第一章、 緒論
第二節、 蛹蟲草的培養方式
於 1986 年，人工栽培蛹蟲草已由中國大陸吉林省科研發部門從蛹蟲 草子座分離出蛹蟲草菌，在接種至榨蠶蛹培育出殘蛹蟲草；1990 年液態 浸漬成功培養出蛹蟲草；1994 年中國大陸蠶蛹蟲草已可大量生產[4]。
由於天然蛹蟲草不易取得，因此嘗試使用人工培養的方式來代替天然 的蛹蟲草，人工培養的方式有三種，一種為寄主活體培養、一種是液態 培養，另一種是固態培養。寄主活體培養以蠶蛹或榨蠶蛹為主[17]。人工 培養蛹蟲草，最初主要採用以柞蠶、蠶蛹等寄生體[18]。隨著科學技術的 不斷進步，目前獲得蛹蟲草原料的方式逐漸由採集野生的蛹蟲草轉移向
人 工 培 植 蛹 蟲 草 以 及 菌 絲 深 層 發 酵 和 固 態 發 酵 [ 1 9 ] 。
2-2、液態發酵培養
液態發酵技術是現代生物技術之一，這個概念是從 20 世紀 1940 年代 中期抗生素工業的興起而開始的[20]，由當時的美國弗吉尼亞大學生化工 程專家 Elmer L. Gaden , Jr 提出的，設計培養微生物系統的生物反應器，
成為該項技術權威[21]。
目前許多食藥用真菌的生物功能製品已在國內外可透過液態發酵技 術進行大規模生產，液態培養蛹蟲草菌絲體，可大量生產菌絲體，具有 周期短、可控性强、功能性有效成份含量高等優點。而液態培養蛹蟲草 的生長，受培養基组成的影響，培養基内碳源、氮源和各種物質的配比 間的交互作用對菌体生長和量都有直接的影響[22]。
2-3、固態發酵培養
固態發酵是固態基質在含水量低情況下進行發酵培養。固態發酵在亞 洲、非洲和中美洲等地區是一種廣泛的發酵技術[23]，通常使用在農業、
工業及食品加工業上（如米、麥子、豆類等），應用價值高。
2-4、固液態發酵培養比較
固態培養與深層液態培養特性比較如表一，與液態培養相較之下，固 態培養具有操作較為簡單、原物料取得較為容易、產品可直接生產利用、
基質含水量較低，不容易被微生物利用等優點[24, 5]。
表一、固態培養與深層液態培養特性比較[5]
特 點 固 態 發 酵 液 態 發 酵
發泡 較少 較多
生產控制 不容易 容易
管理 不易受污染 易受污染
投資 廉價 昂貴
生產數量 可以增強 低
產品回收 不容易 方便
液體廢物 無 有
熱穩定性 高 低
細胞破壞 不容易 易發生
生產時間 長 短
發酵醪 小 大
設備 小 較大
pH值控制 較大 小
孢子接種 較大 小
供水 有限 無限
發酵效率 低 高
工作容積 小 大
2-5、台灣蛹蟲草栽培現況
目前國內大力研究發展人工栽培蛹蟲草，所以常見的人工培養的培養 基，有馬鈴薯培養基、麥芽酵母培養基。根據文獻，使用較多的天然培 養基是以大米類為主的培養基，再加上蛹體等作為營養源，但因菌種不 同，因此其培養基會有些微差異性。蛹蟲草經由冷凍小管保存(-85℃)，
即使同母種製作的栽培種培養，常有長不出子實體的問題，潛在因素目 前 無 法 定 論 。 此 外 長 期 採 用 無 性 繁 殖 及 經 由 多 次 保 存 、 繼代的蛹蟲草菌種栽培，會有子實體表現出為畸型、產量降低或長不出 子實體之問題，並且蛹蟲草之有效成份也大幅降低，深層液態培養所產 生之活性代謝物亦是如此[25]。
台灣約在 1998 年由業者從中國大陸引進蛹蟲草菌種，但無法成功量 產。在 2005 年左右再從中國大陸引進蛹蟲草栽培模式，才成功在台灣量 產培育出蛹蟲草。初期產量低，雖然供不應求，但仍有業者因污染、菌 種退化等問題，陸陸續續退出此量產培育工作，目前則維持數家子實體 生產業者，但仍有污染率高和產量不穩定的問題待解決[26]。目前國內已 有許多農民與生技公司投入生產人工培育蛹蟲草，其主要生產以白米培 養方式為主，目前產量有限。在台灣市面上購買到的蛹蟲草大多是由大 陸進口，一般顏色會偏暗橘色與新鮮所採收的蛹蟲草顏色有所不同。
截至目前，台灣各學術界對於蛹蟲草之相關研究論文約有 47 篇，主 要三大類:1.蛹蟲草功效評估，2.蛹蟲草於畜禽產業運用，3.蛹蟲草發酵培 育之技術研究。其中有蛹蟲草機能性成份之萃取檢驗與食品加工(約 30 篇)、蛹蟲草液態發酵之技術(約 11 篇)、蛹蟲草固態發酵之技術(約 6 篇)[4]。
發現在小鼠實驗中單純使用蛹蟲草或添加薑黃素之配方能達到提升運動 表現與延緩疲勞之功能[27]。將蛹蟲草餵食有肺腺癌的小鼠能減緩肺部腫 瘤生長速率[28]等，在固態發酵研究中發現溫度與照光環境與蟲草素之含 量有關，光照時間增加，蟲草素含量逐漸增加，溫度調控在 21°C 蟲草素 含量最高[29]，學術界對於蛹蟲草的研究日益增長，十分看好蟲草素的 藥 用 價 值 ， 亦 將 逐 漸 由 學 術 界 轉 向 產 業 應 用 與 技 術 創 新 。
2-6、蛹蟲草添加劑的使用
蛹蟲草人工培養基中的必需的碳源、氮源以及培養時間、溫度、濕度 和光照等條件，對於培育蛹蟲草菌絲體和子實體的產量與機能性成份，
都有著重要影響。為了進一步提高蛹蟲草的產量與機能成份，研究學者 都會在培養基中加入各種添加劑。例如在蛹蟲草子實體培養基中添加植 物激素玉米素（zeatin）、吲哚乙酸（Reteroauxin；indole-3-acetic acid；IAA）
有利於縮短子實體生長週期與增加子實體的多醣含量[30]。在蛹蟲草菌絲 體部份，有研究指出在培養基添加鋅(Zinc)[31]；激素(Gibberellic acid)、
氯化鈣(CaCl2)、硫酸鎂(MgSO4)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3)及鉬酸氨(Ammonium molybdate) [32]；添加鉀離子(K+)、鈣離子(Ca2 +)、鎂離子(Mg2 +)、
錳離子(Mn2+)[33]均有助於蛹蟲草菌絲體生長。Tween 80是非離子型表面 活性劑及乳化劑，由山梨聚醣與油酸並通過乙氧基化製成，常在食品當
中作為作乳化劑使用。加入培養基中可以同時促進蛹蟲草菌絲體及胞外 多醣體生產[34]。
在培養基中添加油脂類或脂肪酸，可刺激菌絲體的生長速率，亦能對 多醣產量造成影響。有學者利用添加脂肪酸與植物油作為蛹蟲草深層培 養之最佳條件之探討研究，發現添加 2% 葵花油對蛹蟲草菌絲體所得之 胞外多醣最高可達 7.5 g/l，而添加 4% 橄欖油所得之蛹蟲草菌絲體產量 最高。在培養基中添加植物油與脂肪酸，除了可以消除發酵產生的氣泡 外，還可對菌絲體和胞外多醣量產生影響[35]。可能是因為油脂或脂肪酸 在菌絲體表面形成一層油膜，改變了培養基質與菌絲體之間氧氣及養份 的傳遞，間接改變了菌絲體吸收與代謝的能力[36]。
此外，在蛹蟲草生長環境因子(如光照強度、光源、pH 值、溫度及溼 度等)對蛹蟲草之子實體及菌絲體均有影響[5]，由文獻得知在溫度方面蛹 蟲草生長環境因子，菌絲體生長發育適合溫度為 17～25℃；而在子實體 生長最適合溫度為 22℃。在光照部份蛹蟲草菌絲體生長則要求黑暗無光 照條件，子實體分化形成要求光照度（Lux）在 150 Lux 以上，而一般日 光燈強光照度（6000 Lux）對子實體的生長發育並沒有不良影響，日光 燈光照度、溫度與蛹蟲草子實體內有含蟲草素呈正相關；在蛹蟲草子實 體的生長發育過程，增加黑暗培養可增加蛹蟲草子實體重量和直徑[37]。
第三節、 研究動機與目的
蛹蟲草可人工培育，目前有許多國家將蛹蟲草中的活性物質蟲草素進 入臨床實驗，也經核准蛹蟲草中的活性物質蟲草素為急性白血病之用藥。
蛹蟲草菌絲體對抗癌、抗腫瘤活性也被證實，證明蛹蟲草具有經濟價值 及醫療用途並且也是重要的生物製藥之菌種。蛹蟲草菌絲體培養目前有 液態培養及固態培養方法，液態培養蛹蟲草菌絲體，可大量生產菌絲體，
具有周期短等優點。而固態培養具有操作較為簡單、基質含水量較低，
不容易被微生物利用等優點，所以固態培養較有利於評估培養基。
而在國內蛹蟲草著重於研究增加部份機能性成份，尋找出更適合且有 效獲取蛹蟲草菌絲體的新配方，如何能降低農民的經濟負擔及減少產業 界成本支出與地球能源的消耗，更應是當務之急。本實驗除了在基礎培 養基的改良上，並嘗試加入不同添加物及調整生長環境來探討對蛹蟲草 固態培養的影響，期待用固態培養找出取得蛹蟲草菌絲體的最佳培養配 方，以達到減省成本並降低能源的方式，未來也可將最佳培養基成份使 用於液態大量培養上，來降低部份蛹蟲草原料不足的問題。