14/06/2022
牛樟芝培養技術的研究進展
2021-01-20 代言牛樟芝
牛樟芝培養技術的研究進展
牛樟芝，又名樟芝 、牛樟菇 、樟生薄孔菌等。是一種珍稀藥用真菌，牛樟芝早前就被台灣原住居民用以治療長期飲酒造成的肝病 ．被譽爲「藥中之王」、「森林中的紅寶石」。近二十年來，台灣及大陸的醫療界、相關機構進行的多項研究證實牛樟芝不僅對化學性引起的肝損傷具有保護作用，能夠抑制癌細胞生長 ，並且具有抗氧化、抗過敏、增強免疫力、降血壓、降血脂、預防心血管疾病的功效。這使得牛樟芝在醫藥行業 、食品行業 ．甚至化妝品行業都具有極高的研究及生產開發價值。然而，由於適宜牛樟芝生長的牛樟樹數量稀少，牛樟芝生長速度十分緩慢，加之不法商人濫采，導致野生的牛樟芝資源稀缺，價格昂貴。
由於樟芝中含有豐富的藥用成分 ．使樟芝的開發利用成爲研究熱點。然而由於資源有限．樟芝的培育技術就成爲實現其開發利用的一個前提技術。
促進有用成分合成的研究
野生牛樟芝之所以對人體具有多樣的生理活性作用，是由於其本身含有多種有藥用價值的化學成分。開發樟芝主要目的還是應用其中的有效成分。因此這些成分也被作爲評價其培育方式科學與否的一個指標。而直接調控菌體代謝，使其在發酵過程中產生大量有用成分，也成爲生產應用牛樟芝的一個有效途徑：
三萜類化合物
三萜類物質是牛樟芝主要的一種化學成分．是指由數個除去羥基的異戊二烯首尾相連而成的物質，多含30個碳原子。牛樟芝中的三萜類化合物主要以麥角甾烷和羊毛甾烷爲骨架，藥理學研究表明，這類物質具有很好的保肝護肝功效，並且能抑制癌細胞的生長，起到降血壓、抗炎症的作用，而三萜類化合物的種類越多越有醫療價值。從目前的研究結果得知，每種靈芝內的三萜類化合物種類約有 20~ 50 種 ．各種靈芝總計已發現三萜類化合200 多種 ．而僅僅一種牛樟芝中就含有 200 多種的三萜類化合物，不僅在三萜類化合物的種類上樟芝比靈芝豐富，在含量上樟芝中三萜類成分也是靈芝的10～15 倍之多。用兩種方法 (響應面分析和人工神經網絡)．以三萜類化合物爲目標產物，對牛樟芝液體深層發酵培養基成分進行了優化，發現培養基的碳源爲葡萄糖、氮源爲蛋白腖和黃豆粉時，獲得的三萜類物質的量最多，種類也最豐富。
多糖
樟芝多糖 （D一葡聚糖類)是一類雜多糖，其組成單體主要是葡萄糖、甘露糖、木糖 、半乳糖等。樟芝多糖對人體主要起到活化細胞、抑制病毒、提高免疫力的作用，對保護肝臟 ．促進肝細胞再生也有一定效果，研究人員對樟芝液體發酵生成多糖的培養條件及營養成分進行了研究。結果發現，多糖生成的最佳培養條件爲溫度 28℃ ，pH 5．5，時間 14 d 。額外添加葡萄糖 、硝酸鈣、硫酸亞鐵和煙酸 (添加量分別爲5％．o．5％．0．1％和o．1％時)能夠產生最大量的多糖，含量高達 0．49 g／L。此外，一些其他研究還明確了樟芝發酵產多糖的最佳溶氧濃度爲 15％～20％．裝液量爲 120 mL ，搖瓶轉速爲 150 r／min ，接種量爲 15％。
Antroquinonol中文名稱爲安卓奎諾爾，
是一類萃取自牛樟芝的泛醌類單一小分子物質，已被證實是全球目前唯一無毒副作用的抗癌分子．主要通過抑制 RAS這一控制基因轉錄激酶 ，進而調節細胞的增生與分化，這類物質與腫瘤細胞的生存、增值 、遷移、擴散均有關係。探究了樟芝固態發酵過程中穀物種類、裝料量、含水量、外加碳氮源等對產生 Antroquin0nol的影響。結果表明：選擇大米作爲發酵物，1 L 三角瓶裝料 110 g ，初始含水量爲50％，外加2．0g 葡萄糖爲碳源、0、3g大豆粉爲氮源是最佳營養條件，發酵後 Antroquinonol 產量最高，爲 696．83 mg／kg。
其他物質
牛樟芝中還有豐富的抗氧化物質 ．以高活性的超氧化物歧化酶 (SOD)爲主。這是一種能夠催化超氧陰離子自由基發生歧化反應．變成對生物體無害的分子氧與過氧化氫。利用這種高抗氧化機能來清除人體內自由基．可有效抑制活性氧羣對人體造成的病變，延緩衰老。另外樟芝中含有的多酚類 、d一生育醇、抗壞血酸、D 一胡蘿蔔素等也是良好的天然抗氧化物質，均具有很強的抗氧化能力。除了上述物質，牛樟芝發酵的菌絲體中還發現 Hepasim 這一類環醯亞胺化合物．對肝炎和肝硬化有很強的改善作用：腺苷、核酸類物質有助於改善人體血液循環系統；其他的胺基酸、維生素、礦物質、微量元素等物質還能夠爲人體成長提供必要的營養。
新穎方法的發明研究
目前，較爲廣泛應用的培養牛樟芝的方法與傳統的食藥用真菌培養的方法相似。而針對牛樟芝生長緩慢等特點對培養裝置或過程等進行改造。能夠更有效地獲得目的產物。人們設計了一種新的培養牛樟芝方法，將營養物溶於水加瓊脂製成柱狀培養基，取代傳統的平板培養法該培養基製成的柱形體深達2～20min ，內部還設置多個預定接種位，這些接種位距離培養基外表面0．5～10 min 深 ，將菌種接種在這些位點，使菌絲受到培養基全面的包裹，多個接種位均勻分布，有利於提高柱體培養基營養成分及空間的利用率，這項設計不僅能夠提高單位培養基牛樟芝的生長量，而且還能有效降低雜菌的汙染。研究人員還設計了一種表面培養反應器，該反應器爲空心管狀，將穀物製成的培養基牢固吸附在反應器內壁，以模擬樟芝天然的生長環境，在培養基表面上接種牛樟芝進行培養，在培養過程中定時通過流加培養基的方式，補充菌體生長所需營養。該方法提高了樟芝培養物的生產率，並能夠獲得與野生樟芝形狀更爲相似的培養樟芝。另外，學者發明了一種新型食藥用菌固體發酵菌粉的製作方法．即將桑黃或靈芝的子實體磨成粉狀 ．加水製成培養基，直接接以牛樟芝菌種進行發酵，得到新型的牛樟芝固體發酵菌粉 。該菌粉直接可製成膠囊、口服液等產品．與其他複合配方的食藥用菌相比，省去了培養基培養及後期萃取等流程，具有操作工藝簡單。產品成分天然、安全等優點，且具有多種食藥用真菌的全部有效成分。
展 望
牛樟芝因其野生寄主資源稀缺、培養環境難以模擬以及自身生長緩慢、不易形成子實體等特性，導致難以對其進行大規模的開發利用。近年來，關於樟芝培養方式及培養技術研究大體可歸納爲兩類：第一，對傳統的培養基組成進行改造，主要指碳源、氮源和微量元素的優化。其中前二者爲微生物生長提供營養物質。微量元素在菌體培養時雖然用量很少，卻在參與細胞和酶的構成，調節滲透壓、維持細胞膜穩定性等方面起到重要而不可忽視的作用；第二，優化培養條件如溫度、溼度、光照、溶氧量和 pH 值等，設計經濟有效仿原生境的培養裝置和培養技術，如表面培養反應器等。這些研究進展探明了微生物發酵過程中的許多重要的影響因素．具有很大的指導意義。然而，牛樟芝培養的研究還只處於起步階段。真正要將牛樟芝應用於大規模生產還存在許多問題。例如現階段的研究多以單一物質爲評價指標 ．而綜合開發其多種藥用價值才是真正的目的。微生物培養過程中，培養基的營養成分通過參與酶的構成，作爲酶的活化劑來調節細胞物質代謝過程。而培養條件中的許多因素也通過影響菌體胞內或胞外酶的活性，進而影響細胞的生理生化過程。因此不同的培養底物和培養條件，菌株發酵產生的次級代謝物不同目前仍缺乏一種理想的培養基或培養條件促使其大量產生多種有用成分，而這對於開發牛樟芝的藥用價值是非常重要的。另外，目前報導的成果都是在實驗室條件下進行，而真正要實現牛樟芝的產業化開發應用，必須將其投入到工廠化生產中。工廠發酵微生物與實驗室相比，存在培養規模大、培養條件不易控制、易汙染雜菌等特點。而這些都可能導致發酵結果與實驗室內發酵的結果存在一定差異。因此，實現牛樟芝的大規模培養還有許多問題等待解決基於樟芝培養研究的現狀，今後的研究還有以下幾個方向值得進行嘗試：第一，添加合適的誘導劑可能是一個有效的策略 一些脂肪酸類和植物激素類是培養食藥用菌常用的誘導劑。其中脂肪酸類物質被報導有促進細胞的防禦應答，起信號傳遞的作用，能夠誘導抗逆性，誘導次級代謝產物的合成 。植物激素類物質能夠激活菌體胞外酶活性。增加其對培養基中的營養物質的吸收利用，還可通過加速細胞成熟來促進菌絲體的生長發育：第二，許多新興技術的誕生也爲牛樟芝的培養提供了許多可能。例如紫外線誘變技術，能夠引起生物體內遺傳物質發生突變，進而改變生物的生長與代謝活動。這項技術已被用於金針菇、羊肚菌等食用菌的栽培中，證實的確能夠促進菌絲體的生長。磁處理技術用於其他食藥用菌的栽培．證實提高了菌體中漆酶、多酚氧化物酶等酶的活性，甚至產生新的酶。加速菌體對纖維素、澱粉、木質素等養分的分解，加速了菌體生長，進而達到增產目的。此外。利用不同光質處理，能夠引起菌體內多個基因的上調和下調 ．調節內源激素的水平和分布，進而引起生長發育和形態的建成，使食用菌達到增產的效果。由於牛樟芝的研究還處於起步階段，以上誘導劑及新興技術的運用還未見報導。此外，培養過程中的一些其他因素如菌種、接種量和有害副產物對菌種的生產發酵也可能起到很大影響，而對這些方面的研究也還很少。總之，科研工作者在牛樟芝的培養方面還有很大的研究空間 ，真正實現其開發應用還需要我們不懈的努力。
