| 词条 | 球孢白僵菌 |
| 释义 | § 球孢白僵菌 § 概况 球孢白僵菌（B. bassiana）在分类上属于半知菌亚门（Deuteromycotina），丝孢纲（Hyphomycetes），丛梗孢目（Moniliales），丛梗孢科（Moniliaceae），白僵菌属（Beauveria）。球孢白僵菌（B. bassiana）是国内外广泛用于害虫生物防治的杀虫真菌之一，被认为是最具开发潜力的一种昆虫病原真菌。 § 防治 国内外研究人员利用球孢白僵菌防治玉米螟（Lewis, et al., 1996）、松毛虫（Alves, et al., 2002）、小蔗螟（Alves, et al., 2002）、盲椿（Leland, et al., 2006）、谷象（Vassilakos, et al., 2006）、柑桔红蜘蛛（Shi et al., 2006）和蚜虫（Ye, et al., 2005）等农林害虫。特别是对玉米螟和松毛虫的生物防治，在国内已作为常规手段连年使用。由于球孢白僵菌能有效地控制虫口数量，同时不伤害其他天敌昆虫和有益生物，完全符合有害生物综合治理的宗旨，同时由于其容易大量生产，防治成本较有竞争力，因而其具有广泛的应用前景。 § 发酵与生产 球孢白僵菌在液体、固体培养基上均能生长发育良好，并产生不同类型的孢子，分别为芽生孢子（blastospores）和分生孢子（conidia）。在液体培养条件下，球孢白僵菌产生芽生孢子或深层发酵分生孢子（submerged conidia）。而产生哪种孢子主要由培养液的营养成分来决定，在氮源丰富的培养液中，球孢白僵菌产生芽生孢子(宋漳，2005)。芽生孢子细胞壁薄，抗逆性能差，容易失活，本质上为短小的菌丝。而在如TKI的合成培养液中，球孢白僵菌产生深层发酵分生孢子（Thomas, et al., 1987）。 在固体培养条件下，球孢白僵菌产生分生孢子，分生孢子细胞壁厚，通常条件下比芽生孢子更具有生物稳定性。球孢白僵菌分生孢子的表面具有粗糙的皱折，它是一种β-胡萝卜醇的聚合物，能增强分生孢子对不良环境的抵抗力，而芽生孢子表面是光滑的，所以对不良环境的抵抗力就更差。因为球孢白僵菌分生孢子比芽生孢子具有对环境更强的抵抗力，而且在对许多农林害虫的防治上是更为有效的侵染体，所以在应用上一般使用分生孢子。 § 发酵工艺 对于球孢白僵菌的发酵工艺，国内外许多工作者进行了长期不懈的探索，先后经历了液体深层发酵、固态发酵和液固两相发酵。 § 液体深层发酵 液体深层发酵（submerge fermentation, SmF）是指微生物在液态的培养基中的发酵过程。对于球孢白僵菌来说，液态发酵主要产生的是芽生孢子和菌丝。利用此方法生产的优点是生产便利，生物量大。工业生产上曾尝试利用液体发酵生产芽生孢子，然而，研究表明芽生孢子活力低、不耐贮藏，难以应用于实际（Thomas, et al., 1987）。于是有些研究者通过改变培养基配方、添加微量元素和选育合适菌株等手段进行液体发酵条件下生产分生孢子的研究。宋漳（2005）研究发现，绿僵菌以及白僵菌液生分生孢子的形成与培养基组成、微量元素和维生素的关系密切。总之，由于液生分生孢子在产量、毒力及贮藏期等方面仍存在至今无法解决的难题，以至无法应用于生产实际。 § 固态发酵 固态发酵（solid state fermentation, SSF）是指利用自然底物做碳源及能源，或利用惰性底物做固体支持物，其体系无水或接近于无水的发酵过程。固体发酵是目前公认的获得真菌孢子的最好方法，不仅产量高，而且质量好。在固体发酵中得到的孢子特性明显好于那些来自液体深层发酵得到的芽生孢子，它们对干旱条件更具抗性，而且在干燥的环境中更稳定。 固态发酵生产昆虫病原真菌的分生孢子已在许多国家取得了很大的进步，人们利用固态发酵生产球孢白僵菌（B. bassiana）、金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）等重要昆虫病原真菌的分生孢子（Feng et al., 1994; Kang, et al., 2005; Arzumanov, et al., 2005）。分生孢子具有抗逆性好，活力强，易保存等优点；但缺点是生产周期长，容易造成杂菌污染。多年来，固体发酵是球孢白僵菌工业生产采用的主要方式。我国研制和开发了球孢白僵菌固体发酵的多种方法，并得到了大量的应用。 最初国内主要以室内浅盘、室外大床式和塑料袋培养等土法生产球孢白僵菌，这种方法以廉价的农副产品麸皮和谷壳为主要原料，无需复杂的设备，生产方法简单易行，且成本低，适于就地生产、就地使用，但生产周期长，污染率高，产品质量低下且不稳定，特别是产品粉碎、包装过程中生产车间粉尘浓度高，可引起操作工人的过敏反应。 后来针对以上存在的缺点进行了一系列改进，取得了突破性进展，并降低了成本。然而，这些生产工艺大多是基于传统的开放式固体浅盘发酵，不仅容易造成发酵中杂菌污染，而且温度、湿度等培养条件难以控制，随气温变化的影响较大，生产的孢子粉在不同批次间的生理状态参差不齐，产品质量不一致（缪文超等，1993），所以难以满足商品化生产和制剂加工需要。 § 液固两相发酵 昆虫病原真菌的侵染体既可以通过液体深层发酵来生产，也可以通过固态发酵来生产。因此，把两者结合起来的液固两相发酵是解决昆虫病原真菌生产难题最有效的方法。 液固两相发酵（liquid-solid biphasic fermentation）对于昆虫病原真菌的生产来说是指首先通过液体发酵快速生产大量菌丝或芽生孢子，再接种到固体营养或惰性基质上进行固体发酵，使其产生最接近自然接种体形态的气生分生孢子（Biesebeke, et al., 2002）。它结合了液体深层发酵和固态发酵，充分发挥了两者的长处，又避免了两者的缺点。该方法克服了单纯液体发酵生产的芽生孢子环境稳定性差等缺点，最大限度地利用了固体表面上产生气生分生孢子的优点，同时缩短了菌丝生长周期，生产方法简便，原料易得，能耗成本低。因此被广泛用于昆虫病原真菌分生孢子的生产。 § 固体发酵装置 在进行球孢白僵菌固态发酵时，由于采用的是传统的自然固态发酵技术，大多是开放式的浅盘发酵，发酵过程受环境影响大，污染问题严重，参数控制不稳定，产品质量无可靠保证。因此，研制自动化、密封的固态发酵装置是解决上述问题的关键。 在研制固态发酵罐时，应考虑许多方面的问题。和液态深层发酵相比，固态发酵的固态培养基水分含量少，气相多，而空气的热导率比水低的多。另外，固态发酵要用大量的基质，这些基质的化学组成、机械强度、孔隙率及持水量各不相同。固态发酵反应器的限制因素包括：氧传质、温度和固体培养基的含水量等。固态发酵反应器设计还需要考虑真菌的形态学和对机械搅拌的抗力。 固态发酵设备分为静态和动态两大类。在静态体系中，整个发酵过程中固态基质保持不动，典型的静态体系包括箱、盘、碟、固定床和烘箱等，图1.1就是典型的静态发酵反应器--填充床生物反应器（Suryanarayan, et al., 2002），它是在一个密封的发酵罐内叠放了很多浅盘，通过底部的鼓风机以及其它一些装置控制发酵罐内的温、湿度条件；而动态体系则在发酵过程中有物料混合过程，典型动态方式为转鼓式，图1.2就是典型的转鼓式固态发酵反应器（Nagel, et al., 2001），它和静态发酵反应器最大的区别在于有一个由电动机带动的轴，在轴上有叶片用来混合物料。 § 研究 近年来国内外许多研究工作者在杀虫真菌固态发酵装置研究方面进行了不懈的努力。Kang等人（2005）在填充床式固态发酵装置中用稻草和麦麸来生产球孢白僵菌的分生孢子。冯明光等（2002）开发了一种利用低质陈米在全封闭盒式装置中大量生产昆虫病原真菌孢子粉的生产工艺。中国科学院过程研究所（1999）也成功研制一种固态发酵装置用于生产白僵菌孢子粉。此固态发酵装置的优点在于无固体层机械翻动装置、结构简单易密封、可进行严格灭菌、能进行纯种培养、可缩短发酵周期、温湿度一致、便于温度与湿度的调控。本实验室经过多年的努力，也成功试制了一种自动化生产杀虫真菌的固态发酵装置——气相脉动式固态发酵反应器。该装置根据杀虫真菌固态发酵的特点，强化水活度控制和发酵过程中的传质与传热控制。主要由罐体、料盘、盘架、循环水盘管、循环水箱、加湿装置、风机、空压机以及发酵控制系统组成。通过循环水控温，加湿传感系统控湿，同时通过压缩空气与风机的配合使用，进行压力脉动强制通风，加强发酵罐内发酵过程的传质和传热效果，降低发酵料层及料层外空气中的温度梯度和O2、CO2梯度，以提供最佳的温度、湿度及通气量条件来实现发酵控制。以上这些研究为克服传统发酵的不足，促进真菌杀虫剂产业奠定了良好的基础。 |
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