原创年产300吨蛹虫草工厂设计毕业论文设计.docx

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原创年产300吨蛹虫草工厂设计毕业论文设计

第1章绪论

1.1蛹虫草简介

蛹虫草（Cordycepsmilitaris）又称北虫草，属子囊菌亚门、麦角菌科、虫草属。

蛹虫草中虫草素含量较冬虫夏草高约3～6倍[1]。

虫草素具有抗病毒、抑菌、抑制肿瘤生长的功效，与环磷酰胺有明显的协同作用，并有降血糖的作用；腺苷是一种遍布人体细胞的内源性核苷，可直接进入心肌经磷酸化生成腺苷酸，参与心肌能量代谢，同时还参与扩张冠脉血管，增加血流量，对心血管系统和肌体的许多其它系统及组织均有明显的生理作用[2]。

蛹虫草作为传统珍贵中药材，我国人民对其药用价值早有认识。

李时珍（1518）在《本草纲目》中指出，蝉花能主治“小儿天吊惊痫，夜啼，心悸”[3]。

1.2蛹虫草药理作用

1.2.1抗肿瘤作用

蛹虫草对多种肿瘤均有良好的疗效。

陈桂宝等（1997）证明蛹虫草对人黑色素瘤B16细胞，人白血病HL-60细胞，人体红血病K562细胞及喉癌细胞具有较好抑制效果，且部分作用优于冬虫夏草[3]。

1.2.2抗病原微生物

蛹虫草对多种病源微生物均有抑制作用。

目前已发现蛹虫草活性成分中起抗菌作用的主要成分是虫草素。

Sugar等（1998）发现虫草素对念珠菌表现出良好的拮抗作用。

Ahn等（2000）利用平板试纸法证明了蛹虫草对类腐败梭菌和产气荚膜梭菌有强烈的抑制作用，并确定是虫草素起主要作用，认为虫草素可用于防治梭菌引起的肠道疾病[3]。

1.2.3保护肝肾及呼吸系统

蛹虫草菌丝能明显改善慢性肾功能衰竭患者的身体状况如提高肌酐清除率，促进蛋白质的合成，纠正负氮平衡等，提高患者的生活质量。

程晓霞等（2003）认为人工虫草提取物能够防治庆大霉素导致的急性肾小管损伤，抑制人体自身低密度脂蛋白（LDL）引起的人肾小球膜细胞增生[3]。

1.2.4清除人体自由基

蛹虫草对体内自由基具有很好的清除能力。

王琦（2002）报道，蛹虫草能提高老龄老鼠体内的超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH2Px）的活性并降低过氧化脂质（LPO）的含量，延缓器官及机体的衰老[3]。

1.2.5调节免疫系统作用

蛹虫草主要在免疫器官、免疫细胞及免疫分子等水平上发挥作用，增强机体的免疫功能。

崔新颖等（2004）报道蛹虫草能显著提高小鼠脾、胸腺的重量和腹腔巨噬细胞数量及吞噬活性[3]。

1.2.6调节内分泌与抗疲劳作用

蛹虫草还具有其他作用，如雄激素样作用，能提高胰岛素的分泌；贾景明等（2003）证明了蛹虫草对血乳酸的消除及延缓疲劳的发生也有较明显的作用[3]。

1.3蛹虫草工艺生产国内研究现状

我国是第一个对蛹虫草进行商业化栽培生产的国家。

1986年吉林省蚕科研究所以家蚕和柞蚕为寄主培养蛹虫草，获得与天然蛹虫草相一致的子实体，开启了我国蛹虫草人工栽培的新纪元。

大米、小米或高粱米等可为蛹虫草子实体生长提供部分碳源[3]。

沈阳市农科所等单位于1986-1987年在大米培养基和柞蚕蛹上接种北虫草菌，均获得完整的子座。

经检测和临床研究证实，人工培育的北虫草具有和野生虫草相似的化学成分、药理作用及临床疗效，完全可以作野生虫草的替代品，用于医疗及保健等领域[4]。

张显科（1997）成功利用小米加上适当的营养液培育出正常的子实体。

李以大米为基本培养基加入营养液培养出正常子座，而以小米替代大米时则只形成橙红色菌丝结块，营养液对子实体的正常形成可能有重要作用[3]。

刘荻（2004）证明了蛹虫草能利用植物蛋白，但仍以动物蛋白为佳。

在培养条件方面，温度以15℃～25℃为宜，不能持续低于10℃，亦不能高于30℃，否则会导致菌丝停滞生长或死亡。

湿度要求在60％～90％之间。

子实体生长阶段每天需要光照长达10～12Parisiense）中报道了大团囊虫草和蛹虫草，20世纪以前人们只对野生蛹虫草进行研究，20世纪30～60年代，国外研究人员进行了有关蛹虫草生态调查和驯化、人工栽培的研究[6]。

1878年由Saccardo归为虫草属（Cordyceps），冬虫夏草的研究在国外引起重视，中国虫草也开始驰名于世。

1932年，日本的小林和久山首次利用米饭为主的培养基培养出蛹虫草子座[3]。

1943年，Berkeley鉴定了中国的冬虫夏草，正式定名为：

中国虫草Sphaerisienesis。

1.5未来发展趋势

冬虫夏草以其药性温和、补而不峻的特点一直以来倍受关注，但其特殊的生长条件又使其成为稀缺资源[7]。

近年来，很多研究都表明，人工栽培的蛹虫草化学成分及药理作用与冬虫夏草相似，但价格却远远低于冬虫夏草，因此，蛹虫草的开发应用具有极大的潜在市场[6]。

由于巨大的市场需求和极其有限的自然资源，造成了市场上的蛹虫草产品良莠不齐，因此，必须加强对蛹虫草的开发与利用研究[8]。

目前，蛹虫草的人工栽培技术已经成熟，并进入了产业化生产阶段，但在栽培过程中仍有许多难题，如菌种退化、栽培技术不易掌握等问题还有待于进一步研究。

在栽培时由于蛹虫草分布广，种类繁多等因素，其药理作用存在一定差异，应加强蛹虫草菌种的选育与保存，选育出药理成分高的品种。

在人工栽培方法上，由于发酵法生产菌丝体的生产周期短，可以有针对性地提高某种或某些有效成分的含量，液体发酵法生产菌丝体将是今后蛹虫草产业化生产的重要发展方向，为蛹虫草在医药学方面进一步开发提供基础。

同时，应加强蛹虫草的医药基础研究，从分子水平揭示蛹虫草的药理作用，为临床使用蛹虫草提供客观的科学依据，从而拓宽蛹虫草的临床应用范围[6]。

随着人们对蛹虫草的研究越来越深入，蛹虫草这一药用真菌必将具有更广阔的开发应用前景，为蚕业资源开发利用开拓新的领域[9]。

目前蛹虫草生产有多重方式，多个标准。

最大的问题是需要人工的地方太多，未来的发展趋势必将是标准化，工业化的机器生产模式。

第2章生产工艺流程

2.1工艺流程

在实验室配制液体菌种，贮存等待接种

培养基各个成分进行装瓶操作

对灌装完成的培养基进行灭菌操作（121℃，0.1MP30分钟）

冷却到室温

无菌操作下接种

进行暗培养（避光20-25℃，湿度50%-80%RH）3d

光培养（日光灯20-25℃50%-80%RH）

采收（一般从见光到采收需要40d）

烘干

包装

进入储藏库

2.2菌种选择

生产过程中出现的菌种退化现象大大限制了蛹虫草的大规模生产，严重影响了蛹虫草的产量[8]。

所以配备专门配备军菌种的实验室，选用菌丝洁白、适应性强、见光后转色和出草快、性状稳定的速生高产优质菌种，是获得栽培成功和高产的关键。

2.3培养基制备

培养基配方

大米70．0％，蚕蛹粉23．0％，蔗糖4.5％，蛋白胨1．5％，酵母粉0．5％，维生素B0.5%。

每瓶干料约50g,加入水50g。

原料精选验收

大米选用无霉变、无异味、无杂质的粳米，要求是当年新产的干燥无霉粒米，湿度大则不宜储存且易滋生杂菌，这对蛹虫草的生产是致命的，刚收购的表面上附着很多的尘土和麦壳，浸泡装瓶前应进行清理除杂。

2.4灭菌

装瓶后用专用小推车将装好的栽培瓶推入灭菌柜内灭菌。

采用高压灭菌柜进行高压灭菌，在121℃，0.1MP压力下蒸气高压灭菌30min即可。

灭菌后瓶内米饭应上下干湿一致，米粒间有空隙，不能粘稠成糊状。

2.5冷却

灭菌后，打开灭菌室后门，取出小推车，推入冷却室进行冷却处理，冷却室配有降温排风系统，能快速将高温的栽培瓶降至25摄氏度左右

2.6接种

消毒：

接种工具、菌种外壁、操作人员双手等，用75％酒精擦拭或浸沾消毒[10]。

接种前用优质气雾消毒剂或常规方法对接种室密闭消毒30min，即可穿戴消毒衣服进入接种室接种。

接种：

培养基冷却到30℃以下时，在无菌条件下接种，每瓶接液体菌种l0ml。

为防止污染，可适当增加接种量，以利菌丝加快生长，迅速占领料面。

接种完后可移人经杀菌消毒和防虫处理的暗培养室内培养。

2.7暗培养

接种后马上推入暗培养室进行暗培养，时间约3天左右，暗培养室应处于黑暗无光照环境中，配有控温控湿及温度湿度监测系统，保证培养室温度控制在20-25C，湿度65%RH左右。

每天检查栽培瓶，观察菌丝生长情况。

发现污染瓶，应及时将其清理出培养室，防止出现大面积杂菌污染。

2.8光培养（日光灯）

菌丝成熟后，由白色逐渐转成橘黄色时，表明菌丝营养生长已经完成。

此时，增加光照同时给予10℃左右的温差刺激，促进大转色。

当培养基表面和四周有橘黄色色素出现，开始分泌黄色水珠，并伴有大小不一的圆丘状橘黄色隆起物时，为子座开始形成。

此时室内温度保持18℃一23℃，空气相对湿度8O％一90％。

湿度太大容易产生气生菌丝，对子实体生长不利；湿度太低容易使培养基失水而影响产量。

在子座形成之后，应根据实际情况适当调整光源方向，保证受光均匀。

整个培养期间要适当通风，但不可揭掉封口塑料薄膜，可在薄膜上用针穿刺小孔，以利于气体交换

2.9采收，分级

在管理正常的情况下，从见光到子囊成熟需要40d左右，每瓶可生长子座1O一20支。

采收标准：

子座呈橘红色或橘黄色棒状，高度达5—8cm，头部出现龟裂状花纹，表面可见黄色粉末状物，此时应及时采收。

2.10烘干

采用箱式烘干机，将刚采收的鲜蛹虫草平铺在托盘上，放入烘干机内进行烘干处理，烘干至水分含量少于14%即可。

2.11包装、储存

新鲜蛹虫草不易储存，除了以散装供应外，均需以一定包装形式供应消费者[11]。

采用哪一种包装是生产厂一个重大的问题，决定成品保藏期，也影响质量增加成本，在建厂时应进行考虑，做出决策。

包装材料轻巧，一次性消费无需回收，这对运输、销售和消费均带来方便

包装后运入成品库储存，待后续销售。

该工艺流程有以下特点：

生产周期短、设备投资少、大米利用率高、自动化程度高、生产成本低。

第3章工艺计算

3.1工艺生产线总体设计

蛹虫草工厂的工艺设计包括厂区总体布局、建筑结构形式选择、车间内部工艺布局以及对建筑、给排水、电、汽等其他专业提出要求，做为土建工程设计的依据。

合理的、科学的工艺设计是决定蛹虫草工厂加工环节优劣的一个重要的方面，是决定蛹虫草产品质量的关键过程。

3.1.1蛹虫草工厂选址

虫草厂址选择的基本要求如下[12]：

（1）虫草工厂的厂址由当地城乡部门统一规划，以适应当地发展规划的统一布局。

（2）节约用地，尽量不占用或者少占用良田，便于生产销售，应该建在城市的郊区或者远郊区。

（3）地质条件和水源可靠。

虫草厂址选择要远离流沙，土崩断裂层，放射性物质，文物风景区，污染源存在区，易发生洪水和滑坡地带，有严重粉尘灰沙，昆虫孳生场所。

（4）厂区标高要高于当地洪水水位，自然排水坡度在41000~81000之间。

（5）水源充足且水质符合生活饮用水国家标准，若采用地下水，江水，湖水等需要建立水质监测和水质处理系统。

（6）交通运输方便是虫草厂址选择的重要条件之一，尽量靠近铁路公路或者水路便于原料的输入和产品的输出。

（7）动力要有充分保证，电力负荷足够，电压平稳。

（8）有足够面积美化厂区环境，充分绿化，改善周围空气，噪声，杜绝生产中污染。

3.1.2厂区布置

虫草厂区布置应该满足一下几点：

（1）厂区各个建筑物和构筑物的设置和分布要满足食品工厂的需要，考虑整个生产过程的连续性，各建筑物件关系紧凑，保证生产作业最短，最方便，运输最小。

（2）考虑节能要求，变电站应该靠近耗电量大的厂房。

（3）卫生条件符合。

各个车间，原料仓库，产品仓库和生活区如宿舍，食堂，商店浴室等严格分开，保证生产过程卫生条件完全满足。

车间内人流和物流要分开洁净区和非洁净区要设置隔离缓冲带。

（4）考虑风向，洁净要求高的车间在上风向。

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