黄背木耳对基质中铬的富集研究

代晓航,郭灵安,魏 超,陈 鹏

(1.农业部农产品质量安全风险评估实验室(成都),四川成都 610066; 2.中国烟草总公司四川省公司,四川成都 610041)

我国木耳产量一直位居食用菌生产品种前3位,仅次于平菇、香菇[1]。黄背木耳(Auriculariapolytricha)质地较黑木耳粗硬,但耐嚼,脆滑,厚实,朵形大,已日益受到人们的喜爱,且食、药兼用,已有研究验证了其营养及保健功效[2],在市场上以干品和鲜品两种方式进行销售。但同时木耳的质量安全也一直是关注的重点,包括农药残留、重金属污染、甲醛污染、二氧化硫污染、含有杂质等不洁物等,其中农残和重金属污染问题尤为突出[3]。截止目前已有多篇报道对黄背木耳重金属残留进行分析,其中陈黎等对四川3种食用菌中7种重金属含量测定表明,被检测食用菌中铬含量最高,是影响食用菌安全性的最主要因素[4]。另外,卢文芸在对食用菌重金属检测中也提到木耳中铬超标率高[5]。近期,姜源等对北京市售食用菌的重金属含量研究则表明铬含量按照GB2762对蔬菜的限量0.5 mg/kg全部未超标,但研究中未提及木耳种类[6]。而对木耳重金属残留的研究一直以来较多集中在镉、铅、砷、汞[7-8],铬相对较少。

本研究旨在通过添加实验,探讨四川地区黄背木耳主栽品种(上海1号和黄耳10号)基质与子实体中铬的相关性,明确子实体对基质中铬的富集能力,并对限量指标的设定提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄背木耳 品种为上海1号和黄耳10号，来自四川德阳生产基地；菌包原辅料 锯末，购自新疆；玉米面、玉米芯、石灰、棉籽壳 均购自四川；水 为四川德阳当地井水；浓硝酸 优级纯，西陇化工有限公司；高氯酸 优级纯，天津市鑫源化工有限公司；铬标准储备液(1000 mg/L) 国家标准物质研究中心；菠菜标样(GBW10015)和茶叶标样(GBW10016) 分析时逐级稀释至所需浓度，均来自地球物理地球化学勘查研究所；实验用水 为去离子水；硝酸铬Cr(NO3)3·9H2O 分析纯，纯度>99.5%,西陇科学股份有限公司。

CEM MarsXpress微波消解仪 CEM公司;NexION300D型电感耦合等离子体质谱仪 美国Perkin Elmer公司;AUY200型分析天平 日本岛津公司;EG37B电炉 Leb tech公司。

1.2 实验方法

1.2.1 添加实验 采用常规袋栽技术,在拌料时,先将不同浓度的硝酸铬分别混匀于井水中,再与栽培料充分拌匀后装入料袋。

硝酸铬共5个添加水平,添加浓度分别为0、1、5、10、20 mg/kg每个水平3个重复。两个品种基质中原辅料组成见表1。

表1 两个实验品种基质中原辅料组成Table 1 The composition of cultural media in two varieties

1.2.2 样品的采集要求 需取以下3类样品:组成菌包的各原辅料(锯末、玉米面、玉米芯、石灰、棉籽壳、水)、未接种的菌包2.5 kg/包(灭菌前后均取,包括0添加菌包和各添加水平的菌包3包、子实体(从第一潮始,至达到商品品性要求的黄背木耳,每潮分成3个样品,不少于3个潮次)。

1.2.3 样品处理 将食用菌样品置于电热恒温鼓风干燥箱内,60 ℃干燥至恒重,取出自然冷却,用粉碎机粉碎,过60目筛,将过好筛的样品装在封口袋中,于-20 ℃保藏备用。

1.2.4 样品检测 参照GB 5009.268-2016[9]和微波消解-电感耦合等离子体-质谱法测定食用菌中铬[10]含量。准确称取0.3000 g样品于微波消解罐中,加入约6 mL浓硝酸,采用CEM MarsXpress微波消解仪消化至溶液澄清透明,消解程序见表2,取出冷却至室温;在STG全塑通风吸毒柜内将消化罐内的消化液转移至三角瓶中,并将其置于电炉上加热蒸发至约0.5～1 mL。将三角瓶中剩余的消化液转移至10 mL的容量瓶内,用少量0.5%硝酸溶液淋洗三角瓶壁,并将淋洗液一并转入容量瓶中,0.5%硝酸溶液定容至刻度,摇匀备用。同时做样品空白,并将标准贮备液逐级稀释至1、5、10、50、100 μg/L,绘制标准曲线,详见表3。同时用标准物质菠菜标样(GBW10015)和茶叶标样(GBW10016)进行质控。

表2 微波消解程序参数Table 2 Parameters of microwave digestion procedure

表3 铬质量数、内标元素及校准曲线Table 3 Linear range and linear regression equation of chrome

1.3 富集系数计算方法

每个品种每个浓度共3潮9个检测值,算出平均值,除以基质中铬含量(平均值),得到富集系数,富集系数越高,子实体对基质中铬的富集能力越强。

1.4 数据处理

所有数据均采用Excel与SPSS 20.0进行差异性分析,显著水平为p<0.05[11]。

2 结果与讨论

2.1 黄背木耳基质中铬含量分析

两个品种各原辅料及菌包中铬含量分析,各辅料中铬含量见表4,灭菌前后菌包中铬含量差异性分析见图1、图2。

图1 上海1号基质灭菌前后铬含量比较Fig.1 Comparison of chromium content before and after sterilization of Shanghai 1注：不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)， 相同小写字母表示组内差异不显著(p>0.05)，图2～图4同。

图2 黄耳10号基质灭菌前后铬含量比较Fig.2 Comparison of chromium content before and after sterilization of Huang er 10

表4 两个实验品种基质中铬含量(mg/kg)Table 4 Chrome content of cultural media in two varieties(mg/kg)

从各原辅料中铬的检测数据来看,除水以外的所有原料中都有铬检出,主要分布在5～11 mg/kg之间,其中玉米芯和锯末的铬含量最高。混合装袋后菌包中铬含量在9 mg/kg左右(即空白含量)。因此可以认为,食用菌菌包中铬主要来自原辅料中锯末和玉米芯。

通过混料后基质即菌包在灭菌前后铬含量分析表明,由于基质本底值为9 mg/kg,所以5个实验添加浓度的最终真实浓度为:9、10、14、19、29 mg/kg。从图1、图2中可见,两个品种菌包在灭菌前后铬含量均无明显差异(p>0.05),因此,在控制菌包中铬含量时无需考虑菌包加工方式带来的影响。

2.2 两个品种1～3潮次子实体中铬含量分析

按照样品采收方法,每潮子实体共采收3次,即每潮次有3个分析数据,每个品种每个浓度采收3潮,将获得的检测数据用SPSS软件进行差异性分析,来比较各潮次子实体对铬的吸附差异,见图3、图4。计算富集系数来反应不同品种及不同初始污染浓度下子实体对基质中铬的富集能力,见表5。再将两个品种5个梯度添加的基质和子实体中铬平均值在Excel中绘制回归曲线,并得到回归方程,见图5。

表5 毛木耳子实体对基质中铬的富集分析Table 5 Accumulation analysis of chromium on Auricularia polytricha fruiting body from culture media

图3 各潮次子实体中铬含量差异分析(上海1号) Fig.3 Analysis on the difference of chromium content in different flushes(Shanghai 1)

图4 各潮次子实体中铬含量差异分析(黄耳10号)Fig.4 Analysis on the difference of chromium content in different flushes(Huang er 10)

图5 黄背木耳子实体中铬含量回归分析Fig.5 Regression analysis of chromium content in Auricularia polytricha fruiting body

从表5可以看出,子实体中铬含量随基质中铬含量增加而增加,但增长趋势随着基质中铬含量的增加渐缓,上海1号和黄耳10号子实体对基质的富集系数分别从0.112～0.204,0.087～0.212,基质中铬为9 mg/kg时,富集系数最高,而基质中铬含量达29 mg/kg左右时,富集系数最低。两个品种对铬的吸附能力相当。因此,黄背木耳子实体对基质中铬的吸附并非简单的线性关系,通过图5对数生长曲线的绘制,得到了回归方程,上海1号:y=1.3324ln(x)-0.9914,R2=0.9574,黄耳10号回归方程:y=0.7ln(x)+0.2221,R2=0.9129。图3中镉添加浓度为1 mg/kg，图4中镉添加浓度分别为5、20 mg/kg时，1～3潮子实体中铬浓度无明显差异(p>0.05)；图3中镉添加浓度为0、10 mg/kg，图4中镉添加浓度分别为1、10 mg/kg时，1、3潮子实体中铬浓度有显著差异(p<0.05)，第2潮与1、3潮子实体均无明显差异(p>0.05)；图3中镉添加浓度为5 mg/kg，图4中镉添加浓度分别为0时，1、2潮子实体中铬浓度无显著差异(p>0.05)，第3潮子实体铬含量降低，且与前面两潮差异显著(p<0.05)；图3中镉添加浓度为20 mg/kg时，第1潮子实体铬含量明显高于2、3潮，且差异显著(p<0.05)。因此1～3潮子实体对基质中铬的富集能力差异规律不明显。

3 结论

实验验证的两个品种黄背木耳子实体中铬含量随基质中铬含量增加而增加,但增加趋势随着基质中铬含量的增加逐渐减缓,说明子实体能对基质中铬富集,但富集能力有限。各潮次子实体对基质中铬的富集差异无明显规律,这与以往一些针对其他种类食用菌和不同重金属研究的结果存在较大差异[7,12],这种差异跟食用菌品种、重金属种类及存在形态等都有关系。

总之,食用菌中重金属的污染受多方面因素的影响,比如基质、环境,栽培方式和菌种等,但基质一直以来都是备受观注的主要污染源。通过人为添加实验来研究食用菌子实体对基质中重金属的富集有一定的局限性,比如添加的游离态重金属通常比实际基质中结合态的重金属更易被吸收。但考虑到风险最大化原则,可以用该方法作为风险评估的依据和支撑[13]。在GB2762-2017[14]中暂无木耳类食用菌中铬限量要求,建议增加限量标准,且明确干品或鲜

品。本次研究得到的回归方程可为限量标准的制订提供技术支撑。

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