银耳自动化栽培及机能性产品之研究

易菇

亚洲大学健康管理学院院长
林俊义 教授

前言
    银耳 (Tremella fuciformis ) 又名白木耳，为一重要之食药两用菇蕈类，根据《本草纲目》记载，银耳味甘淡，性凉，润肺滋阴，化痰，生津，止咳血，治口干肺痿，痰火咳逆，大便燥结，显示银耳具有极佳之保健养生功能。
    银耳在大陆地区最主要之产地为福建古田，而当地系利用长型太空包进行栽培，需耗费大量人力；相较台湾本土人力资源之匮乏，唯有利用自动化生产技术方可减少生产成本。因此本研究团队将导入自动化生产之技术，建立银耳自动化生产所需之设备与技术，并应用环控栽培技术，以提供业者进行大规模量产之用。
    此外银耳栽培最大之困难在于菌种之制作，由于银耳对纤维质与淀粉等物质之水解能力较差，故在一般环境下并无法生存，因此在自然界中常需要有伴生菌（香灰菌）之存在，依据福建农林大学谢宝贵教授之鉴定认为应属于 Hypaxplon archeri，香灰菌不仅可协助银耳分解基质，还可促进银耳由酵母态转变为菌丝态，并可促进银耳菌丝生长，因此成为银耳栽培时不可或缺之关键因子。自动化生产之银耳除可提供国人鲜食外，其干燥产品还可外销国外，此外目前已有相关研究证实银耳多醣具有抗癌、消炎、润肠通便等效果。由于其保湿效果佳，还可用作化妆品、保养品与人工皮肤之制作，可见银耳不仅可以食用还可进一步加工，使其商品价值增加。因此若可建立大量且生产之安全无农药银耳栽培技术，将替台湾菇类栽培业者开创新契机，增加台湾外销农产品之收益。
    菇类具有三项食品机能：一次机能(营养特性）、二次机能(嗜好特性)及三次机能(生理特性)。在一次机能方面，菇类为含脂质少，富于蛋白质和糖类的食物，在二次机能方面，菇类具有丰富的鸟苷酸(GMP)，肉苷酸(IMP)等核苷酸，以及麸胺酸(glutamicacid)、琥珀酸(succinic acid)和苹果酸(malic acid)等有机酸和游離醣的调和，造就了菇类的美味。在三次机能方面，菇类多醣萃取物具有抗肿瘤活性、免疫增强、抗炎症作用、降血糖作用、降胆固醇作用与抗艾滋病毒作用。
    以现代科学方法进行菇类所含生理活性物质分析的相关研究发现，食药用菇中所含之多醣体(polysaccharides)、三萜类(triterpenoids)、蛋白质、核酸、类固醇等，具有抗肿瘤活性、增强免疫力、抗炎症作用、降血压、降血糖、降胆固醇、抑制血小板凝集、抗病毒等功效(水野、川合，1997；Mizuno and Zhuang, 1995)。几乎所有菇类的热水萃取液都有很高的肿瘤抑制率和肿瘤完全退缩率，显示有显著宿主中介性（host-mediated）之抗肿瘤活性。经分離其有效抗肿瘤成分，确认它是酸水解后产生D-葡萄糖的一种多醣体，即β-D-glucan (Kawagishi et al., 1986)。
自银耳子实体获得的多醣体，对肉瘤180 细胞 (Sarcoma-180) 具有抗肿瘤的活性，它能在小白鼠体内抑制肿瘤细胞的增殖 (Ukai et al., 1995)。从银耳子实体分離出5 种多醣体，在体外试验中，具有对抗人类子宫颈癌细胞 (HeLa 细胞)的抗肿瘤活性 (Gao et al., 1997)。
    银耳的多醣体，能改善体内葡萄糖代谢，增加胰岛素的分泌，因此具有治疗和预防非胰岛素相关型和胰岛素相关型糖尿病的潜力。银耳对血清和肝脏脂质、粪便中性类固醇和胆排泄的详细影响，已在大鼠的模型中研究清楚 (Cheng, 1984)，雄性Sprague-Dawley鼠以含5%银耳粉的半合成高血胆固醇食物喂食 (胆固醇1.5%，脂肪5%)。喂食银耳饮食4周后，血清总胆固醇浓度降低19%，同时也看到血清LDL-胆固醇含量明显下降31%。
    银耳多醣体是一个非常优质的多醣体，银耳的多醣体与其他菇类所产出的多醣体不同，而且产量亦高，可以作为多醣体的来源，多醣体目前在保健上有很多的用途，所以将银耳栽培出来之后，萃取出银耳的多醣体将是一个发展性的产业。

文献探讨
    银耳主要产区分位于中国大陆福建（古田）及四川（通江）省，外销全世界。主要进口国家为台湾、日本及美国地区。根据调查台湾亦有原生「银耳」；分布于台北阳明山、惠荪林场、阿里山等地。国内对银耳的研究大多集中在分类生活史，仅在70年代于台南地区有零星段木栽培；但因产量低，且栽培上容易出现很多问题（污染杂菌、黑蒂、帅耳萎黄脱落等）使得栽培难度高，加上木材昂贵，其后随即中断，至今仍无业者栽培；研究学者不多，仅食品工业研究所有收集银耳种原及中兴大学之银耳栽培初步试验，农委会农试所则利用进口银耳从事银耳多醣体之利用研究（如化妆品等）。银耳生产必须靠香灰菌协力，但香灰菌的作用原理至今尚有许多争议。一般认为银耳与香灰菌胞外纤维酵素有关；香灰菌可促进银耳菌丝稳定生长及胶质化，大陆学者杨新美等认为其为碳团菌属，并鉴定为Hypoxylon archeri。不同菌系的香灰菌对银耳作用亦显著不同，所以如何有效的利用交互配对的方式得到能大量生产的银耳与香灰菌的组合是将来很关键的一点。大陆于1974年由福建三明真菌研究所及上海农科院成功分離银耳菌丝，并完成菌种驯化和段木人工栽培。1990年左右大陆引进台湾之太空包栽培，以塑料袋栽培方式取代段木，并以棉籽壳为栽培介质；目前大陆80％以上的银耳均采用袋装栽培，其优点是成本低，栽培时间短，但缺点则是子实体较易黄化。银耳较适合生长的温度介于22~26℃，尤其以24℃（子实体）及26℃（菌丝）为最适宜。菌丝生长阶段培养基质含水量约为60％，空气中相对湿度约在60％；子实体生长阶段培养基质的含水量约为65％，空气中相对湿度约在90~95％为宜。
    近年来的科学研究指出各种菇类中所含多种成分对于提升免疫力、抑制肿瘤、抗病毒等有良好的成效，是目前对抗多种疾病的天然药物之一，且主要为天然来源且少副作用，因此在医疗药用上更占有越来越大的市埸。由近期之研究得知，菇类有许多生理活性成分，例如多醣体、三萜类、蛋白质（含免疫蛋白）、核酸、类固醇等。这些萃取物质具备之生理活性功能，包括：抗肿瘤、增加免疫力、降高血压、降胆固醇、降血糖、抑制血小板凝集、抗病毒、抗细菌、抗寄生虫等，已经引起医界广泛的注意。
    银耳的子实体或其液体培养培养产物，在中国和日本，传统上是做为食品使用或运用到其他医学以外的特殊领域，例如化妆品。最近，国际性或区域性专利已经开始规范这一部分的使用。含有水溶性多醣体 (非成熟T. fucifonnis 的萃取物) 的化妆品，具有绝佳形成薄膜的能力、保湿特性、组织吸收、和特殊光滑质地等效果。由银耳的子实体干燥物所得的制品，具有高度保湿性，和少许的薄膜形成能力，可以运用于头发和皮肤之保养。银耳所含水溶性多醣体和微溶于酒精物质的混合萃取物，可用来制成化妆品，具有高度安全性和移除斑点的效果，并且能产生良好的皮肤质地。所制成的产品包括清洁霜、按摩霜、冷霜、唇膏、洗脸乳液和其他。银耳的酸性多醣体是达成皮肤保湿和护肤效果的主要成分，它可以从银耳的子实体获得或是从银耳在液态培养下制造而得。液体发酵培养银耳的酵母菌状细胞，可以从而获得酸性多醣体 Glucuronoxylomannan，它是添加在擦手巾、乳液、洗发精和其他产品的成分(Konishi, 1986)。在中国，银耳在化妆品的使用规范，是从10 年前开始，银耳的滋养液 (包含于沐浴乳中)。银耳的萃取液含有多醣体，可以作为化妆品、护发品、食物、饮料、和医疗健康产品的原料。另一方面，银耳子实体制品可用来做为中药材的成分 (Jin and Liu, 1996)。
    银耳用途的大宗是食品和其他营养产品的发展，在某些特殊情况下，银耳为一些宣称具有疗效之机能性食品的主要成分，例如高血糖抑制物以食品或饮品形式的专利或含降胆固醇效能之食品或饮料。在日本，银耳子实体被用来制造小管包装的蜂蜜糖浆或作为低热量的膳食纤维，用以制成比士吉、糕饼、米果和饮料 (Kono, 1994)。在中国，直到最近的10 年来，才有超过40 项宣告食品产品原料的专利获准，银耳为其主要部分。取自银耳并用于食品用途的材料，包括粉末或子实体和菌丝的萃取液，包括具有滋补养肾、提升健康功能的香菇茶，它能养颜美容、预防血小板凝集、降低血压、及延年益寿，多功能性滋养液，能降低血液脂肪和胆固醇含量、预防癌症、和增加白血球细胞的数目 (Zhang and Zhao, 1998)。
    在ISI数据库以「Tremella fuciformis」，查询近15年来可查到62篇，显示全球在银耳之研究不多，这62篇中有关银耳多醣体成分及萃取及有效成分11篇,其余多为银耳在免疫胃肠及抗癌方面之研究，国内有一篇为分析国内1997年当时有商业化5种耳用菇类的生产及一段成分的不同，其他相关研究很少，尤其在多醣体方面，大陆方面在银耳方面研究不少，但多发表于地方性的学术期刊，正式科学期刊的报导不多。在研究主题一对银耳之栽培以有关键性的突破，并将其结果对不同的菌株进行产量的调查，同时由本团队进行多醣体的萃取，将产量及多醣体萃取之后的相对比列在过去的研究并没有看到，所以我们可以做出不同菌株与多醣体产量关联性之调查。
    根据调查台湾有原生「银耳」；分布于台北阳明山、惠荪林场、阿里山等地，国内对银耳的研究大多集中在分类生活史和栽培条件上(陈，1999)，亦曾有小面积的栽培，但后来因大陆白木耳的倾销，因而已很少量产。然而国际市场对多醣体的需求日益增加，而银耳可萃取出约为原重量50%的多醣体，为产制多醣体的优良材料，因此，在台湾建立银耳子实体量产及银耳多醣体萃取等技术，可建立银耳子实体产量及银耳多醣体量产产业，将为台湾农业创造新兴之产业与商机。
    银耳多醣体的来源有二，其一是利用液体培养之菌丝体抽取或以太空包培养出之可食用子实体来提炼，但都因萃取之相关技术未成熟，而无法商品化量产。目前由银耳子实体抽取多醣体之一般方法为，先以碱性化学药剂处理银耳子实体，经漂洗或调节酸碱值至中性，再以热水或乙醇（酒精）抽取，热水萃取率约27-30%。本团队已有不加加化学药剂的物理萃取法，可自银耳子实体，抽出大量无色、无臭、无味、透明、具黏稠性的多醣体物质，因此无论是产品市场需求或是竞争力都具有无限大商机，能为台湾缔造另一个机能性商品之开发市场。


材料与方法
1. 自动填料及封盖模具之开发：
利用已开发栽培瓶，依其规格更改现行所用之填料模具规格，以适用于银耳栽培瓶之填料，又银耳栽培封盖具有大盖及小盖组合而成，原来杏鲍菇自动化装填系统之封盖模具亦须更改，以适用于封盖
2. 银耳多醣萃取物对免疫调节检测：
    将银耳多醣萃取物，喂食老鼠 90 日后，观察其是否具有生理毒性，并检测其血液中之免疫细胞含量差异。
3. 银耳多醣萃取物抗氧化能力分析：
    将银耳多醣萃取物进行清除 DPPH 自由基能力之检测。
4. 银耳多醣萃取物保湿效果分析：
    将银耳多醣萃取物，敷于人体皮肤上，每二十分钟检测其含水率，并以纯水作为对照组，比较两者之差异。
5. 银耳多醣萃取物防晒效果分析：
    以紫外线防晒系数分析仪(UV-1000S)分析银耳多醣样品之SPF值，并纪录之。
6. 银耳多醣萃取物之产品开发：
    利用目前已知之银耳多醣萃取物机能特性，开发相关产品。

结果与讨论
1. 自动填料及封盖模具之开发：
经此二种模具修改后，银耳栽培瓶(每篮框12瓶)即能自动填料、扎洞、自动封盖、每次一篮可完成12瓶之填料、扎洞及封盖，减少许多人力(如图一)。

图一、菇类自动化填料系统。

图二、银耳量产情形。
2. 建立银耳子实体生产技术
已建立银耳菌种三级生产制度如图二所示。

图三、银耳栽培流程。

图四、银耳自动化量产流程(代表以输送带输送栽培篮；每篮12瓶)。
3. 银耳多醣萃取物对免疫调节检测：
    本团队已开发出质优量高之银耳多醣体萃取技术(图五)，将其喂食供试老鼠 90 日后，处理组与对照组之体重、存活率均无明显差异(图七)；而处理组血液中 B 细胞、 T 细胞(图八)等免疫细胞数量及活性均有提高之现象。

图五、银耳多醣萃取液。

图六、老鼠免疫反应测试结果。

图七、喂食银耳多醣萃取物之正常老鼠体重变化。

图八、喂食银耳多醣萃取物之供试老鼠血液 T 细胞数量变化。
4. 银耳多醣萃取物抗氧化能力分析：
银耳萃取物在抗氧化效力上具有清除 40~60% DPPH自由基能力(图九)，可减少自由基对于人体的伤害。

图九、银耳萃取物之清除DPPH自由基测试。

5. 银耳多醣萃取物保湿效果分析：
    将银耳多醣萃取物敷于皮肤角质上检测，其含水率约为 12 a.u 上下，较施以纯水之对照组高出 3 a.u，且能维持至少 3 小时以上。

图十、银耳多醣萃取物对皮肤角质保湿之效果。

6. 银耳多醣萃取物防晒效果分析：
    以紫外线防晒系数分析仪(UV-1000S)分析银耳多醣样品之SPF值，发现银耳多醣萃取物具有防紫外线之效果。

7. 银耳多醣萃取物之产品开发：
    目前已开发之产品，包含银耳素燕窝(图十一)、银耳化妆保养品(图十二、十三)、银耳多醣创伤敷料(图十四)及银耳食用饮品(图十五)等。

图十一、银耳素燕窝。

图十二、银耳保湿面膜。

图十三、银耳保湿面膜。

图十四、银耳多醣创伤敷料。

图十五、银耳相关饮品。

结语
目前全球之银耳产区主要集中于中国大陸福建（古田）及四川（通江）省，外销全世界，其主要进口国家包含台湾、香港、泰国、日本及美国地区。过去台湾虽有少量生产段木栽培之银耳，但近年来因段木取得困难且价格较高，因此目前已无生产纪录，现今台湾市场上之银耳主要系以大陆进口为主。因此若能在台湾将银耳栽培技术予以突破，生产之银耳除了可以供应台湾需求，还可以外销至日本等世界各地，开创台湾另一个菇类市场的高峰；再加上银耳具有防癌、美容、保健等机能性功效，其商品开发之商机更是无限。