發酵蟲草菌粉在動物生產中的研究進展

張麗佳，王賢玉，陳貴才,2*，潘岳龍，左純子，徐 棟

（1.浙江匯能生物股份有限公司，浙江 嘉興 314422； 2.浙江科技學院，杭州 310023；3.溫州正虹飼料有限公司，浙江 溫州 325403）

天然蟲草是指寄生于某些昆蟲幼體的蟲草菌及其所寄生的僵死蟲體的復合體。蟲草是我國中藥中九大仙草之一，具有很高的藥用價值和營養價值，能增強機體免疫力，滋補肺腎。由于野生蟲草資源匱乏且價格高昂，人們將目光轉向了人工培養的發酵蟲草菌粉。發酵蟲草菌粉是從野生蟲草中分離得到的蟲草菌經發酵培養后所得到的干燥粉末，具有與天然蟲草相似的化學成分和藥理作用，且價格較低，現已應用于保健品、醫藥等行業。2020年，我國正式進入飼料無抗時代，發酵蟲草菌粉類產品也逐漸進入畜牧養殖人的視野。發酵蟲草菌粉兼具營養價值和藥用價值，不僅能為機體提供營養物質，而且具有增強機體抵抗力，提高動物生產性能和產品品質等作用，在畜禽養殖業將逐漸受到重視。

1 發酵蟲草菌粉的生產方法

蟲草是一類復合型真菌，其生活史中有分生孢子和子囊孢子兩個階段，這兩個階段都可以獨立的循環生長和產孢，其分生孢子階段稱作蟲草無性型，一般的應用研究和工業生產都以無性型作菌種。現代蟲草菌人工培養方法主要包括固態發酵和液態發酵兩種。

1.1 固態發酵

固態發酵是指在幾乎不存在游離水的條件下微生物利用天然物質作為碳源和能源的發酵工藝。是人類利用微生物生產產品歷史最悠久的技術之一。朱蘊蘭等以大豆為發酵基質，利用蛹蟲草無性型蛹擬青霉對大豆進行固態發酵，研究了蛹擬青霉固體發酵大豆的工藝條件，結果顯示，在裝瓶量100 g·250 mL-1情況下，接種量10%，發酵溫度22 ℃，發酵時間12 d，發酵菌質中多糖和氨基酸含量達到223.62 和130.13 mg·g-1[1]。羊悅等利用啤酒糟為基質，以蛹蟲草菌為出發菌株，固態發酵生產蟲草菌素，結果表明，在優化的發酵條件下，蟲草素最大積累量為5 000.48 μg·g-1[2]。固態發酵具有操作簡便、能耗低、對無菌要求相對較低、后處理簡單等優勢。但是存在發酵速率慢、周期長、發酵參數和產品質量難以控制，目標產物產率低且成分不穩定等問題。

1.2 液態發酵

液態發酵指微生物在液相基質中的生物反應過程，屬于現代生物技術之一。劉然等研究蛹蟲草菌絲體液體發酵條件，篩選并獲得了最佳發酵工藝，即在pH 6.39、接種量6.61%、搖床轉速178.07 r·min-1的發酵條件下，菌絲體產量達29.40 g·L-1[3]。張命龍等采用正交實驗，研究了蝙蝠蛾擬青霉液體發酵的最佳工藝參數，結果顯示，在最優工藝條件下，液體發酵的菌絲體生物量達到25.2 g·L-1，菌絲體中腺苷含量為2.76 mg·L-1[4]。陳安徽等對古尼擬青霉RCEF0864 的深層發酵產物進行了有效成分分析，結果表明，菌絲體和發酵液中氨基酸總量，菌絲體中粗蛋白質、總糖、麥角甾醇、甘露醇及腺苷等多種物質的含量均高于天然蟲草[5]。綜上所述，蟲草菌的液態發酵具有生產周期短、效率高、菌體產量和代謝物高、發酵過程穩定可控等優勢，是實現蟲草菌規模化生產最重要的方法，也是今后在畜禽生產中大規模應用的趨勢。

2 發酵蟲草菌粉主要功能性組分及其生物學功能

發酵蟲草菌粉具有與天然蟲草相似的生物活性物質，如蟲草素、蟲草酸、蟲草多糖等，具有提高機體免疫力和抗病力、調節內分泌、改善機體微循環系統和呼吸系統、抗炎、抗應激、促生長等作用。

2.1 蟲草素

蟲草素屬于腺苷類活性物質，結構為3-脫氧腺苷，是第1 個由真菌中分離得到的核苷類抗菌素，具有抑制微生物生長、免疫調節、抗炎、抗腫瘤和腎臟保護等作用。研究發現，蟲草素對感染的小鼠肺中菌落形成具有抑制作用，能夠增強抗肺結核藥PA-824 的抗菌活性[6]。同時，蟲草素能降低哮喘小鼠肺泡灌洗液中過量的嗜酸細胞活化趨化因子，減輕炎癥反應及哮喘癥狀[7]。此外，發酵后的蟲草素菌絲液對黑色素瘤有較強的抑制作用，可以通過促進瘤細胞內的Bax凋亡蛋白的表達，抑制黑色素瘤的增殖[8]。

2.2 蟲草酸

蟲草酸又稱D-甘露醇，能抑制部分病菌的生長，能夠改善微循環系統，緩解腦血栓、心肌梗塞等相關疾病的癥狀。蟲草酸含量的高低是衡量蟲草質量的主要標準之一，蟲草酸含量較高，藥用價值也相對較高。國內有研究表明，蟲草酸可減輕LPS刺激下肝星狀細胞的炎癥表型以及抑制轉化生長因子β1刺激下肝星狀細胞的纖維化反應[9]。

2.3 蟲草多糖

蟲草多糖是國際公認的免疫調節劑，能促進淋巴細胞轉化，激活吞噬細胞，提高血清免疫球蛋白（IgG）含量，提高免疫力，并能調節內分泌，增強機體對各種病原菌的抵抗力。研究發現，蟲草多糖能有效地增強小鼠巨噬細胞的活性，促進巨噬細胞代謝MTT 活力，改善小鼠的先天性免疫調節[10]。蔣洪亮等進行了發酵蟲草多糖的免疫活性試驗研究，結果發現，發酵蟲草多糖能促進脾細胞增殖，促進細胞因子TNF-α和IFN-γ的分泌[11]。蟲草多糖對小鼠的慢性腎衰有治療作用，飼料中添加蟲草多糖可有效緩解由于冷凍誘發的大鼠腎臟損傷狀態并能明顯降低大鼠血清尿素氮及丙二醛的含量[12]。蛹蟲草多糖能顯著增強肝臟超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性，具有明顯的抗氧化作用，其效果優于維生素E[13]。

3 發酵蟲草菌粉在動物生產中的應用

3.1 免疫調節，增強機體抵抗力

魏建忠等研究顯示，日糧中添加蟲草培養物能夠增強仔豬體液免疫功能，提高疫苗免疫效果[14]。李義等研究發現，在羅氏沼蝦餌料中添加蟲草菌絲粉0.5%，羅氏沼蝦血細胞吞噬百分比和吞噬指數、血清溶菌酶活力及酚氧化酶活力均顯著提高（P＜0.05）[15]。潘美慧等用蟲草菌粉飼喂雛雞后，檢測活性E 玫瑰花環試驗和淋巴細胞轉化率，結果發現，飼喂一定量的蟲草菌粉后，E玫瑰花環率、淋巴細胞轉化率、IL-1 和腫瘤壞死因子-α含量均有不同程度的提高，說明蟲草菌粉能顯著提高雞的細胞免疫水平[16]。

3.2 改善腸道菌群結構，增強動物抗應激能力

王軼群等研究蟲草類真菌飼料添加劑對奶牛生產性能和腸道完整性的影響，結果表明，蟲草飼料添加劑可顯著提高奶牛乳糖率、乳非脂固體物含量,顯著降低乳中體細胞數，提高奶牛乳品質和腸道完整性[17]。蟲草熱水浸提物能夠提高肉仔雞生長性能，改善腸道微生態環境，調動機體免疫功能，其促生長作用與阿維拉霉素相近[18]。鄭賢林研究發現，蛹蟲草發酵物具有提高機體抗氧化能力，減輕機體因脂質過氧化導致的應激損傷，可以通過調節機體免疫因子來提高機體免疫力[19]。李洋等研究發現，發酵蟲草能夠調節奶牛部分瘤胃微生物的菌群數量并提高粗飼料的瘤胃降解率（P＜0.05），以添加量30 g·頭-1·d-1為宜[20]。

3.3 改善肝肺功能

李俠等研究表明，發酵蟲草菌絲體對CCl4誘導的小鼠化學性肝損傷和大鼠化學性肝纖維化具有保護作用。同時，能夠改善肺泡炎癥和肺纖維化程度，對大鼠肺纖維化具有較好的治療作用[21]。王卓等研究人工蟲草發酵對糖尿病大鼠腎臟IL-17、p38MAPK和NF-κB表達的影響，結果顯示，人工發酵蟲草菌粉可能通過減少腎臟IL-17、p38MAPK、NF-κB的表達來改善糖尿病腎病[22]。

3.4 提高生長性能，改善產品品質

臨床研究表明，蟲草飼料添加劑能夠增加蛋鴨的體重，提高蛋鴨產蛋率以及鴨蛋品質[23]。馮柳柳等研究表明，添加發酵蟲草0.125～0.50 kg·t-1能夠提高AA肉雞的生長性能，增強機體免疫機能和抗氧化能力[24]。此外，發酵蟲草菌粉能夠有效改善奶牛的健康狀況，提高牛乳的品質，降低牛乳中體細胞數，有效預防奶牛乳腺炎的發生[25]。在水產養殖中，蟲草菌粉能夠提高中華絨螯的成活率，降低飼料系數，對提高羅氏沼蝦的免疫能力也有一定的作用[26-27]。

4 發酵蟲草應用中存在的問題與展望

發酵蟲草菌粉兼具營養和藥理雙重功效，具有免疫調節、提高機體抵抗力和防病能力等作用，在未來的畜禽養殖領域具有廣闊的應用前景。但是，目前市場或養殖領域鮮少出現對發酵蟲草菌粉的推廣或應用，究其原因，主要存在菌種生產能力差、發酵制備工藝落后、活性成分組成復雜且穩定性差、缺乏統一的臨床使用方案等問題，導致產品成本居高不下，產品難以推廣。因此，有效解決蟲草菌在生產、應用過程中存在的瓶頸問題，將成為發酵蟲草菌粉在動物生產中推廣應用的關鍵。