云南野生食用牛肝菌中镉含量测定及食用安全评估

杨天伟,张　霁,李　涛,王元忠,*,刘鸿高

(1.云南农业大学农学与生物技术学院,云南昆明 650201;2.云南省农业科学院药用植物研究所,云南昆明 650200;3.云南省省级中药原料质量监测技术服务中心,云南昆明 650200;4.玉溪师范学院资源环境学院,云南玉溪 653100)



云南野生食用牛肝菌中镉含量测定及食用安全评估

杨天伟1,2,张霁2,3,李涛4,王元忠2,3,*,刘鸿高1，*

(1.云南农业大学农学与生物技术学院,云南昆明 650201;2.云南省农业科学院药用植物研究所,云南昆明 650200;3.云南省省级中药原料质量监测技术服务中心,云南昆明 650200;4.玉溪师范学院资源环境学院,云南玉溪 653100)

以采自云南不同地区17种野生食用牛肝菌及其生长土壤为研究对象,采用ICP-AES法测定牛肝菌及土壤中有毒重金属Cd含量。分析不同种类牛肝菌对Cd的富集规律,及与生长土壤之间的联系;根据GB 2762-2012和FAO/WHO规定的每周Cd允许摄入量(provisional tolerable weekly intake,PTWI)评估云南野生牛肝菌的Cd暴露风险。结果显示,不同种类牛肝菌对Cd的富集量具有明显差异,菌盖、菌柄的Cd含量分别在3.03～18.89 mg/kg干重(dw)和2.13～10.03 mg/kg dw之间;除黄网柄粉牛肝菌外,菌盖与菌柄的Cd含量比值均大于1(Q(C/S)>1),表明牛肝菌菌盖对Cd的富集能力强于菌柄;不同种类牛肝菌菌盖、菌柄的富集系数分别在0.08～1.55和0.06～0.71之间,多数牛肝菌的Cd含量与其生长土壤的Cd含量成正相关关系,表明牛肝菌对Cd的富集程度与种类和土壤背景有关;分析牛肝菌的食用安全性表明,17种牛肝菌菌盖、菌柄的Cd平均含量均超过GB 2762-2012规定的Cd限量标准;假设成年人(60 kg)每周食用500 g新鲜牛肝菌,则部分牛肝菌摄入的Cd超过FAO/WHO规定的允许摄入量标准,应避免长期或过量食用。

野生食用牛肝菌,重金属,富集系数,镉,健康风险

真菌在元素循环中起着重要作用,能够吸收、蓄积、转化和转移多种矿质元素[1-3]。食用菌在吸收必需、有益元素的同时也会富集镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)等有毒重金属元素[4-6],并通过食物链蓄积于人体的肾脏、肝脏、脑组织等器官,严重危害人类健康[7-8]。

食用菌对重金属的富集量主要与土壤、水、空气等生长环境及食用菌种类、生长阶段有关[9-10]。当土壤、水、空气等环境因子受到重金属污染时,食用菌的重金属含量一般会相对增加[11-12]。Jarzyńska等[13]测定了不同地区灰疣柄牛肝菌(Leccinumgriseum)中多种矿质元素,发现不同地区的牛肝菌样品中矿质元素含量具有差异。黄晨阳等[14]测定了云南12种野生食用菌中As、Cd、Hg和Pb的含量,发现不同种类食用菌中重金属含量差异明显。

云南是我国野生食用菌自然产量和种类最多的地区之一[15]。野生牛肝菌是云南主要采食和贸易的种类,也是云南出口菌类中换汇率较高的商品[15-16]。然而随着人们对食品安全的重视,牛肝菌中重金属超标、尼古丁超标的现象受到广泛关注,重金属超标是影响牛肝菌品质、食用安全及出口贸易的主要原因[17-19]。

食用菌含有Cd结合蛋白、金属硫蛋白、氨基酸、多糖等多种能够吸附Cd离子的物质[20-22];因此,Cd成为最易被食用菌富集的有害元素之一[23-24]。本文收集了云南常见的17种野生牛肝菌及其生长土壤样品,采用ICP-AES法测定样品中的Cd含量,分析不同种类牛肝菌的Cd富集规律;将牛肝菌Cd含量与GB 2762-2012的Cd限量标准及FAO/WHO规定每周Cd允许摄入量进行比较,评价云南野生牛肝菌的食用安全性。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

65%硝酸、2%高氯酸、38%盐酸等试剂均为优级纯;30%过氧化氢、40%氢氟酸等试剂为分析纯;Cd元素标准溶液济南众标科技有限公司;茶叶标准物质:GBW07605购自地矿部物化探研究所;实验用水为超纯水。

ICPE-9000电感耦合等离子体原子发射光谱仪日本岛津公司;MARS6型微波消解仪美国CEM公司。

牛肝菌样品,均采于2012年8月,牛肝菌采集后刮去泥土、砂石、枯枝等杂物,用自来水清洗干净,再用超纯水漂洗,于50 ℃烘干,粉碎过80目塑料筛盘,用自封袋保存、备用。样品种类及详细采集地点见表2。

土壤样品,为相应牛肝菌采集点的生境土(0～10 cm),土壤样品采集后去除枯枝、砂石等异物,风干,粉碎过80目筛,储存于自封袋中备用。

1.2实验方法

1.2.1样品消解牛肝菌消解:精密称取0.5000 g牛肝菌样品于消解罐中,加入6 mL浓硝酸,2 mL30%双氧水和2 mL超纯水,加盖密封,按表1的微波消解条件将样品消解完全,冷却后取出消解罐,消解液转移到25 mL比色管,用超纯水定容到25 mL刻度线,摇匀,澄清后待测。用同样的方法消解茶叶标准物质,制备空白样品。

土壤消解:准确称取0.1000 g样品于聚四氟乙烯烧杯中,加入6 mL浓硝酸,1 mL高氯酸。放在置于通风橱中的电热板上加热到170 ℃,当硝酸被赶尽,出现大量高氯酸分解产生的白烟,样品成糊状时,取下冷却。加入0.5 mL高氯酸和10 mL氢氟酸,置于电热板上,加热到210 ℃使硅酸盐等矿物质分解,停止冒白烟时,取下冷却。加10 mL盐酸,低温加热使残渣溶解,冷却后转移到25 mL比色管,用超纯水定容,摇匀,澄清后待测。

表1　微波消解条件Table 1　Microwave digestion conditions

1.2.2建立标准曲线取1 mL Cd元素标准溶液(1000 μg/mL)于100 mL容量瓶中,用10% HNO3定容,摇匀配成10 μg/mL的Cd元素标准储备液。分别取0.00、0.20、0.50、1.00、5.00、10.00 mL Cd元素标准储备液于100 mL容量瓶中,加入10% HNO3配制成0.0、0.02、0.05、0.1、0.5、1.0 μg/mL的标准溶液,建立Cd元素的标准曲线。

1.2.3Cd元素含量测定采用ICP-AES法测定牛肝菌、土壤及茶叶标准物质中Cd含量;仪器参数为:输出功率:1.2 kW,载气流速:0.7 L/min,等离子体气流速:10 L/min,辅助气流速:0.6 L/min,高频频率:27.12 MHz。Cd元素测定波长选择214.438 nm。

1.2.4实验数据处理牛肝菌的Cd元素含量进行方差分析,比较不同种类牛肝菌对Cd的富集情况;根据FAO/WHO规定的每周Cd允许摄入量标准和我国GB2762-2012规定的食用菌Cd限量标准,评估野生牛肝菌食用安全性及Cd暴露风险。

2　结果与讨论

2.1实验方法准确性

Cd元素的标准曲线方程为:y=1.4201x+0.3287相关系数R2=0.9993。平行3次测定茶叶标准物质中Cd平均含量为0.06±0.02 mg/kg与标准值0.057±0.01 mg/kg相近,牛肝菌样品的Cd加标回收率为93.6%,表明该方法准确、可靠。

2.2Cd含量分析

2.2.1牛肝菌样品Cd含量表2为不同产地、种类牛肝菌菌盖、菌柄及土壤的Cd含量测定结果,由表2可知,不同产地、种类牛肝菌的Cd含量差异明显。分析不同种类牛肝菌菌盖的Cd含量可知,采自大理弥渡的红网牛肝菌(Boletusluridus)菌盖的Cd平均含量最高,达到18.89 mg/kg dw;其次是采自普达措国家森林公园的云绒盖牛肝菌(Xerocomusversicolor),菌盖的平均含量为14.42 mg/kg dw,这两种牛肝菌菌盖中Cd含量具有差异但未达到显著水平(p>0.05);采自红河石屏黄网柄粉牛肝菌(Pulveroboletusretipes)菌盖中Cd平均含量最低,为3.03 mg/kg dw,该样品与上述两种牛肝菌菌盖的Cd含量有显著差异(p<0.05)。不同种类牛肝菌菌柄中Cd含量最高的是采自红河个旧的朱红牛肝菌(Boletusrubellus),平均含量为10.03 mg/kg dw,其次是采自普达措国家森林公园的黑粉孢牛肝菌(Tylopinusnigerrimus),平均含量为9.40 mg/kg dw,两者的Cd平均含量未达到显著水平;黑鳞疣柄牛肝菌(Leccimumatrostipiatum)菌柄中Cd含量最低为2.13 mg/kg dw。

由同一种牛肝菌不同子实体的Cd含量范围可知,同一种牛肝菌不同子实体菌盖或菌柄的Cd富集量也具有明显差异,例如采自保山市隆阳区的小美牛肝菌(Boletusspeciosus)菌盖的Cd含量范围在3.62～24.87 mg/kg dw之间,采自大理永仁县的铜色牛肝菌(Boletusaereus)菌柄的Cd含量在未检出～10.98 mg/kg dw之间,不同牛肝菌子实体Cd含量波动较大。

2.2.2同一地区不同种类牛肝菌Cd含量以采自普达措国家森林公园的不同种类牛肝菌为例,分析同一地区不同种类牛肝菌对Cd的富集规律。由表2,图1可知采自普达措的不同种类牛肝菌对Cd的富集量具有明显差异,云绒盖牛肝菌菌盖的Cd含量最高,为14.42 mg·kg-1dw;其次是黑粉孢牛肝菌及美味牛肝菌(Boletusedulis)的菌盖,含量分别为:11.86 mg·kg-1dw和11.50 mg·kg-1dw。菌柄中Cd含量最高的是黑粉孢牛肝菌,最低的是黑鳞疣柄牛肝菌,含量为9.40 mg·kg-1dw和2.13 mg·kg-1dw,两种牛肝菌菌柄的Cd含量差异显著(p<0.05)。

图1　采自普达措的不同种类牛肝菌Cd含量Fig.1　The Cd contents in different species of boletes collected from Pudacuo注:图中不同小写字母菌盖的Cd含量有显著差异, 不同大写字母表示菌柄的Cd含量有显著差异,(p<0.05)。

2.2.3牛肝菌不同部位Cd含量分析大量研究显示,食用菌的不同部位对矿质元素富集程度不同,一般菌盖富集量高于菌柄。由表2可知,同一牛肝菌不同部位(菌盖、菌柄)对Cd的富集量具有差异,根据同一牛肝菌菌盖与菌柄的比值(Q(C/S))可知,除采自红河石屏的黄网柄粉牛肝菌的Q(C/S)值小于1以外,其余样品的Cd含量均大于1,表明不同种类牛肝菌菌盖对Cd的富集能力大于菌柄,其中采自大理永仁县的铜色牛肝菌菌盖的Cd含量是菌柄的4.4倍(Q(C/S)=4.4)。

2.3牛肝菌的富集系数(BCF)

图2为不同产地、种类牛肝菌及其生长土壤中Cd含量的折线图。由图2、表2可知,牛肝菌菌盖、菌柄的Cd含量与相应的生长土壤存在一定的相关性,牛肝菌的生长土壤中Cd含量升高时,多数牛肝菌菌盖、菌柄的Cd含量也随之升高,但牛肝菌Cd含量升高趋势还与种类有关。

图2　不同产地、种类牛肝菌及其生长土壤中Cd含量折线图Fig.2　The Cd contents in different species of boletes and the topsoil collected from different origins

富集系数(Bioaccumulation factor,BCF)是指食用菌的元素含量与生长土壤中元素含量之比,能反应食用菌与生长土壤的相关性及元素的迁移难易程度。由图3、表2可知,不同种类牛肝菌菌盖的富集系数在0.08～1.55之间,菌柄的富集系数在0.06～0.71之间;除15号样品外,牛肝菌菌盖对Cd的富集能力强于菌柄,例如铜色牛肝菌菌盖的Cd富集系数为1.55,而菌柄的富集系数仅为0.35,异色疣柄牛肝菌(Leccinumversipelle)菌盖、菌柄的富集系数分别为1.07和0.58。综上可知,牛肝菌对Cd的富集量与相应的生长土壤有密切关系,且不同种类牛肝菌对Cd的富集程度不同,同一牛肝菌菌盖对Cd的富集能力强于菌柄。

表2　牛肝菌及生长土壤的Cd含量,菌盖与菌柄的Cd含量比、富集系数及Cd摄入量评估Table 2　The Cd contents of bolete mushrooms and its growth soil,cap to stipe concentration quotien t(Q(C/S)),bioaccumulation factor and Cd intake estimates

注:同一列中不同小写字母表示牛肝菌的Cd含量差异显著(p<0.05);Q(C/S):指同一牛肝菌菌盖与菌柄的Cd量含比;“#”指食用500 g新鲜牛肝菌摄入的Cd，Cd含量数据第一行表示平均值，第二行是范围，第三行是中间值。

图3　不同产地、种类牛肝菌对Cd的富集系数Fig.3　The bioaccumulation factor of different species of boletes collected from different origins

2.4牛肝菌食用安全评估

食用菌中重金属含量超标是威胁消费者健康,影响食用菌产业发展的重要因素。GB 2762-2012规定的食用菌及其制品中Cd含量应低于0.5 mg/kg,由表2可知,不同种类、产地牛肝菌菌盖、菌柄的Cd平均含量均超过GB 2762-2012的食用菌Cd限量标准;由牛肝菌子实体的Cd含量范围可知,极少数牛肝菌子实体的Cd含量未超标。

为避免或减少Cd暴露对人体健康造成危害,FAO/WHO规定人体每周Cd允许摄入量(provisional tolerable weekly intake,PTWI)应小于0.007 mg·kg-1body weight(bw)。按成年人平均体重60 kg计算,每人一周Cd允许摄入量为:60×0.007=0.42 mg。假设成年人每周食用500 g新鲜牛肝菌,则由牛肝菌摄入的Cd为:0.5×牛肝菌Cd含量×10%(10%指牛肝菌干重约占总质量的比例)。

由表2可知食用500 g新鲜牛肝菌菌盖或菌柄,摄入的Cd分别在0.15～0.94 mg和0.11～0.50 mg之间。与成年人每周Cd允许摄入量0.42 mg相比,食用500 g新鲜牛肝菌,则多数牛肝菌所摄入的Cd低于PTWI标准;然而采自普达措国家森林公园的美味牛肝菌和异色疣柄牛肝菌的菌盖,黑粉孢牛肝菌及采自红河个旧的朱红牛肝菌菌柄等少数牛肝菌的Cd摄入量高于PTWI标准,一次性食用过量或长期食用有一定的Cd暴露风险。

2.5牛肝菌Cd超标的原因及防治措施

野生食用菌对重金属的富集程度与其所生长的土壤、大气、水分等环境因子密切相关[11-12]。近年来随着经济社会发展,排放工业“三废”,施用含重金属的农药、化肥及城市生活垃圾不断增加,已严重影响野生牛肝菌的生长环境[25-26],成为野生食用菌中有毒重金属含量超标的主要原因。目前能进行人工栽培的牛肝菌种类较少,难以实现大规模人工栽培和控制牛肝菌的生长环境;因此,改善生态环境,提高人民环境保护意识,减少废弃物排放,同时增加野生牛肝菌的基础研究及人工栽培实验研究,通过加大人工栽培规模,人为控制牛肝菌的生长环境,从而减少牛肝菌有害重金属物质的积累。

3　结论

采用ICP-AES法测定了云南不同地区、不同种类野生牛肝菌及其生长土壤中Cd含量,结果显示不同产地、种类牛肝菌对Cd的富集程度差异明显;同一牛肝菌子实体菌盖的Cd富集量一般高于菌柄。分析牛肝菌及其生长土壤中的Cd含量可知,牛肝菌富集的Cd含量与土壤的Cd含量密切相关,呈此增彼涨的规律,表明牛肝菌富集的Cd可能主要来源于土壤。牛肝菌菌盖、菌柄的Cd平均含量均超过GB 2762-2012规定的食用菌Cd限量标准。若成年人每周食用500 g新鲜牛肝菌,则食用黑粉孢牛肝菌、朱红牛肝菌等摄入的Cd超过FAO/WHO规定的人体每周Cd允许摄入量标准;为防止Cd暴露,应避免长期或过量食用。

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Determination of content of cadmium and health risk assessment in wild-grown bolete mushrooms from Yunnan province

YANG Tian-wei1,2,ZHANG Ji2,3,LI Tao4,WANG Yuan-zhong2,3，*,LIU Hong-gao1，*

(1.College of Agronomy and Biotechnology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;2.Institute of Medicinal Plants,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kunming 650200,China;3.Yunnan Technical Center for Quality of Chinese Materia Medica,Kunming 650200,China;4.College of Resources and Environment,Yuxi Normal University,Yuxi 653100,China)

17 species of wild-grown edible bolete mushrooms and the topsoil which collected from different regions of Yunnan province were used as the research objects. The content of toxic heavy metal cadmium in boletes was determined by ICP-AES. The enrichment regularities of Cd in different species of bolete mushrooms and the relationship of Cd contents between boletes and the topsoil samples were analyzed. The Cd exposure risk of the wild-grown bolete mushrooms from Yunnan was evaluated according to the GB2762-2012 and Cd Provisionally Tolerable Weekly Intake(PTWI)recommended by the FAO/WHO. The results showed that,there were obvious differences in enrichment of Cd contents in different species of mushroom samples,the Cd content in caps and stipes were in the range of 3.03～18.89,2.13～10.03 mg/kg dry weight(dw),respectively. Except thePulveroboletusretipes,the Cd content ratios of cap and stipe(Q(C/S))were greater than 1. It demonstrated that the accumulation ability of Cd in caps was stronger than that in stipes of the bolete mushrooms. The bioaccumulation factor of caps and stipes of different bolete mushroom samples were in the range of 0.08～1.55 and 0.06～0.71,respectively. The contents of Cd in most boletes and the topsoil were positively related which showed that the Cd accumulation degree was related to the species and soil background. After analyzing the edible safety of boletes,it showed the contents of Cd in 17 species of wild-grown bolete mushrooms exceed the Cd limited standard which prescribed by GB2762-2012. If adults(60 kg)eat 500 g fresh bolete mushrooms a week,Cd intakes in part of boletes would be higher than the PTWI standard which shows that these mushrooms couldn’t be ate for long-term or excessively.

Wild-grown edible bolete mushrooms;heavy metal;bioaccumulation factor;Cd;health risk

2016-01-14

杨天伟(1989-),男,硕士研究生,主要从事野生食用菌资源评价与应用研究,E-mail:yangtianweizj@126.com。

王元忠(1981-),男,硕士,助理研究员,主要从事食药用真菌资源研究,E-mail:boletus@126.com。

刘鸿高(1974-),男,硕士,教授,主要从事食用菌资源评价与应用研究，E-mail:honggaoliu@126.com。

国家自然科学基金地区项目(31260496,31460538)。

TS201.2

A

1002-0306(2016)15-0354-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.061