赵瑞华，贺晓龙，田茜

（1.延安大学生命科学学院，陕西延安716000；2.陕西省红枣重点实验室，陕西延安716000；3.延安大学经济与管理学院，陕西延安716000）

羊肚菌（Morchella spp.）属于子囊菌亚门（Ascomycotina），盘菌纲（Discomycetes），盘菌目（Pezizales），羊肚菌科（Morchellacea），羊肚菌属（Morchella），民间又名羊肚菜、草笠竹、网兜蘑等，其菌盖表层呈棱脊型网状体，外观像羊肚[1-2]。羊肚菌富含各类营养物质，且肉质脆嫩，风味独特，而且含有多种抗菌、抗病毒的活性成分和能够抑制肿瘤的多糖，具有调节机体免疫功能、抗疲劳等诸多作用，食药用价值极高，开发应用前景广阔[3-4]。

由于野生羊肚菌天然资源有限，环境条件要求苛刻，人工虽有大规模栽培但产量不稳定，产品品质参差不齐，所以急需寻求一种周期短、产量高的生产途径[5]。而利用现代液体发酵生物工程技术，不仅大幅度提高菌丝体的积累量，同时产品的标准化程度高，可作为替代途径。研究证明发酵培养的羊肚菌菌丝体和野生及人工栽培的子实体在营养成分和活性物质方面基本相同，且液体发酵成本低、工艺设备简单，还能够突破羊肚菌生长的环境限制因素，可以在较短的时间内获得大量的菌丝体及其发酵产物。本文综述了国内外关于羊肚菌的营养成分、挥发性成分及活性成分、液体发酵培养工艺和发酵液开发应用方面的研究进展，以期为羊肚菌液体发酵的深入研究和应用提供参考。

1 羊肚菌发酵物主要营养和活性成分

有关研究表明，羊肚菌发酵物（菌体和发酵液）和子实体一样不仅富含蛋白质、脂肪酸、维生素、矿物质等营养成分，还富含多糖、多酚、甾醇、酶类等活性成分，赋予羊肚菌发酵物极高的利用价值[6]。

1.1 主要营养成分

羊肚菌发酵液菌丝体中蛋白质含量大于20%，其中人体必需氨基酸含量略低于子实体，氨基酸营养价值均衡。羊肚菌发酵液菌丝体中维生素和脂肪酸含量丰富，种类都较多，尤其不饱和脂肪酸的大量存在赋予其降血脂、抗衰老、消除自由基的功效。在发酵液和菌体中检测到丰富的碳水化合物和16种矿物元素，但未检测出对人体有害的重金属Hg、Pb、Cd和As，从安全性来说优于子实体。综合近几年研究，羊肚菌发酵物营养成分种类见表1。

表1 羊肚菌发酵物营养成分种类Table 1 Categories of nutrients in fermentation of Morchella esculenta

羊肚菌发酵物中含有大量的多糖，一般认为多糖是起药理作用的主要活性物质，也是羊肚菌可以提高机体免疫力、抗病毒、抗癌及抗疲劳等作用的基本物质成分；此外也发现游离酚、结合酚，其提取物存在细胞抗氧化作用，可以有效的抑制HepG2细胞、Caco-2细胞的增殖；有研究证明从羊肚菌发酵菌丝体中提取出的三萜类化合物具有一定的抗氧化活性和抑制肿瘤细胞的能力。综合近几年研究，羊肚菌发酵物活性成分种类见表2。

表2 羊肚菌发酵物活性成分种类Table 2 Categories of active components in fermentation of Morchella esculenta

1.2 主要挥发性成分

羊肚菌菌丝体和发酵液还含有醇类、酮类、醛类、烃类、烯类、酸类和呋喃类等复杂的挥发性风味成分，这些挥发性化合物之间相互作用、相互平衡赋予了羊肚菌发酵物独特的风味。发酵液中主要的挥发性物质是以1-辛烯-3-醇和苯乙醇为主的醇类化合物；菌丝体中挥发性醇类化合物主要是苯乙醇和1-辛烯-3-醇这样的八碳化合物，其中苯乙醇对羊肚菌菌体风味起主要作用，是最简单的芳香醇之一[21]。综合近几年研究，羊肚菌发酵液和菌丝体挥发性成分见表3。

2 羊肚菌的液体深层发酵培养

在羊肚菌生长发育过程中将必需的营养物质混合在水溶液中，通过人为控制其培养条件，可以培养出大量菌丝体，且在液体深层发酵培养过程中，羊肚菌可产生与从天然采集的羊肚菌子实体化学组成相近的各种成分。且液体发酵培养的培养基原料来源丰富，培养条件易于控制，周期短，产量稳定。据有关资料报道，1958年美国Szuecs首次利用液体发酵培养出羊肚菌菌丝体，并设计了利用发酵桶进行大规模生产的试验[22]。我国较早的报道是1986年Ghosh和王晓明的一篇译文，介绍了利用单碳源、食品和工业废料作基质，对羊肚菌进行深层培养的结果[23]。羊肚菌的液体发酵培养己经成为羊肚菌栽培的一种新模式，也是近年来对羊肚菌研究的热点。通过对羊肚菌发酵液菌丝体营养成分的研究，为羊肚菌活性成分的深层开发以及实现大规模商品化生产打下了坚实的基础。法国、美国等国家开始进行工业化液体发酵，大规模生产羊肚菌菌丝体，应用于食品、医药、化工等各领域[24]。羊肚菌发酵也有了专用的发酵设备。

表3 羊肚菌发酵液和菌丝体挥发性成分Table 3 Volatile components in fermentation and mycelium of Morchella esculenta

我国早期的探索侧重于发酵培养基配方的筛选。高爱华等[25]曾对羊肚菌液体培养进行初步探索，筛选出液体培养基配方，但是培养时间过长，需要9 d才能放罐，并且需要添加昂贵的麦芽。张松[26]探讨高羊肚菌菌丝球在不同液体培养基中的生长情况，发现在黄豆芽玉米粉培养基中菌丝球最多，大小均匀，菌丝生长量最大，在麦鼓蛋白陈培养基上菌丝中的糖含量最高。王小雄等[27]对采自甘南的尖顶羊肚菌（Morchella conica）经深层发酵得到发酵液和菌丝体，并测定其中的营养成分。刘士旺等[28]和赵启良等[29]则通过正交试验筛选出羊肚菌摇瓶培养的培养基，并探索羊肚菌液体发酵的合适条件。

近年来，Ma等[30]研究在搅拌槽生物反应器中进行液体发酵时不同搅拌方式对羊肚菌菌丝生长的影响，发现间歇搅拌可提高菌丝体的生长速率、生物量浓度和最大生产力。王莹等[31]研究羊肚菌液体深层发酵动力学，基于Matlab软件平台，应用遗传算法就真菌生长较常用的Logistic与Monod方程在描述羊肚菌生长动力学时的优劣进行对比，并估计了羊肚菌的生长、胞外多糖产生和基质消耗模型的参数。羊肚菌发酵动力学模型的建立奠定了发酵优化及放大的基础。这一时期对培养基配方的筛选和条件的优化日趋成熟，王云龙筛选的羊肚菌液体发酵最佳培养基为：麦芽汁9.5%、玉米粉40 mg/L、黄豆粉20 mg/L、酵母粉3 mg/L。最优培养条件为：温度（24±1）℃、转速 140 r/min、pH 6.0以及接种量10%[32]。季向阳等筛选的液体发酵最佳转速、pH值及接种量同王云龙，温度为25℃恒温培养120 h[33]。滕国生等[34]利用Plackett-Burman设计对影响羊肚菌发酵罐培养条件的诸多因素进行考察，采用Box-Behnken设计对筛选得到的关键因素深入优化，对试验结果分别进行响应面回归分析和神经网络结合遗传算法分析，获得羊肚菌5 L发酵罐液体培养最佳条件：初始 pH 6.83，转速 200 r/min，发酵时间 4.5 d，发酵温度26℃，接种量3%，种龄3 d，通气量200 L/h，装液量3.22L/5L。而后李红等[35]以梯棱羊肚菌（Morchella importuna）菌株FY2为试材，利用正交试验对液体配方和发酵条件进行了优化。结果表明菌丝培养最适条件为温度25℃，初始pH 7，接种量5%；分别选择葡萄糖和黄豆粉做为羊肚菌菌丝生长的最佳碳源和氮源。

目前通过对液体发酵的培养条件和培养基成分进行优化来获得某种目的产物己经成为液体深层培养的一种发展趋势，它有利于对羊肚菌的各种化学成分进行深入研究，并满足消费者的需求。

3 羊肚菌液体发酵的应用

通过液体发酵，羊肚菌菌丝体获得成品的时间相对于羊肚菌子实体而言大大缩短，并在获得有效化学成分等方面存在优势，现在越来越多的研究者热衷于开发以羊肚菌液体发酵菌丝体为原料的产品。

3.1 液体制种

在羊肚菌人工栽培中，固体制种方式耗时长、纯度低、菌龄不一致、成本高，无法满足羊肚菌规模化高效栽培的需求。而食用菌液体菌种具有生产成本低、制作周期短、菌种品质佳等优点。早在1996年，张松曾进行过羊肚菌液体菌种培养配方的初步研究，获得菌丝球多，大小较均匀，质量较高的液体菌种[36]。许瀛引等[37]则通过控制羊肚菌菌丝球的密度和直径来提高菌丝体生物量，先模拟试验优化羊肚菌液体菌种繁育条件，再通过发酵罐进一步验证，制得优质的羊肚菌液体菌种，接种栽培后发现菌丝体生长健壮，菌丝满袋天数较原固体菌种所需时间缩短了2/3，和现阶段其他液体菌种制备方法相比缩短30%。这些研究奠定了羊肚菌液体菌种工厂化生产的技术基础，也为液体菌种在栽培中的应用及工业化生产羊肚菌菌丝体相关产品的开发提供理论参考。

3.2 食品开发

随着现代发酵技术的发展，研究发现羊肚菌液体发酵物及产生的菌丝体都能保留其有效成分和香味。美国、法国等国在60年代已大规模生产菌丝体，制造调味品[38]，近年我国也有研究者通过复合酶法对呈鲜氨基酸进行提取，有助于利用发酵技术制备羊肚菌鲜味物质，实现其高质化利用[39]。关于羊肚菌风味食品的研究，最早国内宋淑敏曾使用羊肚菌在大豆汁、麦芽汁中发酵后制成保健饮料[40]。王秀云[41]将液体培养的羊肚菌菌种均匀喷洒在腐乳乳胚上，经过发酵和腌制，得到了香味独特、营养丰富的羊肚菌腐乳。路等学等[42]将羊肚菌发酵液添加入其它食物中，制成具有特殊风味的保健杏脯和保健话梅等。张青等[43]利用羊肚菌发酵菌丝体探讨了羊肚菌保健酒的酿造工艺，获得的羊肚菌保健酒色泽、风味俱佳。冮洁等[44]则利用以豆渣为原料发酵产生的羊肚菌菌丝体，研制得到了醋酸含量达5.04 g/100 mL的羊肚菌菌丝体保健发酵醋。张珍将羊肚菌发酵液真空抽滤后加到乳饮料中，进行二次调酸开发了营养丰富、风味独特的羊肚菌复合保健乳饮料[45]。付天宇以粗柄羊肚菌（Morchella crassipe）926号液态发酵得到的菌丝体为主要原料，分别制备了羊肚菌多糖口服液和羊肚菌调味料等新型功能性食品，研究了摇瓶发酵条件对羊肚菌调味料风味的影响[46]。赵航等[47]利用羊肚菌液体发酵菌丝体代替子实体，制备出口感佳、营养丰富、可调味增香的羊肚菌调味酱。利用羊肚菌液态深层发酵开发研究功能性食品具有越来越广阔的发展前景。

3.3 药物研发

羊肚菌发酵液和菌丝体均含有多种药用活性成分。宋淑敏等[48]曾将羊肚菌在麦芽汁、大豆汁中发酵提取液浓缩后制备成供糖尿病和胆固酵增高症患者服用的药物。杨英杰通过液体发酵以现代口含片生产技术研制出口感细腻、芳味独特的羊肚菌和圆酵母双菌口含片[49]。明建等[50]研究羊肚菌多糖PMEP-1对大鼠肠道短链脂肪酸的影响及降血脂作用，结果发现PMEP-1对高脂血症的发生、动脉粥样硬化及冠心病都有一定的预防作用，可用于新型降血脂类药物的研制。罗霞等[51]和高明燕等[52]的研究发现尖顶羊肚菌菌丝体水提液可明显降低胃黏膜损伤指数，增加胃黏液与胃蛋白酶的分泌，促进胃溃疡面积的愈合，对酒精引起的大鼠急性胃黏膜损伤起到很好的保护作用。贾建会等[53]的研究发现羊肚菌发酵液既对小鼠脾淋巴细胞增殖有直接刺激作用，还可协同刀豆蛋白A促进小鼠T淋巴细胞转化。近年研究还发现，羊肚菌发酵液菌丝体对各种营养素特别是锗、硒、VE等具有较强的富集及转化作用[54]。

国外研究人员曾从羊肚菌发酵液中分离得到了一种比阿司匹林效价要高出2～3倍的血小板集落抑制因子和一种可抑制酪氨酶的黑色素形成抑制剂[55-56]；Duncan等[57]分离到一种能增强巨噬细胞活化的半乳甘露聚糖；Nitha等则通过庆大霉素和顺铂联用制备小鼠肾毒性模型，发现羊肚菌菌丝体提取液，可显著降低模型小鼠血清肌酐和尿素氮含量，提高小鼠谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、过氧化氢酶（catalase from micrococcus lysodeikticus，CAT）和超氧化物岐化酶（super oxide dismutase，SOD）的活性，对肾脏起到保护作用[58]。

但上述研究也仅初步发现羊肚菌发酵液的药用价值，并不清楚是哪种生物活性物质在发挥作用，为了更好地为人类所用，还需要进一步研究。

3.4 发酵提取羊肚菌多糖

采用深层液体发酵法培养羊肚菌菌丝体具有明显降低成本、提高生产效率等优点。早期国内贾建会等[59]曾探索过以羊肚菌液体深层发酵获得的菌丝体和发酵液为原料提取、分离及纯化羊肚菌多糖。后来兰瑛[60]和李美华等[61]分别以尖顶羊肚菌和粗柄羊肚菌菌丝体为试验材料进行胞外多糖的提取并对提取工艺进行优化。孙玉军等[62]研究中性蛋白酶提取富硒羊肚菌菌丝体多糖提高产量的条件。He等[63]通过单因素试验和中心组合设计，得到制备羊肚菌多糖的液体发酵最佳培养基：麦芽糖44.79 g/L，胰蛋白酶原4.21 g/L。国外Taskin等[64]研究了鸡毛蛋白水解物作为羊肚菌菌丝体生物量和胞外多糖液体发酵基质的可行性，研究首次表明，鸡毛蛋白水解物可以有效地作为一种新型的羊肚菌液体发酵生产胞外多糖的基质。

4 展望

现在对羊肚菌的液体发酵培养多集中于液体发酵培养基和培养条件的优化、菌丝体有效化学成分的研究、液体发酵菌丝体相关产品的开发等。通过改变发酵培养基配方和培养条件来获得某种符合市场需求的目的性产物己成为一种有效途径。羊肚菌菌丝体通过液体发酵培养来解决市场上野生羊肚菌资源不足和人工栽培周期长的问题，是羊肚菌的一大研究热点。

未来研究应继续对羊肚菌液体培养条件进行优化，通过最优的培养方式最大限度的获得产品，筛选既可以满足羊肚菌生长需求，且来源方便、价格便宜，大规模生产的培养基原料替代品。目前羊肚菌营养和活性成分在食品、化妆品、医药保健品等方面均有应用，但起作用的生物活性成分并不清楚，并且大部分研究集中于羊肚菌多糖的生产和利用，在羊肚菌中还有可能存在着对人类更加有益或价值更高的化学成分有待发掘，所以也应继续深入研究羊肚菌活性成分及其功效，为羊肚菌的应用提供理论依据。羊肚菌液体培养相关产品的研发多集中于保健品的开发，应该还存在着很大的发展空间，如饲料等产品的研发，可使发酵液的剩余营养成分得到充分的利用，提高经济效益，也可减轻培养残基对环境的污染，具有环保意义。

相信随着现代生物学技术的不断发展，微生物学、发酵工程、食药用真菌学等多领域学科的交叉渗透，羊肚菌发酵技术将会越来越完善，也会推动整个羊肚菌产业的快速发展。