食用菌液體菌種技術優(yōu)勢、瓶頸及關鍵技術分析

王 杰 諶金吾

（黔東南州農業(yè)科學院，貴州凱里556000）

食用菌是世界公認的健康食品，不僅含有人體所需的蛋白質、維生素等營養(yǎng)物，而且富含保健或藥用功效的高分子多糖、天然有機鍺、三萜類、微量元素硒等[1]，對人體健康具有重要的意義。菌種培育作為食用菌生產的基礎在食用菌產業(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)點隨著食用菌產業(yè)的發(fā)展及技術的提升越來越突出，因此液體菌種被越來越多的生產企業(yè)所接受。

1 液體菌種的優(yōu)勢分析

我國食用菌液體菌種研究應用起步較晚，但隨著液體菌種優(yōu)勢的凸顯及相關技術的突破，液體菌種在食用菌產業(yè)中逐漸占據(jù)重要的地位。目前國內主要的食用菌企業(yè)如中國綠寶、眾興菌業(yè)、雪榕生物、星河生物等均已引入液體菌種生產應用技術。

1.1 生產程序簡潔，制種時間短

相比繁瑣固體母種、原種等制作工序，液體菌種只是簡單的擴培，且為自動化一鍵操作，生產程序簡潔，操作方便。液體菌種以菌絲體液體深層次動態(tài)培養(yǎng)為基礎，能夠使營養(yǎng)物與菌絲體充分接觸，提高營養(yǎng)物的利用率，同時可人為控制培養(yǎng)條件，能夠為菌絲生長提供最佳條件，在較短的時間內積累大量的菌絲體。相比制備固體菌種，液體菌種的制種周期優(yōu)勢明顯。楊慶堯等[2]采用液體菌種作為原種進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，同時增產14%～29%。周全等[3]將液體菌種技術應用于姬松茸栽培中，菌種的發(fā)菌時間縮短13 d。

1.2 菌種活力強，純度高

通過營養(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需求，同時液體環(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。液體菌種的母種經(jīng)過嚴格的篩選純化，并采用現(xiàn)代微生物保藏技術，保證了種源的純度。液體菌種培養(yǎng)設備技術的提升，特別是發(fā)酵罐配套閥門及空氣過濾系統(tǒng)技術的進步，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，能夠短時間鋪滿整個培養(yǎng)基質，壓縮雜菌的滋生空間，降低污染風險。黃竹青等[4]試驗證明，將液體菌種應用于白色金針菇工廠化生產，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]對食用菌Pleurotus ostreatoroseus的接種方式進行比較，發(fā)現(xiàn)相對于傳統(tǒng)的固體菌種技術，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]栽培試驗表明，與固體菌種栽培技術相比，液體菌種技術能夠將雞腿菇染菌率降低4%。

1.4 栽培周期短，生產成本低

液體菌種比固體菌種發(fā)菌速度快一倍，出菇集中，縮短生產周期，生產用工、能耗、場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、來源廣泛、不受季節(jié)影響的農副產品或食品加工廢棄物為原料，在菌種培育時更加充分利用營養(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白靈菇生產的影響，結果表明液體菌種栽培周期縮短37%。郭靜利等[8]對比白靈菇液體和固體種出菇情況及收益，結果表明液體菌種優(yōu)勢明顯，制種期縮短24 d，栽培袋制作時間縮短10 d，污染率降低1.5%，每袋成本降低0.72元，利潤提高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中，發(fā)現(xiàn)接種液體菌種縮短栽培時間16 d，且得到的子實體品質更優(yōu)。黃亮等[10]考察了液體菌種對工廠化瓶栽真姬菇后熟期的影響，結果表明，生產周期可縮短10 d，同時生物轉化率提高43.8%。

1.5 有利于工廠化、規(guī)?；?、周年化生產食用菌

液體菌種制備采用自動化控制，原料來源廣泛，因此易于實現(xiàn)高效的規(guī)?；?、工廠化生產食用菌。國外食用菌產業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)?；a，整個食用菌生產過程采用機械臂，實現(xiàn)了人工智能控制；栽培環(huán)境由智能監(jiān)控程序自動控制，液體菌種在規(guī)模生產中被普遍應用。國內的食用菌生產技術相對國外的工廠化食用菌生產還是有差距的。而液體菌種技術的推廣能夠促進我國食用菌生產的規(guī)?；l(fā)展，縮小與國外食用菌產業(yè)的差距[11]。

2 液體菌種技術推廣存在的瓶頸及對策分析

食用菌產業(yè)必然走向規(guī)模化、自動化的工業(yè)生產模式，液體菌種因其在工業(yè)生產模式中的優(yōu)勢而逐步得到認可，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在我國推廣的進程。

2.1 設備投入

目前國內食用菌生產主要以家庭式小規(guī)模農戶生產為主。推廣液體菌種技術，菌種制備設備是關鍵。制種設備主要包含培養(yǎng)基配制設備、搖瓶菌種設備、液體菌種培養(yǎng)設備及接種設備[12]，良好的設備能夠有效提高制種成功率。然而這些設備投入對小規(guī)模生產農戶存在一定的困難。面對這個困境，一方面，食用菌生產農戶可以根據(jù)自身的實際情況，選擇符合生產需求的高效率、低投入的設備。陳輝等[13]設計的簡易食用菌液體菌種培養(yǎng)裝置造價低廉、使用簡便，非常適合小規(guī)模液體菌種生產，利用此設備進行杏鮑菇液體菌種制備，培養(yǎng)8 d菌絲生物量干重達19 g/L。另一方面，生產規(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，降低設備投入的同時，還可加強技術交流，建立統(tǒng)一的技術評價標準。該模式在日本食用菌產業(yè)發(fā)展的過程中起到了關鍵性的作用[14]。

2.2 人員素質

液體菌種制備對人員的素質要求相對較高，操作人員需要具備一定的理論基礎、使用設備的技能、設備的維護技能及生產中發(fā)現(xiàn)問題和應變能力。目前國內食用菌產業(yè)存在企業(yè)規(guī)模小、地域分布分散、利潤率不高、行業(yè)薪資水平低、高技術人才不愿進入、人才短缺嚴重[8]等問題，以致食用菌從業(yè)人員整體素質普遍偏低，嚴重制約液體菌種在生產上的推廣。為了提高食用菌從業(yè)人員素質，推進液體菌種的應用，一方面，需要各地政府加強食用菌液體菌種技術培訓基地的建設，成立相關技術協(xié)會，為企業(yè)提供技術培訓與交流平臺；另一方面，可借助國家技術人員服務“三農”等相關政策，邀請食用菌液體菌種技術人員對食用菌栽培戶進行技術指導和技術服務，在生產實踐中提高栽培人員的技術能力；第三，各企業(yè)應加強食用菌保健食品、藥品等附加產品的開發(fā)，提高食用菌的行業(yè)利潤，吸引穩(wěn)定技術人才。

2.3 技術儲備

自然界有食用菌約2000種，我國人工栽培的食用菌已超過50種[15]，但液體菌種技術只局限于少數(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，并不能應用于實際食用菌生產中。國內食用菌產量雖增加，但利潤卻逐年下降，為了提高市場競爭力，各企業(yè)逐漸向名、特、優(yōu)方向發(fā)展，因此急需相應的食用菌液體菌種技術。為了完善液體菌種技術在食用菌中的應用，需要做好超前布局與規(guī)劃，提前對液體菌種核心技術進行攻關。同時，各科研單位及企業(yè)需加強產學研合作，解決液體菌種技術在實際生產中所面臨瓶頸問題，加強液體菌種技術儲備。

2.4 技術標準及品質鑒定

食用菌制種質量對于栽培食用菌農戶而言，因規(guī)模小并未造成大的影響，然而隨著食用菌生產的規(guī)?；l(fā)展，菌種質量對生產影響也越來越大。專業(yè)的技術人員技術操作相對標準，質量把控準確；但大多數(shù)菇農生產技術操作不標準，菌絲體生長狀態(tài)判斷和質量把控相對較難，因此完善液體菌種操作規(guī)程，明確質量品鑒標準迫在眉睫。截至2016年，我國食用菌菌種國家標準16項，地方標準48項，基本以固體菌種為主，涉及液體菌種僅3項，液體菌種標準體系非常匱乏[16]。近些年，生產企業(yè)和研究人員對液體菌種的質量控制愈加重視，如眾興菌業(yè)制定了金針菇液體菌種的質量鑒定依據(jù)[17]。張書良等[18]總結了杏鮑菇液體菌種培養(yǎng)過程中的技術參數(shù)、質量檢測方法及注意事項，為杏鮑菇液體菌種標準操作規(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)時期各種酶活性與菌絲生長活力的關系，發(fā)現(xiàn)漆酶可作為菌種活力檢測的生物標記物。目前，雖然部分企業(yè)對食用菌液體菌種生產制定了指導性的質量標準，但仍然需要快速推進液體菌種國家標準的制定，使液體菌種技術的推廣得到保障。

2.5 儲存技術

液體菌種培養(yǎng)過程中，隨著菌絲的生長，培養(yǎng)體系中營養(yǎng)物質被消耗，所產生的酸等代謝產物迅速積累，pH等也隨之改變，菌種制備完成后，如不能及時接種，菌絲體會迅速自溶，菌絲活力下降。目前最有效的方法是根據(jù)生產需要批次生產所需菌種并及時接種，盡可能地縮短菌種保存的時間。同時研究人員根據(jù)液體菌種特性，對儲存技術進行研究。液體菌種固化培養(yǎng)技術是目前研究的熱點，該技術能夠增強液體菌種對環(huán)境的適應能力，有效地延長菌種的儲存時間，甚至可以在17～20℃的條件下保藏60 d[20-22]。

3 液體菌種關鍵技術與現(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)的成敗與質量，也是影響食用菌品質的關鍵點。良好的菌種具有生長迅速、培養(yǎng)時間短、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。雖然我國現(xiàn)階段大型企業(yè)所采用的食用菌栽培菌種多為進口，但經(jīng)研究人員的不懈努力，國內在菌種選育方面也取得了長足的進步。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)液體菌種應用于生產，具有良好的產量優(yōu)勢，且菇品質優(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 設備條件

設備條件對于液體菌種的制備至關重要。一方面，食用菌相比細菌等雜菌，生長速度慢，如菌種制備過程中不能夠通過設備控制染菌率，很難得到合格的菌絲體，也無液體菌種制備可言。另一方面，配套的設備能夠為菌種培育提供良好的生長條件，使菌種活力強，后續(xù)出菇品質好。第三，性能優(yōu)良的設備，能夠減少能源的消耗，降低生產成本。液體菌種在我國推廣的初期，企業(yè)和科研單位大量引進國外成熟設備，然而引進設備一方面成本較高，另一方面，與國內的實際情況存在一定的差異。國內液體菌種設備的性能隨著液體菌種設備瓶頸問題的攻克得到了質的改變。20世紀90年代研發(fā)成功的薄膜復合材料——聚四氟乙烯（PTFE），具有耐腐蝕、高強度、耐高溫、低阻力等優(yōu)良的特性[26]，將該研發(fā)成果應用于液體菌種培養(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。國內的研究機構根據(jù)培養(yǎng)工藝，對液體菌種設備做了大量卓有成效的研究。目前生產裝備系統(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99%，瓶間誤差小于3%，重復差異量小于0.4 g，能夠滿足液體菌種工廠化應用需求。

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)的基礎研究，幾乎所有研究機構都對其進行了探索，主要采用的優(yōu)化手段有單因素試驗、正交試驗、響應面法等。在對液體菌種培養(yǎng)基營養(yǎng)成分優(yōu)化時需要注意，不同原料供應商，其原料的來源及生產工藝不同，營養(yǎng)成分也不盡相同。劉珊珊等[29]通過單因素結合正交試驗，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菌絲體干重即可達到7.32 g/L。王玉等[30]對猴頭菇液體菌種培養(yǎng)基營養(yǎng)成分進行優(yōu)化后，其菌絲量提高了131%。李國慶等[31]對金針菇工廠化生產的液體菌種種源、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件及接種量等條件進行優(yōu)化，相比固體菌種，生產周期縮短9 d，生物轉化率提高6.58%。

我國液體菌種應用起步晚，僅在國內少數(shù)規(guī)模較大的食用菌企業(yè)得到較好的應用，大多數(shù)食用菌菌種生產企業(yè)發(fā)展理念還只是簡單地進行規(guī)模和數(shù)量上的擴大，而沒有技術方面升級換代[32]，然而隨著人力成本的上升及食用菌工廠化生產的發(fā)展，液體菌種必然成為食用菌菌種生產應用發(fā)展方向。