成果介紹:平菇對重金屬鉛和鎘吸收富集規(guī)律研究
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作者：鄭曉敏
食用菌作為21世紀(jì)朝陽產(chǎn)業(yè)，具有高蛋白、低脂肪以及食藥兼用的優(yōu)勢，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦為健康食品。食用菌產(chǎn)業(yè)則是一項(xiàng)集經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益于一體的短平快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展項(xiàng)目。隨著食用菌栽培數(shù)量的急劇增加，人工栽培食用菌所用的主要原料已從單純的木屑或段木轉(zhuǎn)向農(nóng)副產(chǎn)品甚至工業(yè)廢料。由于食用菌對重金屬具有一定的吸收富集作用，加之近年來食用菌栽培環(huán)境（空氣、水源、土壤等）受到了不同程度的污染，導(dǎo)致食用菌中重金屬超標(biāo)事件時(shí)有發(fā)生。研究表明，由于重金屬不能被微生物降解，并在生物體內(nèi)富集和轉(zhuǎn)化，最終通過食物鏈進(jìn)入人體，當(dāng)人體內(nèi)重金屬超過一定限度時(shí)就會對身體造成嚴(yán)重危害。因此，加強(qiáng)食用菌生產(chǎn)環(huán)境的質(zhì)量監(jiān)控，對保證食用菌質(zhì)量安全具有重大意義。
目前，國內(nèi)外學(xué)者針對食用菌重金屬污染調(diào)查和安全評價(jià)的研究和食用菌對培養(yǎng)料外添重金屬的富集以及子實(shí)體與栽培基質(zhì)中重金屬含量相關(guān)性的研究非常多，也取得了不錯(cuò)的研究結(jié)果。從這些研究結(jié)果不難看出，食用菌對于重金屬的富集不僅與食用菌種類有關(guān)．而且同一種類食用菌的不同菌種對于重金屬的富集能力也存在很大差異。
平菇，又名側(cè)耳、糙皮側(cè)耳、蠔菇、黑牡丹菇，是擔(dān)子菌門下傘菌目側(cè)耳科一種類。平菇生命力頑強(qiáng)，生長速度快，是我國主要栽培食用菌之一。據(jù)中國食用菌協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2013年平菇產(chǎn)量達(dá)到594.83萬t，比2012年增長11.6%，為中國產(chǎn)量第二大食用菌品種。
試驗(yàn)選擇人們?nèi)粘Ｊ秤昧枯^大的平菇為研究對象，菌種選擇天津市林業(yè)果樹研究所培育的平菇M2013-1，通過向栽培基質(zhì)中添加不同濃度的氯化鎘和硝酸鉛，研究平菇對栽培基質(zhì)中有害重金屬Pb和Cd的吸收富集規(guī)律，建立平菇子實(shí)體對2種重金屬的累積方程，從而可以計(jì)算出基質(zhì)中有害重金屬Pb和Cd的毒性閾值。
1 材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
1.1.1供試菌株
M2013-1平菇：天津市林業(yè)果樹研究所食用菌研究開發(fā)中心。
1.1.2栽培基質(zhì)
棉籽殼90%、麩皮5%、石灰20/0；磷肥1%、石膏1%、食鹽1%，料水質(zhì)量比為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（濕重）。
1.1.3試劑
CdCl2、Pb(N03)2:分析純，天津市化學(xué)試劑廠。Pb配成100 mg/mL離子質(zhì)量濃度的母液，Cd配成10 mg/mL離子質(zhì)量濃度的母液。
1.1.4主要儀器
原子吸收光譜儀：美國VARIAN公司；MARS5微波消解儀：CEM；電熱消解儀：Lab Tech。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1試驗(yàn)地點(diǎn)
天津市靜�？h林下食用菌生產(chǎn)基地。
1.2.2重金屬吸收富集試驗(yàn)方法
將配制好的Pb和Cd重金屬溶液分別混勻于拌料用水中，再與培養(yǎng)料充分拌勻。根據(jù)國標(biāo)中食用菌的限量要求，結(jié)合各地區(qū)平菇中Pb和Cd的背景值，對栽培基質(zhì)中Pb和Cd的含量分別設(shè)置5個(gè)濃度梯度(見表1)。以不添加重金屬溶液的培養(yǎng)料作為空白對照，每個(gè)處理25個(gè)菌棒。滅菌、接種和出菇均按常規(guī)方法進(jìn)行管理。
1.2.3檢測方法
取栽培前后的基質(zhì)樣品200 g，經(jīng)陰涼處自然風(fēng)干后，用電熱干燥箱80℃烘干至恒重，再用粉碎機(jī)粉碎，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17141-1997“土壤質(zhì)量鉛鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法”測定Pb和Cd的含量。同時(shí)，測定基質(zhì)中的水分含量。
采收每個(gè)菌棒第一潮的全部子實(shí)體，用純水清洗干凈，瀝干，用勻漿機(jī)打成勻漿，按照國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB5009.12-2010“食品中鉛的測定”和GB/T 5009.15-2003“食品中鎘的測定”測定Pb和Cd含量。
吸收富集系數(shù)=子實(shí)體中重金屬含量／栽培基質(zhì)中相應(yīng)重金屬含量 (1)
2結(jié)果與分析
2.1食用菌栽培基質(zhì)中重金屬含量變化規(guī)律
利用1.2.3的檢測方法對滅菌前后的菌棒和廢菌棒進(jìn)行重金屬Pb和Cd的測定，測定結(jié)果見表2。由表2可以看出，2種重金屬在平菇栽培基質(zhì)中的含量，在不添加任何重金屬溶液的時(shí)，栽培基質(zhì)中均含有一定量Pb和Cd重金屬離子。在滅菌前后，不同處理的栽培基
質(zhì)中兩種重金屬的含量差異不大，說明高溫滅菌對栽培料中Pb和Cd的含量幾乎沒有影響，栽培基質(zhì)的環(huán)境不會影響所添加的重金屬含量。在廢菌棒中，Pb和Cd的含量發(fā)生明顯變化，在廢菌棒中的含量分別占滅菌前菌棒的41.0%—61.2%和44.0%～73.5%，說明在栽培過程中重金屬元素發(fā)生了遷移或生物轉(zhuǎn)化。
2.2平菇對Pb的富集能力
通過對栽培基質(zhì)和平菇子實(shí)體的重金屬Pb的測定，由試驗(yàn)結(jié)果（見表3）可以看出：栽培基質(zhì)中Pb的處理濃度在0—50 mg/kg時(shí)，平菇對栽培基質(zhì)中Pb的富集系數(shù)為0.023～0.171，經(jīng)SPSS統(tǒng)計(jì)分析，得出其吸收富集方程為y=-0.000 4x2+0.042 Sx+0.118 6(x、y分別為栽培基質(zhì)、子實(shí)體中Pb的含量)，相關(guān)系數(shù)R2=0.964 2。預(yù)測當(dāng)平菇中重金屬Pb的含量達(dá)到限量值1.0 mg/kg時(shí)，栽培基質(zhì)中Pb含量的臨界閾值為35.625 mg/kg。
2.3平菇對Cd的富集能力
通過對栽培基質(zhì)和平菇子實(shí)體的重金屬Cd的測定，由試驗(yàn)結(jié)果（見表4）可以看出：栽培基質(zhì)中Cd的處理濃度在0～5.0 mg/kg時(shí)，平菇對栽培基質(zhì)中Cd的富集系數(shù)為0.28—2.13，經(jīng)SPSS統(tǒng)計(jì)分析，得出其吸收富集方程為y=-0.080 7x2+2.252 8x-0.504 9（x、y分別為栽培基質(zhì)、子實(shí)體中Cd的含量），相關(guān)系數(shù)R2=0.972 3。預(yù)測當(dāng)平菇中重金屬Cd的含量達(dá)到限量值達(dá)到0.2 mg/kg時(shí)，栽培基質(zhì)中C(d含量的臨界閾值為0.315 mg/kg，說明供試平菇對Cd的吸收富集能力較強(qiáng)。
3討論與結(jié)論
通過對Cd和Pb 2種重金屬吸附富集的試驗(yàn)，得出平菇M2013-1對栽培基質(zhì)中Cd的富集系數(shù)為0.28~2.13，對Pb的富集系數(shù)為0.023—0.171。表明該平菇對重金屬Pb和Cd的富集能力存在較大差異，對Cd富集能力更強(qiáng)、更敏感，對Pb的富集能力則較弱。
據(jù)楊小紅等進(jìn)行的食用菌對重金屬富集規(guī)律研究顯示，平菇對Pb的富集系數(shù)范圍為0.005—0.202，平均值為0.039；對Cd的富集系數(shù)范圍為1.22—7.50，平均值為3.63。在試驗(yàn)中，平菇M2013-1對Pb的富集系數(shù)范圍為0.023—0.171，平均值為0.058，高于文獻(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果，對Cd的富集系數(shù)范圍為0.28～2.13，平均值為1.23，低于文獻(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果。造成以上差異的原因可能是平菇菌種不同所致，說明不同品種平菇之間富集Pb和Cd的能力存在差異。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，平菇子實(shí)體中Cd、Pb的含量均隨栽培基質(zhì)中2種重金屬添加量的增加而不斷升高，當(dāng)添加量達(dá)到一定濃度時(shí)子實(shí)體內(nèi)的2種重金屬含量就會超過限量標(biāo)準(zhǔn)，這證實(shí)了食用菌在生長過程中重金屬元素會逐步向子實(shí)體遷移，子實(shí)體中的重金屬主要來源于栽培基質(zhì)。
通過建立平菇子實(shí)體對2種重金屬的累積方程，可計(jì)算出基質(zhì)中有害重金屬Pb和Cd的臨界閾值。當(dāng)栽培基質(zhì)中Pb和Cd的含量分別控制在35.625 mg/kg和0.315 mg/kg之內(nèi)時(shí)，產(chǎn)出的平菇子實(shí)體中重金屬Pb和Cd含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)的限量要求。
但是，與栽培基質(zhì)中現(xiàn)實(shí)存在量相比，在今后的研究中可以將栽培基質(zhì)的濃度梯度設(shè)置的更加精密，縮小添加濃度范圍，更有針對性的進(jìn)行栽培試驗(yàn)。另外，有研究表明重金屬的毒性與形態(tài)有關(guān)，不同形態(tài)的重金屬毒性和遷移轉(zhuǎn)化相差很大，可以對培養(yǎng)料中重金屬形等進(jìn)行分析。還需要進(jìn)一步試驗(yàn)，以獲得更為準(zhǔn)確的臨界值數(shù)據(jù)，大大降低子實(shí)體中重金
屬含量超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，為建立食用菌的安全生產(chǎn)控制體系提供依據(jù)。
4摘要
以天津自有品種一平菇M2013 -1作為研究對象，通過在栽培基質(zhì)中添加不同濃度的氯化鎘和硝酸鉛，研究平菇對栽培基質(zhì)中重金屬鎘(Cd)和鉛(Pb)的吸收富集規(guī)律。結(jié)果表明，培養(yǎng)料中重金屬含量不隨環(huán)境而改變，在栽培過程中重金屬元素發(fā)生了遷移或生物轉(zhuǎn)化。平菇子實(shí)體對栽培基質(zhì)中重金屬的吸收富集系數(shù)：Cd為0.28—2.13，Pb為0.023--0.171，富集能力Cd> Pb。對Pb的吸收富集相關(guān)方程為y=-0.000 4x2+0.042 5x+0.118 6（x、y分別為栽培基質(zhì)、子實(shí)體中重金屬的含量），相關(guān)系數(shù)R2=0.964 2，當(dāng)限量值為y=l.0 mg/kg時(shí)，栽培基質(zhì)的臨界值為35.625 mg/kg，對Cd的吸收富集相關(guān)方程為y=-0.080 7x2+2.252 8x-0.504 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.972 3，當(dāng)限量值為y=0.2 mg/kg時(shí)，栽培基質(zhì)的臨界值為0.315 mg/kg。
