關(guān)于靈芝減重金屬離子的方法探索

王宏越 張智超 陳燦輝 路雅雯 李希政

(吉林省生物研究所，吉林 長(zhǎng)春 130000)

引言

現(xiàn)代科學(xué)進(jìn)一步證明，靈芝含有多種蛋白質(zhì)、氨基酸、甾類、三萜類及糖類、維生素類等營(yíng)養(yǎng)元素，能夠提升人體抵抗力，改善機(jī)體不良癥狀。靈芝人工栽培也受到廣泛關(guān)注，發(fā)展前景良好，為了提升靈芝質(zhì)量，減少靈芝重金屬離子含量，本項(xiàng)目研究減重金屬離子的靈芝栽培方法，為提升靈芝的質(zhì)量及價(jià)值探索新的方向。

1 靈芝的作用及發(fā)展前景

1.1 靈芝的藥用價(jià)值

《神農(nóng)本草經(jīng)》把靈芝列為上品，謂紫芝“主耳聾，利關(guān)節(jié)，保神益精，堅(jiān)筋骨，好顏色，久服輕身不老延年。”靈芝能夠益氣補(bǔ)血，強(qiáng)健筋骨，這一功能已經(jīng)經(jīng)過(guò)時(shí)間的驗(yàn)證，被廣泛認(rèn)知。靈芝本身的粗纖維也比較豐富，尤其在子實(shí)體中其粗纖維含量能夠達(dá)到55%左右，中醫(yī)常用靈芝作補(bǔ)肺腎、止咳喘、補(bǔ)肝腎、安心神，健脾胃等。靈芝能增強(qiáng)神經(jīng)中樞系統(tǒng)功能，強(qiáng)心、改善冠狀動(dòng)脈血液循環(huán)，增加心肌缺血氧供應(yīng)，降壓、降脂、護(hù)肝，提高機(jī)體免疫功能，促進(jìn)周?chē)邪准?xì)胞增加，并有抗過(guò)敏、止咳、祛痰及抗輻射的作用。其中，靈芝富含的有機(jī)鍺能使人體血液循環(huán)通暢，增強(qiáng)人體對(duì)氧氣的吸收能力，促進(jìn)人體內(nèi)的新陳代謝，有清血行氣、改善體質(zhì)的功能。另外，靈芝中含有豐富的有機(jī)元素鍺能夠促進(jìn)人體血液循環(huán)的持續(xù)通暢，使人體對(duì)于氧元素的吸收能力增強(qiáng)，從而促進(jìn)身體的新陳代謝，達(dá)到改善體質(zhì)、清血行氣等功能。

1.2 靈芝栽培技術(shù)的發(fā)展前景

靈芝通過(guò)栽培技術(shù)普惠于人們的生活，其藥用價(jià)值更取得了廣泛的共識(shí)，是極難得的擁有顯著藥用功能的補(bǔ)益類真菌，靈芝的開(kāi)發(fā)潛力較大且具有龐大市場(chǎng)操作空間和消費(fèi)需求，行業(yè)效益可觀，其市場(chǎng)價(jià)值被世界各國(guó)爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)利用，更是諸多學(xué)者進(jìn)行科學(xué)研究及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的對(duì)象。從靈芝的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及療效來(lái)看，其擁有巨大的消費(fèi)群體，能夠創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值極為可觀。將本項(xiàng)目的成果應(yīng)用于大規(guī)模栽培生產(chǎn)企業(yè)，全面提升靈芝的質(zhì)量，免除消費(fèi)者食用靈芝產(chǎn)品的安全顧慮，更好地幫助相關(guān)企業(yè)及群體獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，創(chuàng)造最大化的利潤(rùn)，也為人工栽培靈芝產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)開(kāi)拓空間，前景可期。靈芝栽培方式具有可操作性強(qiáng)、產(chǎn)品市場(chǎng)需求量大的優(yōu)勢(shì)。最終使靈芝深加工企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

2 靈芝的生長(zhǎng)條件

靈芝是一種木腐性真菌，主要生長(zhǎng)于死亡樹(shù)木上，能夠分解和吸收木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等多種復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)，并將其分解為用于自身生長(zhǎng)的簡(jiǎn)單營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)加以吸收和利用，一些廢棄的農(nóng)作物殘余，如秸稈、玉米芯等都可以再利用于靈芝的栽培生長(zhǎng)過(guò)程中，為其提供所需的部分營(yíng)養(yǎng)。靈芝屬于高溫類型的真菌類，菌絲適合生長(zhǎng)的溫度范圍為15～35℃，最適宜生長(zhǎng)溫度為25～28℃，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在這個(gè)溫度條件下靈芝子實(shí)體可以較好發(fā)育，靈芝質(zhì)地緊密，皮殼層性狀良好，色澤也比較光鮮。靈芝生長(zhǎng)發(fā)育的另外一個(gè)主要條件是充足的水分，在子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育期間，需要較為豐沛的水分供給，在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期對(duì)水分需求的量也不同。在菌絲萌發(fā)的時(shí)期，對(duì)于培養(yǎng)基的要求為含水量維持在65%左右，相對(duì)空氣濕度保持在65%～70%的范圍內(nèi)，而子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育旺盛階段，相應(yīng)維持在85%～95%，若相對(duì)空氣濕度低于60%，那么靈芝最初生長(zhǎng)出來(lái)的子實(shí)體就會(huì)從白色逐漸轉(zhuǎn)換為灰色，最終死亡。靈芝屬于一種好氣性的真菌，因此空氣中CO2的含量對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)產(chǎn)生很大影響，如果空氣流通不暢，導(dǎo)致CO2積累過(guò)多，最終會(huì)影響到靈芝子實(shí)體的正常發(fā)育。為了避免靈芝出現(xiàn)畸形生長(zhǎng)，栽培空間要經(jīng)常保持通風(fēng)換氣，室內(nèi)門(mén)窗需要定時(shí)敞開(kāi)。另外，光照對(duì)于靈芝的生長(zhǎng)發(fā)育也具有非常重要的影響，光照能夠抑制菌絲體生長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證了菌絲生長(zhǎng)需要相對(duì)黑暗的環(huán)境。值得注意的是，光照雖然會(huì)抑制菌絲體生長(zhǎng)，但是靈芝子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育卻需要光照的促進(jìn)作用，否則靈芝子實(shí)體難以成型，即使成型其生長(zhǎng)速度也會(huì)非常緩慢，且容易變?yōu)榛戊`芝。所以在進(jìn)行靈芝人工栽培時(shí)，需要人為的對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行控制。偏酸的環(huán)境比較適合靈芝的生長(zhǎng)，一般pH范圍需要控制在3～7.5，pH 4～6是最適宜靈芝生長(zhǎng)的范圍。掌握好以上條件，就可以在靈芝人工栽培的過(guò)程中提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3 人工栽培靈芝的發(fā)展?fàn)顩r及面臨的問(wèn)題

3.1 靈芝栽培技術(shù)發(fā)展進(jìn)程及栽培方式的區(qū)分

我國(guó)最早的靈芝栽培方法記載于王允的《論衡》一書(shū)中，距今已有一千九百余年的歷史，當(dāng)時(shí)是利用靈芝孢子來(lái)進(jìn)行自然接種作為栽培的普遍方式，同時(shí)也會(huì)在栽培過(guò)程中增加一些營(yíng)養(yǎng)成分，在適宜的溫度、濕度條件下促使靈芝生長(zhǎng)。而采用人工接種，在人工可控的環(huán)境條件下，使得靈芝在更好的生長(zhǎng)發(fā)育條件下進(jìn)行規(guī)模性的栽培，是近30a才剛剛發(fā)展起來(lái)的技術(shù)。從20世紀(jì)60年代以來(lái)，逐步發(fā)展起來(lái)的靈芝栽培技術(shù)主要有室內(nèi)人工瓶栽培技術(shù)、室內(nèi)人工袋料栽培技術(shù)、室外露地栽培技術(shù)、溫室人工栽培技術(shù)等。近年來(lái)，傳統(tǒng)的靈芝栽培技術(shù)得以廣泛展開(kāi)，人工栽培技術(shù)手段也步入成熟，進(jìn)入了規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化階段。隨著人們生活水平的日益提高，靈芝越來(lái)越受到了人民群眾的關(guān)注，靈芝的人工栽培推廣也越來(lái)越深入。當(dāng)下靈芝的栽培方式主要分為段木栽培和袋料栽培2種方式，2種方法大同小異，其主要差別在于采用的栽培培養(yǎng)基不同。隨著靈芝產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員相對(duì)缺乏，靈芝種植的發(fā)展趨勢(shì)整體向好，未來(lái)栽培也會(huì)趨于規(guī)?；?、工廠化、自動(dòng)化生產(chǎn)，尤其是隨著人們對(duì)養(yǎng)生的不斷關(guān)注，作為名貴中藥材的靈芝必定會(huì)成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)，其銷量和需求量會(huì)穩(wěn)步的提升，這對(duì)靈芝的栽培將具有廣泛的意義，靈芝栽培產(chǎn)業(yè)也會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。目前，最為普及的栽培方式為靈芝段木栽培，采用適合靈芝培養(yǎng)的樹(shù)種截成固定長(zhǎng)短的木段進(jìn)行靈芝栽培的方法稱段木栽培。長(zhǎng)段木生料栽培、短段木生料栽培、短段木熟料栽培、樹(shù)樁栽培等都比較常見(jiàn)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，熟料栽培的工序雖然比較復(fù)雜，也更耗能，技術(shù)要求更嚴(yán)格，但其具有發(fā)菌速度快、菌絲木內(nèi)分布廣、營(yíng)養(yǎng)易于積累、生長(zhǎng)周期短等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 靈芝中重金屬離子的危害

通過(guò)收集閱讀全面的資料及進(jìn)行一些深入的市場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前全人工接種及人工控制的靈芝栽培技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，也出現(xiàn)很多問(wèn)題亟待解決，如靈芝在栽培過(guò)程中的連作困難、對(duì)土地可能造成嚴(yán)重污染以及形成資源的浪費(fèi)等，其中最影響靈芝藥用價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的就是靈芝栽培過(guò)程中重金屬離子含量超標(biāo)的問(wèn)題。靈芝對(duì)重金屬具有富集作用，即使在重金屬含量低的環(huán)境中栽培，其菌體內(nèi)重金屬含量也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致菌體內(nèi)重金屬含量偏高，不利于靈芝產(chǎn)業(yè)化的健康發(fā)展。靈芝具有富集其生長(zhǎng)環(huán)境中重金屬離子的能力，主要影響因素有2個(gè)方面，生長(zhǎng)環(huán)境因素，如周邊土壤中含有重金屬離子的濃度、酸堿度、有機(jī)物含量以及空氣污染物、水污染等；靈芝自身的因素，如菌絲和子實(shí)體本身所具有的組織結(jié)構(gòu)、對(duì)有機(jī)物降解的能力、生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)特性等。靈芝中含有的重金屬元素會(huì)產(chǎn)生毒副作用，影響其品質(zhì)和安全性。各種栽培技術(shù)中，受重金屬污染最為嚴(yán)重的就是在土壤中進(jìn)行栽培的靈芝，而我國(guó)靈芝栽培技術(shù)手段主要圍繞覆土栽培展開(kāi)，因此嚴(yán)格控制重金屬含量是靈芝栽培必不可少的工藝環(huán)節(jié)，也是提升靈芝產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效方法。為了達(dá)到保護(hù)消費(fèi)者健康的目的，這一問(wèn)題必須得到重視。如果重金屬含量超標(biāo)的問(wèn)題得不到解決，那么栽培所得靈芝體的品質(zhì)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到補(bǔ)益的效果，甚至?xí)?duì)人體造成極大危害。這使得服用靈芝的負(fù)面效應(yīng)甚至超過(guò)了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)于靈芝栽培企業(yè)而言，這是不得不直面的巨大挑戰(zhàn)。

4 提升靈芝質(zhì)量、減少靈芝重金屬離子含量的相關(guān)方法探索

4.1 靈芝栽培菌種的制備

4.1.1 發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于靈芝栽培

基于以上的調(diào)查內(nèi)容實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了通過(guò)靈芝液體深層發(fā)酵獲取菌種適應(yīng)大規(guī)模栽培的接種需求，并通過(guò)對(duì)培養(yǎng)基的篩選及改良，改善靈芝重金屬污染的問(wèn)題，適應(yīng)靈芝的市場(chǎng)化流通需求，更好地發(fā)揮靈芝本身的補(bǔ)益效應(yīng)，使其更具社會(huì)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4.1.2 發(fā)酵條件的摸索

通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)篩選出最具活性且符合發(fā)酵要求的靈芝菌株后，采用生物學(xué)分析及正交實(shí)驗(yàn)得到靈芝液體培養(yǎng)基及培養(yǎng)參數(shù)的最佳配比，得出符合大規(guī)模接種栽培要求的靈芝液體深層發(fā)酵參數(shù)進(jìn)行液體發(fā)酵液接種及傳統(tǒng)培養(yǎng)基改良的靈芝栽培實(shí)驗(yàn)。本項(xiàng)目致力于將液體發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于靈芝栽培過(guò)程中，在保證同批次菌種在高質(zhì)量水平上活力一致的同時(shí)達(dá)到在相同出芝量的情況下節(jié)省成本，確保產(chǎn)量的穩(wěn)定及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的目的。

4.2 靈芝栽培方法探索

通過(guò)對(duì)靈芝栽培技術(shù)的改良減少靈芝中的重金屬離子的含量，從而提升靈芝的品質(zhì)，使其真正能夠發(fā)揮本身的藥用效能，達(dá)到提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值用以服務(wù)社會(huì)大眾的目的。如，探索無(wú)覆土栽培，包括菌種的選擇，栽培培養(yǎng)基和菌種出芝的管理等方法進(jìn)一步探索減少靈芝種植過(guò)程中對(duì)重金屬離子的吸收，從而減少靈芝子實(shí)體中重金屬離子的含量。

5 實(shí)驗(yàn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

5.1 選育適合無(wú)覆土栽培的靈芝菌株并合理控制時(shí)間

本項(xiàng)目采用靈芝深層發(fā)酵產(chǎn)物作為菌種進(jìn)行靈芝栽培，為了保證靈芝的出芝率及質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室將通過(guò)對(duì)不同地域、不同種類的靈芝菌種的生長(zhǎng)條件及出芝情況進(jìn)行比對(duì)，摸索選育出適合無(wú)覆土栽培的靈芝新菌株。靈芝菌絲發(fā)育時(shí)間比較緩慢，接種時(shí)間安排在每年12月初—次年1月中下旬比較合理，這段時(shí)期氣溫低、雨水少，接種成活率比較高，同時(shí)菌絲也會(huì)累積更多養(yǎng)分，從而有利于子實(shí)體正常生長(zhǎng)生育。

5.2 減少重金屬離子吸收富集

靈芝有高效富集周邊環(huán)境中重金屬離子的能力，這使得其提取物重金屬含量攀升。為了不降低靈芝藥性及補(bǔ)益功能，實(shí)驗(yàn)室將從培養(yǎng)方式入手，采用無(wú)覆土栽培方式，通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到降低靈芝重金屬含量的目的，這是一個(gè)復(fù)雜和精確的過(guò)程，也是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵。

6 小結(jié)

近年來(lái)隨著人工栽培靈芝越來(lái)越廣泛和深入，靈芝的栽培技術(shù)手段也日漸成熟起來(lái)，當(dāng)下人民群眾的生活水平逐漸提高，靈芝的保健功能和其自身所擁有的諸多補(bǔ)益效應(yīng)也會(huì)越來(lái)越多的得到大家的認(rèn)可。隨之而來(lái)的就是靈芝產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和擴(kuò)大，但與此同時(shí)，相關(guān)靈芝栽培區(qū)別于傳統(tǒng)的相對(duì)創(chuàng)新的技術(shù)手段還是比較缺乏。因此為了達(dá)到銷量和質(zhì)量穩(wěn)步提升的目的，在設(shè)定明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，采用多種實(shí)驗(yàn)手段，精確的過(guò)程設(shè)計(jì)使得靈芝發(fā)酵目的產(chǎn)物適應(yīng)大規(guī)模栽培生產(chǎn)要求，同時(shí)在栽培過(guò)程中也利用新的技術(shù)方法幫助相關(guān)企業(yè)及工廠通過(guò)無(wú)覆土栽培在生產(chǎn)過(guò)程中降低金屬離子含量，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。