菌渣替代蚕蛹粉用于蛹虫草工业化栽培：农艺验证、作用机制与成本分析

原创

来源：郭慧阳

2026-07-10 16:01:36

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核心提示：上海农科院食用菌团队筛选发现斑玉蕈菌渣可完全替代高价蚕蛹粉栽培蛹虫草，其子实体产量与蚕蛹粉组无显著差异且可增产 35.33%，代谢组证实菌渣富集的苹果酸为核心促产物质，时空转录组揭示苹果酸通过重塑蛹虫草原基分化阶段多条核心碳代谢通路促进子实体发育，成本分析表明简化预处理后该菌渣工业化循环利用具备经济推广价值，为菌渣资源化与蛹虫草无动物源栽培提供理论与实操依据。

全球食用菌年产超 2000 万吨，每产出 1kg 鲜菇产生约 5kg 湿菌渣，菌渣富含蛋白、纤维素、有机酸，但大多低价丢弃，资源浪费 + 环境污染。不同食用菌栽培后的菌渣理化、代谢物差异极大，部分促真菌生长、部分存在抑制作用，有机酸是影响真菌菌丝与子实体发育关键物质。蛹虫草属于虫生药用真菌，营养需求特殊，工业生产必须添加蚕蛹粉才能高产；蚕蛹价格昂贵，加剧产业成本压力，亟需低成本、可持续替代原料。现有菌渣循环仅局限同类腐生菇复种，尚无将菌渣用于蛹虫草栽培的系统研究，且缺乏代谢物分子调控机制解析。

上海市农业科学院食用菌研究所国家食用菌工程技术研究中心团队，在国际期刊《Industrial Crops & Products》（Q1,IF:6.4）发表，Spent mushroom substrate substitutes silkworm pupae powder in the industrial cultivation of Cordyceps militaris: Agronomic validation, mechanism, and cost implications，实现菌渣循环资源化，替代动物源添加剂。

7 种菌渣筛选：斑玉蕈菌渣促蛹虫草效果最优

灵芝、香菇菌渣显著抑制蛹菌丝生长；双孢菇、金针菇有微弱促进；斑玉蕈Hypsizygus marmoreus菌渣促生长能力最强。瓶装栽培结果：添加斑玉蕈菌渣子实体鲜重提升 35.33%，产量与蚕蛹粉组无显著差异，实现完全替代蚕蛹粉。

图 1 不同食用菌菌渣（SMS）对蛹虫草生长发育的表型筛选及理化组分分析。 (A) 添加各类菌渣浸提液的基础培养基平板上培养 21 d 的蛹虫草菌落形态； (B) 小麦基质中添加对应菌渣栽培 60 d 后的蛹虫草子实体形态； (C) 菌丝菌落直径对比； (D、E) 农艺性状定量测定，分别为每瓶子实体鲜重 (D)、每瓶子实体数量 (E)； (F) 最优海鲜菇菌渣的完整理化组分构成，上方为大量营养组分，左下为木质纤维素组分，右下为主要有机酸含量分布。所有数据均为 3 组生物学重复的平均值 ± 标准差。采用单因素方差分析对比空白对照组（CK）的统计学差异：ns 代表 P＞0.05 无显著差异，* 代表 P≤0.05，** 代表 P≤0.01，**** 代表 P≤0.0001。

代谢组锁定关键活性物质：苹果酸

斑玉蕈菌渣 pH 偏酸，总有机酸含量 7.97%，腐殖酸、泛酸、苹果酸为主要酸性物质；对比促产（斑玉蕈）、抑制（灵芝）、中性（双孢菇）三类菌渣 26 种有机酸代谢组，PCA、OPLS-DA 分析证明苹果酸是标志性差异代谢物，斑玉蕈食用菌废菌渣苹果酸显著富集。外源添加验证：单独添加苹果酸，蛹虫草子实体鲜重提升 20.97%，证实苹果酸是核心促发育小分子，但单一苹果酸效果弱于完整斑玉蕈菌渣，说明菌渣是营养 + 活性代谢物复合体系。

图 2 不同菌渣有机酸靶向代谢组分析，筛选得到与促生长相关的苹果酸特征代谢物。 (A) 基于双孢菇菌渣（粉色）、灵芝菌渣（绿色）、海鲜菇菌渣（蓝色）中 26 种有机酸靶向定量结果绘制主成分分析（PCA）得分图； (B) 差异有机酸层次聚类热图； (C) 韦恩图展示三种菌渣独有及共有的差异有机酸； (D) 正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）S 图，图中右上象限标注的苹果酸是与促生长海鲜菇菌渣组显著正相关、区分度最高的标志物。

时空转录组揭示苹果酸调控原基发育机制

苹果酸对蛹虫草的调控具有阶段特异性：菌丝生长阶段转录变化微弱，原基分化阶段上千基因显著差异表达；核心通路激活：苹果酸大幅上调三羧酸循环（TCA）、糖异生、磷酸戊糖途径、一碳代谢全部关键基因；代谢流重塑逻辑： ① TCA 循环通量提升，产生大量碳骨架与 ATP； ② 碳溢流流向糖异生，生成糖类前体； ③ 分流进入磷酸戊糖途径，供给核糖； ④ 丝氨酸合成激活一碳代谢，为一碳（1C）代谢循环提供必需的一碳单位；苹果酸可作为代谢调控因子，诱导胞内碳溢流并重新分配代谢通量，进而协调真菌发育进程与子实体合成所需的物质合成需求。

图 3 苹果酸调控蛹虫草生长表型与代谢提升的作用机制模型源自海鲜菇菌渣的苹果酸作为促生长代谢信号分子，介导胞内碳代谢重构；这套协同调控通路持续供给细胞发育必需结构前体物质，促进细胞大量增殖与子实体发育进程，为药用真菌栽培中采用菌渣替代传统辅料提供理论支撑。

工业化成本分析，具备大规模推广价值

对于生产从业者而言，核心管控要点是把控海鲜菇废菌渣（HMSMS）预处理成本，使其不超过盈亏临界值（2.14～2.48 元 / 千克鲜虫草）。常规工业化生产条件下，若将海鲜菇菌渣视作厂区自产废料，并简化加工工序（如仅按需日晒、粗粉碎、过筛，保证投料均匀即可），该成本阈值完全可以实现。

讨论

斑玉蕈栽培废菌渣可完全替代高价蚕蛹粉用于蛹虫草工业化栽培，子实体增产幅度与蚕蛹组持平；斑玉蕈菌渣高富集苹果酸，该有机酸通过特异性重塑蛹虫草原基分化期中心碳代谢（TCA、糖异生、磷酸戊糖、一碳代谢），大量供给组织分化前体，显著提升子实体产量；斑玉蕈菌渣是复合多功能栽培辅料，同时提供基础碳氮营养与苹果酸发育调控信号；场内循环利用菌渣经济优势明显，为药用真菌无动物源栽培、食用菌渣高值化循环利用提供完整农艺方案与分子机理支撑。

文章链接：DOI：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.123639