何志強,肖更生,鄒宇曉,劉 軍,高云超,符金華
(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,廣東 廣州 510610;2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,江西 南昌 330045)
桑枝為??浦参锷?(Morus alba L.)的枝條,它占桑園干物質(zhì)量的64%,是蠶桑資源中生物量占有比例最高的物質(zhì)。桑枝為我國傳統(tǒng)的中藥材,主要用于治療關(guān)節(jié)腫痛、手足麻木、風(fēng)濕痹痛、癱瘓等多種疾?。?]。
近年來,圍繞桑枝資源的高值化加工利用技術(shù),研究人員陸續(xù)在食菌栽培、造紙、生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化等方面開展了研究,已取得不錯進展。其中尤以桑枝栽培優(yōu)稀真菌的技術(shù)研究最為廣范,產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用也最大。通過微生物對桑枝纖維素和木質(zhì)素的高效轉(zhuǎn)化利用,在實現(xiàn)菌體營養(yǎng)生長和生殖生長的同時,且能促進桑枝中部分藥用活性成分由桑枝向菌體遷移和富集,所獲菌類產(chǎn)品與其它普通基料栽培的菌類產(chǎn)品相比,其營養(yǎng)及藥用價值均得到提升,同時環(huán)境問題得到很好的改善。對近年來桑枝栽培優(yōu)稀真菌菌涉及的品種、生產(chǎn)技術(shù)及成分研究方面取得的國內(nèi)外進展進行綜述。
桑枝含粗蛋白5.44%、灰分1.57%、冷水可溶性固形物5.12%、熱水可溶性固形物6.46%、纖維素51.88%、木質(zhì)素18.81%、半纖維23.02%,而礦物質(zhì)元素鉀、鈣、磷、鐵、鎂、硫等含量豐富,營養(yǎng)構(gòu)成合理,能滿足多種優(yōu)稀食(藥)用真菌的生長需求[2]。
桑枝為中國藥典一部正式收錄的中藥材,富含黃酮類、生物堿、多糖和香豆精類化合物,還含有氨基酸、有機酸、揮發(fā)油、多種維生素和一些鞣質(zhì)、游離的蔗糖、葡萄糖、木糖、麥芽糖、水蘇糖、果糖、阿拉伯糖、琥珀酸、腺嘌呤等[3]。目前特征成分研究較多的主要是黃酮類和生物堿。
桑黃酮是指桑枝中富含的黃酮類活性成分。桑枝黃酮類小分子化合物具有強抗氧化性,不僅可清除體內(nèi)氧自由基,還能清除酶類所不能清除的羥自由基和脂類有機自由基。黃酮類化合物所含的酚羥基能與自由基反應(yīng)形成穩(wěn)定的半醌式自由基結(jié)構(gòu),從而起到抗氧化的作用,其含量與抗氧化作用效果呈顯著正相關(guān)[4]。黃酮類化合物還具有抗菌、抗炎作用,體外實驗發(fā)現(xiàn)某些黃酮類化合物有抗微生物作用,對細菌、真菌等均有不同程度的抑制作用。另外,桑黃酮的降血糖[5]和降血脂[6]作用也通過動物實驗得到了驗證。
1-脫氧野尻霉素 (1-Deoxynojirimycin,簡稱DNJ)是桑科植物中特有的一種生物堿活性物質(zhì)。Yoshiaki等[7]首次從桑枝和桑白皮中分離得到了DNJ,科研人員已經(jīng)對DNJ的生物學(xué)和藥理學(xué)特性進行了深入研究,該化合物是一種葡萄糖的結(jié)構(gòu)類似物,是一種哌啶生物堿,其化學(xué)名稱為3,4,5-三羥基-2-羥甲基四氫吡啶,分子式為C6H13NO4。研究證明這種成分具有高效競爭性抑制α-葡萄糖苷酶的藥理活性,可用于治療糖尿病、肥胖癥和病毒感染等疾?。?]。
我國桑園面積廣,每年積累的桑枝資源十分豐富,利用其栽培食用菌有諸多優(yōu)勢。首先桑枝營養(yǎng)成分高,完全能滿足各種食用菌的種植栽培需求,其次桑枝條很少噴灑農(nóng)藥,利用其栽培食用菌綠色環(huán)保,而且桑枝栽培食用菌后的菌糠仍可作為有機肥進一步循環(huán)利用。近年來,我國養(yǎng)蠶地區(qū)利用桑枝栽培已在多種優(yōu)稀真菌上取得良好進展。
江蘇省睢寧縣通過研究桑枝栽培香菇的配方及栽培模式,總結(jié)出栽培適宜配方為桑枝屑78%、麥麩20%、石灰1%、蔗糖1%,另加營養(yǎng)素2袋、克氯素1袋,材料水之比是1∶1,pH值在滅菌前為6~6.5。成林桑園通過剪梢、夏伐,每畝產(chǎn)桑枝條600 kg,可制菌袋300個,生產(chǎn)食用菌600 kg。而每千克鮮菇可賣4元~5元,每畝桑園產(chǎn)值達2 500多元[9]。
黑木耳素有山珍、素中之葷的美稱。桑枝韌皮部發(fā)達,富含纖維素,營養(yǎng)豐富,符合黑木耳生長發(fā)育中對營養(yǎng)的需求。浙江省嘉興市秀洲區(qū)通過實踐證明,用桑枝屑栽培黑木耳,吃料快、污染低,子實體提前發(fā)生且厚實,具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的特點,是生產(chǎn)黑木耳的上等原料。配方組成包括桑枝屑70%~80%、麥麩13%~18%、棉籽殼5%~10%、木耳專用料2%。利用桑枝屑袋料栽培黑木耳,袋料55 cm×15 cm的總成本為2.5元/袋~2.6元/袋,平均采干木耳55 g/袋,每公頃收益近15萬元。采收后的菌棒可作蔬菜等生產(chǎn)肥料,形成了以“桑枝條 (廢棄物)—黑木耳 (廢菌棒)—晚稻、廢菌棒—蔬菜”循環(huán)式生態(tài)高效的生產(chǎn)模式[10]。
利用桑枝栽培香菇和木耳的生產(chǎn)技術(shù)日益成熟,得到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都比較穩(wěn)定。據(jù)有關(guān)專家測定,桑枝不含有對食用菌生長發(fā)育有害的油脂、松脂、精油、苦味、臭味及其它異味,而富含生長需要的營養(yǎng)成分,因此產(chǎn)出的香菇和木耳口感好,質(zhì)量上乘,且出菇快、產(chǎn)量高,有其它培養(yǎng)料不可比擬的優(yōu)越性[11]。
杏鮑菇,又名刺芹側(cè)耳,是近年來栽培成功的集食用、藥用、食療于一體的珍稀食用菌新品種。方國平[12]從生物學(xué)特性、栽培季節(jié)、菌袋制作、發(fā)菌管理、出菇管理、采收加工、采后管理、病蟲害防治及鮮菇的保藏方面闡述了桑枝屑栽培杏鮑菇技術(shù),他采用的配方是棉籽殼40%、桑枝屑38%、麥麩20%、碳酸鈣1.15%、石灰粉0.15%,得到產(chǎn)品的生物轉(zhuǎn)化率為50%~80%,可采2潮~3潮菇。
猴頭菇屬于木腐菌,營養(yǎng)價值高,特別是藥用價值,對消化系統(tǒng)疾病,如胃炎、胃潰瘍、十二指潰瘍等癥有較好療效。盧玉文等[13]做了利用桑枝栽培猴頭菇技術(shù)研究試驗,探索利用桑枝栽培猴頭菇的關(guān)鍵技術(shù),分別做了在桑枝培養(yǎng)基上栽培的猴頭菇品種篩選和猴頭菇的桑枝培養(yǎng)基優(yōu)化實驗,找到了1種猴頭菇H-4,其適合在桑枝培養(yǎng)基上生長,且菌絲生長快,出菇快,對環(huán)境適應(yīng)性強,產(chǎn)量高,子實體經(jīng)濟性狀好,用它在優(yōu)化后的35%桑枝培養(yǎng)基上,猴頭菇菌絲粗壯、濃密、潔白,生長速度達到4.26 mm·d-1,污染率低至3.8%,現(xiàn)蕾出菇快,生物轉(zhuǎn)化率為108.4%,后期失水少,出菇后勁足。
金針菇隸屬于傘菌目、白蘑科、小火焰菌屬,其味道鮮美,營養(yǎng)豐富,是我國最早栽培的食用菌之一[14]。2005年我國金針菇的鮮菇產(chǎn)量已達到100萬t以上[15]。傳統(tǒng)上用于栽培金針菇的主要原料是棉籽皮,但隨著食用菌生產(chǎn)的迅速發(fā)展,棉籽皮的資源量已很難滿足食用菌生產(chǎn)的需要,其價格也日益上漲,導(dǎo)致金針菇的生產(chǎn)成本不斷增加。開發(fā)利用桑枝為主料的栽培基質(zhì),是解決金針菇成本日益增加及桑枝污染環(huán)境的重要手段之一。陳今朝等[16]開展了桑枝屑栽培金針菇的研究,確定了以桑枝屑34%、棉籽皮40%、麥麩20%、玉米粉5%和石膏1%的最優(yōu)栽培方案,生物學(xué)效率可達108.92%,不僅菌絲生長速度快,而且金針菇的生產(chǎn)成本更低,大幅度提高了金針菇的經(jīng)濟效益,投入產(chǎn)出比達1∶5.6。
桑黃屬擔(dān)子菌亞門、多孔菌科、木層孔菌屬,又稱桑臣、桑耳、胡孫眼、鮑氏層孔菌、針裂蹄 (裂蹄),是一種珍貴的藥用真菌,有“森林黃金”之美稱。據(jù)藥性論記載,桑黃味微苦,性寒,在我國傳統(tǒng)中藥中用于治療痢疾、盜汗、血崩、血淋、臍腹?jié)础⒚摳貫a血、帶下、閉經(jīng)[17]。呂美坤等[18]報道了一種利用桑枝條栽培桑黃的技術(shù),通過使用配方桑樹鋸末32%、棉籽殼50%、麥麩15%、硫酸鎂1%、石膏2%,每100千克栽培料加JTD802生長素50 mg,得到較快的發(fā)菌速率,通過計算每袋桑黃可以創(chuàng)收3.6元,以畝產(chǎn)桑枝380 kg計,可以栽培出304袋,每畝桑園增收1 840元,還減少污染,間接經(jīng)濟價值還遠不如此。
靈芝為藥、食兩用真菌,又稱木靈芝、菌靈芝、靈芝草,素有“仙草”、“瑞草”、“還魂草”之美譽,是我國傳統(tǒng)名貴中藥,具有抗腫瘤、降低血液中膽固醇含量、抗炎等多種藥理活性,其中多糖和三萜類化合物為主要藥效成分,自然野生的靈芝非常稀少,開展人工栽培是獲取靈芝子實體的主要手段。而桑枝作為主要培養(yǎng)基料栽培靈芝是近幾年研究靈芝和蠶桑技術(shù)的熱點。高云超等[19]利用桑枝生產(chǎn)靈芝技術(shù)獲得巨大成功,所用培養(yǎng)基配方是桑枝粉77%、細米糠或麥麩20%、過磷酸鈣1%、白糖1%、石膏1%,栽培出靈芝,菌絲長勢旺,出菇性能好,生物轉(zhuǎn)化率高。李娜等[20]研究結(jié)果表明,桑枝栽培靈芝的靈芝多糖比雜木或椴木栽培靈芝高30%以上,而且面市后,價格要比一般靈芝高50%以上。利用桑枝栽培靈芝,不但可變廢為寶、增加蠶桑產(chǎn)業(yè)的附加值,而且還可以取得良好的社會效益和生態(tài)效益。因此,利用桑枝栽培靈芝技術(shù)有望在我國蠶桑發(fā)達地區(qū)普及并推廣應(yīng)用。
我國是世界蠶絲業(yè)的發(fā)源地,在長期的發(fā)展過程中,我國蠶桑業(yè)已形成完善了栽桑、養(yǎng)蠶、繅絲和絲綢四大蠶桑支柱產(chǎn)業(yè)。目前,全國桑園面積已超過8×103km2,桑樹除采葉養(yǎng)蠶外,其枝、根、果實和桑葉均具有很高的經(jīng)濟和藥用價值,特別是桑枝,平均每公頃成林桑園年產(chǎn)桑枝18.0 t~22.5 t,全國年產(chǎn)桑枝可達1 440萬t~1 800萬t,為蠶桑生產(chǎn)過程中最為豐富的副產(chǎn)物資源,換而言之為藥 (食)用菌提供了豐富的原料來源。開發(fā)桑枝栽培藥 (食)用菌技術(shù),一是為藥 (食)用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的材料來源;二是解決了蠶區(qū)廢棄物轉(zhuǎn)化問題;三是充分利用在冬季和夏季農(nóng)閑時節(jié)的勞動力、蠶房及養(yǎng)蠶廢棄物進行再生產(chǎn)[21]。用廢棄的桑枝來栽培藥 (食)用菌無疑是一種兼顧保護環(huán)境和創(chuàng)收的重要手段,各地都在大力推廣桑枝栽培技術(shù)。比如種桑大省廣西近年來就重在攻關(guān)研究及在一些企業(yè)的生產(chǎn)實踐,創(chuàng)新探索出一套利用桑枝為主要原料栽培特色名優(yōu)食用菌的新技術(shù),同時研究制造新型粉碎切屑機,突破了桑枝條粉碎困難的問題,研制出了桑枝屑栽培食用菌的新配方,并成功試種出云耳、榆黃蘑、香菇等品種。
雖然利用桑枝栽培優(yōu)稀食用菌技術(shù)已經(jīng)日臻成熟,但是該技術(shù)在生產(chǎn)推廣的過程中仍存在諸多問題,主要表現(xiàn)在桑枝栽培菌還比較單一化,適合桑枝栽培的真菌品種偏少,除少數(shù)幾個品種外均表現(xiàn)出產(chǎn)量和質(zhì)量不太穩(wěn)定的問題。此外,與棉籽殼、雜木屑等基質(zhì)相比,桑枝藥 (食)用菌的種植面積偏小,技術(shù)還不夠成熟。
目前優(yōu)稀真菌的栽培方式越來越多,種類也越來越多元化。但是桑枝屬于特殊的栽培基料,本身含有較高的營養(yǎng)和藥用成分,栽培出來的藥用真菌自然有其優(yōu)勢。在優(yōu)化藥用真菌的培養(yǎng)基時不應(yīng)該一味地去追求高產(chǎn),應(yīng)該以藥物活性成分來做選取標準。
食 (藥)用菌固態(tài)發(fā)酵存在著一些缺陷,比如代謝熱難以移除,菌體易生長不良;各項參數(shù)檢測不方便,難以控制條件,實驗再現(xiàn)性差;固態(tài)培養(yǎng)基混合難以保證營養(yǎng)物的分布均勻等,而最主要的是自動化生產(chǎn)不夠,限制了固態(tài)發(fā)酵的發(fā)展。所以改進原有的發(fā)酵方式,或建立更加科學(xué)的發(fā)酵模型,發(fā)明適合固態(tài)發(fā)酵的大型生物反應(yīng)器,改善各項參數(shù)的檢測方法能極大地推動桑枝真菌的良性發(fā)展。
大部分食 (藥)用菌在純木屑上生長不良,需要在栽培的時候適當(dāng)添加碳源、氮源來幫助它合成一些利用木質(zhì)素、纖維素等原料的酶和一些中間代謝產(chǎn)物。比如向木屑中添加適量玉米粉就能夠顯著提高靈芝產(chǎn)量[22],這可能是由于玉米粉含氮量較高和營養(yǎng)豐富的原因。因此,桑枝配料中可搭配、復(fù)合一定比例的其他營養(yǎng)成分,很可能極大提高真菌的生長速率,獲得意想不到的效果。
藥用菌如靈芝作為木腐菌,可以篩選一些高效生物轉(zhuǎn)化率的真菌來幫助分解纖維素,或者可以利用真菌和細菌一起產(chǎn)生的共生效應(yīng)來加速降解桑枝中的纖維素、木質(zhì)素等,還可以追蹤桑枝的降解過程,發(fā)現(xiàn)一些可以利用的中間代謝產(chǎn)物,既取得了效益,還幫助了自然界的物質(zhì)循環(huán)。另外,桑枝栽培后剩下的菌糠下腳料營養(yǎng)依然十分豐富,丟棄污染環(huán)境,可作為有機肥料或花卉栽培基質(zhì)循環(huán)利用。
部分真菌能富集一些培養(yǎng)基里面的活性成分 (比如靈芝能富集DNJ[23]),可以通過篩選一些優(yōu)勢真菌來富集桑黃酮等其他的活性成分,使獲得藥用菌的藥用價值更高。但是如剛才所說的DNJ是如何出現(xiàn)在靈芝中的,到底是靈芝通過其自身機制,利用桑枝里面的一些成分合成的,還是直接從桑枝中富集過來的,有待研究者去進一步探究其形成機理。
藥用菌的活性成分極其復(fù)雜,要運用新的提取手段和檢測手段,開發(fā)新的具有可利用價值的活性成分。加強活性成分的研究還可以從各種活性成分的組合搭配入手,提取、純化后很可能藥用價值會極大地提高。既然DNJ的富集已在桑枝栽培靈芝中得到證實,那其他特征活性成分也會被揭示。因此,如何在增加藥用菌產(chǎn)量的基礎(chǔ)上提高其特征活性成分含量是今后蠶桑和食用菌工作者努力的方向。
[1]中華人民共和國衛(wèi)生部藥典委員會.中華人民共和國藥典[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.
[2]鄒宇曉,吳娛明,廖森泰,等.全國桑樹種質(zhì)資源及育種和蠶桑綜合利用學(xué)術(shù)研討會[C].2005.
[3]梁曉霞,肖學(xué)云.淺析桑樹的藥用價值[J].中華醫(yī)學(xué)叢刊雜志,2002,2(9):67.
[4]吳石磊,徐立,王茜齡,等.桑樹中抗氧化物質(zhì)的研究進展[J].蠶學(xué)通訊,2008,28(2):22-26.
[5]吳志平,顧振綸,談建中,等.桑枝總黃酮的降血糖作用 [J].中草藥,2005(增刊):239-241.
[6]吳娛明,鄒宇曉,廖森泰,等.桑枝提取物對實驗高血脂癥小鼠的降血脂作用初步研究[J].蠶業(yè)科學(xué),2005,31(3):348-350.
[7] Yoshiak iA,Hivomu M.The strueture of moranoline,a piperidine alkaloid from morus s-pecies [J].Nippn Nogei Kagaku Kaishi,1976,50(11):571-572.
[8]Hughes AB,Rudge AJ.Deoxynojirimycin:synthesis and biological activity [J].Nat Prod Rep,1994,11(2):135-162.
[9]張輝,李仕亞.睢寧縣利用桑枝栽培香菇的實踐[J].蠶桑茶葉通訊,2007(4):15-16.
[10]岳有生,陸鏡清.黑木耳利用桑枝屑袋料優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(3):147-148.
[11]陳佳佳,廖森泰,劉吉平.桑枝的綜合利用及發(fā)展趨勢 [J].廣東蠶業(yè),44(3):45-49.
[12]方國平.桑枝屑栽培杏鮑菇技術(shù) [J].食藥用菌,2012,20(2):106-107.
[13]盧玉文,陳雪鳳.利用桑枝栽培猴頭菇技術(shù)研究[J].中國食用菌,2011,30(2):25-26,30.
[14]陳國梁,白永宏,任桂梅,等.落葉栽培金針菇試驗研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,33(8):1419.
[15]張紅昌,徐周偉,張婷婷,等.野生金針菇新菌株F0501的生物學(xué)性狀 [J].食用菌,2007(5):17-19.
[16]陳今朝,向鄧云,冉景盛.桑枝屑栽培金針菇的研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,47(8):934-935.
[17]江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大辭典 [M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1995.
[18]呂美坤,宋薇.桑枝條栽培桑黃技術(shù)初報[J].蠶桑通報,2010,41(1):66-67.
[19]高云超,廖森泰,肖更生.利用桑枝生產(chǎn)食 (藥)用菌栽培技術(shù) [J].中國蠶業(yè),2012,33(1):90-93.
[20]李娜,李全宏.桑副產(chǎn)品的綜合利用 [J].中國食品工業(yè),2006(7):22-23.
[21]徐文榮,王長武.淳安縣利用桑枝條栽培食用菌的成效及發(fā)展措施 [J].中國食用菌,2010,18(2):6-8.
[22]林娟,周選圍.雜木屑栽培靈芝添加輔料試驗 [J].食用菌,1998(6):14.
[23] YIN Hao,TONG Wan-hong,LIU Gang,et al.Enrichment of edible fungi to I-deoxynojirimycin in mulberry branches[J].Agricultural Basic Science and Technology,2011(12):1758-1760.