成果介绍:平菇对重金属铅和镉吸收富集规律研究

作者：郑晓敏

    食用菌作为21世纪朝阳产业，具有高蛋白、低脂肪以及食药兼用的优势，被联合国粮农组织推荐为健康食品。食用菌产业则是一项集经济效益、生态效益和社会效益于一体的短平快农村经济发展项目。随着食用菌栽培数量的急剧增加，人工栽培食用菌所用的主要原料已从单纯的木屑或段木转向农副产品甚至工业废料。由于食用菌对重金属具有一定的吸收富集作用，加之近年来食用菌栽培环境（空气、水源、土壤等）受到了不同程度的污染，导致食用菌中重金属超标事件时有发生。研究表明，由于重金属不能被微生物降解，并在生物体内富集和转化，最终通过食物链进入人体，当人体内重金属超过一定限度时就会对身体造成严重危害。因此，加强食用菌生产环境的质量监控，对保证食用菌质量安全具有重大意义。

    目前，国内外学者针对食用菌重金属污染调查和安全评价的研究和食用菌对培养料外添重金属的富集以及子实体与栽培基质中重金属含量相关性的研究非常多，也取得了不错的研究结果。从这些研究结果不难看出，食用菌对于重金属的富集不仅与食用菌种类有关．而且同一种类食用菌的不同菌种对于重金属的富集能力也存在很大差异。

  平菇，又名侧耳、糙皮侧耳、蚝菇、黑牡丹菇，是担子菌门下伞菌目侧耳科一种类。平菇生命力顽强，生长速度快，是我国主要栽培食用菌之一。据中国食用菌协会统计，2013年平菇产量达到594.83万t，比2012年增长11.6%，为中国产量第二大食用菌品种。

    试验选择人们日常食用量较大的平菇为研究对象，菌种选择天津市林业果树研究所培育的平菇M2013-1，通过向栽培基质中添加不同浓度的氯化镉和硝酸铅，研究平菇对栽培基质中有害重金属Pb和Cd的吸收富集规律，建立平菇子实体对2种重金属的累积方程，从而可以计算出基质中有害重金属Pb和Cd的毒性阈值。

1  材料与方法

1.1试验材料

1.1.1供试菌株

    M2013-1平菇：天津市林业果树研究所食用菌研究开发中心。

1.1.2栽培基质

    棉籽壳90%、麸皮5%、石灰20/0；磷肥1%、石膏1%、食盐1%，料水质量比为1：1.2，pH自然；高密度聚乙烯塑料袋：45 cm×25 cm×0.04 cm，2.0 kg（湿重）。

1.1.3试剂

    CdCl2、Pb(N03)2:分析纯，天津市化学试剂厂。Pb配成100 mg/mL离子质量浓度的母液，Cd配成10 mg/mL离子质量浓度的母液。

1.1.4主要仪器

    原子吸收光谱仪：美国VARIAN公司；MARS5微波消解仪：CEM；电热消解仪：Lab Tech。

1.2试验方法

1.2.1试验地点

    天津市静海县林下食用菌生产基地。

1.2.2重金属吸收富集试验方法

    将配制好的Pb和Cd重金属溶液分别混匀于拌料用水中，再与培养料充分拌匀。根据国标中食用菌的限量要求，结合各地区平菇中Pb和Cd的背景值，对栽培基质中Pb和Cd的含量分别设置5个浓度梯度(见表1)。以不添加重金属溶液的培养料作为空白对照，每个处理25个菌棒。灭菌、接种和出菇均按常规方法进行管理。

1.2.3检测方法

    取栽培前后的基质样品200 g，经阴凉处自然风干后，用电热干燥箱80℃烘干至恒重，再用粉碎机粉碎，按照国家标准GB/T 17141-1997“土壤质量铅镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法”测定Pb和Cd的含量。同时，测定基质中的水分含量。

  采收每个菌棒第一潮的全部子实体，用纯水清洗干净，沥干，用匀浆机打成匀浆，按照国标标准GB5009.12-2010“食品中铅的测定”和GB/T 5009.15-2003“食品中镉的测定”测定Pb和Cd含量。

    吸收富集系数=子实体中重金属含量／栽培基质中相应重金属含量    (1)

2结果与分析

2.1食用菌栽培基质中重金属含量变化规律

    利用1.2.3的检测方法对灭菌前后的菌棒和废菌棒进行重金属Pb和Cd的测定，测定结果见表2。由表2可以看出，2种重金属在平菇栽培基质中的含量，在不添加任何重金属溶液的时，栽培基质中均含有一定量Pb和Cd重金属离子。在灭菌前后，不同处理的栽培基

质中两种重金属的含量差异不大，说明高温灭菌对栽培料中Pb和Cd的含量几乎没有影响，栽培基质的环境不会影响所添加的重金属含量。在废菌棒中，Pb和Cd的含量发生明显变化，在废菌棒中的含量分别占灭菌前菌棒的41.0%—61.2%和44.0%～73.5%，说明在栽培过程中重金属元素发生了迁移或生物转化。

2.2平菇对Pb的富集能力

    通过对栽培基质和平菇子实体的重金属Pb的测定，由试验结果（见表3）可以看出：栽培基质中Pb的处理浓度在0—50 mg/kg时，平菇对栽培基质中Pb的富集系数为0.023～0.171，经SPSS统计分析，得出其吸收富集方程为y=-0.000 4x2+0.042 Sx+0.118 6(x、y分别为栽培基质、子实体中Pb的含量)，相关系数R2=0.964 2。预测当平菇中重金属Pb的含量达到限量值1.0 mg/kg时，栽培基质中Pb含量的临界阈值为35.625 mg/kg。

2.3平菇对Cd的富集能力

通过对栽培基质和平菇子实体的重金属Cd的测定，由试验结果（见表4）可以看出：栽培基质中Cd的处理浓度在0～5.0 mg/kg时，平菇对栽培基质中Cd的富集系数为0.28—2.13，经SPSS统计分析，得出其吸收富集方程为y=-0.080 7x2+2.252 8x-0.504 9（x、y分别为栽培基质、子实体中Cd的含量），相关系数R2=0.972 3。预测当平菇中重金属Cd的含量达到限量值达到0.2 mg/kg时，栽培基质中C(d含量的临界阈值为0.315 mg/kg，说明供试平菇对Cd的吸收富集能力较强。

3讨论与结论

  通过对Cd和Pb 2种重金属吸附富集的试验，得出平菇M2013-1对栽培基质中Cd的富集系数为0.28~2.13，对Pb的富集系数为0.023—0.171。表明该平菇对重金属Pb和Cd的富集能力存在较大差异，对Cd富集能力更强、更敏感，对Pb的富集能力则较弱。

    据杨小红等进行的食用菌对重金属富集规律研究显示，平菇对Pb的富集系数范围为0.005—0.202，平均值为0.039；对Cd的富集系数范围为1.22—7.50，平均值为3.63。在试验中，平菇M2013-1对Pb的富集系数范围为0.023—0.171，平均值为0.058，高于文献的试验结果，对Cd的富集系数范围为0.28～2.13，平均值为1.23，低于文献的试验结果。造成以上差异的原因可能是平菇菌种不同所致，说明不同品种平菇之间富集Pb和Cd的能力存在差异。

    试验结果显示，平菇子实体中Cd、Pb的含量均随栽培基质中2种重金属添加量的增加而不断升高，当添加量达到一定浓度时子实体内的2种重金属含量就会超过限量标准，这证实了食用菌在生长过程中重金属元素会逐步向子实体迁移，子实体中的重金属主要来源于栽培基质。

    通过建立平菇子实体对2种重金属的累积方程，可计算出基质中有害重金属Pb和Cd的临界阈值。当栽培基质中Pb和Cd的含量分别控制在35.625 mg/kg和0.315 mg/kg之内时，产出的平菇子实体中重金属Pb和Cd含量均低于国家标准的限量要求。

    但是，与栽培基质中现实存在量相比，在今后的研究中可以将栽培基质的浓度梯度设置的更加精密，缩小添加浓度范围，更有针对性的进行栽培试验。另外，有研究表明重金属的毒性与形态有关，不同形态的重金属毒性和迁移转化相差很大，可以对培养料中重金属形等进行分析。还需要进一步试验，以获得更为准确的临界值数据，大大降低子实体中重金

属含量超标的风险，为建立食用菌的安全生产控制体系提供依据。

4摘要

以天津自有品种一平菇M2013 -1作为研究对象，通过在栽培基质中添加不同浓度的氯化镉和硝酸铅，研究平菇对栽培基质中重金属镉(Cd)和铅(Pb)的吸收富集规律。结果表明，培养料中重金属含量不随环境而改变，在栽培过程中重金属元素发生了迁移或生物转化。平菇子实体对栽培基质中重金属的吸收富集系数：Cd为0.28—2.13，Pb为0.023--0.171，富集能力Cd> Pb。对Pb的吸收富集相关方程为y=-0.000 4x2+0.042 5x+0.118 6（x、y分别为栽培基质、子实体中重金属的含量），相关系数R2=0.964 2，当限量值为y=l.0 mg/kg时，栽培基质的临界值为35.625 mg/kg，对Cd的吸收富集相关方程为y=-0.080 7x2+2.252 8x-0.504 9，相关系数R2=0.972 3，当限量值为y=0.2 mg/kg时，栽培基质的临界值为0.315 mg/kg。