)條件的選擇，液體培養(yǎng)方式能夠最大限度地滿足菌絲體的生長(zhǎng)需求，同時(shí)液體環(huán)境及不斷的氧氣更換有利于CO2等代謝廢物的排除，因此菌絲代謝旺盛，活力強(qiáng)。液體菌種的母種經(jīng)過嚴(yán)格的篩選純化，并采用現(xiàn)代微生物保藏技術(shù)，保證了種源的純度。液體菌種培養(yǎng)設(shè)備技術(shù)的提升，特別是發(fā)酵罐配套閥門及空氣過濾系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步，為液體菌種的高純度培養(yǎng)提供了保障。

1.3 污染率低

液體菌種接種后萌發(fā)快，能夠短時(shí)間鋪滿整個(gè)培養(yǎng)基質(zhì)，壓縮雜菌的滋生空間，降低污染風(fēng)險(xiǎn)。黃竹青等[4]試驗(yàn)證明，將液體菌種應(yīng)用于白色金針菇工廠化生產(chǎn)，不僅能夠縮短發(fā)菌周期，而且污染率明顯降低。FABIO R R等[5]對(duì)食用菌Pleurotus ostreatoroseus的接種方式進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于傳統(tǒng)的固體菌種技術(shù)，液體菌種接種后不僅發(fā)菌更加均一，且其污染率明顯降低。聶建軍等[6]栽培試驗(yàn)表明，與固體菌種栽培技術(shù)相比，液體菌種技術(shù)能夠?qū)㈦u腿菇染菌率降低4%。

1.4 栽培周期短，生產(chǎn)成本低

液體菌種比固體菌種發(fā)菌速度快一倍，出菇集中，縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)用工、能耗、場(chǎng)地等成本都大幅下降。有的食用菌（如杏鮑菇、金針菇）從制種到栽培，采收上市不超過30 d，更容易抓季節(jié)，趕行情。液體菌種以廉價(jià)、來源廣泛、不受季節(jié)影響的農(nóng)副產(chǎn)品或食品加工廢棄物為原料，在菌種培育時(shí)更加充分利用營(yíng)養(yǎng)成分，能夠有效地降低食用菌制種成本、減少固體廢物的排放。王金鳳等[7]考察了固體種接種和液體種接種兩種栽培方式對(duì)白靈菇生產(chǎn)的影響，結(jié)果表明液體菌種栽培周期縮短37%。郭靜利等[8]對(duì)比白靈菇液體和固體種出菇情況及收益，結(jié)果表明液體菌種優(yōu)勢(shì)明顯，制種期縮短24 d，栽培袋制作時(shí)間縮短10 d，污染率降低1.5%，每袋成本降低0.72元，利潤(rùn)提高42.08%。謝凌慧[9]在接種杏鮑菇固體菌種和液體菌種比較試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)接種液體菌種縮短栽培時(shí)間16 d，且得到的子實(shí)體品質(zhì)更優(yōu)。黃亮等[10]考察了液體菌種對(duì)工廠化瓶栽真姬菇后熟期的影響，結(jié)果表明，生產(chǎn)周期可縮短10 d，同時(shí)生物轉(zhuǎn)化率提高43.8%。

1.5 有利于工廠化、規(guī)?；⒅苣昊a(chǎn)食用菌

液體菌種制備采用自動(dòng)化控制，原料來源廣泛，因此易于實(shí)現(xiàn)高效的規(guī)?；?、工廠化生產(chǎn)食用菌。國(guó)外食用菌產(chǎn)業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，整個(gè)食用菌生產(chǎn)過程采用機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)了人工智能控制；栽培環(huán)境由智能監(jiān)控程序自動(dòng)控制，液體菌種在規(guī)模生產(chǎn)中被普遍應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的食用菌生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)國(guó)外的工廠化食用菌生產(chǎn)還是有差距的。而液體菌種技術(shù)的推廣能夠促進(jìn)我國(guó)食用菌生產(chǎn)的規(guī)?；l(fā)展，縮小與國(guó)外食用菌產(chǎn)業(yè)的差距[11]。

2 液體菌種技術(shù)推廣存在的瓶頸及對(duì)策分析

食用菌產(chǎn)業(yè)必然走向規(guī)?；?、自動(dòng)化的工業(yè)生產(chǎn)模式，液體菌種因其在工業(yè)生產(chǎn)模式中的優(yōu)勢(shì)而逐步得到認(rèn)可，但液體菌種推廣還有許多瓶頸問題需要解決，也決定了液體菌種技術(shù)在我國(guó)推廣的進(jìn)程。

2.1 設(shè)備投入

目前國(guó)內(nèi)食用菌生產(chǎn)主要以家庭式小規(guī)模農(nóng)戶生產(chǎn)為主。推廣液體菌種技術(shù)，菌種制備設(shè)備是關(guān)鍵。制種設(shè)備主要包含培養(yǎng)基配制設(shè)備、搖瓶菌種設(shè)備、液體菌種培養(yǎng)設(shè)備及接種設(shè)備[12]，良好的設(shè)備能夠有效提高制種成功率。然而這些設(shè)備投入對(duì)小規(guī)模生產(chǎn)農(nóng)戶存在一定的困難。面對(duì)這個(gè)困境，一方面，食用菌生產(chǎn)農(nóng)戶可以根據(jù)自身的實(shí)際情況，選擇符合生產(chǎn)需求的高效率、低投入的設(shè)備。陳輝等[13]設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易食用菌液體菌種培養(yǎng)裝置造價(jià)低廉、使用簡(jiǎn)便，非常適合小規(guī)模液體菌種生產(chǎn)，利用此設(shè)備進(jìn)行杏鮑菇液體菌種制備，培養(yǎng)8 d菌絲生物量干重達(dá)19 g/L。另一方面，生產(chǎn)規(guī)模小的食用菌栽培戶可共同出資，建立液體菌種培養(yǎng)中心，降低設(shè)備投入的同時(shí)，還可加強(qiáng)技術(shù)交流，建立統(tǒng)一的技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該模式在日本食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中起到了關(guān)鍵性的作用[14]。

2.2 人員素質(zhì)

液體菌種制備對(duì)人員的素質(zhì)要求相對(duì)較高，操作人員需要具備一定的理論基礎(chǔ)、使用設(shè)備的技能、設(shè)備的維護(hù)技能及生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)問題和應(yīng)變能力。目前國(guó)內(nèi)食用菌產(chǎn)業(yè)存在企業(yè)規(guī)模小、地域分布分散、利潤(rùn)率不高、行業(yè)薪資水平低、高技術(shù)人才不愿進(jìn)入、人才短缺嚴(yán)重[8]等問題，以致食用菌從業(yè)人員整體素質(zhì)普遍偏低，嚴(yán)重制約液體菌種在生產(chǎn)上的推廣。為了提高食用菌從業(yè)人員素質(zhì)，推進(jìn)液體菌種的應(yīng)用，一方面，需要各地政府加強(qiáng)食用菌液體菌種技術(shù)培訓(xùn)基地的建設(shè)，成立相關(guān)技術(shù)協(xié)會(huì)，為企業(yè)提供技術(shù)培訓(xùn)與交流平臺(tái)；另一方面，可借助國(guó)家技術(shù)人員服務(wù)“三農(nóng)”等相關(guān)政策，邀請(qǐng)食用菌液體菌種技術(shù)人員對(duì)食用菌栽培戶進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)服務(wù)，在生產(chǎn)實(shí)踐中提高栽培人員的技術(shù)能力；第三，各企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)食用菌保健食品、藥品等附加產(chǎn)品的開發(fā)，提高食用菌的行業(yè)利潤(rùn)，吸引穩(wěn)定技術(shù)人才。

2.3 技術(shù)儲(chǔ)備

自然界有食用菌約2000種，我國(guó)人工栽培的食用菌已超過50種[15]，但液體菌種技術(shù)只局限于少數(shù)食用菌品種。絕大多數(shù)食用菌采用液體菌種制種，因出菇難而停留在菌絲制備階段，并不能應(yīng)用于實(shí)際食用菌生產(chǎn)中。國(guó)內(nèi)食用菌產(chǎn)量雖增加，但利潤(rùn)卻逐年下降，為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，各企業(yè)逐漸向名、特、優(yōu)方向發(fā)展，因此急需相應(yīng)的食用菌液體菌種技術(shù)。為了完善液體菌種技術(shù)在食用菌中的應(yīng)用，需要做好超前布局與規(guī)劃，提前對(duì)液體菌種核心技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。同時(shí)，各科研單位及企業(yè)需加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，解決液體菌種技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中所面臨瓶頸問題，加強(qiáng)液體菌種技術(shù)儲(chǔ)備。

2.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及品質(zhì)鑒定

食用菌制種質(zhì)量對(duì)于栽培食用菌農(nóng)戶而言，因規(guī)模小并未造成大的影響，然而隨著食用菌生產(chǎn)的規(guī)模化發(fā)展，菌種質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)影響也越來越大。專業(yè)的技術(shù)人員技術(shù)操作相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量把控準(zhǔn)確；但大多數(shù)菇農(nóng)生產(chǎn)技術(shù)操作不標(biāo)準(zhǔn)，菌絲體生長(zhǎng)狀態(tài)判斷和質(zhì)量把控相對(duì)較難，因此完善液體菌種操作規(guī)程，明確質(zhì)量品鑒標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。截至2016年，我國(guó)食用菌菌種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng)，地方標(biāo)準(zhǔn)48項(xiàng)，基本以固體菌種為主，涉及液體菌種僅3項(xiàng)，液體菌種標(biāo)準(zhǔn)體系非常匱乏[16]。近些年，生產(chǎn)企業(yè)和研究人員對(duì)液體菌種的質(zhì)量控制愈加重視，如眾興菌業(yè)制定了金針菇液體菌種的質(zhì)量鑒定依據(jù)[17]。張書良等[18]總結(jié)了杏鮑菇液體菌種培養(yǎng)過程中的技術(shù)參數(shù)、質(zhì)量檢測(cè)方法及注意事項(xiàng)，為杏鮑菇液體菌種標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程的建立提供了理論依據(jù)。聶榮榮等[19]研究了金針菇不同培養(yǎng)時(shí)期各種酶活性與菌絲生長(zhǎng)活力的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)漆酶可作為菌種活力檢測(cè)的生物標(biāo)記物。目前，雖然部分企業(yè)對(duì)食用菌液體菌種生產(chǎn)制定了指導(dǎo)性的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但仍然需要快速推進(jìn)液體菌種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，使液體菌種技術(shù)的推廣得到保障。

2.5 儲(chǔ)存技術(shù)

液體菌種培養(yǎng)過程中，隨著菌絲的生長(zhǎng)，培養(yǎng)體系中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗，所產(chǎn)生的酸等代謝產(chǎn)物迅速積累，pH等也隨之改變，菌種制備完成后，如不能及時(shí)接種，菌絲體會(huì)迅速自溶，菌絲活力下降。目前最有效的方法是根據(jù)生產(chǎn)需要批次生產(chǎn)所需菌種并及時(shí)接種，盡可能地縮短菌種保存的時(shí)間。同時(shí)研究人員根據(jù)液體菌種特性，對(duì)儲(chǔ)存技術(shù)進(jìn)行研究。液體菌種固化培養(yǎng)技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)，該技術(shù)能夠增強(qiáng)液體菌種對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，有效地延長(zhǎng)菌種的儲(chǔ)存時(shí)間，甚至可以在17～20℃的條件下保藏60 d[20-22]。

3 液體菌種關(guān)鍵技術(shù)與現(xiàn)狀

3.1 菌種的選育

食用菌菌種選育是液體菌種技術(shù)推廣重要的一環(huán)，菌種優(yōu)良與否決定了液體菌種培養(yǎng)的成敗與質(zhì)量，也是影響食用菌品質(zhì)的關(guān)鍵點(diǎn)。良好的菌種具有生長(zhǎng)迅速、培養(yǎng)時(shí)間短、生物量大等特性，并在后續(xù)栽培及出菇工序中展現(xiàn)良好的性能。食用菌菌種選育手段主要有人工選育育種、雜交育種、誘變育種及基因工程育種。雖然我國(guó)現(xiàn)階段大型企業(yè)所采用的食用菌栽培菌種多為進(jìn)口，但經(jīng)研究人員的不懈努力，國(guó)內(nèi)在菌種選育方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。金衛(wèi)群等[23]通過比較發(fā)現(xiàn)，上海貝安菌業(yè)合作社自行分離純化得到的杏鮑菇“杏8”菌株培養(yǎng)液體菌種應(yīng)用于生產(chǎn)，具有良好的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，且菇品質(zhì)優(yōu)良。福建三明真菌研究所在食用菌菌株選育方面做出了巨大的成就，其選育的金針菇菌株F白“18”及中溫型香菇菌株“18”用于制備液體菌種，都具有良好的性能[24-25]。

3.2 設(shè)備條件

設(shè)備條件對(duì)于液體菌種的制備至關(guān)重要。一方面，食用菌相比細(xì)菌等雜菌，生長(zhǎng)速度慢，如菌種制備過程中不能夠通過設(shè)備控制染菌率，很難得到合格的菌絲體，也無液體菌種制備可言。另一方面，配套的設(shè)備能夠?yàn)榫N培育提供良好的生長(zhǎng)條件，使菌種活力強(qiáng)，后續(xù)出菇品質(zhì)好。第三，性能優(yōu)良的設(shè)備，能夠減少能源的消耗，降低生產(chǎn)成本。液體菌種在我國(guó)推廣的初期，企業(yè)和科研單位大量引進(jìn)國(guó)外成熟設(shè)備，然而引進(jìn)設(shè)備一方面成本較高，另一方面，與國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況存在一定的差異。國(guó)內(nèi)液體菌種設(shè)備的性能隨著液體菌種設(shè)備瓶頸問題的攻克得到了質(zhì)的改變。20世紀(jì)90年代研發(fā)成功的薄膜復(fù)合材料——聚四氟乙烯（PTFE），具有耐腐蝕、高強(qiáng)度、耐高溫、低阻力等優(yōu)良的特性[26]，將該研發(fā)成果應(yīng)用于液體菌種培養(yǎng)的空氣過濾系統(tǒng)，解決了困擾液體菌種培養(yǎng)空氣染菌的難題。國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)根據(jù)培養(yǎng)工藝，對(duì)液體菌種設(shè)備做了大量卓有成效的研究。目前生產(chǎn)裝備系統(tǒng)能夠涵蓋輸送、裝框、滅菌、接種、封膜、培養(yǎng)和注水等食用菌液體菌生產(chǎn)的全過程[27]。徐名漢等[28]研制的食用菌液體菌種接種裝置，其接種精度高達(dá)99%，瓶間誤差小于3%，重復(fù)差異量小于0.4 g，能夠滿足液體菌種工廠化應(yīng)用需求。

3.3 工藝條件

食用菌液體菌種培養(yǎng)作為微生物培養(yǎng)的一個(gè)分支，與其他微生物培養(yǎng)一樣受工藝條件的影響。不同的食用菌所需要的溫度、溶氧量、pH、營(yíng)養(yǎng)需求各不相同。工藝條件研究作為食用菌液體菌種培養(yǎng)的基礎(chǔ)研究，幾乎所有研究機(jī)構(gòu)都對(duì)其進(jìn)行了探索，主要采用的優(yōu)化手段有單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)、響應(yīng)面法等。在對(duì)液體菌種培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分優(yōu)化時(shí)需要注意，不同原料供應(yīng)商，其原料的來源及生產(chǎn)工藝不同，營(yíng)養(yǎng)成分也不盡相同。劉珊珊等[29]通過單因素結(jié)合正交試驗(yàn)，成功篩選出泰山灰樹花液體菌種較好培養(yǎng)條件，培養(yǎng)10 d菌絲體干重即可達(dá)到7.32 g/L。王玉等[30]對(duì)猴頭菇液體菌種培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行優(yōu)化后，其菌絲量提高了131%。李國(guó)慶等[31]對(duì)金針菇工廠化生產(chǎn)的液體菌種種源、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件及接種量等條件進(jìn)行優(yōu)化，相比固體菌種，生產(chǎn)周期縮短9 d，生物轉(zhuǎn)化率提高6.58%。

我國(guó)液體菌種應(yīng)用起步晚，僅在國(guó)內(nèi)少數(shù)規(guī)模較大的食用菌企業(yè)得到較好的應(yīng)用，大多數(shù)食用菌菌種生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展理念還只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行規(guī)模和數(shù)量上的擴(kuò)大，而沒有技術(shù)方面升級(jí)換代[32]，然而隨著人力成本的上升及食用菌工廠化生產(chǎn)的發(fā)展，液體菌種必然成為食用菌菌種生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)展方向。