山西雙孢蘑菇主栽菌種的抗重金屬污染能力篩選初報(bào)

周 林，郭 尚，劉 欣，劉曉剛，郭霄飛

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食用菌研究所，山西 太原 030031； 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801)

我國(guó)是世界最大的食用菌生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)及出口國(guó)。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)的食用菌生產(chǎn)總量(鮮品)達(dá)到3 476萬t，在世界食用菌生產(chǎn)中位列第1，產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的70%[1-3]。

雙孢蘑菇(Agaricusbisporus)是世界代表性食用菌種類之一，其栽培的主要原料是農(nóng)作物附屬材料農(nóng)秸稈、玉米芯、牛糞等，這些原料含有很多重金屬成分，主要包括鉛、砷、汞、鎘等。近年來，對(duì)食用菌產(chǎn)品的重金屬元素測(cè)定和污染評(píng)價(jià)研究主要集中在食用菌不同種類[4]、不同栽培方式[5]，以及不同地區(qū)[6-7]的產(chǎn)品上，關(guān)于雙孢蘑菇實(shí)際生產(chǎn)用的栽培菌種的抗重金屬污染能力及抗性菌種選育的報(bào)道很少。

山西省地處高山冷涼區(qū)域，初夏和夏末秋初的雙孢蘑菇產(chǎn)品對(duì)解決夏季高溫淡季供應(yīng)和出口創(chuàng)匯具有重要作用。為了給消費(fèi)者提供安全的雙孢蘑菇產(chǎn)品，提高雙孢蘑菇出口產(chǎn)品的品質(zhì)檔次，對(duì)山西當(dāng)?shù)貙?shí)際生產(chǎn)用菌種的重金屬富集特性進(jìn)行了研究和篩選，對(duì)雙孢蘑菇菌種的重金屬污染等級(jí)、富集特性、食用安全性，以及抗性等進(jìn)行分析，旨在為栽培應(yīng)用和進(jìn)一步選育抗重金屬污染菌種、發(fā)展無公害雙孢蘑菇生產(chǎn)等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用6個(gè)雙孢蘑菇菌種均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所保存：1號(hào)，ACC50554；2號(hào)，2796高郵；3號(hào)，F(xiàn)56；4號(hào)，白茶菇；5號(hào)，沐野1號(hào)；6號(hào)，美國(guó)A15。

試驗(yàn)場(chǎng)位于山西省山陰縣宇昊蘑菇種植場(chǎng)。采用玉米芯、牛糞為主要原料，經(jīng)過一次、二次隧道發(fā)酵后，在棚室層架上進(jìn)行出菇管理，以泥炭土作為覆土材料。栽培管理同該種植場(chǎng)常規(guī)生產(chǎn)管理方法。

試驗(yàn)用栽培料和覆土中均含有較高含量的Cd、Pb、Hg、As，但未檢出Cr。具體地：栽培料中Cd、Pb、Hg、As含量分別為0.07、4.94、0.31、2.98 mg·kg-1，覆土中Cd、Pb、Hg、As含量分別為0.06、1.93、0.32、14.10 mg·kg-1。

1.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法

測(cè)試樣品采自試驗(yàn)生產(chǎn)的生鮮雙孢蘑菇(Agaricusbisporus)產(chǎn)品，以Pb、Cr、As、Hg、Cd為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，測(cè)試儀器主要為原子吸收分光光度計(jì)和原子熒光光度計(jì)，測(cè)定方法分別參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.12—2010、GB 5009.123—2014、GB 5009.11—2014、GB 5009.17—2014、GB 5009.15—2014。

1.3 評(píng)價(jià)依據(jù)

1.3.1 安全性評(píng)價(jià)

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2762—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》的規(guī)定，食用菌及其制品中，Pb、As、Hg含量分別不得超過1.0、0.5、0.1 mg·kg-1，新鮮食用菌中Cd含量不得超過0.2 mg·kg-1。該標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定食用菌及其制品中Cr的限量標(biāo)準(zhǔn)，本研究借鑒標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于蔬菜及其制品中Cr含量的限量規(guī)定，認(rèn)定其限量值為0.5 mg·kg-1。

1.3.2 單項(xiàng)污染指數(shù)(Pi)

依據(jù)NY/T 398—2000《農(nóng)、畜、水產(chǎn)品污染監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，采用單項(xiàng)污染指數(shù)法評(píng)價(jià)食用菌中單項(xiàng)重金屬的污染程度。

1.3.3 食用菌產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)劃分

依據(jù)NY/T 398—2000《農(nóng)、畜、水產(chǎn)品污染監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，根據(jù)Pi值評(píng)定食用菌等級(jí)：一級(jí)產(chǎn)品，Pi≤0.6；二級(jí)產(chǎn)品，0.61.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙孢蘑菇不同菌種的重金屬含量及其抗性

2.1.1 Pb

從表1可以看出：所有供試菌種都含Pb。第一潮出菇子實(shí)體中，5號(hào)菌種含Pb量最低(0.047 mg·kg-1)，抗Pb污染的能力較強(qiáng)，其次是6號(hào)菌種，含Pb量為0.078 mg·kg-1，其余4個(gè)菌種的含Pb量均在0.1 mg·kg-1以上。第二潮出菇子實(shí)體中，3號(hào)菌種含Pb量最高(0.146 mg·kg-1)，其余菌種的Pb含量都在0.1 mg·kg-1以下。供試的6個(gè)菌種均未超出食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量規(guī)定，Pi值均在0.6以下，屬于一級(jí)產(chǎn)品。在所有供試菌種中，5號(hào)和6號(hào)菌種抗Pb污染的能力較強(qiáng)，而3號(hào)菌種的Pb富集性最高。

表1雙孢蘑菇不同菌種的鉛含量及污染指數(shù)

Table1Pb content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌種Strain第一潮出菇子實(shí)體1st tide of mushroomPb含量Pb content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子實(shí)體2nd tide of mushroomPb含量Pb content/(mg·kg-1)Pi10.1140.1140.0600.06020.1110.1110.0570.05730.1100.1100.1460.14640.1010.1010.0640.06450.0470.0470.0830.08360.0780.0780.0670.067

2.1.2 Cr

從表2可以看出： 6個(gè)供試菌種都含Cr。第一潮出菇子實(shí)體中，3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)菌種Cr含量較低，抗Cr污染能力較強(qiáng)，而其他菌種Cr含量較高，在0.2 mg·kg-1以上，特別是2號(hào)菌種的Cr富集性最強(qiáng)，Cr含量達(dá)0.303 mg·kg-1。第二潮出菇子實(shí)體中Cr含量整體較高，除1號(hào)菌種外，都在0.2 mg·kg-1以上。雖然6個(gè)菌種的Cr含量均未超出食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量規(guī)定，但2號(hào)菌種的最高Pi值超出0.6，屬于二級(jí)產(chǎn)品，其余產(chǎn)品雖屬于一級(jí)產(chǎn)品，但也都顯示出了較高的污染指數(shù)。

2.1.3 As

如表3所示，6個(gè)菌種的As含量都較低。第一潮出菇子實(shí)體中，3號(hào)和6號(hào)菌種未檢出As，4號(hào)菌種的As含量最高(0.092 mg·kg-1)。第二潮出菇子實(shí)體中，同樣以4號(hào)菌種As含量最高(0.123 mg·kg-1)，其次是3號(hào)菌種(0.090 mg·kg-1)和2號(hào)菌種(0.079 mg·kg-1)，其他菌種的As含量均較低。供試菌種的As含量均未超出食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量規(guī)定，依據(jù)Pi值判斷，均屬于一級(jí)產(chǎn)品。綜合來看，5號(hào)和6號(hào)菌種抗As污染的能力較強(qiáng)，4號(hào)菌種抗As污染的能力較弱。

表2雙孢蘑菇不同菌種的鉻含量及污染指數(shù)

Table2Cr content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌種Strain第一潮出菇子實(shí)體1st tide of mushroomCr含量Cr content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子實(shí)體2nd tide of mushroomCr含量Cr content/(mg·kg-1)Pi10.216 0.4330.183 0.36720.303 0.6060.229 0.45830.187 0.3730.260 0.51940.186 0.3710.219 0.43850.197 0.3950.249 0.49860.201 0.4030.288 0.576

表3雙孢蘑菇不同菌種的砷含量及污染指數(shù)

Table3As content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌種Strain第一潮出菇子實(shí)體1st tide of mushroomAs含量As content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子實(shí)體2nd tide of mushroomAs含量As content/(mg·kg-1)Pi10.0540.1080.002 0.00420.052 0.1050.0790.1573——0.090 0.18140.0920.1830.123 0.24650.010 0.0210.0110.0216——0.0140.028

2.1.4 Hg

從表4可以看出：第一潮與第二潮出菇子實(shí)體中部分樣品未檢出Hg，即使是檢出Hg的含量也較低，均未超出食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量規(guī)定。依據(jù)Pi值判斷，均屬于一級(jí)產(chǎn)品。供試菌種中除5號(hào)外，其他菌種都具有較強(qiáng)的Hg抗性。

2.1.5 Cd

由表5可見：第一潮出菇子實(shí)體中，5號(hào)菌種的Cd含量最高(0.008 18 mg·kg-1)，其余菌種的Cd含量均在0.005 mg·kg-1左右。第二潮出菇子實(shí)體中，同樣以5號(hào)菌種的Cd含量最高(0.007 52 mg·kg-1)，4號(hào)菌種次之(0.006 59 mg·kg-1)，其他菌種的Cd含量都在0.003～0.004 mg·kg-1。供試菌種的Cd含量均未超出食品安全全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量規(guī)定。依據(jù)Pi值判斷，5號(hào)菌種的Cd富集性較大，其次是4號(hào)菌種，而1號(hào)菌種的Cd富集能力最弱，抗Cd污染能力較強(qiáng)。

表4雙孢蘑菇不同菌種的汞含量及污染指數(shù)

Table4Hg content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌種Strain第一潮出菇子實(shí)體1st tide of mushroomHg含量Hg content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子實(shí)體2nd tide of mushroomHg含量Hg content/(mg·kg-1)Pi1————20.00020.002——30.00020.002——4——0.00030.00350.00130.0130.00040.0046————

表5雙孢蘑菇不同菌種的鎘含量及污染指數(shù)

Table5Cd content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌種Strain第一潮出菇子實(shí)體1st tide of mushroomCd含量Cd content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子實(shí)體2nd tide of mushroomCd含量Cd content/(mg·kg-1)Pi10.00429 0.0210.00384 0.01920.00506 0.0250.00359 0.01830.00566 0.0280.00380 0.01940.00513 0.0260.00659 0.03350.00818 0.0410.00752 0.03860.00523 0.0260.00330 0.017

2.2 雙孢蘑菇不同菌種的重金屬抗性綜合評(píng)價(jià)

依照雙孢蘑菇菌種對(duì)5種重金屬的Pi值從低到高分別賦值6～1分，作為該菌種對(duì)某一重金屬抗性的得分，累加各重金屬元素抗性的單項(xiàng)得分作為綜合得分，表征菌種抗重金屬污染的能力，綜合得分越高，表明菌種對(duì)重金屬的抗性越強(qiáng)。由表6可見，1號(hào)和6號(hào)菌種的綜合得分最高，說明其對(duì)5種類重金屬污染具有較強(qiáng)的抗性，5號(hào)和2號(hào)菌種次之，3號(hào)和4號(hào)菌種抗性相對(duì)較弱。

表6雙孢蘑菇抗重金屬污染能力綜合評(píng)價(jià)

Table6Evaluation of heavy metal resistance ofAgaricusbisporus

菌種Strain單項(xiàng)重金屬抗性得分Score of heavy metal resistancePbCrAsHgCd綜合得分Total score126466242313451631324313445122145546111766256423

3 討論

食用菌對(duì)重金屬元素具有富集作用，最早是由Stijve等[8]在研究蘑菇屬(Agaricus)食用菌對(duì)重金屬Cd的積累時(shí)發(fā)現(xiàn)的。隨后，又有很多的研究發(fā)現(xiàn)大型真菌，包括很多種食用菌，都具有富集重金屬的特性[9-10]。本研究中，除極少數(shù)樣品外，所有供試雙孢蘑菇菌種均測(cè)出含有重金屬，但依據(jù)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，都未超出限量標(biāo)準(zhǔn)，總體來說，這些菌種的重金屬富集性小，質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)低，可以放心食用。

Cr是人體必需的微量元素，低濃度時(shí)對(duì)人體有好處，但濃度過高則會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害。Cr在人體中有2種存在形式：三價(jià)鉻與六價(jià)鉻，其中，三價(jià)鉻對(duì)人體有益，而六價(jià)鉻卻是有毒的，會(huì)引起皮膚、腎臟等各種疾病。食用菌產(chǎn)品對(duì)Cr具有一定的富集特性。盧文蕓等[11]的研究指出，貴陽(yáng)市和銅仁市生產(chǎn)的香菇、蘑菇、木耳、金針菇中都檢測(cè)到了銅、錳、鉻、鎳，且4種食用菌中的鉻含量全部超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而且蘑菇對(duì)重金屬的富集能力要強(qiáng)于其他幾種食用菌。林少美等[12]研究了食用菌鮮品和干品積累鉻的特性，結(jié)果顯示，鉻在鮮食用菌中含量很低，均未超過0.10 mg·kg-1，但在干制食用菌產(chǎn)品中含量存在較大差異，平均值為0.70 mg·kg-1，最高值為5.1 mg·kg-1。不同種類的食用菌產(chǎn)品鉻含量存在很大差異，海鮮菇是杏鮑菇的34倍，干制食用菌產(chǎn)品中木耳是茶樹菇的60倍。在本研究中，供試6個(gè)雙孢蘑菇菌種都測(cè)出有Cr，而且測(cè)量值范圍較大，顯示了同一種類食用菌不同菌種間的差異，這一結(jié)果與盧文蕓等[11]、林少美等[12]的觀點(diǎn)一致。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2762—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》中，并無食用菌及其制品中Cr的單列標(biāo)準(zhǔn)，因此，本研究采用了蔬菜及其制品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雙孢蘑菇進(jìn)行評(píng)價(jià)。今后，應(yīng)對(duì)食用菌產(chǎn)品Cr積累現(xiàn)象加強(qiáng)研究，并制定相應(yīng)的限量標(biāo)準(zhǔn)。另外，本研究并未區(qū)分測(cè)定不同價(jià)位Cr的含量，因此未能對(duì)鉻的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這有待于今后進(jìn)一步細(xì)化研究。

不同種類的食用菌產(chǎn)品對(duì)于重金屬元素的積累特性和富集能力是不同的，同一種類食用菌的不同菌種對(duì)于重金屬元素的積累特性也存在很大差異。鄭偉華等[4]對(duì)7種主要食用菌的重金屬含量進(jìn)行了研究，指出雙孢蘑菇對(duì)汞、砷、鎘的富集性較大，黑木耳對(duì)鉛的富集性較高，阿魏菇對(duì)鉛的富集性較低。胡時(shí)榮[13]在研究雙孢蘑菇菌絲體的重金屬吸附時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同菌種吸附重金屬的能力不同。本研究也得到了同樣的結(jié)果，供試6個(gè)雙孢蘑菇菌種對(duì)5種重金屬元素表現(xiàn)出了不同的富集反應(yīng)，菌種間Cr富集程度的差異最小(變異系數(shù)15.17%)，而對(duì)砷(As)的富集特性差異最大(變異系數(shù)95.65%)。利用這些菌種對(duì)重金屬富集特性和抵抗重金屬污染能力的差異性可以篩選出重金屬富集性低的抗重金屬污染菌種。

研究表明，通過篩選抗重金屬污染(重金屬低積累性)的作物品種來減少食物鏈重金屬富集是科學(xué)的、可行的[14]。本研究中，1號(hào)和6號(hào)菌種對(duì)于這5種重金屬污染抗性較強(qiáng)，5號(hào)和2號(hào)菌種次之，3號(hào)和4號(hào)菌種重金屬污染抗性較弱。6號(hào)菌種是從美國(guó)引進(jìn)的，1號(hào)菌種雖然是從中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏中心購(gòu)入的，但查閱資料得知，這一菌種是由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食用菌實(shí)驗(yàn)室從德國(guó)引進(jìn)的。據(jù)此推測(cè)，這2個(gè)菌種的重金屬低積累性可能與其國(guó)外遺傳背景有一定的相關(guān)性。2號(hào)菌種是從江蘇高郵食用菌研究所購(gòu)入的，其具有較高的抵抗5種重金屬污染的能力，這與胡時(shí)榮[13]的研究結(jié)果相同。5號(hào)菌種沐野1號(hào)是筆者所在研究所從野生雙孢蘑菇中選育的菌種，具有良好的農(nóng)藝性狀，對(duì)5種重金屬的抗性表現(xiàn)良好。但本研究未進(jìn)行野生沐野蘑菇與選育菌種沐野1號(hào)的重金屬積累特性比較，今后應(yīng)在這方面加強(qiáng)試驗(yàn)。

本研究對(duì)雙孢蘑菇試驗(yàn)生產(chǎn)用的栽培料和覆土的重金屬元素含量也進(jìn)行了測(cè)定，但Cr未檢出，其他4種重金屬在栽培料中的含量從高到低表現(xiàn)為Pb>As>Hg>Cd，在覆土中表現(xiàn)為As>Pb>Cd>Hg。在栽培料和覆土中，Pb和As的含量均較高，但供試的各菌種中Pb和As的含量卻并不是最高的；在栽培料和覆土中未檢出Cr，但供試菌種中都測(cè)出了較高的Cr含量。這一結(jié)果與強(qiáng)承魁等[6]的研究結(jié)果具有很大的相似性。強(qiáng)承魁等[6]研究報(bào)道了徐州地區(qū)的覆土與雙孢蘑菇子實(shí)體的重金屬含量，雖然覆土中含有較高的Pb，在子實(shí)體中卻未檢出。這些結(jié)果說明，雙孢蘑菇對(duì)重金屬的富集特性與培養(yǎng)基質(zhì)中的重金屬含量并不是直接相關(guān)的，受本身遺傳特性影響更大，而環(huán)境條件并不是或不完全是決定因素。在測(cè)試雙孢蘑菇菌種對(duì)重金屬的富集特性或篩選抗性菌種時(shí)，應(yīng)在統(tǒng)一、一致的栽培試驗(yàn)條件下，比較各個(gè)菌種的富集特性和抗性表現(xiàn)，充分兼顧環(huán)境條件的影響，以便選育出更加優(yōu)良的重金屬抗性強(qiáng)的菌種。