黄良水,金群力
(1.浙江省常山县食用菌办公室,浙江 常山 324200;2.浙江省农业科学院园艺研究所,浙江杭州 310021)
金针菇[Flammulina velutipes(Fr.)sing.]又名朴菇、冬菇、毛柄金钱菌、构菌、金菇等,隶属担子菌亚门层菌纲伞菌目口蘑科小火焰菌属或金钱菌属[1]。金针菇盖滑、柄脆、味鲜,是古今中外著名的食用菌之一,也是当今市场上十分走俏的天然保健食品之一。金针菇不但色形艳丽,风味高雅,清鲜宜人,而且营养十丰富。它的赖氨酸和精氨酸含量特别丰富,儿童经常食用可以有效地增强智力和增加身高,因此被称之为增智菇、超级食品,具有很高的开发价值和广阔的发展前景。针对金针菇生产、育种、加工等方面的进展进行了综述,并对其发展前景进行了展望。
我国栽培金针菇的历史悠久,但真正发展成商品化生产是从20世纪80年代开始,并经历了3次重大技术革新,实现了金针菇生产的跨越式发展。
从20世纪60年代开始,福建省三明市真菌研究所在福建和全国各地采集并分离了许多野生的金针菇菌株,在形态特征、生物学特性、菌株驯化、选育和栽培技术等方面进行系统的研究,于1982年选育出国内第1个优良菌株三明1号,在很长一段时间里成为全国的主栽品种[2]。从1984年开始,该所利用选育出的三明1号菌株为父本,日本信浓2号菌株为母本,在国内首先进行金针菇的孢子杂交育种试验,从分离的96个菌株中选育出杂交19号既高产又优质的金针菇菌株。该菌株菌丝生长快、出菇早、产量高、栽培周期短、抗病力强,而且子实体色泽较白、菌盖不易开伞,既受到罐头厂家的欢迎,也深得广大栽培者的喜爱,很快在全国28个省(直辖市)推广栽培[3]。20世纪末,黄色品系在国内市场上很受欢迎,销售量占90%以上。
1988年以后,日本的白色金针菇品种开始在全国各地栽培。21世纪初,随着国内消费市场的变化和外贸出口量的增加,我国金针菇生产的品种发生了结构性变化,白色金针菇的生产占了主导地位。白色金针菇的成功选育是金针菇育种工作的一大进步。彭卫红等[4]应用原生质体不对称融合方法选育了金白1号,该菌株在品感、外观、菌丝生长势、转潮和抗杂菌能力等方面明显优于当前主栽品种雪白。目前,我国栽培的白色金针菇初始菌株基本上是从国外引进。据报道,最近我国已开始育出既有黄色金针菇品种风味好、菌柄脆的优良特征又具有白色金针菇品种全体洁白、菇盖内卷、不易开伞、形状美观的金针菇新的纯白菌株。
20世纪80年代前,金针菇栽培是采用菌种瓶或水果罐头瓶作为容器的瓶栽方法。前者口径太小,菇蕾密,通气性差,靠近瓶口的菌柄常呈浅褐色至褐色,影响了金针菇的质量;后者瓶身太短,体积小,装料有限,水分很难保持,长出的金针菇细弱,产量同样不高。瓶栽法产量低、质量差、管理不便、栽培工艺比较复杂而且一次性投资高。80年代初,我国科技人员通过多年实践,采用聚丙烯塑料袋代替菌种瓶、罐头瓶栽培金针菇,并研制出一套金针菇代用料高产配方及适合我国国情的塑料袋生产工艺,改进了单纯用木屑和麸皮为原料的瓶栽生产工艺。金针菇的袋式栽培,由于塑料袋容积大,装料充足,保湿性能好,适合子实体形成和生长,所以菇蕾发生早、多、整齐,产量高,品质好,且在栽培管理中操作简便,节省了劳力和成本。金针菇袋栽技术的成功,促进了金针菇的生产和开发,并在全国各地推广应用。福建省晋江市的栽培者,利用金针菇具有在菌柄上产生第2次分枝的特性,进行金针菇袋栽技术的改革,又发明了再生法栽培技术[3],后经科技工作者发展完善,这项技术已经在工厂化袋栽中得到广泛运用。
尽管我国金针菇生产方式有室内栽培、室外大棚栽培、半地下式栽培等多种形式,但是根本的生产方式还是家庭作坊手工操作,依靠自然条件季节性袋栽生产。为了周年供应金针菇产品,取得更好的经济效益,福建、广东、上海等地利用控温设施,人工模拟金针菇的生态环境,实现了生产操作机械化,生长环境智能化,鲜菇生产周年化,产品质量标准化,推进了现代农业的发展。
1987年,福建省南平市冷冻厂利用冷库反季节栽培黄色金针菇获得成功。之后,福建漳州、永泰,广东珠海、深圳、惠东、东莞,浙江宁波以及湖南岳阳等地,出现了利用制冷设备进行工厂化生产金针菇的厂家。20世纪90年代中期,广东省的番禺、中山、深圳等地,相继引进台湾和日本的全套塑料瓶、制冷设备生产白色金针菇。20世纪90年代末,上海浦东天厨菇业有限公司率先建成了日产6 t规模的金针菇工厂化菇房及机械化生产线,金针菇生产从培养料搅拌、装瓶、接种、搔菌、挖瓶全部实现机械化操作,发菌培养及出菇环境采用自动化控制,实现了金针菇生产工厂化、周年化,达到了国际先进水平[5]。
我国金针菇产业从20世纪80年代起步,近几年随着农业结构调整的深入推进,得到快速发展,面积不断扩大,产量逐年增加,已成为农村经济最具活力的增长点。金针菇生产投资少,见效快,成本低,方法简便,经济效益高,适合农村基地化规模发展。“十一五”期间,我国金针菇产业实现了又快又好发展。据全国第9届食用菌产业论坛会议资料,2009年全国金针菇产量为156.7万t,排在平菇、香菇、黑木耳、蘑菇之后,居第5位。在25个省(区)中有金针菇生产,浙江的江山、开化、常山,河北的灵寿、唐县,河南的汤阴,江苏的徐州等地已形成规模化生产。以浙江省江山市为例,金针菇生产从20世纪80年代起步,生产规模从90年代初几百万袋到90年代末几千万袋,2004年突破亿袋大关。2006年,已有19个乡(镇、街道)9 000多户农民从事金针菇生产,栽培量达到1.6亿袋,产鲜菇8万t。2010年,金针菇栽培量达2.43亿袋,产量11万 t,产值7.5亿元。建有白菇交易市场,日交易量达 155 t,日交易额250多万元,“小白菇”成为当地农业的一个支柱产业[6]。
随着全球气候变暖以及原材料、劳动力价格的上涨,金针菇生产已逐渐出现由南向北、由发达地区向欠发达地区转移的趋势。在“十二五”规划中,我国欠发达地区已将金针菇作为农民奔小康的重要项目加以规划和实施,发展空间将得到进一步拓展。
20世纪60年代开始,日本建立了瓶栽金针菇的工厂化生产模式,装瓶、接种、搔菌、挖瓶等环节全部采用机械化操作,生长环境进行人工控制,实现了周年化生产。80年代末,韩国等国家也相继引进了日本食用菌工厂化生产模式。2007年,日本工厂化金针菇年产量约为13.0万t,韩国日产量约为150 t。
我国台湾于60年代末引进日本的金针菇生产技术,同时对其进行了消化吸收,促进了金针菇工厂化生产的迅速发展。国内金针菇工厂化生产,经过近20年的探索,正在逐步走向成熟,全国各地涌现出一批工厂化栽培白色金针菇的企业,主要分布在广东、上海、福建、浙江、江苏、重庆等地。这些企业投资几十万、几百万甚至几千万元,建冷库进行周年生产,其中较早、规模较大的有上海的天厨、福茂、高榕,广东番禺的和昌、珠海绿阳菌业、深圳的康尔富,北京郊县的冠荣等。尤其是2005年以来,全国工厂化生产进入了高速发展阶段,各地金针菇工厂如雨后春笋般兴起。食用菌工厂化生产企业已从2006年的47家增加到2009年的246家(主要为金针菇企业),企业数平均以每年30%的速度增长,产量以平均每年35%的速度增长,工厂化金针菇日产量达531 t[7]。广东、上海、北京等地先后建起了20多家日产5~25 t规模的金针菇工厂化生产企业,而且日本、韩国、美国以及国内的投资者,均看好我国的食用菌市场,纷纷在我国大中城市周边选址建厂或扩大现有生产规模[8]。江苏省灌南县把发展食用菌工厂化生产作为推进农业结构调整、增加农民收入的主导产业来抓,先后引进荣善、四季有、相如等企业31家,日产金针菇菌包30万袋,年销售额近8亿元[9]。如此快速发展,对金针菇工厂化生产企业带来冲击,而且国外过剩产能也开始冲击国内市场。从2008年开始韩国每周都有十多个货柜的新鲜金针菇出口到中国,销售价格低于我国的产品。我国生产的本土产品成本高于韩国进口产品的成本,2009年一季度韩国向中国出口金针菇238.6万美元,比2008年同期的2.6万美元,增长90倍[10]。
金针菇工厂化生产作为食用菌生产的一种新模式,在我国前景良好并且有巨大的发展空间。首先是市场有空间。目前全国食用菌工厂化生产年总产量仅40多万t,白色金针菇生产量占所有食用菌工厂化产品的60%以上。尽管工厂化栽培的金针菇产品成本高,主要消费对象是高端消费群体,但由于生产量少,市场的空间很大;同时,随着经济的发展和人们生活水平的提高,金针菇的消费群体将逐渐向中、低端消费者扩展,市场将不断扩大。其次是生产投入趋于理性。我国经济发展水平与发达国家尚有很大差距,在金针菇工厂化生产的设备、设施方面不可能像日本、韩国或者欧美追求高度的自动化和机械化,而是根据我国的国情和金针菇工厂化的特点有所取舍。在出菇环境控制方面的设备设施投入尽量要求先进,而在拌料、装袋(瓶)、搬运、采收以及废料处理等环节,则根据具体情况不断自主创新,采用了适合中国国情的方案,减少了不必要的固定资产投资[11]。例如福建永泰金菇厂利用普通的厂房,将塑料泡沫板固定在墙上以利保温,安装上制冷机,采用袋式层架栽培,再生法出菇,产量高而且质量可以与瓶栽菇媲美。相信不久的将来,这种金针菇工厂化周年生产方式将更普遍并更趋完善。
金针菇育种方法有自然育种、诱变育种、杂交育种和利用生物工程(细胞融合和基因重组)育种等。国外金针菇育种,以日本较为先进。日本各地栽培的金针菇几乎都是纯白色菌株,早期栽培的有上野、中野、初雪、信浓1号、信浓2号等品种。根据日本(种苗法)的规定,目前已登记注册的纯白色金针菇品种有ホケトM-50、ホケトM-70、中野JA、シナノ4号等品种。正在申请登记注册的品种有TK,未登记注册但已被栽培的有夜间濑 l号。
国内20世纪80年代,福建省三明市真菌研究所利用驯化育种方法对野生金针菇菌种进行了驯化,培育出了优质菌株三明1号。20世纪90年代,彭洪光等驯化培育出了西师8001菌株,陈德明驯化得到沪菌3号。在对野生菌种进行驯化时,需要从不同地区、不同季节采集尽可能多的野生菌种,对它们在相同条件下进行驯化培养,从而选得理想菌株[12]。
成亚利等[13]采用紫外照射诱变处理金针菇原生质体,获得生长快、长势好的优良菌株。杨宗渠等[14]用60Co-γ射线辐照 F126的双核菌丝,经过筛选培育出具有菌丝生长快、抗杂能力较强、产量高等特点的辐金1号。张淑霞[15]利用紫外线照射诱变金针菇,获得耐碱性稳定、长势好、产量高的3个菌株。金玲等[16]利用60Co-γ射线诱变金针菇原生质体,对原生产品种进行改良,培养出生物转化率高,品质优良且产量较高的金针菇新菌株。李耀维等[17]对金针菇超氧化物歧化酶(SOD)高产株的诱变研究中,用He-Ne激光辐照诱变金针菇的原生质体、菌丝体片段、分生孢子悬液,并进行初筛、复筛及突变株遗传稳定性研究,得出激光诱变原生质体是获得金针菇SOD高产株的有效途径。江西省农业科学院微生物研究所开展了金针菇航天育种研究,选育出了金针菇新品种航金1号和航金2号,与对照相比,这2个新品种具有抗杂性强、早熟、耐高温、色泽度好、菇形好、品质好、产量高等特点,丰富了金针菇的种质资源。航天诱变为选育金针菇优良菌株提供了新途径[18]。
1990年,华中农业大学应用真菌研究所用该所选育的10号与11号进行杂交,获得了华金063菌种;用12号与13号单孢杂交,获得了华金103菌种,并大面积应用。福建省三明市真菌研究所从1984年开始试用多孢杂交法将三明1号(黄色)和信浓2号(白色)杂交,育成了一批优良的菌株。其中,选育的杂交19号高产、优质、并适合制罐头,多年来是国内栽培的当家品种。曹晖、黄瑞贞也利用金针菇担孢子混合杂交方法,选择子实体表型差异较大、亲缘关系较远的SFv 9(日本白色菌株)和SFv2(香港黄色菌株)为亲本,通过杂交筛选,获得3个性状优于双亲的杂交菌株。另外,金针菇具有无性的单核粉孢子,因而,挑取单核的粉孢子进行品种间杂交是金针菇杂交育种的又一途径。在对金针菇杂交育种的研究中,胡国元等[19]对12个金针菇菌株2种生化标记(醇酶和可溶性蛋白)进行了筛选研究,采用多元统计方法,进行聚类分析,得出群内组合为低产组合,群间组合杂种优势较强。
彭卫红等从金针12(黄色)次级菌丝提取细胞核,分别与白色金针菇白雪和白色糙皮侧耳原生质体在高钙、高pH条件下融合,对再生菌丝的研究结果表明:无锁状联合的单核菌丝不形成子实体,但双核化后形成的具有锁状联合的双核菌丝则具有形成子实体的能力。彭卫红等[20]还应用原生质体不对称融合方法,以金针12(黄色)和白色糙皮侧耳为亲本,从双核化菌株中筛选到了2株子实体白色的金针菇菌株,命名为金白1号和金白2号,其中金白1号在口感、外观、菌丝长势、转潮和抗杂菌能力等方面明显优于当前主栽品种白雪。江玉姬等[21]在金针菇的原生质体单核化研究中表明,原生质体单核化技术可为白色金针菇的品种改良提供一个新途径。在国内,有关金针菇分子水平上的基因重组育种方面还未见报道,在分子水平上的研究报道也较少。2005年刘纬侠等[22]在利用RAPD-BSA分子标记技术筛选金针菇色泽基因的研究中,获得了一个与白色性状紧密连锁的RAPD标记S3751800,并在亲本及后代菌株进行了验证,具有较好的重复性和稳定性,可用于白色金针菇新品种的辅助育种。
目前,以金针菇为原料加工的食品有金针菇口服液、金针菇奶粉、低糖金针菇脯、金针菇蜜饯、金针菇菌油、金针菇休闲食品。金针菇在食品添加剂、医药和化工等领域也有广阔的应用前景。
2.4.1 即食食品、食品添加剂
以金针菇为主料的小袋即食产品在全国很多乡村食杂店都可见到,有的农贸批发市场成箱成车批发。金针菇菌丝体加入到糖果(巧克力)、饼干、酱油、辣酱、果冻中,可生产出营养与功效互补的金针菇系列食品。温鲁[23]将固体培养金针菇的培养物用挤压膨化技术加工成金针菇冲调粉,所产冲调粉色香味俱佳,是集保健食品和方便食品于一身的食用菌深加工产品。
2.4.2 保健食品、医药用品
可利用发酵菌丝体生产胶囊、片剂、针剂、口服液、冲剂。金针菇多糖具有增强机体免疫功能的生理特性,以金针菇发酵液为原料,可制成保健营养液。金菇儿童口服液是在药食同源的传统理论指导下,结合现代营养学理论,以金针菇和生物健原液为基料,配以大枣、山楂、牛磺酸和微量元素锌,经科学的方法配制而成的新型营养保健液。主要针对儿童成长过程中营养不良、免疫力下降、消化吸收困难、记忆力减弱,以及生长发育受损等状况研发出的产品。
2.4.3 富锌、富碘、富硒金针菇
金针菇在生长过程中能富集硫酸锌并转化为有机结合型锌,是一种新型锌源。雷泓志等[24]对金针菇富锌培养进行了研究,实现了金针菇药用保健作用与有机锌免疫功能的双重科学组合。利用生物补碘可以提高碘的生理活性和吸收率,具有含碘量稳定,食用安全等优点。以无机碘作添加剂,以金针菇为载体可将无机碘转化成类似天然存在的生物碘。富硒金针菇具有清除自由基、消炎、抗肿瘤、抗衰老和抗脂质过氧化的作用。
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