靈芝的栽培方式

一、靈芝的來源可分為野生與人工栽培：

（一）野生靈芝－野生靈芝在台灣的平地及高海拔山區皆有分佈，常 常生於闊樹、針葉樹、相思樹及豆科植物，大部分為一年生的子實體。

缺點是生長期過長產量少且品質不易控制。

（二）人工栽培靈芝－靈芝目前因研究及應用需求迫切，而有人工栽 培法出現。最常見的品種為赤芝，其產量有一定經濟規模，且可以有 效控制其生長過程，能達到最接近天然靈芝的成份及品質，為大部分 靈芝產品的原料來源。

目前人工栽培靈芝其方法有二(林哲聖) ： 1. 子實體栽培方面

（1）段木栽培：將靈芝的生長菌絲種植在櫟木或是枹木的枯木段上。

（2）木屑培養瓶或太空包栽培：

於廣口瓶或太空包中填裝木屑與生長培養基，將靈芝菌絲接入 後塞上棉塞培養，在30 ℃栽培70~90 天即可採收子實體。

2. 菌絲體液態培養方面

由於靈芝子實體的培養一般要2~3 個月的時間，而且從開始到採收相 當費力，又因為野生靈芝不易取得，所以發展出像生產抗生素那樣以

液體發酵的辦法，即為靈芝液體培養。將靈芝菌絲培養於液態培養基 中，給予足夠的氧氣，使菌絲生長、繁殖並累積有效物質，發酵培養 期僅五至七天。利用生物科技方法將靈芝菌種作發酵培養，以生產大 量靈芝菌絲體。其成本最低，但常會缺乏一些天然靈芝中特有的成分

（例如三萜類），在效果及品質上難免與靈芝子實體有所差異及療效 有所影響。

二、靈芝子實體的栽培方法

分析靈芝生長的環境便可知道，靈芝以木材中各種成分作為它的營 養，需要較高的溫、濕度和良好的通風透光的環境。故以下就營養、

溫度、濕度、空氣、光線五個方面來討論：

（1） 營養

真菌所需的營養基本上有三大類：碳素營養、氮素營養和礦質營養。

靈芝在朽木或樹樁上生長，無疑木材是靈芝的營養來源。木材的化學 成分相當複雜，概括起來可包括兩大類：有機物質和礦物質。而靈芝 菌絲可分泌多種將有機成分分解利用，礦質營養則可從木材中各種礦 質元素吸收得到。此外，在人工栽培方面為了促使靈芝生長更加快 速，一般會在木屑培養基中添加適量富含營養的物質（如米糠、麩皮、

增加，更重要的是富含營養的配料太多，會使營養生長特別旺盛，因 而抑制了子實體的分化（生殖生長）。

（2）溫度

對於靈芝生長與溫度的關係，有研究指出(陸文梁, 林忠平 et al.

1993)：25~30℃是菌絲體生長的最適溫度，較高或較低的溫度都會使 菌絲體生長速度減慢，同時子實體原基分化的最適溫度也在25~30℃

之間。在接近25℃中培養的子實體生長較慢，質地較緊密，皮殼層發 育的較好，色澤也較光亮。在30℃左右培養的子實體生長較快，個體 發育週期較短，質地不如25℃中培養的緊密，皮殼及色澤也較差。

（3）濕度

水分是細胞內含物重要組成部分，又是有機生命活動中營養物質的運 輸工具及溶劑，各種物質只有在溶解的情況下才能被吸收。在自然界 中靈芝的發育離地面很近，又正值夏秋季節，雨量充足，這些都說明 了靈芝生長發育需要很充足的水分和空氣濕度。因為菌絲體的生長主 要是依靠分生能力旺盛的菌絲尖端來實現的。子實體的生長也是依靠 菌絲尖端組成的菌柄頂端或菌傘邊緣來實現的。這些菌絲尖端特別幼 嫩，其外表又沒有任何覆蓋物或保護物，如果濕度較低的話，這 些幼嫩的尖端很快就會乾死，一旦菌絲尖端死亡，靈芝的生長停止。

（4）空氣

靈芝是屬於異營性，依靠氧化和分解現成的有機物為自己的養料，所 以不發生光合作用過程，在它的生命過程中只進行呼吸作用。空氣中 通常含有0.03﹪的二氧化碳，當空氣中二氧化碳濃度超過0.1﹪時，靈 芝子實體就不能發育菌傘。通常人工栽培中出現的各種不正常型態大 都是由於培養室中二氧化碳濃度過高所造成的(林志彬 2001)。

（5）光線

一般可能認為，光照對於進行光合作用的綠色植物是必不可少的，而 對於進行呼吸作用的靈芝而言似乎不是必須的。其實不然，經實驗證 實光照對靈芝正常生長發育的影響是多方面的，如光照對菌絲體的生 長有抑制作用；對子實體的生長有促進作用以及菌柄和菌傘的生長有 明顯的向光性。而光強度在15000~50000勒克司，生長情況最佳(陸文 梁, 林忠平 et al. 1993)。

第三節發酵培養的技術

一、固態發酵培養技術

固態發酵是微生物培養的一種方式，使用固態物質當作基質，讓微 生物生長在上面。與液態深層發酵相比，使用固態發酵培養，微生物 有時能有良好的生長情形，也可產生較大量的胞外酵素，或其他代謝 產物。固態發酵有獨特特性與限制。胞外水解酵素與其他代謝產物有 時藉由固態發酵生產較大量的產物。雖然原因不是很清楚，但此特性 對固態發酵的應用很重要。

固態發酵與液態深層發酵主要的不同點(Sato and Sudo 1999) ： (1) 固態發酵，微生物分佈在固體表面，微生物生長與產物生成也主 要在表面進行。基質不易攪拌均勻。因此培養環境為不均勻的。

(2) 固態基質的水分含量一般都非常低，必需依基質的物理性質與化 學性質而定。對於高水分含量的培養基而言， 通氣均勻通過基質床 很困難，通常會發生＂渠道＂效應。

(3) 由於菌體的新陳代謝與生長產生熱，提高了基質的溫度，造成水 分的流失。此現象使得固態發酵的控制更具挑戰性。

(4) 固態發酵的基質通常是天然物質，如：穀類、大豆、農業的生物 量、固體廢棄物等。

(5) 一般使用在固態發酵的微生物為黴菌，固態發酵中，黴菌的菌絲 型態與液態深層發酵之菌絲型態不同。這兩種菌絲有不同的生理活 性，複雜的控制過程 。

(6) 對基質床進行攪拌非常困難，某些產物的活性對剪應力非常敏 感，所以培養一般是靜態的，除了轉鼓反應器與流體化床發酵槽。由 於這些固態發酵的獨特性質引發了一些優點與缺點(Sato and Sudo 1999)。

固態發酵優於深層發酵的主要優點是：

(1) 因為細菌的生長受到低水活性的限制，因此固態發酵較不易受到 污染。

(2) 固態發酵的填充容積比液態深層發酵高，因為固態發酵水含量 低。

(3) 如果產物必需從固態發酵中來萃取，只需要較少的溶劑與較低的 回收成本。

(4) 發酵殘餘物的處理非常簡單。因為發酵殘餘物的水含量很低，可 將之乾燥做為動物飼料或肥料。

(5)允許分化的結構生長，對某些發酵而言是產物生成的關鍵點。

固態發酵的主要缺點是：

(1) 固體基質床的攪拌非常困難，造成基質床異質性的生理、物理、

化學環境不均勻。因此細胞、養分、溫度、水含量分佈不規則，這個 複雜性使得過程控制非常困難。

(2) 微生物呼吸或代謝產生熱使得溫度控制非常困難。因為固態基質 床的熱傳導係數非常低。通常強制通氣是控制培養溫度的唯一方法。

(3) 菌體生長與其它發酵參數的快速測量非常困難，尚無有用的感測 器可供直接測量。

(4) 微生物被限制在低水含量的基質上生長。黴菌或其他菌絲真菌最 適合，細菌則不適合生長。

(5) 目前仍然缺少有效的方法可用來分析發酵的狀況，連續操作與自 動化非常困難。

(6) 由於固態發酵高產率的影響因子間的交互作用相當複雜，培養策 略通常是依靠經驗與實驗結果。

固態發酵因天然基質具異質性，很難混合均勻，造成控制上的問題 (pH、DO、溫度)。為減少控制上的困難，基質通常以連續式或是間 歇性攪拌來達到混合。對大型的發酵體積而言，菌絲細胞在高攪拌速 率下會造成傷害，但低攪拌速率又無法避免濃度梯度的產生。因此，

固態發酵系統通常採用滾動式的反應器，但必需找出最適合的滾動速

率。固態發酵新技術與液態深層發酵技術一樣，是一種普遍性的微生 物生產應用技術，不限於某一種產品。隨著該技術體系的不斷改進與 完善，以技術開發帶動產品開發，擴大應用範圍。所此現代固態發酵 技術有著無限廣闊的應用前景。

以下針對固態發酵技術相關因素及特性做討論：

（一） 固態基質研究

在固態發酵中，固體基質常是不溶於水的天然聚合物，不僅提供微 生物所需營養(碳源、氮源、無機鹽、水及其他營養物)，還作為細胞 的固定物，能提供微生物所需一切營養的基質被認為是理想基質。基 質在固態發酵中具有獨特的作用，它影響微生物發酵過程的質傳、熱 傳及微生物的代謝功能等。所以對基質研究比較透徹，主要集中在基 質的特性、預處理及滅菌等方面(林志彬 1996; 林志彬 2001)。

(1) 基質特性

微生物要在基質上進行生長並生產代謝產物，必將受到基質本身的物 理因素(基質顆粒大小、形狀、空隙率、纖維含量、黏度、顆粒之間 擴散率等)和化學因素(聚合度、疏水性、結晶度及電化學性質等)的影 響。基質顆粒的大小直接影響到單位體積反應表面積，也會影響顆粒 間菌體的生長、氧的供給率及二氧化碳的移出率等。一般來講，小的

反應速率，被認為是理想的選擇。 但是在許多情況下太小的顆粒容 易造成基質積團，顆粒間空隙率也減小，對熱傳、質傳產生不利的影 響，以致於妨礙微生物的呼吸或通氣，結果導致微 生物生長不良；

同時，大顆粒由於存在較大間隙，有利於提高質傳和熱傳效率，還可 提供更好的呼吸及通氣條件，但提供較小的微生物生長表面積。隨著

同時，大顆粒由於存在較大間隙，有利於提高質傳和熱傳效率，還可 提供更好的呼吸及通氣條件，但提供較小的微生物生長表面積。隨著