馬傳貴,張志秀,吳志鵬,潘麗紅,賀宗毅,金開偉
(1.北京京誠生物科技有限公司,北京 102600;2.龍泉市農(nóng)業(yè)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心,浙江龍泉 323700;3.龍泉市麗紅家庭農(nóng)場,浙江龍泉 323700;4.重慶市中藥研究院,重慶 404100;5.滕州市綜合檢驗檢測中心,山東滕州 277599)
靈芝(Ganoderma lingzhi)是一種名貴的中藥材,自古以來被用于多種疾病的預(yù)防和治療。我國最早的醫(yī)藥典籍《神農(nóng)本草經(jīng)》將靈芝列為“上品”,并根據(jù)中醫(yī)陰陽五行學(xué)說,將其按照顏色進行分類,并描述了靈芝的藥性、氣味和主治。同時它還被列入《中華人民共和國藥典》和《美國草藥藥典》。我國是世界上靈芝的主要生產(chǎn)國和靈芝產(chǎn)品出口大國,開展靈芝相關(guān)的研究,在醫(yī)療、保健及工業(yè)生產(chǎn)中都具有極大意義與價值。早期靈芝人工栽培主要用段木栽培,目前段木栽培、代料栽培以及菌絲深層培養(yǎng)廣泛用于靈芝生產(chǎn)及其深加工產(chǎn)品的不同領(lǐng)域。采用段木栽培靈芝可以提高靈芝的產(chǎn)量和質(zhì)量,使靈芝不再珍稀,而成為病人都可以使用的藥物。因此本文結(jié)合目前實際生產(chǎn)及理論研究,對段木靈芝的高效栽培、生物活性等進行綜述,提出段木靈芝高效栽培及生物活性研究的趨勢,以期為我國段木靈芝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供依據(jù)。
靈芝是個大家族,種類繁多,有近200 種,其中,中國有100 多種,最常見的是赤芝、紫芝。野生靈芝在我國南方和北方都有自然分布,靈芝屬于高溫結(jié)實型菌類,適宜在北緯25~45°種植[1]。人工栽培靈芝是開發(fā)山區(qū)資源的良好途徑之一,靈芝生產(chǎn)主要有段木栽培和代料栽培兩種生產(chǎn)方式。段木栽培靈芝,是用樹木段作為靈芝的培養(yǎng)基質(zhì),將菌種接在木段上,使其生長發(fā)育形成子實體。段木靈芝菌柄粗壯、菌蓋朵大圓整、肉厚、色澤好、結(jié)構(gòu)致密;靈芝孢子粉顆粒飽滿,三萜和多糖成分含量高。
全國靈芝主產(chǎn)區(qū)大體可分四大區(qū)域:福建武夷山和浙江的龍泉區(qū)域,安徽、湖北、河南大別山區(qū)域,山東魯西南區(qū)域,東北吉林長白山區(qū)域,這四個區(qū)域出產(chǎn)全國70%~80%的靈芝及靈芝孢子粉原料。其中,福建和浙江以大段木種植、套筒收集孢子粉;大別山以小段木種植、地膜收集孢子粉;山東魯西南多以代料栽培、風(fēng)機收集孢子粉,同時主做靈芝藝術(shù)盆景;東北吉林以大段木種植和風(fēng)機收集靈芝孢子粉[2]。一些新興產(chǎn)區(qū)如重慶、陜西等秦巴山區(qū)以林下段木栽培靈芝為主,采集的子實體和靈芝孢子粉品質(zhì)好。段木栽培靈芝有生段木和熟段木栽培兩種用段木熟料栽培方法生產(chǎn)的靈芝柄長,菌蓋大、厚、堅實,色澤艷麗,質(zhì)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于培養(yǎng)料栽培的靈芝[3]。
以段木熟料栽培靈芝的主要流程為良種選擇—原木準(zhǔn)備—裝袋—滅菌—冷卻—接種—培養(yǎng)菌絲—出芝管理—靈芝孢子粉采收—分級—烘干—加工—貯藏。靈芝屬于一年生真菌,栽培也有農(nóng)時季節(jié)要求,段木栽培靈芝時菌絲、子實體生長速度較慢,以接種到長芝結(jié)束需2~3 年,產(chǎn)量較低,生物學(xué)效率一般為3.5%~5%,但質(zhì)地堅、厚、有光澤,靈芝酸含量比代料栽培高,售價也高。我國幅員遼闊,以龍泉段木栽培靈芝對應(yīng)月份的生產(chǎn)管理要點歸納見表1。
表1 段木靈芝各月份生產(chǎn)管理要點Table 1 Key point of tree-cultivated G.lingzhi production management in different months
菌種選擇是靈芝高產(chǎn)增效的關(guān)鍵,一是菌種的遺傳性狀要好,二是菌種繁育的質(zhì)量要好,如高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強的‘滬農(nóng)靈芝’和‘龍芝’系列品種。大多數(shù)闊葉樹均可用于靈芝栽培,如青岡、板栗等以殼斗科、杜英科、金縷梅科等闊葉樹種為宜,實際生產(chǎn)多以栗、柞、櫟木為主。
2.2.1 段木制作
在落葉至萌芽前選擇直徑6 cm 以上的原木采伐,砍伐時應(yīng)保護好樹皮,避免太陽暴曬。約20 d 后,段木含水量在38%~45%時,截成15~30 cm,斷面應(yīng)平整。
2.2.2 裝袋
把截好的段木剔去尖角和毛刺,裝入長度60~80 cm、筒徑扁寬30~35 cm、厚度為0.06~0.08 mm 的高密度低壓聚乙烯筒袋中,每袋視段木粗細(xì)可裝1~5 根,小心裝袋,以防破損,袋子兩頭用繩子扎好。
2.2.3 滅菌
采用常壓滅菌,使袋內(nèi)溫度快速上升至98~100 ℃后連續(xù)保溫16 h 以上。滅菌后趁熱從滅菌灶中搬出,發(fā)現(xiàn)袋子破損的立即用膠本封住。
2.2.4 接種
接種前接種室或接種棚用食用菌專用氣霧消毒劑熏蒸消毒。當(dāng)滅菌后的段木冷卻至30 ℃以下時,按接種規(guī)范要求,在無菌條件下進行兩頭接種,菌種鋪滿兩頭截面,扎緊袋口。
2.2.5 培養(yǎng)
將接種后的菌段搬入培養(yǎng)室中,在15~28 ℃下疊層培養(yǎng)90~110 d。培養(yǎng)期間適時通風(fēng),空氣濕度宜控制在60%~80%。當(dāng)菌段表面出現(xiàn)淺黃色的菌皮、有小原基形成、菌段輕壓有彈性、菌絲體緊密黏結(jié)時可排場。
靈芝栽培場應(yīng)選擇土壤肥沃、排灌方便、通風(fēng)向陽的田塊,搭建簡易栽培棚。
2.3.1 搭棚、整畦
依栽培場地搭建單體棚或鋼架連棟大棚,單體棚高2.5~2.8m,棚頂覆蓋遮陽網(wǎng)等遮陽材料,棚架四周用遮光材料圍嚴(yán)。棚架下做畦,畦上泥土預(yù)先深翻打細(xì)發(fā)白,畦面撒石灰粉消毒。畦寬1.4~2.2m,畦高25cm,畦溝寬40~50cm。
2.3.2 菌段排場
在4~5 月選擇睛天下地排放。菌段排放在畦上,根據(jù)畦寬每畦橫排3~5 段。通風(fēng)5~10 d 后再脫去菌袋,依次排放在畦上,菌段間距5~10 cm,行距20~25 cm,在菌段間填滿泥土,并覆蓋菌段不外露,覆土厚度1~2cm。
2.3.3 覆土蓋膜
覆土后應(yīng)對畦面噴一次重水,使土壤濕潤并與菌段接觸緊密,噴水后菌段表面泥土被水沖刷而外露的應(yīng)及時補上覆土。
每畦插上弧形毛竹片,構(gòu)成拱形架,架中間離畦面50~60 cm,架上蓋塑料薄膜,將整個畦罩住。每667 m2菌段排放量約為20 m3。
菌蕾形成至開片時,空氣濕度宜保持在90%~95%;子實體開片基本完成,菌蓋邊緣稍有黃色時,空氣濕度宜保持在85%~90%;子實體趨于成熟至孢子彈射期,空氣濕度宜保持在80%~85%。在原基形成和幼芝生長期,土表干燥發(fā)白的地方應(yīng)適當(dāng)噴水,但畦內(nèi)泥土不應(yīng)過濕,噴水應(yīng)細(xì)緩。在采收靈芝子實體或套筒收集孢子粉前7 d停止噴水。用遮陽、噴水、掀蓋膜等方法控制出芝場的溫度,最適溫度為20~30 ℃。在靈芝原基還未形成時,可采用通風(fēng)來調(diào)節(jié)棚內(nèi)的溫濕度;靈芝原基形成到幼芝生長期,應(yīng)利用棚兩端薄膜掀開方式通風(fēng);子實體開傘后卷起拱形棚兩側(cè)薄膜,加大通風(fēng)量。根據(jù)氣溫和日照情況,在盛夏高溫強日照下增加遮陽,使棚內(nèi)光照強度保持在七分陰三分陽。保持光照均勻,防止靈芝因向光偏向生長。
同一菌段形成的過多原基,用鋒利的小刀從基部割去,每根菌段保留1~2 朵。疏芝原則為去弱留強,去密留疏。
2.5.1 子實體采收
待芝蓋邊緣的白色生長圈消失轉(zhuǎn)為紅褐色,菌蓋表面色澤一致、不再增大增厚時,在晴天用果樹剪在靈芝留柄1.5~2 cm 處剪下菌蓋,除去殘根。
2.5.2 孢子粉采收
待芝蓋邊緣的白色生長圈基本消失,菌蓋下有少量孢子彈射時,采用單個套筒或整畦蓋布等方式進行收集。在大部分靈芝基本停止彈射孢子后收起孢子粉,放置在干凈的容器里。
靈芝采收后及時清理栽培場;地面灌水,增加遮陽度,保濕降溫。越冬時除做好清場外,還要撤去覆膜和遮陽網(wǎng),對外露的菌段用泥土覆蓋保護,厚度2 cm 以上,四周挖深排水溝。
2.7.1 子實體干制
即采即烘,可使用烘房或?qū)S煤娓蓹C,將采收后的靈芝子實體剪去基柄部,剔除黏附在子實體表面和菌柄上的雜質(zhì),背面朝上,正面朝下,攤晾在蔑篩上,整篩放入烘干機烘干,控制溫度45~65 ℃,烘至含水量15%以下,并控制好進出風(fēng)量,風(fēng)量應(yīng)先大后小。
2.7.2 孢子粉干制
搭建竹木或鋼架塑料拱棚,在采收當(dāng)天將孢子攤曬在潔凈的塑料薄膜上曬干,棚的兩頭用薄膜圍住,防止起風(fēng)天氣帶入泥沙和其它雜質(zhì),或用熱風(fēng)循環(huán)烘干機、專用烘干機等烘干。烘干溫度控制在40~60 ℃,干制至含水量8%以下貯藏。
需特別注意的是,因靈芝是菌類生物,易出現(xiàn)病蟲害和雜菌感染,故應(yīng)對病蟲害需采用綠色防控技術(shù),如安裝防蟲網(wǎng)、紗門隔離、吊掛粘蟲板、殺蟲燈等誘殺。雜菌使用已登記的農(nóng)藥,以高效低毒低殘留的植物源及生物源農(nóng)藥優(yōu)先。
段木靈芝中富含糖類(還原糖和多糖)、三萜類、甾醇類、氨基酸、蛋白質(zhì)、香豆精苷、核苷類、生物堿、無機元素等成分[4]。郭愛玲等[5]發(fā)現(xiàn)段木靈芝的多糖含量(11.96~14.67 mg/g)遠(yuǎn)高于袋料靈芝(5.35 mg/g)。張婧[6]發(fā)現(xiàn)桉樹段木栽培靈芝的三萜含量較雜木屑栽培靈芝的高36.23%。段木靈芝多糖是由肽多糖、葡聚糖、雜多糖等組成的混合物,靈芝三萜類化合物是高度氧化的羊毛甾烷衍生物,存在于靈芝屬真菌的菌絲體和子實體中,同時靈芝酸是段木靈芝的次級代謝產(chǎn)物。這些生物活性物質(zhì)作為段木靈芝的主要有效成分,表現(xiàn)出廣泛的生物活性及藥理價值;如具有提高機體免疫功能、抗腫瘤、消除機體內(nèi)自由基、抗輻射、抗氧化、提高肝臟解毒功能、抗糖尿病等作用[7-8]。
抗氧化活性有助于保護細(xì)胞成分免受氧化損傷,降低生物體突變和致癌的風(fēng)險,同時還可以保護免疫細(xì)胞,使其能夠維持免疫應(yīng)答反應(yīng)。靈芝化合物,尤其是多糖和三萜類,顯示出較強的抗氧化活性。研究發(fā)現(xiàn),靈芝多糖可保護免疫細(xì)胞免受氧化損傷,水提物可保護細(xì)胞DNA 免受氧化損傷[9]。除此之外,大量試驗表明,靈芝提高了超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性,這兩種酶都參與去除有害的活性氧。潘云霞等[10]發(fā)現(xiàn),靈芝多糖能夠通過抑制谷氨酸半胱氨酸連接酶催化亞基等抗氧化基因表達(dá)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)活性氧生成,促進乳腺癌細(xì)胞凋亡。
靈芝的多種提取物在多種癌癥細(xì)胞系中顯示出抗癌作用,包括乳腺癌、胰腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、皮膚癌和前列腺癌等。靈芝提取物具有多種抗癌活性的機制,包括通過癌癥特異性細(xì)胞周期阻滯和凋亡直接抑制細(xì)胞增殖。林樹錢等[11]發(fā)現(xiàn)段木靈芝提取多糖GL-PP 提取率高于菌草靈芝提取的,且段木靈芝提取多糖對體外培養(yǎng)的大鼠C6 膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖有顯著抑制作用。綜合而言,靈芝主要通過多途徑、多靶點機制來實現(xiàn)抗腫瘤功效,同時在臨床上作為腫瘤患者化療的輔助治療藥物,起到極大的增效減毒作用,在改善腫瘤患者生活質(zhì)量方面發(fā)揮極大價值[12]。
關(guān)于靈芝對HIV 作用的研究,已確定靈芝中具有各種抑制作用的化合物。如靈芝中的三萜類成分具有抗HIV-1 蛋白酶的活性。除此之外,靈芝中的漆酶也被發(fā)現(xiàn)可能抑制HIV-1 逆轉(zhuǎn)錄酶活性。目前,對于靈芝及其活性成分在抗HIV 方面的機制和基礎(chǔ)研究較為缺乏,需要進一步確定靈芝活性成分與HIV 蛋白酶之間的結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系等。
靈芝中的三萜類和多糖類物質(zhì)被廣泛證實對生物體神經(jīng)系統(tǒng)具有保護作用。從古代起,靈芝就一直被用于鎮(zhèn)痛和肌肉放松。除此之外,靈芝中的諸多生物活性化合物被發(fā)現(xiàn)可以參與調(diào)控衰老相關(guān)基因的表達(dá),且一些長期追蹤試驗發(fā)現(xiàn)食用靈芝可以減少阿爾茨海默病的進展,這些均證明了靈芝的神經(jīng)保護作用。但是靈芝的這一活性沒有太多科學(xué)證據(jù)佐證,因此需要做進一步的研究。
靈芝中的三萜類、多糖、糖蛋白和蛋白質(zhì)等生物活性成分均被發(fā)現(xiàn)具有降血糖作用。除此之外,研究發(fā)現(xiàn)靈芝含有一種酶,即非競爭性膽固醇酯酶抑制劑,有助于吸收膳食膽固醇,減少飲食中膽固醇的攝入。作為輔助降血糖的靈芝,服用后可以產(chǎn)生一種類似胰島素的物質(zhì),可以有效抑制脂肪酸,提高胰島細(xì)胞的活力,加速體內(nèi)葡萄糖的代謝,餐后服用靈芝有顯著的降血糖效果。
除了以上生物活性之外,靈芝還表現(xiàn)出較強的免疫調(diào)節(jié)活性,提取自靈芝的幾種化合物被證明可以促進T和B 淋巴細(xì)胞、脾單核細(xì)胞、NK 細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的增殖和成熟。同時靈芝還表現(xiàn)出優(yōu)良的抗微生物活性,如抗菌和抗病毒等。靈芝在治療心血管和保肝護胃等方面表現(xiàn)出強大作用,靈芝提取物可以對前列腺生長起到抑制作用,進一步保障男性健康。
靈芝作為食藥用菌具有悠久的歷史,在疾病預(yù)防治療和健康養(yǎng)生方面發(fā)揮出極大作用。為了挖掘靈芝的經(jīng)濟和藥用潛力,在未來仍然需要關(guān)注和解決以下問題:一方面,需要優(yōu)化靈芝高效栽培過程中的生長條件和工藝,提高靈芝的產(chǎn)量和品質(zhì),從而在此基礎(chǔ)上最大限度地利用靈芝的活性成分;另一方面,進一步明確靈芝的分類,展開對靈芝活性成分鑒定、提取純化方法、功能挖掘的分析,同時進行臨床試驗,以提供對慢性病和傳染病有效治療的證據(jù),提升靈芝在臨床治療方面的價值,并擴大其應(yīng)用范圍。