4种有害重金属在毛木耳栽培过程中的积累规律

詹艺舒, 施乐乐, 李 婕, 肖淑霞, 蔡志英, 黎志银, 陈炳智, 江玉姬

(1.福建农林大学食品科学学院,福建 福州 350002；2.福建省食用菌技术推广总站，福建 福州 350003；3.龙海市农业局，福建 龙海 363100；4.福建三安集团有限公司,福建 厦门 361009)

毛木耳(Auriculariapolytricha)又名构耳、粗木耳等，有“树上海蜇皮”之称，是福建省最主要的出口创汇食用菌[1-2].产业信息网发布的《2015—2020年中国木耳市场评估及投资前景评估报告》显示：2014年的产量已达到136.8万t，占我国食用菌总产量的4%[3].由于毛木耳营养丰富，品质脆嫩，又具有抗氧化、抗血栓、抗衰老、抗癌以及降血糖等药用价值而获得广大消费者的青睐[4].

近年来，栽培原料的污染以及有些食用菌对重金属等有害物质的富集特性，使得食用菌的安全生产问题日益突出[5]，引起了消费者的恐慌.近几年，有些科学工作者对食用菌产品中的有害重金属含量进行了调查分析，如蔡一新等[6]对福建省食用菌中的铅、砷、镉进行了检测，胡桂仙等[7]、王玥龙[8]、郑伟华等[9]对不同地区不同食用菌产品中的重金属含量也进行了分析.为了科学评价铅、汞、砷、镉4种有害重金属对食用菌生长和品质的影响，许多研究人员对香菇[10-11]、凤尾菇、黑木耳、银耳[12]、双胞蘑菇、灵芝、姬松茸[13]、金福菇、秀珍菇[14]、平菇[15]、金针菇[16]、茶树菇[17]等多种主栽食用菌进行了研究，研究结果对这些食用菌的安全生产起到重要的指导作用.毛木耳子实体浸泡在含有不同含量的镉、铜、铅、锌等水溶液中，子实体对这4种重金属均具有一定的吸附特性，但试验结果只表明：浸泡毛木耳的水质一定要清洁[18-19].目前对毛木耳栽培过程中重金属的迁移规律尚未见相关的报道.

本试验以国内主栽的白背毛木耳(Auriculariaheimuer)为研究对象，通过在培养基中分别添加不同含量的铅、镉、汞、砷，研究这4种重金属在白背毛木耳栽培过程中的迁移规律以及对子实体品质的影响，旨在为毛木耳的安全生产和相关标准的制定提供依据.

1 材料与方法

1.1 材料

供试的白背毛木耳菌株43012由福建省漳州市农业科学研究所提供.

栽培料配方：78%杂木屑、18%麸皮、1%石膏、1%碳酸钙、2%玉米粉、66%水.

试剂：铅、镉、汞、砷标准品购自国家标准品物质中心，含量均为1 000 mg·L-1.

1.2 试验设计

供试重金属母液的铅含量为100 mg·L-1，镉、汞、砷的含量为10 mg·L-1.配制栽培料时，先将母液加入水中，然后与其他栽培基质混匀装袋，每种重金属的添加量见表1.采集灭菌后的栽培料、出菇结束后的废菌棒和子实体，分别检测4种重金属的含量.

表14种重金属在栽培料中的含量

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

组别铅镉镉砷CK 00.00.00.0处理1100.10.10.1处理2250.50.50.5处理3501.01.05.0处理41002.02.010.0处理520020.020.015.0

试验在漳州市农业科学研究所试验基地进行，出耳管理参照袁滨等[20]的方法进行.

1.3 重金属含量的检测

参照江玉姬等[16]的方法，将风干后的鲜菇和栽培料置于烘箱(80 ℃)中烘干至恒重，经粉碎机粉碎至约30目，作为重金属检测供试品.铅、镉、汞、砷4种重金属含量分别按照GB 5009.12—2017[21]、GB 5009.15—2015[22]、GB 5009.17—2014[23]、GB 5009.11—2014[24]的方法测定.

1.4 数据分析

试验重复3次，以平均值表示试验结果；采用DPS软件对数据进行分析处理.富集系数=子实体中重金属的含量/栽培料中重金属的总含量.

2 结果与分析

2.1 铅在白背毛木耳栽培过程中的迁移特性

白背毛木耳在栽培过程中，铅的迁移情况见表2，其中，子实体与废菌棒中铅含量的比值可以反映铅在毛木耳栽培过程中的迁移情况.表2显示，毛木耳对铅的富集系数为0.051～0.256，较低.铅的添加量为0～200 mg·kg-1时，随着添加量的增大，子实体和废菌棒中铅的含量总体均呈上升趋势.当栽培料中的铅含量为10.817 mg·kg-1时，子实体的铅含量(2.766 mg·kg-1)超过了GB 7096—2014[25]中的限量规定(1.0 mg·kg-1).此时的富集系数虽然最高，但只有0.256，表明毛木耳对铅的富集能力较弱，绝大多数的铅没有迁移到子实体中，而是留在废菌棒中，但还是超过了相关标准的规定量.

根据栽培料和子实体中的铅含量建立吸收模型方程：y=1.926lnx-1.896，相关系数(R2)为0.941，表明该模型能够很好地显示毛木耳对铅的富集规律.预测结果表明，当子实体中的铅含量达到国家标准的限量规定，即y=1.0 mg·kg-1时，栽培料中铅含量的临界含量x=4.498 mg·kg-1.因此，如果栽培料中的铅含量大于此临界含量，推测栽培生产的毛木耳铅含量会超过GB 7096—2014[25]中的限量规定.因此，生产前对栽培料中的铅含量进行检测，可以预测产品的安全性，实现产品的产前控制.

表2 铅含量在白背毛木耳栽培过程中的变化Table 2 Changes in Pb content during A.heimuer cultivation

2.2 镉在白背毛木耳栽培过程中的迁移特性

白背毛木耳在栽培过程中，镉的迁移情况见表3.表3显示，镉的添加量为0～20 mg·kg-1时，随着添加量的增大，子实体和废菌棒中的镉含量总体上呈上升趋势.子实体与废菌棒中镉含量的比值以及富集系数均较低，表明毛木耳对镉的富集能力较弱，绝大多数的镉没有迁移到子实体中，而是留在废菌棒中.当栽培料中的镉含量为19.235 mg·kg-1时，子实体的镉含量(0.523 mg·kg-1)超过了GB 7096—2014[25]中的限量规定(0.5 mg·kg-1).当栽培料中的镉含量为0.214 mg·kg-1时，富集系数最高，为0.607.

表3 镉含量在白背毛木耳栽培过程中的变化Table 3 Changes in Cd content during A.heimuer cultivation

根据栽培料和子实体中的镉含量建立吸收模型方程：y=0.527 188/[1+EXP(1.340 6-0.327 281x)]，R2为0.976，表明该模型能够很好地表示毛木耳对镉的富集规律.预测结果表明，当子实体中的镉含量符合GB 7096—2014[25]中的限量规定(y=0.5 mg·kg-1)时，栽培料中镉含量的临界含量x=12.993 mg·kg-1.因此，生产前对栽培料中的镉含量进行检测，可以预测产品的安全性，实现产品的产前控制.

2.3 汞在白背毛木耳栽培过程中的迁移特性

白背毛木耳在栽培过程中，汞的迁移情况见表4.表4显示，汞的添加量为0～20 mg·kg-1时，随着添加量的增大，子实体和废菌棒中的汞含量呈上升趋势.子实体与废菌棒中汞含量的比值以及富集系数均较高，表明毛木耳对汞的富集能力很强，有一部分汞在毛木耳的栽培过程中迁移到子实体中.当栽培料中的汞含量为0.114 mg·kg-1时，子实体的汞含量(0.117 mg·kg-1)超过了GB 7096—2014[25]中的限量规定(0.1 mg·kg-1).当栽培料中的汞含量为1.227 mg·kg-1时，富集系数最高，为2.346.

表4 汞含量在白背毛木耳栽培过程中的变化Table 4 Changes in Hg content during A.heimuer cultivation

根据栽培料和子实体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为0.938，表明该模型能够很好地表示毛木耳对汞的富集规律.预测结果表明，若子实体汞含量符合国家标准限量时，栽培料中的汞不得检出.

2.4 砷在白背毛木耳栽培过程中的迁移特性

白背毛木耳在栽培过程中，砷的迁移情况见表5.表5显示，砷的添加量为0～15 mg·kg-1时，随着添加量的增大，子实体和废菌棒中的砷含量呈上升趋势.子实体与废菌棒中砷含量的比值以及富集系数均较低，表明毛木耳对砷的富集能力均较弱，大多数的砷没有迁移到子实体中，而是留在废菌棒中.当栽培料中的砷含量为4.919 mg·kg-1时，子实体的砷含量(1.060 mg·kg-1)超过了GB 7096—2014[25]中的限量规定(0.5 mg·kg-1).当栽培料中的砷含量为0.317 mg·kg-1时，富集系数最高，为0.457.

表5 砷含量在白背毛木耳栽培过程中的变化Table 5 Changes in As content during A.heimuer cultivation

根据栽培料和子实体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为0.998，表明该模型能够很好地表示毛木耳对砷的富集规律.预测结果表明，当子实体中的砷含量y=0.5 mg·kg-1时，栽培料中砷的临界含量x=2.9 mg·kg-1.因此，生产前栽培料中的砷含量必需小于2.9 mg·kg-1，才能保证产品的质量和安全.

3 讨论

福建省白背毛木耳的年出口量占全国的90%左右，具有较好的经济效益[26].近年来，白背毛木耳的重金属农药残留污染问题日益严重，造成毛木耳的产量、质量下降，出口产品污染物检测不达标，严重制约了白背毛木耳的生产和发展[26].

铅、镉、汞、砷是食用菌重金属污染中最常见的元素，也是影响食用菌安全生产的重要原因.本试验通过在栽培料中添加重金属，研究了铅、镉、汞、砷在白背毛木耳栽培过程中的迁移规律.结果表明：白背毛木耳对重金属镉、铅、砷、汞都具有一定的富集能力，其中，对铅和砷的富集能力较弱，对汞和镉的富集能力较强，对4种重金属富集能力的大小为：汞>镉>砷>铅.在添加含量的范围内，子实体中4种重金属的含量随着栽培料中重金属含量的增加而增大，这与金针菇[16]、茶树菇[17]、秀珍菇[14]等食用菌对4种重金属的吸收富集规律相似，表明栽培料中的重金属含量是影响子实体重金属含量超标的重要因素之一，但不同食用菌对不同重金属的吸收富集能力不同，如金针菇、茶树菇对汞的吸收富集能力较强[16-17]，而秀珍菇对铅和汞的吸收富集能力较强[14]，香菇对镉的吸收富集能力较强[27].季旭颖等[28]对金针菇、猴头菇和真姬菇的重金属含量和富集规律进行研究的结果显示，这3种食用菌培养基中铅和镉的限定量均比白被毛木耳的高，表明白被毛木耳对这两种重金属的富集能力相对于金针菇、猴头菇和真姬菇这3种食用菌更强，因此，栽培管理时需要更加严格管理.

肖淑霞等[29]对来自国内12个省份的食用菌生产主要原辅材料的重金属含量进行了分析，结果显示，铅、镉、汞、砷4种重金属均可在食用菌的主要栽培原料中检出，但不同来源及不同原料中的含量差异较大，其中，铅的含量相对较高.研究表明，影响食用菌中重金属富集的主要因素包括栽培料、空气、水质、土壤、食用菌种类、栽培方法、农业化学品的使用等，其中，从栽培基质中吸收、迁移和富集是食用菌重金属污染的一个重要因素[30].本试验结果也显示：毛木耳子实体中的重金属可以从栽培料中吸收富集且与栽培料中的重金属含量呈正相关.莫瑜等[18]研究表明，毛木耳子实体对污水中的重金属具有很强的吸附能力，对铅、镉的吸附量最高，分别可达到20.33和18.91 mg·g-1，在重金属含量为10 mg·L-1的溶液中，其吸附量也分别达到1.52和2.14 mg·g-1，远高于本试验从栽培料中富集的量.其原因可能是：毛木耳子实体与污水重金属直接接触，可以通过细胞表面吸附和细胞内累积等方式进行吸附[31]；而对栽培料中重金属的富集需要通过菌丝的吸收和迁移过程，富集的形式比较单一且受到迁移效率的限制；另外，重金属含量过高，菌丝被杀死，无法继续吸收与富集.

对栽培基质的检测和严格把关，选择优质的原料，从源头上切断重金属污染毛木耳，是毛木耳安全生产的一个重要环节.另一方面，本试验建立的预测模型可以从栽培料中的有害重金属含量来预测生产后的产品安全性，实现在产前控制产品的质量，研究结果可为毛木耳的安全生产和相关标准的制定提供依据.