4種有害重金屬在毛木耳栽培過程中的積累規(guī)律

詹藝舒, 施樂樂, 李 婕, 肖淑霞, 蔡志英, 黎志銀, 陳炳智, 江玉姬

(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建 福州 350002；2.福建省食用菌技術(shù)推廣總站，福建 福州 350003；3.龍海市農(nóng)業(yè)局，福建 龍海 363100；4.福建三安集團有限公司,福建 廈門 361009)

毛木耳(Auriculariapolytricha)又名構(gòu)耳、粗木耳等，有“樹上海蜇皮”之稱，是福建省最主要的出口創(chuàng)匯食用菌[1-2].產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2015—2020年中國木耳市場評估及投資前景評估報告》顯示：2014年的產(chǎn)量已達(dá)到136.8萬t，占我國食用菌總產(chǎn)量的4%[3].由于毛木耳營養(yǎng)豐富，品質(zhì)脆嫩，又具有抗氧化、抗血栓、抗衰老、抗癌以及降血糖等藥用價值而獲得廣大消費者的青睞[4].

近年來，栽培原料的污染以及有些食用菌對重金屬等有害物質(zhì)的富集特性，使得食用菌的安全生產(chǎn)問題日益突出[5]，引起了消費者的恐慌.近幾年，有些科學(xué)工作者對食用菌產(chǎn)品中的有害重金屬含量進行了調(diào)查分析，如蔡一新等[6]對福建省食用菌中的鉛、砷、鎘進行了檢測，胡桂仙等[7]、王玥龍[8]、鄭偉華等[9]對不同地區(qū)不同食用菌產(chǎn)品中的重金屬含量也進行了分析.為了科學(xué)評價鉛、汞、砷、鎘4種有害重金屬對食用菌生長和品質(zhì)的影響，許多研究人員對香菇[10-11]、鳳尾菇、黑木耳、銀耳[12]、雙胞蘑菇、靈芝、姬松茸[13]、金福菇、秀珍菇[14]、平菇[15]、金針菇[16]、茶樹菇[17]等多種主栽食用菌進行了研究，研究結(jié)果對這些食用菌的安全生產(chǎn)起到重要的指導(dǎo)作用.毛木耳子實體浸泡在含有不同含量的鎘、銅、鉛、鋅等水溶液中，子實體對這4種重金屬均具有一定的吸附特性，但試驗結(jié)果只表明：浸泡毛木耳的水質(zhì)一定要清潔[18-19].目前對毛木耳栽培過程中重金屬的遷移規(guī)律尚未見相關(guān)的報道.

本試驗以國內(nèi)主栽的白背毛木耳(Auriculariaheimuer)為研究對象，通過在培養(yǎng)基中分別添加不同含量的鉛、鎘、汞、砷，研究這4種重金屬在白背毛木耳栽培過程中的遷移規(guī)律以及對子實體品質(zhì)的影響，旨在為毛木耳的安全生產(chǎn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

供試的白背毛木耳菌株43012由福建省漳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供.

栽培料配方：78%雜木屑、18%麩皮、1%石膏、1%碳酸鈣、2%玉米粉、66%水.

試劑：鉛、鎘、汞、砷標(biāo)準(zhǔn)品購自國家標(biāo)準(zhǔn)品物質(zhì)中心，含量均為1 000 mg·L-1.

1.2 試驗設(shè)計

供試重金屬母液的鉛含量為100 mg·L-1，鎘、汞、砷的含量為10 mg·L-1.配制栽培料時，先將母液加入水中，然后與其他栽培基質(zhì)混勻裝袋，每種重金屬的添加量見表1.采集滅菌后的栽培料、出菇結(jié)束后的廢菌棒和子實體，分別檢測4種重金屬的含量.

表14種重金屬在栽培料中的含量

Table 1 Contents of 4 heavy mentals in the medium mg·kg-1

組別鉛鎘鎘砷CK 00.00.00.0處理1100.10.10.1處理2250.50.50.5處理3501.01.05.0處理41002.02.010.0處理520020.020.015.0

試驗在漳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗基地進行，出耳管理參照袁濱等[20]的方法進行.

1.3 重金屬含量的檢測

參照江玉姬等[16]的方法，將風(fēng)干后的鮮菇和栽培料置于烘箱(80 ℃)中烘干至恒重，經(jīng)粉碎機粉碎至約30目，作為重金屬檢測供試品.鉛、鎘、汞、砷4種重金屬含量分別按照GB 5009.12—2017[21]、GB 5009.15—2015[22]、GB 5009.17—2014[23]、GB 5009.11—2014[24]的方法測定.

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗重復(fù)3次，以平均值表示試驗結(jié)果；采用DPS軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理.富集系數(shù)=子實體中重金屬的含量/栽培料中重金屬的總含量.

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛在白背毛木耳栽培過程中的遷移特性

白背毛木耳在栽培過程中，鉛的遷移情況見表2，其中，子實體與廢菌棒中鉛含量的比值可以反映鉛在毛木耳栽培過程中的遷移情況.表2顯示，毛木耳對鉛的富集系數(shù)為0.051～0.256，較低.鉛的添加量為0～200 mg·kg-1時，隨著添加量的增大，子實體和廢菌棒中鉛的含量總體均呈上升趨勢.當(dāng)栽培料中的鉛含量為10.817 mg·kg-1時，子實體的鉛含量(2.766 mg·kg-1)超過了GB 7096—2014[25]中的限量規(guī)定(1.0 mg·kg-1).此時的富集系數(shù)雖然最高，但只有0.256，表明毛木耳對鉛的富集能力較弱，絕大多數(shù)的鉛沒有遷移到子實體中，而是留在廢菌棒中，但還是超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定量.

根據(jù)栽培料和子實體中的鉛含量建立吸收模型方程：y=1.926lnx-1.896，相關(guān)系數(shù)(R2)為0.941，表明該模型能夠很好地顯示毛木耳對鉛的富集規(guī)律.預(yù)測結(jié)果表明，當(dāng)子實體中的鉛含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的限量規(guī)定，即y=1.0 mg·kg-1時，栽培料中鉛含量的臨界含量x=4.498 mg·kg-1.因此，如果栽培料中的鉛含量大于此臨界含量，推測栽培生產(chǎn)的毛木耳鉛含量會超過GB 7096—2014[25]中的限量規(guī)定.因此，生產(chǎn)前對栽培料中的鉛含量進行檢測，可以預(yù)測產(chǎn)品的安全性，實現(xiàn)產(chǎn)品的產(chǎn)前控制.

表2 鉛含量在白背毛木耳栽培過程中的變化Table 2 Changes in Pb content during A.heimuer cultivation

2.2 鎘在白背毛木耳栽培過程中的遷移特性

白背毛木耳在栽培過程中，鎘的遷移情況見表3.表3顯示，鎘的添加量為0～20 mg·kg-1時，隨著添加量的增大，子實體和廢菌棒中的鎘含量總體上呈上升趨勢.子實體與廢菌棒中鎘含量的比值以及富集系數(shù)均較低，表明毛木耳對鎘的富集能力較弱，絕大多數(shù)的鎘沒有遷移到子實體中，而是留在廢菌棒中.當(dāng)栽培料中的鎘含量為19.235 mg·kg-1時，子實體的鎘含量(0.523 mg·kg-1)超過了GB 7096—2014[25]中的限量規(guī)定(0.5 mg·kg-1).當(dāng)栽培料中的鎘含量為0.214 mg·kg-1時，富集系數(shù)最高，為0.607.

表3 鎘含量在白背毛木耳栽培過程中的變化Table 3 Changes in Cd content during A.heimuer cultivation

根據(jù)栽培料和子實體中的鎘含量建立吸收模型方程：y=0.527 188/[1+EXP(1.340 6-0.327 281x)]，R2為0.976，表明該模型能夠很好地表示毛木耳對鎘的富集規(guī)律.預(yù)測結(jié)果表明，當(dāng)子實體中的鎘含量符合GB 7096—2014[25]中的限量規(guī)定(y=0.5 mg·kg-1)時，栽培料中鎘含量的臨界含量x=12.993 mg·kg-1.因此，生產(chǎn)前對栽培料中的鎘含量進行檢測，可以預(yù)測產(chǎn)品的安全性，實現(xiàn)產(chǎn)品的產(chǎn)前控制.

2.3 汞在白背毛木耳栽培過程中的遷移特性

白背毛木耳在栽培過程中，汞的遷移情況見表4.表4顯示，汞的添加量為0～20 mg·kg-1時，隨著添加量的增大，子實體和廢菌棒中的汞含量呈上升趨勢.子實體與廢菌棒中汞含量的比值以及富集系數(shù)均較高，表明毛木耳對汞的富集能力很強，有一部分汞在毛木耳的栽培過程中遷移到子實體中.當(dāng)栽培料中的汞含量為0.114 mg·kg-1時，子實體的汞含量(0.117 mg·kg-1)超過了GB 7096—2014[25]中的限量規(guī)定(0.1 mg·kg-1).當(dāng)栽培料中的汞含量為1.227 mg·kg-1時，富集系數(shù)最高，為2.346.

表4 汞含量在白背毛木耳栽培過程中的變化Table 4 Changes in Hg content during A.heimuer cultivation

根據(jù)栽培料和子實體中的汞含量建立吸收模型方程：y=10.172 1/[1+EXP(1.895 1-0.488 843x)]，R2為0.938，表明該模型能夠很好地表示毛木耳對汞的富集規(guī)律.預(yù)測結(jié)果表明，若子實體汞含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)限量時，栽培料中的汞不得檢出.

2.4 砷在白背毛木耳栽培過程中的遷移特性

白背毛木耳在栽培過程中，砷的遷移情況見表5.表5顯示，砷的添加量為0～15 mg·kg-1時，隨著添加量的增大，子實體和廢菌棒中的砷含量呈上升趨勢.子實體與廢菌棒中砷含量的比值以及富集系數(shù)均較低，表明毛木耳對砷的富集能力均較弱，大多數(shù)的砷沒有遷移到子實體中，而是留在廢菌棒中.當(dāng)栽培料中的砷含量為4.919 mg·kg-1時，子實體的砷含量(1.060 mg·kg-1)超過了GB 7096—2014[25]中的限量規(guī)定(0.5 mg·kg-1).當(dāng)栽培料中的砷含量為0.317 mg·kg-1時，富集系數(shù)最高，為0.457.

表5 砷含量在白背毛木耳栽培過程中的變化Table 5 Changes in As content during A.heimuer cultivation

根據(jù)栽培料和子實體中的砷含量建立吸收模型方程：y=3.732 2/[1+EXP(3.106 8-0.426 570x)]，R2為0.998，表明該模型能夠很好地表示毛木耳對砷的富集規(guī)律.預(yù)測結(jié)果表明，當(dāng)子實體中的砷含量y=0.5 mg·kg-1時，栽培料中砷的臨界含量x=2.9 mg·kg-1.因此，生產(chǎn)前栽培料中的砷含量必需小于2.9 mg·kg-1，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全.

3 討論

福建省白背毛木耳的年出口量占全國的90%左右，具有較好的經(jīng)濟效益[26].近年來，白背毛木耳的重金屬農(nóng)藥殘留污染問題日益嚴(yán)重，造成毛木耳的產(chǎn)量、質(zhì)量下降，出口產(chǎn)品污染物檢測不達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重制約了白背毛木耳的生產(chǎn)和發(fā)展[26].

鉛、鎘、汞、砷是食用菌重金屬污染中最常見的元素，也是影響食用菌安全生產(chǎn)的重要原因.本試驗通過在栽培料中添加重金屬，研究了鉛、鎘、汞、砷在白背毛木耳栽培過程中的遷移規(guī)律.結(jié)果表明：白背毛木耳對重金屬鎘、鉛、砷、汞都具有一定的富集能力，其中，對鉛和砷的富集能力較弱，對汞和鎘的富集能力較強，對4種重金屬富集能力的大小為：汞>鎘>砷>鉛.在添加含量的范圍內(nèi)，子實體中4種重金屬的含量隨著栽培料中重金屬含量的增加而增大，這與金針菇[16]、茶樹菇[17]、秀珍菇[14]等食用菌對4種重金屬的吸收富集規(guī)律相似，表明栽培料中的重金屬含量是影響子實體重金屬含量超標(biāo)的重要因素之一，但不同食用菌對不同重金屬的吸收富集能力不同，如金針菇、茶樹菇對汞的吸收富集能力較強[16-17]，而秀珍菇對鉛和汞的吸收富集能力較強[14]，香菇對鎘的吸收富集能力較強[27].季旭穎等[28]對金針菇、猴頭菇和真姬菇的重金屬含量和富集規(guī)律進行研究的結(jié)果顯示，這3種食用菌培養(yǎng)基中鉛和鎘的限定量均比白被毛木耳的高，表明白被毛木耳對這兩種重金屬的富集能力相對于金針菇、猴頭菇和真姬菇這3種食用菌更強，因此，栽培管理時需要更加嚴(yán)格管理.

肖淑霞等[29]對來自國內(nèi)12個省份的食用菌生產(chǎn)主要原輔材料的重金屬含量進行了分析，結(jié)果顯示，鉛、鎘、汞、砷4種重金屬均可在食用菌的主要栽培原料中檢出，但不同來源及不同原料中的含量差異較大，其中，鉛的含量相對較高.研究表明，影響食用菌中重金屬富集的主要因素包括栽培料、空氣、水質(zhì)、土壤、食用菌種類、栽培方法、農(nóng)業(yè)化學(xué)品的使用等，其中，從栽培基質(zhì)中吸收、遷移和富集是食用菌重金屬污染的一個重要因素[30].本試驗結(jié)果也顯示：毛木耳子實體中的重金屬可以從栽培料中吸收富集且與栽培料中的重金屬含量呈正相關(guān).莫瑜等[18]研究表明，毛木耳子實體對污水中的重金屬具有很強的吸附能力，對鉛、鎘的吸附量最高，分別可達(dá)到20.33和18.91 mg·g-1，在重金屬含量為10 mg·L-1的溶液中，其吸附量也分別達(dá)到1.52和2.14 mg·g-1，遠(yuǎn)高于本試驗從栽培料中富集的量.其原因可能是：毛木耳子實體與污水重金屬直接接觸，可以通過細(xì)胞表面吸附和細(xì)胞內(nèi)累積等方式進行吸附[31]；而對栽培料中重金屬的富集需要通過菌絲的吸收和遷移過程，富集的形式比較單一且受到遷移效率的限制；另外，重金屬含量過高，菌絲被殺死，無法繼續(xù)吸收與富集.

對栽培基質(zhì)的檢測和嚴(yán)格把關(guān)，選擇優(yōu)質(zhì)的原料，從源頭上切斷重金屬污染毛木耳，是毛木耳安全生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié).另一方面，本試驗建立的預(yù)測模型可以從栽培料中的有害重金屬含量來預(yù)測生產(chǎn)后的產(chǎn)品安全性，實現(xiàn)在產(chǎn)前控制產(chǎn)品的質(zhì)量，研究結(jié)果可為毛木耳的安全生產(chǎn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù).