鉛脅迫下平菇對(duì)鉛的吸收及其生長(zhǎng)特性的研究

佘婷婷， 高桂娟， 吳映明， 李雨虹

（廣東第二師范學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院， 廣東 廣州510303）

0 引言

平菇（Pleurotus ostreatus）又名北風(fēng)菌、鳳尾菇、金頂菇等，其菌蓋似貝殼或舌狀，故又名蠔菌，狹義上平菇特指糙皮側(cè)耳，隸屬于真菌界擔(dān)子菌門層菌綱傘菌目側(cè)耳科側(cè)耳屬，是我國(guó)栽培較廣泛的食用菌之一. 平菇不僅味道鮮美而且富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其干物質(zhì)中含蛋白質(zhì)高達(dá)21.2%，含有人體所必需的8 種氨基酸、多種生理活性物質(zhì)以及抗腫瘤細(xì)胞的硒、多糖等物質(zhì)，能提高人體免疫功能、改善人體新陳代謝［1］. 隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，重金屬及其化合物造成的環(huán)境問題逐漸備受關(guān)注，就環(huán)境污染方面而言的重金屬主要是指鎘、鉛、汞等生物毒性顯著的重元素，其中被世界衛(wèi)生組織（WHO）等列為重點(diǎn)監(jiān)管食品污染物和優(yōu)先研究的有汞、鎘、鉛、鉻以及砷［2］. 近年來國(guó)際食品法典委員會(huì)（CAC）、歐盟（EU）等紛紛對(duì)包括食用菌在內(nèi)的各類農(nóng)產(chǎn)品中鎘、鉛、汞和砷的含量修訂了限量標(biāo)準(zhǔn)［3］. 鉛是污染嚴(yán)重的重金屬之一，對(duì)人的各大器官都存在不同程度的影響［4］，具有致癌、致畸性，長(zhǎng)時(shí)間食用含鉛量高的食物會(huì)明顯提高細(xì)胞癌變率，增加患病風(fēng)險(xiǎn). 目前已有許多研究［5－6］表明不同種類的食用菌都存在不同程度的重金屬超標(biāo)現(xiàn)象，由于食用菌培養(yǎng)料的多元化，使得培養(yǎng)料中重金屬含量超標(biāo)的機(jī)率大大增強(qiáng)，從而使食用菌重金屬含量超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，尤其是在食用菌對(duì)重金屬鉛的耐受性較強(qiáng)的情況下，平菇等食用菌的含鉛量是否超標(biāo)依然是人們擔(dān)憂的問題. 當(dāng)前有關(guān)重金屬鉛的污染修復(fù)研究主要集中在植物對(duì)鉛的吸收遷移以及對(duì)鉛污染的響應(yīng)機(jī)制生理生化方面的研究［7－9］，同時(shí)食用菌對(duì)鉛的吸收及其生長(zhǎng)特性的研究也是學(xué)者們關(guān)注研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)［10－15］，但將食用菌運(yùn)用到生態(tài)學(xué)修復(fù)上報(bào)道仍較少［16］，因而研究平菇在不同濃度的鉛脅迫下的生長(zhǎng)特性及平菇對(duì)鉛的吸收、富集的程度具有現(xiàn)實(shí)意義，為“食用菌的安全生產(chǎn)”以及“控制食用菌重金屬含量”等研究提供參考依據(jù)，為進(jìn)一步研究食用菌的生態(tài)修復(fù)可行性提供基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 平菇菌株

平菇P10（購(gòu)自廣東省微生物研究所菌種保藏中心）

1.1.2 培養(yǎng)料配方

培養(yǎng)料中棉籽殼占比30%、麩皮占比9.2%、石膏粉占比0.8%、水占比60%.

1.1.3 試劑、儀器

試劑 硝酸鉛［Pb（NO3）2］（AR）、65%硝酸、35%雙氧水

儀器 電熱恒溫干燥箱（上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）、立式蒸汽滅菌器（上海儀分科學(xué)儀器有限公司）、電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司）、光照培養(yǎng)箱（上海精密儀器儀表有限公司）、微波消解儀（上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）、Varian Spectr AA 220FS／220Z 原子吸收光譜儀（美國(guó)瓦里安公司）

1.2 方法

1.2.1 工藝流程及處理［17］

工藝流程：第一階段流程 配料→攪拌→浸泡→分裝→滅菌； 第二階段流程 冷卻接種→恒溫培養(yǎng)→出菇→采收、稱量； 最后流程 烘干→稱量、打粉→微波消解→原子吸收儀測(cè)鉛含量.

栽培料配制：將棉籽殼、麩皮、石膏粉、水按比例混合拌料后添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的重金屬Pb2＋溶液后浸料8 h.

分裝稱重：將浸泡到規(guī)定時(shí)間后的栽培料分別裝入統(tǒng)一規(guī)格的200 mL 果醬瓶，每瓶栽培料重量為136 g，每個(gè)濃度5 次重復(fù).

滅菌處理：栽培料裝瓶加蓋后滅菌溫度設(shè)置126 ℃滅菌時(shí)間1 h.

冷卻接種：滅菌后的瓶裝栽培料放置無菌房待自然冷卻后進(jìn)行接種，接種量為2%.

菌絲培養(yǎng)：培養(yǎng)箱設(shè)置26 ℃培養(yǎng)20 d，每5 d 記錄一次菌絲生長(zhǎng)速度.

出菇管理：環(huán)境濕度為80%、溫度為15 ℃，待菌絲長(zhǎng)滿整瓶開蓋兩潮出菇. 出菇后適時(shí)收割，及時(shí)測(cè)量并記錄生長(zhǎng)指標(biāo)和記錄出菇時(shí)間，實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)為35 d.

1.2.2 樣品處理

前期處理：采摘子實(shí)體，放置在55 ℃的烘干箱內(nèi)進(jìn)行烘干，總時(shí)長(zhǎng)8 h，并粉碎成粉裝袋備用.

消解處理［8］：精準(zhǔn)稱取樣品0.020 0 ～0.029 9 g，以3 mL 65%硝酸和2 mL 35%過氧化氫作為消解液，采取梯度升溫方式來進(jìn)行消解，分3 步：分別為80 ℃，消解6 min； 100 ℃，消解4 min； 120 ℃，消解2 min. 消解后將所得消解液定容為20 mL 測(cè)試液，并進(jìn)行重金屬鉛的測(cè)定.

1.2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式與數(shù)據(jù)分析［19－22］

菌絲生長(zhǎng)速度＝5 d 的菌絲生長(zhǎng)長(zhǎng)度／5 d；

生物學(xué)效率＝子實(shí)體鮮質(zhì)量／栽培料干質(zhì)量×100%；

富集系數(shù)＝子實(shí)體中重金屬的質(zhì)量／培養(yǎng)料中重金屬的質(zhì)量×100%.

含水量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參照國(guó)標(biāo)GB5009.3；鉛污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照我國(guó)食用菌重金屬鉛污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB2762－2017；所得數(shù)據(jù)用SPSS V19.0 軟件進(jìn)行處理分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋對(duì)平菇菌絲生長(zhǎng)的影響

如表1 所示，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的重金屬Pb2＋脅迫下，平菇菌絲生長(zhǎng)呈現(xiàn)不同的生長(zhǎng)速度，5 mg／kg 處理組的菌絲生長(zhǎng)速度與對(duì)照組的菌絲生長(zhǎng)速度差異性不明顯，而當(dāng)Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 mg／kg 時(shí)，平菇菌絲的平均生長(zhǎng)速度明顯比對(duì)照組快，并且達(dá)到本實(shí)驗(yàn)組的最高值； 當(dāng)Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40 mg／kg 和80 mg／kg時(shí)，平菇的菌絲生長(zhǎng)速度明顯下降，低于對(duì)照組. 表1 所示不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋脅迫下平菇菌絲的生長(zhǎng)速度之間有顯著性差異，尤其是Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到80 mg／kg 與空白對(duì)照差異性最顯著. 重金屬Pb2＋脅迫下總體趨勢(shì)為低質(zhì)量分?jǐn)?shù)能促進(jìn)菌絲的生長(zhǎng)速度，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)菌絲生長(zhǎng)速度起到抑制作用.

2.2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋對(duì)平菇鮮質(zhì)量、干質(zhì)量與含水量的影響

平菇子實(shí)體鮮質(zhì)量為一潮菇與二潮菇的鮮質(zhì)量相加總和，如表1 所示平菇的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量均呈現(xiàn)正態(tài)分布，其中當(dāng)Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 mg／kg 時(shí)，平菇鮮質(zhì)量和含水量均出現(xiàn)最大值，隨著Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升，平菇子實(shí)體鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量均顯著下降，并且大大低于對(duì)照組. 表1 所示不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋處理下，平菇子實(shí)體的鮮質(zhì)量差異性顯著，其中Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 mg／kg 的處理組產(chǎn)量最高，含水量達(dá)到92.13%，有研究表明一般代謝旺盛的器官或組織含水量都很高，植物體中組織或器官的含水量會(huì)隨木質(zhì)化的程度增加而減少［14］，含水量的多少?zèng)Q定了食用菌類的食用口感，含水量過低會(huì)使食用菌食用時(shí)口感脆性不夠，本實(shí)驗(yàn)組所得子實(shí)體含水量均達(dá)到我國(guó)綠色食品食用菌生理生化指標(biāo)中含水量（≥85%）.

表1 平菇菌絲生長(zhǎng)速度、鮮干質(zhì)量以及生物學(xué)效率（ˉx±s，n＝5）

2.3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋對(duì)平菇生物學(xué)效率的影響

在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的重金屬Pb2＋的處理下，平菇的生物學(xué)效率的變化如表1. 當(dāng)Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 mg／kg時(shí)，平菇的生物學(xué)效率達(dá)到本實(shí)驗(yàn)組最大值，低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋的處理下，平菇生物學(xué)效率與對(duì)照組的差異不明顯，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋的處理下，平菇的生物學(xué)效率明顯低于對(duì)照組. 表1 所示，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Pb2＋的處理下，平菇生物學(xué)效率差異性顯著.

2.4 平菇子實(shí)體中重金屬含量富集情況

平菇對(duì)鉛的吸收富集情況見表2，隨著鉛濃度的不斷增加，鉛的富集含量呈趨勢(shì)增加，平菇子實(shí)體的Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著所添加的Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，子實(shí)體中Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于對(duì)照組. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示對(duì)照組子實(shí)體也存在鉛，說明該栽培料中本身已經(jīng)受到重金屬鉛污染. 當(dāng)培養(yǎng)料中鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 mg／kg時(shí)，平菇子實(shí)體對(duì)重金屬鉛的富集系數(shù)達(dá)到9.00%，為本實(shí)驗(yàn)組的峰值. 隨著栽培料中添加的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，平菇子實(shí)體的富集系數(shù)呈下降趨勢(shì)，最大下降83.11%. 根據(jù)我國(guó)關(guān)于食用菌重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)培養(yǎng)料中鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到40 mg／kg 時(shí)，平菇子實(shí)體的Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)達(dá)到1.23 mg／kg，均已嚴(yán)重超過我國(guó)關(guān)于食用菌重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)20%（GB2762－2017 鮮品上限為1.0 mg／kg）. 當(dāng)培養(yǎng)料中鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到80 mg／kg 時(shí)，子實(shí)體中的Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)已是國(guó)標(biāo)限量的1.4 倍.

表2 平菇子實(shí)體重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與富集系數(shù)

3 討論與結(jié)論

在培養(yǎng)料中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的重金屬Pb2＋后，平菇的菌絲生長(zhǎng)速度、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、含水率、生物學(xué)效率以及重金屬富集情況均表現(xiàn)出了不同程度的影響.

平菇菌絲生長(zhǎng)速度在Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 mg／kg 時(shí)與空白對(duì)照組無明顯差異性，在20 mg／kg 這一濃度中菌絲生長(zhǎng)速度最快，高于對(duì)照組23.08%，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋有促進(jìn)菌絲生長(zhǎng)的作用，這與胡佳羽等［10］的研究結(jié)果一致. 而在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋的脅迫下子實(shí)體菌絲生長(zhǎng)速度與對(duì)照組差異顯著，當(dāng)Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80 mg／kg 時(shí)，生長(zhǎng)速度降低達(dá)到本實(shí)驗(yàn)組最大值，比空白對(duì)照組下降了26.84%，菌絲生長(zhǎng)受到明顯的抑制，這與楊小紅等［23］的研究結(jié)果相同.

平菇子實(shí)體鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、含水量及生物學(xué)效率在Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 mg／kg 時(shí)均達(dá)到最高值，分別較對(duì)照組高出51.76%、40.66%、0.68%和47.99%. 當(dāng)Pb2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40 mg／kg 和80 mg／kg 時(shí)，子實(shí)體鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、含水率及生物學(xué)效率均明顯低于對(duì)照組. 研究表明低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的處理能提高平菇產(chǎn)量，提升平菇食用口感. 當(dāng)Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 mg／kg 時(shí)，平菇的增產(chǎn)作用最為顯著，而在40 mg／kg 和80 mg／kg 等高質(zhì)量分?jǐn)?shù)Pb2＋的影響下，平菇產(chǎn)量明顯下降，含水量與生物學(xué)效應(yīng)也相應(yīng)有所下降. 隨栽培料中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加轉(zhuǎn)移率卻降低，下降率最大達(dá)到83.11%，低促高抑這與熊曉斌、陳建芳等［11－12］研究結(jié)論是一致的.

平菇子實(shí)體對(duì)重金屬的富集系數(shù)表明隨著培養(yǎng)料中的重金屬Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，平菇子實(shí)體的重金屬Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量也隨之升高，這與袁瑞奇等［13］及韓麗榮等［14］的研究一致. 在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)Pb2＋的脅迫下平菇子實(shí)體中Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)已超標(biāo)，而空白對(duì)照組子實(shí)體均檢測(cè)到Pb2＋，這與陳建芳、姜源等［12，15］研究是一致的. 因此，控制培養(yǎng)料中重金屬含量應(yīng)當(dāng)是控制平菇子實(shí)體中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的其中一個(gè)有效途徑.

本實(shí)驗(yàn)中平菇的菌絲生長(zhǎng)速度、平菇產(chǎn)量、含水量及生物學(xué)效率的最大值均出現(xiàn)在20 mg／kg，表明低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋處理能提高平菇產(chǎn)量，提升平菇食用口感，增加生物學(xué)效應(yīng)，Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 mg／kg 時(shí)生物轉(zhuǎn)化率為本實(shí)驗(yàn)組最高，這也表明平菇對(duì)栽種過程中低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋更容易吸收富集，這也顯示出平菇在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)污染的環(huán)境原位修復(fù)具有潛力［16］，實(shí)踐上有待進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證；高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Pb2＋重金屬處理抑制了平菇子實(shí)體的產(chǎn)量、含水量，菌絲生長(zhǎng)速度與空白對(duì)照相比最大下降率為21.15%，鮮質(zhì)量、干質(zhì)量最大下降率分別為57.08%、41.64%； 平菇子實(shí)體的Pb（Ⅱ）含量隨栽培料中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，但是轉(zhuǎn)移率卻降低，下降率最大達(dá)到83.11%； 當(dāng)Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40 mg／kg 時(shí)，子實(shí)體中Pb2＋質(zhì)量分?jǐn)?shù)已超過國(guó)標(biāo)可食用標(biāo)準(zhǔn)，故生產(chǎn)栽種過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制栽培料質(zhì)量，慎重選用無污染栽培料.