微生物菌体的应用

（一）食用菌及其生产

1.食用菌的营养和医药价值

食品中应用微生物菌体最广泛和直接的是食用菌。食用菌是可以食用的一类大型真菌（主要是担子菌），一般直接作为人类食品，现也有通过各种精细加工，制成更精美的饮料、滋补保健品和医疗药品。

新鲜食用菌除去约90％左右的水分外，在其干物质中，有90％ ～97％是有机物。曾有报道在112种食用菌的干物质中，平均粗蛋白含量为25％ ，脂肪8％ ，碳水化合物60％ （其中糖52％ ，纤维素8％），灰分7％ 。各种成分的含量也依栽培条件不同而稍有差异，见表12-1。食用菌菇类的蛋白质含量是评价其食用价值的重要指标之一。其蛋白质和氨基酸含量较一般水果和蔬菜高，在鲜蘑菇中蛋白质含量为3.5％ ，而白萝卜仅0.6％ ，大白菜1.1％ 。食用菌中氨基酸种类较全，有十七八种之多，含有人体所必需的8种必需氨基酸。许多种类的氨基酸含量可以与牛乳、肉和鱼粉相当。食用菌中的脂类主要是脂肪、磷脂、蜡和固醇等脂溶性化合物，这些脂类可与蛋白质结合成脂蛋白质。食用菌脂类似于植物脂肪，含有较高的不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸，其中亚油酸可占中性脂肪部分脂肪食量的70％ ，占极性类脂部分脂肪酸量的90％ ，因此具有降低血脂的作用。食用菌碳水化合物中海藻糖和糖醇含量可达3％左右，或糖胶在3％以下，有丰富的肝糖，并含有平均干重含量达12％的食物纤维素和含有非蛋白氮的几丁质。食用菌的灰分中含有人体必需的多种矿物元素，尤以钾和磷的含量最高，钾可高达灰分的58％ ，磷达20％ ，钠2％左右，再是钙和铁。而且许多食用菌含有丰富的维生素。如双孢蘑菇中含有VB1、VB2、VC、VK、泛酸、烟酸、叶酸等。鸡油菌中含有较多的维生素C和胡萝卜素。在鲜草菇中含有的维生素C高达206.27mg／100g，远高于苹果中的含量，见表12-2。

表12-1 常见食用菌的主要成分*（单位：g／100g干物质）

*引自吴淑珍、沈国华资料。

表12-2 18种食用菌的维生素含量 （单位：mg／100g干物质）

“－”表示此项未测定。

2.食用菌的分类地位

食用菌是属于真菌门（Eumycota）中的子囊菌亚门（Ascomycotina）和担子菌亚门（Basid-iomycotina）的大型真菌。

目前世界上已有记载的食用菌已超过2000多种。据卯晓岚1988年统计，我国已知的食用菌有657种，分属于41个科，132个属，其中子囊菌37种，占5.6％ ，担子菌620种，占94.9％ 。但目前进行人工栽培的有40余种，作为商品生产的仅20多种，见表12-3。

表12-3 目前进行商品生产的食用菌

3.食用菌的营养生理

食用菌的营养方式可分为腐生菌类、共生菌类、兼性寄生菌类和弱寄生菌类四大类型。食用菌能利用的碳源只能是纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、有机酸和醇类等有机物，不利用无机碳。食用菌对氮素的要求在不同生长期各不一样，菌丝生长时氮素要求相对高一些，C／N以（15～20）∶1为好，而子实体形成时则以（30～40）∶1为好。氮源可以是氨基酸、尿素、氨和硝酸钾等小分子氮化合物。食用菌生长发育需磷、钾、镁、钙、铁、锌、锰等多种元素，尤以磷、钾、镁最为重要，同时需要生长因子参与新陈代谢活动。

4.食用菌的栽培生产

食用菌的生产分为液体深层发酵培养和固体基质栽培两种方式。前种方式可在较短时间内获得大量菌丝体和代谢产物。工艺过程为：斜面种子→摇瓶种子→种子罐繁殖→发酵罐发酵→过滤→菌丝体。这是一个液体培养逐级扩大的过程。另一种方式可以获得子实体，工艺过程为：母种培养→原种培养→栽培种→栽培→收摘。这是固体培养基上逐级扩大的过程。液体发酵主要是通过发酵获得食用菌的菌丝体和代谢产物，可用于保健食品和药品生产。固体发酵主要是获得可食用的子实体。食用菌固体发酵栽培方法简易，原料广泛易得。固体栽培方法（以蘑菇为例）大致如下：先将腐熟成酱色的培养料去除各种砖石块、昆虫、明显长有霉菌和未腐熟透的原料，施入少量磷肥，拌匀平整稍压，然后每隔20cm左右挖一浅穴，播入菌种块。保温22～26℃培养。2周后可见菌株在培养料上生长蔓延，上再盖一层相对含水量在60％ ～70％的细土层；并降温至15～18℃ ，2周后可见菌丝体缠结成团并形成子实体。

5.食用菌的保鲜加工

新鲜的食用菌子实体收获后，除马上直接销售和食用外，必须加以保鲜、保藏和加工。保鲜方法可用塑料食品袋（盒）简易保鲜，或包装后置于0～8℃冷藏保鲜、低温气调（即调节空气组分）保鲜、以100～60krad剂量辐射保鲜，也可利用0.6％食盐水或0.001％ ～0.07％焦亚硫酸钠溶液浸泡等化学药物保鲜，等等。干制加工可用日晒干制或烘烤等脱水方法。食用菌也可进行加工罐藏或食用菌罐头，或盐渍成盐水蘑菇、盐水平菇等，或糖渍成食用菌蜜。食用菌深加工可制成健肝片、蘑菇酱油、香菇松、复方银耳糖浆、食用菌饮料或口服液等。不仅可方便服用，而且可以大幅度地增加加工附加值，提高经济效益。

（二）单细胞蛋白的生产与应用

单细胞蛋白（single cell protein，SCP）的生产即是利用某些含有丰富营养源的废水废液或其他低氮或无氮原料培养某些细菌或酵母菌（有时为丝状霉菌）生产获得蛋白质的方式。微生物菌体细胞含有极为丰富而全面的营养成分，高量的蛋白质和较多种类的氨基酸以及维生素等，如表12-4所示的产朊圆酵母（Torulopsis utilis）菌体的成分。另外微生物菌体可以工业化生产而不受环境条件影响，且微生物生长远较动植物生长快得多，微生物合成同等数量的蛋白质比植物快500倍，比动物快2000倍。还有一个特点是可以利用廉价原料进行工厂化规模化生产。

表12-4 产朊圆酵母菌体的成分（以细胞干重计）

可用于单细胞蛋白生产的原料可分为碳水化合物类、碳氢化合物类、石油产品废弃物类、无机气类、有机工业废水类、城市废弃物类、农畜牧业废弃物类、海产废弃物类、泥炭类等，来源十分广泛，尤其是利用城市、工农业生产有机废水废弃物如柠檬酸生产废水、味精废水、酒精废水、豆制品废水、淀粉厂生产废水、糖蜜废水等进行单细胞蛋白生产，不仅可获得有价值的蛋白质，且可以清除有机污染物，变废物为资源，保护环境。国内都已有成功的规模化生产。进行单细胞蛋白生产所利用的各种原料及其涉及的微生物列于表12-5。

表12-5 各类生产单细胞蛋白的原料及涉及的微生物

单细胞蛋白的生产流程大致为：原材料前处理 水解→调节pH→澄清配液→发酵→分离压榨→干燥→成型→包装。在培养后应尽快将菌体细胞分离，尤其是酵母菌体。如发酵后不及时分离，则可使酵母菌发生自溶，不仅影响产量，也影响产品质量。

单细胞蛋白，尤其是酵母菌体，可直接食用，可用作制作各式面包和馒头的发酵剂、各种饲料的蛋白质添加剂，也可用作医疗药品。如直接食用酵母菌体可帮助消化。酵母菌体的提取物含凝血物质，可用于止血；麦角固醇可用作生产VD2原料；辅酶A可治疗动脉硬化、血小板减少症、肝炎等；细胞色素C可用作细胞呼吸剂；酵母菌体裂解物可用作生物化学、微生物学研究的生物试剂。

（三）微生态调节剂的生产

微生态调节剂（microecological modulator）就是以微生态学理论为基础，用于调整微生态平衡，防止微生态失调，以达到提高动物、植物和人的健康水平或增进健康佳态的有益微生物及其代谢产物的微生物制品。

微生态调节剂包括益生菌（probiotics）、益生元（prebiotics）和合生元（synbiotics）三类。益生菌是指能通过改善微生态平衡，发挥有益作用而帮助寄主提高健康水平或改善健康状态的微生物及其代谢产物。目前对于人类应用较多的有双歧杆菌（Bifidobacterium）、乳杆菌（Lactobacterium）、肠球菌（Enterococcus）、大肠杆菌（Escherichia coli）、枯草芽孢杆菌（Bacil-lussubtilis）、蜡样芽孢杆菌（B.cereus）、地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）和酵母菌等。益生元是指能够促进益生菌生长繁殖的物质，如双歧因子（bifidus factor）、各种只能为有益菌利用却不能为大部分肠细菌分解和利用的寡聚糖以及某些中草药，等等。益生元能够扶植正常菌群生长，调整菌群结构，提高有益菌的定殖能力。合生元是指益生菌和益生元同时并存的制剂。微生态调节剂可从不同角度进行分类，如按剂型，可分为液体剂型、固体剂型、半固体剂型和气体制剂型四类；按成分，可分为菌体（包括活菌体、死菌体），代谢产物和生长促进物质三类；按用途分，有以保健和疾病防治两类；按宿主分，则为人类、动物、植物和微生物四类。

微生态调节剂制品的研究、开发近年来得到了很大的发展，很多已成为商品。其生产过程如同其他发酵物一样。固体剂型是在液体发酵后干燥、再加入填充料灌装成的胶囊。质量是保证微生态调节剂有效的关键。活菌体制剂应使含菌量在（107～108）个／mL（g）。

微生态调节剂的作用主要是：① 调整失调的微生态系统，使之保持平衡。 ② 对非自然的微生物产生拮抗，抑制有害微生物。 ③ 利用其代谢产物改善环境，有利于保持生态平衡。④ 促进动植物生长。 ⑤ 预防和治疗某些动植物和人类的疾病，有利于健康。人类利用微生态调节剂预防和治疗或辅助治疗许多疾病已有众多报导，如对胃肠道疾病、肝脏疾病、高血脂症、某些医源性疾病、婴幼儿保健、某些妇科疾病等等都有较好的预防或辅助治疗作用。