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Dr.Liang 淺談固態栽培北蟲草與台灣特有菇類--樟芝

• 發佈日期：2012-05-06
• 淺談固態栽培北蟲草與台灣特有菇類--樟芝
  
  大葉大學生物資源學系 梁志欽教授兼主任
  
  一、 前言
  
  冬蟲夏草(Codyceps sinensis)自古以來即是珍貴的滋補藥材，古代醫書多有描述，例如《本草綱目拾遺》指出它能益肺腎、補精髓、止血化痰。近年來許多文獻提到冬蟲夏草不僅具有抗衰老作用，有延年益壽的功效，而且還具有調節免疫機能、抗腫瘤、增強心肌耐缺氧能力、抗心律失常、調節血糖和脂肪代謝等作用。而其重要的生物活性指標成分如蟲草素(cordycepin)、蟲草酸(cordycepic acid)、腺苷(adenosine)、多醣體(polysaccharide)等，亦在相關的文獻報導其功效，例如蟲草素具有抗腫瘤、殺蟲性、抗菌性、抗原蟲性、抗病毒與免疫調節等作用。
  
  冬蟲夏草由於生長地理環境特殊與嚴格的寄生性，所以產量不多。隨著用途日益廣泛，使得冬蟲夏草過度採集，野生來源枯竭，導致冬蟲夏草價格水漲船高，因此許多學者紛紛發展人工培育蟲草的研究，但至今冬蟲夏草人工培育技術尚未有重大突破。近年來，研究發現與冬蟲夏草同屬的北蟲草(Cordyceps militaris)又稱蛹蟲草、北冬蟲夏草，其藥用成分、保健功效與冬蟲夏草極為相似，且可進行人工大量栽培，因此以人工栽培之北蟲草來取代冬蟲夏草乃應運而生。發展北蟲草的人工栽培，不僅可以解決冬蟲夏草資源逐漸減少的窘境，而且其價格遠低於冬蟲夏草，因此北蟲草的開發應用具有極大的潛在市場。
  
  樟芝(Antrodia cinnamomea)又稱牛樟芝、樟菇、牛樟菇等，是台灣特有的真菌，也是牛樟樹上唯一發現的木材腐朽菌。民間相傳具有極佳的療效，導致市場供不應求，價格連年高漲。目前即使最劣品的新鮮菇體，一台斤也至少要價六萬元台幣以上，如果是多年生的子實體，則高達數十萬元。根據日本食品化學新聞調查分析，2005年台灣樟芝市場規模約15億元台幣，往後數年可達到百億元，預估國際市場甚至可突破千億台幣的規模，此顯示樟芝非常有機會登上國際生技舞台。近年來政府投入不少經費，不論是學術界或產業界已有許多團隊投入樟芝的研發，未來的市場前景可預期。以下內容為對北蟲草和樟芝的栽培簡略的介紹。
  
  
  
  二、北蟲草
  
  (一)北蟲草簡介
  
  北蟲草屬於真菌門(Eumycota)、子囊菌亞門(Ascomycotina)、核菌綱(Pyrenomycetes)、麥角菌目(Clavicipitales)、麥角菌科(Clavicipitaceae)、蟲草屬(Cordyceps)，與冬蟲夏草同屬不同種。北蟲草產地主要分布於中國大陸雲南、河北、黑龍江、吉林、安徽、陜西等地，其中以東北長白山較多。野生的北蟲草一般出現在6-9月，每年的7、8月間是最佳採集季節。野生狀態的北蟲草由長滿菌絲的蟲體和子座(即子實體)兩部分組成，蟲草屬內多數種的寄生範圍狹窄，往往只能在一種或親緣較近的蟲體寄生，而北蟲草的寄主專一性不強，可以感染鱗翅目、鞘翅目和雙翅目近兩百種昆蟲的幼蟲和蛹，其中以鱗翅目最多。北蟲草子座為橘黃色，高可達2-10公分，一般生長在蛹體頭部或腹節部，子座單個或數個叢生，因生長環境的不同，頭部有線狀、紡錘狀、橢球狀、長棒狀等形狀。頭部長1-2公分，粗0.2-0.9公分，表面有突起為產孢子的繁殖結構—子囊。
  
  根據研究，人工栽培的北蟲草與冬蟲夏草所含的生物活性物質如蟲草素、蟲草酸、腺苷、多醣體、麥角甾醇、SOD等很類似，甚至某些成分的含量高於冬蟲夏草，例如北蟲草的蟲草素高於冬蟲夏草4.2倍以上；蟲草酸為1.2倍；腺甘為3倍。而人工栽培的北蟲草與野生的北蟲草經紅外線光譜、紫外線-可見光譜、氨基酸及微量元素分析，顯示兩者的成分十分相似，僅蟲草酸的含量以米飯栽培的子實體(1.97 %)低於野生蟲草(5.03 %)和柞蠶蛹蟲草子座(2.29 %)。
  
  (二)北蟲草的栽培條件
  
  最早人工栽培北蟲草始於1986年，中國大陸吉林省科研部門從北蟲草子座分離出北蟲草菌，再接種到柞蠶蛹上培育出蠶蛹蟲草；1990年北蟲草液態浸漬培養成功；1994年中國大陸的蠶蛹蟲草已能大規模量產。之後陸續有研究人員以米飯或小麥為主要的培養基原料，亦可大量栽培出北蟲草，但其培養基中仍會添加蠶蛹粉提供氮源。
  
  北蟲草子實體生長過程可分為幾個階段，即(1)菌絲團階段:當菌絲長滿培養基，表面出現大小不一的橘黃色菌絲體隆起，此即原基體的前身。(2)原基體階段:菌絲團的顏色與其著生處的菌絲體色澤一致，再培養數天後即成較堅硬刺狀物，此即為原基體。(3)子實體階段:原基體再經數天培養後，其頂端呈白色，頂端以下呈橙黃色或橙色的尖錐狀小子實體，絕大多數為單生，再培養數周子實體增粗增長，直至子實體頂端出現小突起並釋放出孢子，此為成熟子實體。北蟲草子實體的生長發育和生物活性物質生產主要受內部和外部因素所影響，內部因素為菌株的遺傳特性，不同菌株產量可能不同；外部因素為培養基及各種環境條件，如培養基內的碳氮源及其比例、含水量、pH、接種量及環境的溫度、濕度、通氣、光照等因素，內外因素配合才能讓子實體和生物活性物質正常生長與生產。
  
  北蟲草的菌絲體在黑暗的條件下發育較快，生長溫度範圍較廣，在5-30℃均可生長，較適宜的生長溫度為22-25℃；原基形成的溫度不僅低於菌絲生長的溫度，而且也低於子實體生長時的溫度，一般原基形成時的溫度以15-18℃最適宜；子實體生長的溫度在10-26℃均可，較適宜的生長溫度為20-22℃。在相關的研究陸續發現，1992年陳順志和吳佩杰認為子座的色澤與光線強弱有關，首次以瓶栽方式栽培北蟲草，並開始以活蛹為培養基的北蟲草規模化生產。1995年鄭晴霞等直接利用液態培養基進行菌絲體的培養，首次將北蟲草直接栽培在固體培養基，並長出子實體。1997年張顯科和劉文霞以高粱、小米、玉米渣和蠶蛹替代大米栽培北蟲草。2001年冉翠香等發現人工栽培北蟲草成功的關鍵在於誘發子實體原基的形成，認為溫差刺激對子實體原基形成的效果較好。2003年王栩和劉守華以大米加豬血培養基栽培北蟲草，認為更適宜北蟲草菌絲的生長，能提高子實體產量。2006年林群英等的實驗結果顯示，培養基含水量不僅對子實體產量有重要的影響，而且可以減少不規則子實體的產生，是影響北蟲草子實體產量和質量的重要因素；同時其亦認為以液體菌種進行子實體生產，菌種濃度越高，子實體原基形成越多，形成的子實體量也就越多。
  
  (三)台灣北蟲草的栽培現況
  
  台灣業者約在1998年即從中國大陸引進菌種，但遲遲無法成功量產。2005年左右引進中國大陸栽培模式才成功量產北蟲草，初期產量低，雖然供不應求，但仍有業者因污染、菌種退化等問題，陸陸續續退出此量產工作，目前則維持數家子實體生產業者，但仍有污染率高和產量不穩定的問題待解決。本文作者曾以兩株北蟲草(Cordyceps militaris L及H)於不同碳氮源組成的固態培養基探討對菌絲生長和子實體產量的影響。分別以四種穀物（糙米、胚芽米、小麥、小薏仁）和四種氮源（蛋白腖、酵母抽出物、硫酸銨、味精）組合成十六種實驗組培養基，另四種穀物不添加任何氮源分別做為對照組。結果發現C. militaris H及C. militaris L皆以小薏仁＋1％酵母抽出物培養基的菌絲生長最快，小薏仁+1%味精次之，糙米再次之。C. militaris H子實體產量以小薏仁培養基最高，其次為胚芽米＋1%蛋白腖培養基，小麥＋1%酵母抽出物培養基再次之。C. militaris L子實體產量以糙米＋1%蛋白腖培養基最高，其次為小麥＋1%酵母抽出物培養基，小麥＋1%蛋白腖培養基再次之。初步結論為以有機氮源較無機氮源的培養基子實體產量高，同時發現北蟲草子實體成長過程需要較其他菇類更多的光源，尤其其原基形成和子實體生長的過程必須照光，光照足夠，子實體呈橘黃色；光照不足，原基分化困難，子實體呈淡黃色。
  
  
  
  三、樟芝
  
  (一)樟芝簡介
  
  樟芝屬於真菌門(Eumycota)、擔子菌亞門(Basidiomycotina)、同擔子菌綱(Homobasidiomycetes)、無褶菌目(Aphyllophorales)、多孔菌科(Polyporaceae)、薄孔菌屬(Antrodia)。野生樟芝的生長環境大多屬於幽暗、潮濕之中海拔地區，即海拔在450-2000公尺間。樟芝屬多年生，一般生長在牛樟樹樹幹腐朽心材內壁，具有強烈的黃樟香氣味與苦味，子實體形態不一，有馬蹄狀、鐘狀和板狀，緊貼於表面生長，顏色呈橘紅色，老熟後顏色轉至乳白色或淡紅褐色。
  
  (二)樟芝的效用
  
  台灣原住民流傳樟芝烹煮液具有治療肝病變的效果，民間認為樟芝具有化瘀活血、溫中消積、解毒消腫、鎮靜止痛、抗菌、抗病毒及抗腫瘤之效，也有治腹瀉、嘔吐、食物中毒、毒菇中毒、糖尿病、腎臟炎、尿蛋白過高、尿毒症、肝硬化、肝癌、流行性感冒、中暑、暈車等。樟芝被發現的機能性成分有多醣類、超氧歧化酶、腺甘倍半萜內酯(sesquiterpene lactone)、固醇酸(steroid acids)、固醇類(steroids)與三萜類(triterpenoid)等。
  
  最近幾年有許多試驗證實樟芝三萜類、菌絲體或醱酵液的多醣體具有生理活性功能。例如:樟芝菌絲體萃取的多醣體具有抗發炎、抗B型肝炎病毒、抗腫瘤和提高免疫力等功能;樟芝發酵液中的多醣體，可抑制脂質過氧化作用，並可提升細胞內抗氧化的能力，能保護DNA避免氧化傷害及減少細胞毒性。樟芝的苦味即屬於三萜類，不同的三萜類分別有細胞毒殺作用、抑制老鼠血癌細胞毒素的活性、抗副交感神經作用和抗腦激胺活性。例如從子實體分離的三萜類zhankuic acid A、B和C，發現各有不同的抗癌效果，如zhankuic acid A、B具有anticholinergic及antiserotonergic效果；zhankuic acid A、C對P-388淋巴癌細胞株有細胞毒殺作用。另外同樣是從子實體分離的antcin A具有抑制老鼠血癌細胞毒素的活性，antcin B具有抗副交感神經作用及抗腦激胺活性。
  
  樟芝發酵液於四氯化碳處理的前一週先給予，可以減輕四氯化碳誘發大鼠慢性肝炎，顯示樟芝發酵液對四氯化碳誘發大鼠慢性肝炎有預防及減輕的效果；樟芝菌絲體及野生樟芝子實體對酒精誘發大鼠急性肝炎有保護效果；樟芝菌絲體和其培養液都具有抗氧化的特性；樟芝子實體和菌絲體的甲醇萃取物都具有很強的抗氧化特性，如具有減緩脂質過氧化、減少共軛雙烯鍵形成及螯合亞鐵離子的能力，捕捉DPPH自由基、超氧陰離子亦隨抗氧化物質濃度的增加而有上升的現象，此可能與其含有多酚類抗氧化成分有關。
  
  (三)樟芝固態栽培現況
  
  為了取得野生樟芝子實體，常見牛樟樹被砍伐，對牛樟樹的保育工作造成嚴重的破壞，並導致野生的樟芝子實體更不易取得。近年來不少單位不斷地研發固態方式栽培樟芝子實體，以作為後續生理功能的試驗或應付市場的需求。目前常見固態栽培樟芝的方式及其優缺點如下:(1)利用牛樟樹段木為培養基栽培樟芝子實體，此栽培方式的優點為能獲得與野生子實體相同的成份，尤其是三萜類苦味成份，在溫濕度控制之下，生長速度較一致且穩定；缺點是牛樟木取得不易、培養時間長、花費許多人力及設備空間成本。(2)利用穀物添加特殊成分的培養基，以固態方式栽培。此培養方式的優點為生長較為快速，約經三個月即可形成與野生樟芝子實體相近的生長狀態，可生產出較多種類及濃度的二次代謝物；缺點是栽培得到的樟芝三萜類雖較液態培養方式多，但比段木栽培少。樟芝多醣體則較段木栽培多，但比液態培養方式少。且培養時間若過長易造成其他微生物的污染，所以在整個培養到收成的過程中，生長環境的控制須非常嚴格。
  
  四、結論
  
  雖然北蟲草較冬蟲夏草易於人工栽培，但穩定性不高，因不同的北蟲草菌株適合生長的培養基和環境條件可能不同，如培養基內的碳氮源及其比例、含水量、pH、接種量及環境的溫度、濕度、通氣、光照等因素，都必須經過試驗才能得到最佳的生長條件，才能讓子實體和生物活性物質正常生長與生產。北蟲草栽培過程最大的致命傷為污染，嚴重者將無法收成，污染率高低則影響成本的高低，當然也就左右獲利的好壞，因此栽培的過程必須特別注意污染的問題。目前人工栽培樟芝子實體的量較以往多，越來越易取得子實體，唯價格仍是偏高，主因是供不應求，故目前市場上的樟芝產品主要還是以菌絲體、發酵液或穀物固態發酵產品為原料，雖然這些原料已被證實無任何食用安全上的問題，但在功能性試驗上因無足夠量的子實體與上述原料進行比較，導致有些試驗結果無法與子實體比較。因此今後應積極研發樟芝子實體的量產技術，以作為發展更具醫療效果和商業價值產品的原料。
  
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