食用菌漆酶及其对农药残留降解作用的研究进展

刘绍雄 李建英 刘春丽 王明月 罗孝坤 张微思*



食用菌漆酶及其对农药残留降解作用的研究进展

刘绍雄1李建英1刘春丽1王明月3罗孝坤2张微思1*

（1. 中华全国供销合作总社昆明食用菌研究所，云南 昆明 650221；2. 云南省供销合作社科学研究所，云南 昆明 650221；3. 云南省农村科技服务中心，云南 昆明 650021）

综述食用菌产漆酶规律、食用菌农药残留消解规律，以及漆酶对农药残留降解作用等方面的研究进展。其中，食用菌产漆酶规律的研究包括不同食用菌的产酶规律、食用菌漆酶的酶学特性、漆酶与食用菌生长相关性等；食用菌的农药残留消解规律的研究内容含食用菌培养基中和子实体中的农药残留消解两个方面。

食用菌；漆酶；农药残留；降解作用

我国是农业生产大国，农药作为农业生产中的重要植保产品，在保障农业的稳产、高产中发挥了不可替代的作用[1]。在食用菌生产中，除了病虫害防治中农药的不规范使用带来的直接农药残留风险外，使用有农药残留的土壤、水及栽培料等也会间接导致食用菌农药残留问题[2]。随着食品安全问题越来越受到人们的重视，食用菌中的农药残留问题也日益被关注，已成为影响我国食用菌产业健康可持续发展的主要制约因素之一。

食用菌漆酶（Laccase）是指食用菌在其生长发育过程中产生的一种含铜多酚氧化酶[3, 4]，是食用菌胞外酶系的主要成员之一。有研究表明，漆酶在食用菌的生长过程中具有重要的功能，如：降解培养料中的木质素，促进菌丝体的生长发育和香菇菌棒转色，抑制杂菌生长，降解农药残留等[5～7]。目前，已有学者对食用菌漆酶的生物学性质及其在环境修复和食品领域中的应用研究进展进行了综述，但对食用菌漆酶及对农药残留降解作用的相关综述鲜有报道。本文结合前人的研究报道，综述食用菌产漆酶规律、食用菌中农药残留的消解规律，以及漆酶对农药残留降解作用等方面的最新研究进展，以期为食用菌中农药残留治理、安全生产、漆酶的开发利用等提供理论依据。

1 食用菌产漆酶规律研究

不同食用菌品种产漆酶能力不同，且漆酶在食用菌不同生长阶段和不同生长条件下，其酶活规律也不尽相同。因此，研究不同食用菌品种的产漆酶能力、产酶规律、酶学特性及调控机制等，对食用菌漆酶的开发与利用具有重要作用。

1.1 不同食用菌产酶规律

目前，在食用菌漆酶相关研究报道中，关于漆酶酶活规律及酶学特性研究的报道较多。孙淑静等[8]对不同食用菌品种产漆酶规律的研究结果，产漆酶能力较强的菌种菌丝生长较快，产酶高峰大多出现较早；而产漆酶能力较弱的菌种菌丝生长较慢。朱海潇[6]通过比较食用菌产漆酶能力，并对漆酶性能进行了研究，发现液体发酵周期较短、易培养的菌株产漆酶能力较强；发酵周期较长、培养难度较大的菌株产漆酶能力极弱。这些研究均表明食用菌菌株产漆酶能力与菌丝生长速度有密切关系。

1.2 食用菌漆酶的酶学特性

研究显示，漆酶具有较为广泛的底物专一性和较好的稳定性，具有很高的应有价值[9]。不同食用菌漆酶的酶学特性不尽相同。窦隆等[9]的研究表明，糙皮侧耳漆酶最适反应温度为63 ℃，最适反应pH为6.0；Cu2+、Mn2+、Zn2+对酶的活性有促进作用，Ca2+、Fe2+、Fe3+和Pb2+对酶活表现为抑制。万善霞等[10]研究认为，杏鲍菇漆酶最适反应温度为45 ℃，最适pH为3.0；Na+、K+、Mg2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+对酶的活性有促进作用，Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ag+则有抑制作用。张初署等[11]研究指出，食用菌SJ-1漆酶的最适反应温度为35 ℃，最适反应pH 为3.0；Cu2+对该漆酶的酶活有一定的激活作用，而Fe2+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+对其酶活有较强的抑制作用。肖楚[12]研究表明，黑木耳漆酶最适反应温度为45 ℃，最适反应pH为4.0。姚良同等[13]的研究结果，滑菇漆酶最适反应温度为30 ℃，最适反应pH为4.8。赵晓燕等[14]研究认为，灰树花漆酶最适反应温度为65 ℃，最适反应pH为2.2。总的来说，多数食用菌漆酶的最适反应温度在30～65 ℃之间，最适反应pH在2.0～6.0之间，不同的金属离子可激活或抑制漆酶的活性。

1.3 漆酶与食用菌生长的相关性

漆酶作为食用菌胞外酶系的主要成员之一，对食用菌菌丝生长、原基形成、产量及农艺性状等均具有重要影响。袁胜东[15]研究表明，猴头菌漆酶与菌丝的大量生成有关，漆酶只是在菌丝生长活跃的时期与活跃的区域，酶活性较高；漆酶与猴头菌原基的形成相关，原基形成时出现酶活高峰。韩增华等[16]对黑木耳胞外酶活变化与栽培性状比较的研究揭示，漆酶与食用菌栽培产量呈正相关关系。张权[17]研究漆酶活性与香菇农艺性状关系的结果表明，漆酶活性越高，香菇转色越早，出菇也就越早。

2 食用菌中农药残留消解规律研究

栽培基料农药污染和出菇期直接喷施农药是造成食用菌农药残留的主要来源。因此，研究分析食用菌培养料和子实体中的农药残留及消解规律，为食用菌生产中的农药使用提供参考。

2.1 食用菌培养基中的农药残留与消解规律

食用菌栽培生产原料来源广泛，栽培方式多种多样，为了防治病虫害，减少污染，采用农药拌料栽培的情况非常普遍。因此，研究农药在食用菌培养基中的残留及消解规律十分必要。大量研究表明，食用菌的生长加速了培养料中的农药降解，对培养料进行高温灭菌能有效促成大多数农药的降解，而降解率大小与农药理化性质的稳定性有关，农药在培养料中消解动态符合一级动力学方程。曲明渣[18]研究表明，菌丝生长加速了培养料中的农药降解；高压灭菌对多菌灵、有机氯农药、百菌清降解有较大效应，降解率可达50%～97%。康文斌[19]研究显示，在灭菌24 h后的降解率毒死蜱达78.92%，甲氰菊醋为44.97%，多菌灵达76.60%；而甲萘威在灭菌12 h后的降解率就可达99.99%。温志强等[20]的研究结果，8种农药在高温灭菌30 h后，在培养料中的降解率达16%～100%。王瑞清等[21]研究认为，敌敌畏在常压灭菌6 h后几乎完全分解，百菌清和甲基托布津在灭菌 12 h后的降解率高达 90%以上。樊中臣[22]研究显示，联苯菊酯等5种供试拟除虫菊酯类农药在平菇培养料中的消解动态符合一级动力学方程。常津毓[23]的研究结果，吡虫啉在榆黄蘑和平菇及其培养料中的降解过程均符合一级动力学方程。刘洋等[24]研究表明，5种农药在培养料中的降解符合一级动力学方程。

2.2 食用菌子实体中的农药残留与消解规律

农药以拌料方式使用时，有些农药在高温灭菌和菌丝生长等环节中被降解，培养料中的农药残留不会向子实体转移。黎志银[25]研究表明，敌敌畏等 9 种农药以拌料方式使用，一些农药在高温灭菌中大部分就被降解，其中敌敌畏降解率近100%，在菌丝生长过程中也会降解大部分农药。樊中臣等[22]、曲明渣[18]、胡月等[26]研究均指出，拟除虫菊酯类农药、百菌清、吡唑醚菌酯农药易降解或被菌丝吸收固定，不会在子实体中残留。但康文斌[19]研究认为，田间推荐使用农药拌料栽培，易造成子实体农药残留超标，即使低浓度，有些品种也会产生农药残留，同时部分农药还会对子实体的产量和采收期造成影响。

研究表明，食用菌菌丝具有很强的农药富集能力[19]，而子实体对农药有一定的降解作用[24]，子实体中的农药消解速率要快于培养料[27]，农药在子实体中的残留消解过程符合一级动力学方程[22, 23, 26]。部分农药，如多菌灵、噻菌灵等，即使直接喷施于食用菌子实体，其在收获期的农药残留量也低于检出极限[27]。但农药直接喷施会导致不出菇或影响出菇品质等情况，且子实体生长周期较短，农药降解不彻底，容易出现子实体残留超标[28]。因此，在食用菌生产中，对原材料的使用应严格检测并控制农药残留，要规范农药的使用，应使用易降解、低残留、安全性高的农药，并尽可能地采用物理方法进行病虫害防治。

3 漆酶对农药残留的降解作用研究

从对食用菌菌丝、培养料及子实体中的农药残留消解规律的研究来看，食用菌的生长发育过程对农药的降解具有重要作用，而食用菌漆酶在其生长发育中具有重要功能。研究漆酶对农药残留的降解作用，将为食用菌农药残留治理、安全生产和漆酶的开发利用等提供理论依据。目前，关于食用菌漆酶降解农药作用的研究报道较少，漆酶对农药残留的作用研究主要集中在白腐真菌上，特别是多孔菌科。如：李环明[29]研究证明，白腐真菌漆酶对嘧菌酯有着高效的降解效果，筛选出的4种白腐真菌（野生香菇、轮纹韧革菌、朱红密孔菌和东方栓菌）对嘧菌酯的降解率可达80%以上。靖德军等[30]研究粗毛栓菌漆酶对有机磷农药的降解作用，指出在20～30 ℃范围内漆酶对4种有机磷农药的降解率为最大，适合于在自然环境下的降解。谷月[31]研究表明，一色齿毛菌漆酶对百菌清有很强的降解能力，经过活菌降解3天的样品中百菌清的残留率仅为1.92%。赵月春等[32]研究表明，多孔菌漆酶能提高土壤DDTs降解率。汪敏敏[33]研究显示，杂色云芝漆酶加香草醛介体体系对有机磷杀虫剂毒死蜱的降解作用最大，香草醛与毒死蜱的摩尔比分别为40和80，在30 ℃、pH 5.0的条件下，24 h内毒死蜱的降解率可达98%。以上研究都表明，真菌漆酶对不同农药具有较强的降解作用，且漆酶在固定化后或加入介体时，能有效促进其对农药的降解作用[33～37]。

4 展 望

农药的使用在食用菌生产中必不可少，如何规范用药，科学控制施药量，既达到植保效果，又不影响产品质量，是食用菌科学生产的重要问题。食用菌在生长发育过程中，通过自身的代谢对农药具有一定降解作用，漆酶作为食用菌代谢的重要胞外酶，既对食用菌的生长发育具有促进效果，又能对农药产生较强的降解作用。深入研究食用菌漆酶对农药残留的降解作用具有重要的现实意义。

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云南省应用基础研究计划青年项目“平菇漆酶对体内有机氯农药残留消解动态影响的研究”（2015FD071）

刘绍雄（1987—），男，助理研究员，主要从事食用菌菌种选育及栽培技术研究。E-mail：305475365@qq.com。

张微思（1982—），男，副研究员，主要从事食用菌研究工作。E-mail：zws82@126.com。

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2095-0934（2018）04-218-04