全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 10 期 2012 年 10 月

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药用真菌液体发酵研究进展及存在问题探讨
李 羿 1，杨 胜 1，万德光 2*
1. 成都医学院药学院，四川 成都 610083
2. 成都中医药大学药学院，四川 成都 610075
摘 要：液体发酵已广泛地应用于药用真菌的培养，应用现代发酵技术生产药用真菌代用品可有效解决野生药用真菌资源逐
渐枯竭和生态环境保护的难题。根据目前药用真菌液体发酵的应用状况，结合在茯苓液体发酵研究中存在的问题及提出的解
决方法进行综述和讨论，为药用真菌液体发酵的进一步研究提供参考。
关键词：药用真菌；液体发酵；培养基；发酵条件；茯苓
中图分类号：Q949.32；R931.71 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2012)10 - 2066 - 05
Advances and existed problems in studies on liquid fermentation of medicinal fungi
LI Yi1, YANG Sheng1, WAN De-guang2
1. School of Pharmacy, Chengdu Medical College, Chengdu 610083, China
2. School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 610075, China
Key words: medicinal fungi; liquid fermentation; medium; fermentation condition; Poria cocos (Schw.) Wolf.

目前已知药用真菌主要分布在子囊菌亚门和担
子菌亚门中[1-2]。担子菌亚门的药用真菌种数约占药
用真菌的 90%，其中 70%药用真菌集中在多孔菌科。
《中国药典》2010 年版收载的药用真菌有冬虫夏草
Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc.、赤芝 Ganoderma
lucidum (Leyss. ex Fr.) Karst.、紫芝 G. sinense Zhao,
Xu et Zhang、猪苓 Polyporus umbellatus (Pers.)
Fries、脱皮马勃 Lasiosphaera fenzlii Reich.、大马勃
Calvatia gigantea (Batsch ex Pers.) Lloyd、紫色马勃
C. lilacina (Mont. et Berk.) Lloyd、茯苓 Poria cocos
(Schw.) Wolf、雷丸 Omphalia lapidescens Schroet. 9
种 [3]。常用的药用真菌还有蛹虫草 Cordyceps
militaris (L.) Link、黑木耳 Auricularia auricula (L. ex
Hook.) Underw.、云芝 Coriolus versicolor (L.: Fr.)
Quel.、桑黄 Phellinus igniarius (L. ex. Fr) Quel.、灰
树花 Grifola frondosa (Dicks. ex Fr.) S. F. Gray、竹黄
Shiraia bambusicola P. Henn.、密环菌 Armillaria
mucida (Schrad. ex Fr.) Quel.、羊肚菌 Morehella
esculenta (L.) Pers.、猴头菌 Hericium erinaceus (Bull.
ex Fr.) Pers.、银耳 Tremella fuciformis Berk.、樟芝
Antrodia cinnamomea Chang et Chou、树舌 G.
applanatum (Pers.) Pat. 等。药用真菌已广泛地应用
于农业、医药、食品等领域的科学研究。
除野生采集和人工栽培药用真菌外，还可采用
发酵工程等现代生物技术进行药用真菌液体发酵，
大规模、高效率地工业化生产药用真菌菌丝体。尽
管药用真菌液体发酵具有不受季节和地域影响，可
连续工业化生产，生产时间大大少于野生或人工栽
培所需时间等优点，但也存在如何有效提高药用真
菌液体发酵水平及科学评价药用真菌液体发酵质量
的问题，从而严重地制约了药用真菌液体发酵的应
用。本文就目前药用真菌液体发酵的应用状况，结
合笔者多年来在茯苓液体发酵研究中发现的问题及
解决方法进行综述和讨论，以期为药用真菌液体发
酵的进一步研究提供参考。
1 药用真菌液体发酵研究进展
大多药用真菌因为受生理生态特殊性及环境条
件制约，其野生子实体稀少，人工栽培难度较大，
给生态环境及资源保护也造成了较大的压力，严重
地影响了药用真菌的开发利用。应用现代发酵技术

收稿日期：2012-01-28
基金项目：四川省教育厅科研基金项目（09ZC031）；四川省科技厅项目（2006J13-150）
作者简介：李 羿（1969—），男，四川成都人，副教授，博士，从事发酵中药及中药品种、品质的研究。
Tel: (028)68289198 E-mail: lychengdu@yahoo.com.cn
*通讯作者 万德光 E-mail: wandeguang@163.com
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生产药用真菌代用品为解决上述难题提供了一条新
途径。目前，针对灵芝、冬虫夏草、蛹虫草、黑木
耳、云芝、桑黄、灰树花、茯苓、竹黄、猪苓、密
环菌、羊肚菌、猴头菌、樟芝和树舌等药用真菌的
液体发酵均有研究报道[4-22]。本文围绕药用真菌的
发酵条件、发酵培养基和发酵工程菌的研究进展进
行综述。
1.1 发酵条件
为了提高药用真菌的液体发酵水平，获得更多的
药用真菌菌丝体或发酵产物，应加强药用真菌生长代
谢规律的基础研究，优化发酵培养条件，加强对发酵
过程的动态监控。发酵培养条件的优化主要涉及到发
酵温度、培养基初始 pH 值、摇瓶装量、搅拌速度、
种子液接种量、种子液菌龄、发酵时间等参数的优化。
其中，发酵温度、培养基初始 pH 值、摇瓶装量、搅
拌速度是最关键的 4 个参数，其参数值选择是否得当
对于药用真菌的液体发酵至关重要。
发酵条件的优化对药用真菌液体发酵的菌丝体
产量将产生重要影响。任丹等[23]在单因素试验的基
础上，应用二次回归正交旋转组合设计确定了紫芝
最佳液体发酵条件：装液量 90 mL，pH 6.0，转速
140 r/min，培养温度 27 ℃，接种量 10.5%。此时紫
芝的最大生物量达 3.15 g，验证试验结果与模型值
相符。蔡德华等[24]对猴头菌摇瓶培养，研究培养条
件对猴头菌菌丝体产量的影响，认为最适培养条件
为摇瓶培养基装量 50～70 mL，接种量 10%，pH 5.0。
发酵条件的优化对药用真菌液体发酵的发酵产物表
达量也将产生重要影响。牛广财等[25]在单因素试验
的基础上，采用 Box-Behnken 设计和响应面分析法
对培养条件进行了优化，确定了桑黄菌产胞外多糖
的最佳液体发酵培养条件：温度 26.3 ℃，摇床转速
162 r/min，装液量 81.4 mL（250 mL 三角瓶），接种
量 16.0%；在此培养条件下，胞外多糖平均可达
1.866 g/L。郎久义等[7]研究了冬虫夏草液体发酵产
胞外多糖的实验条件，认为接种量 10%，培养温度
24 ℃，发酵周期 5 d，摇床转速 140 r/min 为最适培
养条件；在此培养条件下，发酵液中虫草多糖质量
浓度达到 3.928 g/L。
1.2 发酵培养基
1.2.1 发酵培养基的优化 药用真菌培养基的组
成，特别是培养基中碳源和氮源种类及其比对液体
发酵水平高低有重要影响。另外，培养基中微量元
素对药用真菌液体发酵也有影响，特别是 K、Mg
等微量元素对药用真菌菌丝体产量和发酵产物表达
量均有较大的影响。通过单因素、正交试验或响应
面等方法优化药用真菌发酵培养基，筛选出最适发
酵培养基。
杨德等[5]比较了单一碳源（葡萄糖、麦芽糖、
蔗糖）和复合碳源（玉米粉及其与单糖的组合）对
灵芝液体发酵菌丝生长及生物量和多糖量的影响。
结果表明，以玉米粉水解液发酵得到的灵芝菌丝体
生物量最大，但菌丝中多糖量较低。综合几种培养
基来看，以玉米粉为液体发酵主料，配以蔗糖、麦
芽糖等单糖的培养基为灵芝液体发酵的最佳培养
基，获得的多糖量最大。祝明思等[11]在单因素试验
的基础上，采用 Box-Behnken 设计和响应面法对碳
源、氮源、维生素对桑黄菌丝体产量的影响进行分
析，确定了其最佳液体培养基为玉米淀粉 0.5%、酵
母膏 0.1%、维生素 B 0.1%，培养时间 6 d，结果每
升液体培养基中桑黄菌丝体干质量为 18.43 g。钟石
等[26]以桑黄菌丝体干质量为评价指标，筛选并优化
确定了其最适培养基为麦芽糖 3%、酵母粉 2%、
MgSO4 0.15%、KH2PO4 0.10%、柠檬酸三铵 0.10%、
复合维生素 B 0.01%，其每升培养基中菌丝体干质
量达 20.23 g。毛永强等[27]以菌丝体干质量为指标，
通过单因素和正交试验确定了冬虫夏草液体发酵最
适培养基组成为葡萄糖 2.0%、蛋白胨 4.0%、KH2PO4
0.20%、MgSO4 0.10%，在该条件下每毫升培养基中
菌丝体干质量平均可达 15.64 mg。王广耀等[18]采用
单因素试验，优选出适合羊肚菌液体培养的碳、氮
源分别是麦芽糖和酵母膏；通过正交试验优化了其
液体发酵培养基，其最适液体发酵培养基为麦芽糖
3.0%、酵母膏 4.0%、MgSO4 0.1%、KH2PO4 0.15%。
1.2.2 补料发酵的研究 初始碳源或氮源浓度对茯
苓液体发酵有较大影响，浓度过高或过低都将抑制
药用真菌生长。在对茯苓液体发酵的研究中，发现
初始葡萄糖浓度或氮源浓度对发酵有一定的影响，
发酵培养基营养成分的相对稳定更有利于茯苓的液
体发酵。因此，应根据茯苓液体发酵过程中碳源和
氮源消耗速率适时地补充碳、氮源来提高其液体发
酵的水平。李羿等[13]研究了不同时间的不同补料方
式对茯苓发酵罐液体发酵菌丝体产量、胞外多糖产
量和发酵终点的影响，确定了最佳的发酵工艺：初
始葡萄糖浓度为 2%，初始氮源浓度为 0.05%，在发
酵培养第 48、60、72、84 h 时，分别以 0.33%、0.67%、
0.67%、0.33%的葡萄糖浓度及 0.016 7%、0.016 7%、
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0.008 3%、0.008 3%的氮源浓度补料，发酵时间为
117 h。在最佳发酵工艺下，菌丝体干质量达 12.56
g/L，较不补料发酵罐液体发酵时菌丝体干质量提高
了 14.39%。
1.2.3 药性培养基的研究 每种中药材都含有数百
种不同的化学成分，不同化学成分对药用真菌生长
代谢有抑制或促进作用。在营养培养基中添加适量
中药材构成药性培养基，其中的化学成分将对药用
真菌生长代谢产生重要的影响。对药用真菌药性培
养基的研究越来越备受关注。
钟石等[26]在桑黄最适培养基中添加 0.3%桑枝
水提物可促进其菌丝体生物量的增加，菌丝体干质
量高达 24.78 g/L。朱强等[28]通过在灵芝液体发酵培
养基中分别添加甘草、山茱萸、黄芪和黄芩，研究
其对灵芝液体发酵的影响。结果表明，甘草和山茱
萸对灵芝的液体发酵有明显的促进作用，黄芪表现
一定的促进作用和抑制作用，黄芩则有较强的抑制
作用；除黄芩外，灵芝生物量及各代谢产物量达到
最大值时其余 3 种中药的添加量范围均在 4～8
g/L，其中，甘草更利于促进灵芝酸（尤其是胞外灵
芝酸）的合成，山茱萸不仅能促进灵芝快速生长，
而且更利于促进灵芝多糖（尤其是胞外灵芝多糖）
的合成。杨海龙等[29]研究了以薏苡仁为基质的灵芝
液体发酵，研究结果表明最适培养基中薏苡仁的量
为 3.59%，薏苡仁可促进灵芝的生长和胞外多糖的
分泌。陈丽华等[30]研究不同中药对黑木耳液体培养
中生物量的影响，并对添加不同中药的黑木耳发酵
液的体外活性进行了比较。结果表明，丹参和绞股
蓝抑制黑木耳的生长；决明子对黑木耳的生物量没
有大的影响；红曲、银杏叶、何首乌、葛根和苦荞
均能促进黑木耳的生长。体外活性试验结果显示，
在黑木耳发酵过程中添加何首乌、银杏叶和决明子
能增强黑木耳的调血脂功效。
李羿等[31]考察了薏苡仁、黄芪、金银花、甘草、
淡竹叶、桑叶、丹参、灵芝和枸杞子 9 味中药对茯
苓摇瓶液态发酵的影响，黄芪、金银花和丹参对茯
苓的菌丝体生长有抑制作用，而其余 6 味中药则对
茯苓的菌丝体生长有促进作用，其中以薏苡仁的促
进作用最为显著。改变薏苡仁添加量，分别按
0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.5%和 2.0%比例将
薏苡仁粉末加入营养培养基中，研究不同薏苡仁添
加量对茯苓摇瓶液体发酵的菌丝体产量的影响。研
究表明，营养培养基中添加 0.75%薏苡仁，茯苓菌
丝体干质量最高达 14.41 g/L，较未添加薏苡仁摇瓶
液体发酵时菌丝体干质量提高了 22.53%。
1.3 发酵工程菌
优良的药用真菌工程菌是提高药用真菌液体发
酵水平的关键。目前，对药用真菌采用的育种手段
主要有自然选择、诱变育种和杂交育种。除利用紫
外线、激光和化学诱变剂等物理化学诱变因素来筛
选出优良药用真菌外[32]，为了提高药用真菌育种的
有效性和目的性，研究人员越来越重视利用原生质
体融合技术、基因重组技术等来构建新型的药用真
菌发酵工程菌。
原生质体融合又称细胞融合，该技术不受亲合
因子的影响，可实现药用真菌的种内不同品种间、
种间以及属间细胞中的全基因组的有效混合，使遗
传距离较大的远缘种间、属间杂交成为可能。但由
于杂合子鉴定标准上存在着技术难度而影响了该技
术的广泛应用。邱文娜等[33]对桑黄原生质体融合菌
株进行液体培养，测定各菌株的生物量及发酵液中
胞外多糖量、总黄酮量、酯酶活性及 pH 值。研究
结果表明，融合菌株与亲本具有共同的基础条带，
同时还产生了自身特异性条带，融合菌株 SR002、
SR003 菌丝生物量是亲本 SA04 的 3 倍。SR005 菌
株合成胞外多糖速率最快，但 SR002 菌株胞外多糖
产量最高，较亲本 SA02 增加到 1.8 倍。融合菌株
SR005 在培养后期发酵液中酯酶活性最高。SR002、
SR003 两菌株亲缘关系极为相近。筛选得到的
SR002 茵株经进一步遗传稳定性验证后可用于以获
得生物量、胞外多糖为目的的液体发酵培养。曾念
开等[33]采用双灭活标记，原生质体 PEG 诱导融合的
方法，初步筛选出生长速度快的鲍氏针层孔菌菌株
SA04，液体发酵生产菌丝体和胞外多糖产量高的鲍
氏针层孔菌菌株 SA02。
原生质体融合缺乏对所需基因的选择，因此，
药用真菌基因工程育种的研究越来越受到关注，并
且在理论和应用上均取得了较大进展。利用基因工
程重组技术将 2 种或 2 种以上药用真菌的优良基因
克隆到 1 个工程菌中，构建出新型高效的药用真菌
发酵工程菌。新型高效药用真菌发酵工程菌必将给
药用真菌液体发酵带来变革。
2 药用真菌液体发酵存在问题及解决措施
目前已在药用真菌发酵培养基和药性培养基的
筛选与优化、培养条件的优化、发酵工艺的放大、
补料发酵工艺的优化及优良发酵工程菌的选育等方
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面取得了一定的研究成果，提高了药用真菌液体发
酵的水平，但仍存在如何提高药用真菌的液体发酵
水平和科学评价药用真菌液体发酵质量的问题，上
述问题如不能有效解决将严重制约药用真菌液体发
酵的应用。
2.1 药用真菌液体发酵水平尚需提高的问题及解
决措施
提高药用真菌的液体发酵水平，即提高发酵药
用真菌的质（药用真菌菌丝体中活性成分的量高，
药理作用强）、量（药用真菌菌丝体的生物量高）和
稳定性（不同批次药用真菌液体发酵的质和量一致
性）。针对上述问题，笔者以茯苓液体发酵为例提出
解决措施。
2.1.1 提高发酵茯苓质量的策略 提高发酵茯苓的
质量关键在于最适培养基的筛选和优化，以及最适
培养条件的优化。而对培养基或药性培养基的筛选
由于缺乏科学理论指导，存在随机性较强和筛选效
率不高的问题。因此，笔者拟以中药方剂理论为指
导，结合药效学实验来提高药性培养基的筛选效率。
通过加入 1 种中药（如薏苡仁或白术）或数味中药
（如人参、白术、甘草）可以增加茯苓液体发酵菌丝
体的产量，提高药效成分的量，增强药理作用。药
物“七情和合”中的“相须”是指性能功效相似的
药物配合应用，可增强其原有功效；中药复方以其
配伍严谨、疗效显著著称，而经方更是千余年用之
不衰。鉴于薏苡仁、白术、茯苓均具有利水、渗湿、
健脾的功效，选取常见茯苓药对白术及经方四君子
汤（白术、茯苓、甘草和人参，其他 3 味药按四君
子汤的用药比例）添加到营养培养基中构成药性培
养基，以添加薏苡仁的药性培养基为对照（薏苡仁
对茯苓菌丝体生长的促进作用最为显著），进行茯苓
摇瓶液体发酵。考察在不同药性培养基中茯苓摇瓶
液体发酵后药性发酵茯苓（薏苡仁配伍发酵茯苓、
白术配伍发酵茯苓、四君子汤配伍发酵茯苓）的菌
丝体干质量，结合增强免疫、抗疲劳、利尿、抗肿
瘤的药效学实验来评价其药效，采用多指标、多种
评价手段，证明相对于薏苡仁配伍液体发酵，白术
配伍发酵和四君子汤配伍发酵所得药性发酵茯苓在
菌丝体干质量、药效成分量、药理作用方面均显示
出优势。白术配伍发酵和四君子汤配伍发酵体现了
传统中药方剂配伍理论中的相须配伍和根据病症特
点所体现出来的方剂君、臣、佐、使整体协同的特
点。笔者将传统中药配伍理论应用到茯苓液体发酵
过程中，提出了一种基于中药方剂理论的中药配伍
发酵液体发酵理论，也为其他药用真菌的液体发酵
提供理论指导。在此基础上，发酵条件和补料发酵
工艺的优化将进一步提高发酵茯苓的质量。
2.1.2 提高茯苓液体发酵稳定性的策略 不同批次
液体发酵的茯苓质和量一致性的关键是液体发酵工
艺的稳定性，实现液体发酵工艺稳定性的关键是适
时动态调控茯苓的液体发酵，而要实现液体发酵的
适时动态调控又必需以加强茯苓发酵罐液体发酵动
力学特性的研究为基础。邵伟等[35]对灰树花液体发
酵动力学特性进行了初步研究，建立了灰树花液体
发酵过程中菌体生长、胞外多糖合成、基质消耗的
动力学模型，为实现其发酵过程的优化打下了基础。
因此，笔者拟采用 Origin 6.0 数据处理软件分析实
验数据，通过 Logistic 方程建立发酵罐液体发酵菌
体生长、基质消耗的动力学模型，比较模型计算值
与实验数据的拟合度，完成茯苓发酵罐液体发酵动
力学特性的研究，通过发酵过程的计算机在线控制
实现对液体发酵的适时动态的调控，从而保证茯苓
液体发酵的稳定性。
2.2 药用真菌液体发酵质量难以科学评价的问题
及解决措施
针对药用真菌液体发酵质量难以科学评价的问
题，笔者仍以茯苓液体发酵为例提出解决措施。科
学评价基于中药复方药性培养基的茯苓液体发酵优
于基于薏苡仁为基质的茯苓液体发酵和基于普通营
养培养基的液体发酵的策略就是科学评价其发酵产
物的质和量。量的问题较易解决，只需简单地比较
这几种发酵方式的每升发酵液中茯苓菌丝体干质
量，茯苓菌丝体干质量越高越好。质的问题主要通
过药效学实验来评价。因此，笔者拟通过天然茯苓、
发酵茯苓[36]和药性发酵茯苓（薏苡仁配伍发酵茯
苓、白术配伍发酵茯苓、四君子汤配伍发酵茯苓）
的药效学实验，结合主要化学成分茯苓多糖、三萜
类化合物、氨基酸、微量元素的测定来评价天然茯
苓、发酵茯苓和药性发酵茯苓的质，并试图揭示其
药效物质基础。通过上述途径有效解决茯苓液体发
酵质量难以科学评价的问题。
总之，如何提高茯苓的液体发酵水平和科学评
价茯苓液体发酵质量等瓶颈问题的解决将推动其液
体发酵的发展和应用。同时，该解决策略还可以推
广到茯苓外的其他药用真菌的液体发酵，提高药用
真菌的整体发酵水平，对我国资源和生物多样性的
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保护意义重大。
3 药用真菌液体发酵展望
随着影响药用真菌液体发酵瓶颈问题的有效解
决，药用真菌液体发酵的应用将进入快速发展阶段。
药用真菌发酵工程菌、发酵培养基和发酵条件等因
素直接影响药用真菌的发酵水平，而应用现代工程
技术设计和生产出适合药用真菌连续发酵且价格低
廉的新型发酵罐，对于药用真菌液体发酵的生产也
至关重要。随着对单菌种药用真菌液体发酵机制研
究的深入，也将推动药用真菌的多菌种混合液体发
酵研究，从而提高药用真菌液体发酵水平。药用真
菌液体发酵的进展必将提高药用真菌的发酵水平和
资源利用效率，促进药用真菌在医药食品等领域发
挥更大的作用。
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