富硒香菇的研究现状及应用展望

乔艳明，　陈文强，　徐　晖

(1.陕西理工学院 生物科学与工程学院 陕西省食药用菌工程技术研究中心， 陕西 汉中 723000；

2.汉中市产品质量监督检验所， 陕西 汉中 723000)



富硒香菇的研究现状及应用展望

乔艳明1，陈文强1，徐晖2

(1.陕西理工学院 生物科学与工程学院 陕西省食药用菌工程技术研究中心， 陕西 汉中 723000；

2.汉中市产品质量监督检验所， 陕西 汉中 723000)

[摘要]香菇具有极高的食用和药用价值，硒对人体健康极为重要，富硒香菇的研究具有广泛的应用前景。从硒在香菇体内的代谢、香菇的富硒方式和能力、富硒香菇的菌种选育、栽培技术及产品研发等方面阐述了富硒香菇的研究现状，并对研究中存在的问题、未来发展方向与应用前景进行了探讨。

[关键词]香菇；富硒；育种；深层发酵；栽培

硒被认为是人体必需的微量元素之一[1]，可预防和治疗肿瘤、癌症等多种疾病[2-4]。硒在膳食中的含量受地域环境因素影响十分明显，我国的人群多处于缺硒的状态[5]。香菇(Lentinulaedodes)在人们膳食结构中占据重要地位，它可以将无机硒转化为人体所需的有机硒，从而促进人体的吸收和利用[6]。因此，利用生物转化法生产富硒香菇成为国内外研究的热点[7]。本文对近年来富硒香菇的菌种选育和制备、栽培技术和应用现状等进行分析总结，以期为今后的研究、开发和利用提供参考。

1硒在香菇体内的代谢

1.1香菇细胞内硒的代谢机理

1.2硒在香菇体内的作用

图1　香菇细胞内硒的可能代谢机理

随着硒化合物分离分析技术的发展，使食用菌中的硒形态分析更加精确。研究表明，食用菌中的硒主要存在形式是硒甲硫氨酸(Se-Met)，其次是硒半胱氨酸，此外还有少量甲基硒、二甲基硒、三甲基硒和甲基硒半胱氨酸等[10-11]。孙中涛等[12]用Na2SeO3对香菇L13菌株进行液体深层发酵，菌丝体中的硒含量为225 μg/g，硒的有机化程度达72.9%，其中68.2%以硒蛋白的形式存在。研究发现，硒对氨基酸和蛋白质的合成具有促进作用，其含量分别比对照组提高15.96%和18.3%。目前，国内外学者在硒对香菇体内的功能酶等物质活性和含量的影响方面研究较多。江枝和等[13]通过给栽培料中添加Na2SeO3，研究硒对大杯香菇子实体中的可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)的影响，结果表明：在相同培养料条件下Na2SeO3添加量为30 mg/kg时，大杯香菇子实体内可溶性蛋白含量平均比对照组提高4.75%，与对照组差异显著(p<0.05)；SOD、POD、CAT和PPO活性分别比对照组提高了53.05%、89.21%、6.67%、176.58%，与对照组差异极显著(p<0.01)；随着硒水平的升高，谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、SOD活性呈下降趋势，而MDA含量则显著升高(p<0.05)。NUNES R G F L等[14]对富硒香菇进行栽培试验，结果表明：Na2SeO3不抑制香菇体内的水解酶(纤维素酶和木聚糖酶)活性，但增加了氧化酶(漆酶)的活性。香菇的呼吸活性与栽培料中的Na2SeO3添加量呈负相关。TURLO J等[15]研究发现，对香菇菌丝进行富硒培养，可以增加菌丝提取物的抗氧化活性，并且比对照组的抗氧化效应提高100%~400%。

2香菇的富硒方式和能力

硒在自然环境中主要以无机形式存在，植物通过吸收可将无机硒元素转化为有机硒。香菇既可利用无机硒元素，也可利用植物中的有机硒元素，因此，香菇的富硒方式主要有无机硒元素富集和天然富硒原料富集。

2.1无机硒元素

富硒香菇的无机硒源主要有：Na2SeO3、Na2SeO4、硒矿粉等。林琳等[16]研究发现，香菇菌丝体有较强的耐硒能力和很强的富硒能力，当液体培养基中硒添加量为10 μg/mL时，培养的菌丝体含硒量达230 μg/g，比对照提高114倍。邵晨光等[17]在对香菇菌种进行加硒驯化，再进行液体深层发酵，结果表明：经过驯化的香菇菌株在Na2SeO3浓度为60 mg/kg的固体培养基上和含有Na2SeO3浓度为80 mg/kg的液体种子培养基及Na2SeO3浓度为130 mg/kg的液体发酵培养基中生长良好，并可以在菌丝体内富集硒。当培养基中硒浓度过高时，香菇菌丝也会受到抑制。由于菌种和培养条件的差异，香菇菌丝抑制程度差异较大。胡国元等[18]对香菇黄石1号菌株进行固体富硒研究，结果表明：硒含量为1~8 mg/kg时菌丝生长受到轻微抑制，硒含量为20 mg/kg时菌丝生长速度明显降低，此时菌落直径只有对照的64%。硒含量为100 mg/kg时菌丝几乎停止生长，只稍有萌发，且定植时间延后。彭浩等[19]对香菇“南山1号”菌株进行富硒培养，结果表明：其在固体和液体培养基中的最适Na2SeO3浓度均为60 mg/L。梁英等[20]对香菇905菌株进行富硒栽培研究，结果表明：硒浓度低于80 mg/kg时，菌丝长速快，发菌时间短，菌丝浓白粗壮，出菇时间短，整齐度有所提高；硒浓度高于80 mg/kg时，菌丝长速慢，发菌天数多，出菇时间拖后并延长，整齐性差；硒浓度为60 mg/kg时，菌丝长势最好。

2.2天然富硒原料

我国的富硒地区主要是湖北恩施州、陕西紫阳县、浙江龙游县、安徽皖南地区等[21]。这些地区拥有丰富的富硒土壤和富硒水资源，通过植物对硒的吸收和积累，形成天然的富硒原料。近年来，利用天然富硒原料进行富硒香菇栽培已成为提高香菇中的有机硒含量和降低富硒香菇生产成本的有效途径之一[22]。成群[23]以安康富硒地区的硬杂木为主要培养基质对香菇“渭香1号”菌株和平菇“南京1号”菌株等进行栽培试验，结果表明：栽培基质中硒含量越高，栽培的食用菌硒含量越高，两者成正比例增长；香菇与其它食用菌栽培品种相比，富硒能力最强，可达1.2 mg/kg。成群[24]以硒含量在15 mg/kg的硬杂木为主要栽培基质，对天白花菇试栽样品进行硒含量检测发现，同一菇体不同部位的硒含量不同，但总体上介于0.7~3.8 mg/kg之间。

3富硒香菇菌种选育

选育优良菌种是富硒香菇生产技术的关键之一，因为菌种是否优良影响着富硒香菇的产量及其生物活性物质提取和研究。目前报道较多的是传统的富硒驯化育种技术，研究表明，为了提高香菇对硒的耐受力，需要对出发菌株进行富硒驯化[16-17,25]。梁英等[20]对香菇905菌株进行富硒栽培研究，结果表明：原种经硒驯化后更有利于香菇子实体对硒的吸收，子实体中的硒含量最高可达129.8 mg/kg，比普通香菇硒含量提高308倍。邵伟等[26]以香菇SD03为出发菌株，制备原生质体，经紫外线诱变原生质体，筛选诱变株，得到一株具有稳定遗传性状的富硒香菇菌株SD73，对其进行摇瓶培养和栽培试验，经检测分析，子实体中的硒含量可达38.64 μg/g。

近年来，国内学者利用紫外诱变、原生质体融合等技术对富硒冬虫夏草、富硒灵芝的优良菌株选育进行研究[27-28]，取得了良好的效果，其育种方法上的创新为富硒香菇的菌种选育研究提供了理论参考。目前，传统的杂交育种技术、新兴的基因工程育种技术和分子标记辅助育种技术尚未在富硒香菇育种中得到应用[29]。

4富硒香菇栽培技术

4.1常规固态栽培技术

香菇的固态栽培方式有椴木栽培和袋料栽培，目前对富硒香菇的栽培研究大多为袋料栽培，进行椴木栽培还没有文献报道。成群[22]以硒含量为15 mg/kg的硬杂木为主要栽培基质，通过对比试验筛选得到天白花菇的最佳栽培培养基：杂木屑76%~80%、麸皮18%~22%、石膏1%~2%。李玲飞[8]利用培养基(杂木屑78%、麦麸20%、红糖1%、石膏粉1%、水60%、pH自然)对庆元花菇进行富硒栽培试验，结果表明：花菇子实体中的硒含量与Na2SeO3添加量成线性正相关，当Na2SeO3添加量为2.85 μg/g时，第一潮花菇子实体中的硒含量达到12.2 μg/g；以人均日摄入量85 g计，占美国食品药品管理局(FDA)规定的人均每日硒摄入量的109.1%。与普通香菇栽培相比，富硒香菇栽培具有诸多优点。叶华福[30-31]在丽水地区利用培养基(杂木屑78%、麦麸20%、石膏1.2%、糖0.5%、硫酸镁0.3%)对4个香菇品种进行富硒栽培试验，结果表明：在栽培料中添加硒营养素，培养的富硒香菇具有吃料快、菌丝粗壮、光泽好、抗逆性强、显蕾早、菇肉嫩、香味浓、转潮快等特点，特别是产量提高了10%~20%，香菇子实体中的硒含量高于国家标准。陈远德[32]利用培养基(杂木屑78%、麦皮16%、玉米粉4.0%、石膏粉1.0%、蔗糖0.5%、过磷酸钙0.5%、Na2SeO360 mg/kg)进行香菇富硒栽培试验，结果表明：富硒香菇具有菌丝长速快、发菌时间短、菌丝浓白粗壮、出菇时间短、整齐度高等特点。

4.2液态栽培技术

近年来，食用菌的液体深层发酵技术越来越受到人们重视[33-34]，是由于此技术在短期内就能获得大量的菌丝体或菌种，液体菌种接入固体培养料时具有流动快、易分散、萌发快、发菌点多等特点，使袋栽食用菌接种污染得到有效控制。目前，对香菇进行富硒液体发酵的研究较少，采用富硒香菇液体种进行栽培的研究尚无文献报道。在富硒香菇液体种的制备过程中，现有的报道仅是采用摇瓶进行发酵试验，对于富硒香菇发酵罐制种工艺条件仍需进行大量的研究探索。活泼等[35]以酒精糟液为原料，确定了富硒香菇的深层发酵工艺：酒精糟液100 g/L、玉米粉10 g/L、Na2SeO3浓度100×10-6mg/mL、初始pH 5.0、接种量10%、发酵温度28 ℃、摇床转速150 r/min、500 mL三角瓶装液250 mL。彭浩等[8]采用L9(34)正交试验筛选得到香菇南山1号菌株的最佳富硒液体培养基：玉米粉30.0 g/L、黄豆粉6.0 g/L、KH2PO41.5 g/L、MgSO4·7H2O 0.5 g/L、Na2SeO3浓度60 mg/L、pH自然。

5存在的问题与前景展望

5.1富硒香菇的菌种选育及液体种的生产工艺等有待深入研究

近年来，国内外学者对硒在香菇体内的存在形式和硒对香菇体内的功能酶等物质活性及含量的影响进行了大量研究，但是对硒在香菇菌丝体内的代谢机理的研究还不够深入。由于以前进行富硒香菇菌株选育的技术含量较低，方法单一，现有的菌株无法满足生产要求。因此，利用基因工程育种等技术进行富硒香菇优良菌株选育是今后的发展方向。

目前，富硒香菇液体种的生产工艺尚无文献报道。香菇液体种的应用可促进香菇栽培产业向规范化、规模化和机械化方向发展[36]。因此，对富硒香菇液体种的生产工艺进行探索具有极强的研究价值。需要注意的是，在富硒香菇液体种的生产中，要考虑到硒源的多样性、硒对环境的污染和硒的综合利用等问题。

5.2富硒香菇产品的工业化生产和质量安全标准等有待加强和完善

香菇极高的食药用价值和硒营养的重要性已被全球公认[37-38]。因此，利用富硒香菇的液体深层培养和栽培技术，生产含有人体必需氨基酸(包括硒蛋氨酸)、硒蛋白、硒核酸、硒多糖等营养成分的富硒香菇菌丝体或子实体，开发出高产、优质的富硒香菇产品对人类健康意义深远[39]。

随着对硒元素相关研究的深入以及科技的进步，富硒香菇产品层出不穷，科技含量也不断增加。国内出现了由富硒香菇研制的硒蛋白粉、硒多糖针剂等相关产品。孙中涛等[40]采用深层发酵技术对香菇进行无机元素硒的富集和转化，获得了硒含量225 μg/g的香菇菌丝体；香菇菌丝体将无机硒转化为人体吸收和利用率较高的有机硒，各种氨基酸含量大幅提高，强化了营养价值；以富硒香菇菌丝体作基料配制的功能性奶粉除含有普通奶粉的营养成分外，还含有丰富的香菇多糖和有机硒，具有特殊的保健功能。但是，此类产品价格很高，普通人群难以承受，因此工业化生产富硒香菇产品，降低相关富硒产品价格是今后的研究任务。另外，硒食用量的安全标准较窄，富硒香菇相关产品中的硒含量也各不相同，国内与国际和行业相衔接的标准和管理体系尚未形成[41]，因此，健全富硒相关的质量安全和保障体系显得尤为重要。

由于绝大多数国家和地区属于贫硒或缺硒区，所以通过食品强化来提高硒含量是今后发展富硒食品的主要途径[42]。我国是香菇生产第一大国，硒的蕴藏量占世界总量的1/3[43]。并且，富硒香菇的生产工艺与普通香菇相比差别不大。因此，将传统的香菇生产技术与富硒香菇生产相结合，对我国富硒香菇产品的开发具有重要意义。

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[责任编辑：魏 强]

2015年12月陕西理工学院学报(自然科学版)

Status and application prospects of selenium-enrichedLentinulaedodes

QIAO Yan-ming1,CHEN Wen-qiang1,XU Hui2

(Shaanxi Engineering Research Center of Edible and Medicated Fungi,

School of Bioscience and Engineering,

Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, China;

2.Hanzhong City Product Quality Supervision and Inspection, Hanzhong 723000, China)

Abstract:Lentinula edodes has a very high value in edible and medicine utilization. Selenium is extremely important to human health. Research of selenium-enriched Lentinula edodes has broad application prospects. In this paper, research progress in several aspects of selenium-enriched Lentinula edodes is expounded such as metabolism of selenium in Lentinula edodes, selenium accumulation process and ability of Lentinula edodes, breeding and cultural techniques of selenium-enriched Lentinula edodes, and development of downstream product. Besides, the problems in research, future development and application prospect in selenium-enriched Lentinula edodes is also discussed.

Key words:Lentinula edodes;selenium-accumulation;breeding;deep fermentation;cultivation

作者简介：乔艳明(1990—)，男，陕西省合阳县人，陕西理工学院硕士研究生，主要研究方向为微生物资源利用开发；[通信作者]陈文强(1956—)，男，陕西省洋县人，陕西理工学院教授，硕士生导师，主要研究方向为微生物资源的保护与利用。

基金项目：陕西省“13115”科技创新工程计划项目(2008ZDGC-04)

收稿日期：2015-05-07

[中图分类号]S646.12

[文献标识码]A

[文章编号]1673-2944(2015)06-0046-05