山西双孢蘑菇主栽菌种的抗重金属污染能力筛选初报

周 林，郭 尚，刘 欣，刘晓刚，郭霄飞

(1.山西省农业科学院 食用菌研究所，山西 太原 030031； 2.山西农业大学 园艺学院，山西 太谷 030801)

我国是世界最大的食用菌生产国、消费国及出口国。据相关部门统计，2015年我国的食用菌生产总量(鲜品)达到3 476万t，在世界食用菌生产中位列第1，产量约占全球总产量的70%[1-3]。

双孢蘑菇(Agaricusbisporus)是世界代表性食用菌种类之一，其栽培的主要原料是农作物附属材料农秸秆、玉米芯、牛粪等，这些原料含有很多重金属成分，主要包括铅、砷、汞、镉等。近年来，对食用菌产品的重金属元素测定和污染评价研究主要集中在食用菌不同种类[4]、不同栽培方式[5]，以及不同地区[6-7]的产品上，关于双孢蘑菇实际生产用的栽培菌种的抗重金属污染能力及抗性菌种选育的报道很少。

山西省地处高山冷凉区域，初夏和夏末秋初的双孢蘑菇产品对解决夏季高温淡季供应和出口创汇具有重要作用。为了给消费者提供安全的双孢蘑菇产品，提高双孢蘑菇出口产品的品质档次，对山西当地实际生产用菌种的重金属富集特性进行了研究和筛选，对双孢蘑菇菌种的重金属污染等级、富集特性、食用安全性，以及抗性等进行分析，旨在为栽培应用和进一步选育抗重金属污染菌种、发展无公害双孢蘑菇生产等提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用6个双孢蘑菇菌种均由山西省农业科学院食用菌研究所保存：1号，ACC50554；2号，2796高邮；3号，F56；4号，白茶菇；5号，沐野1号；6号，美国A15。

试验场位于山西省山阴县宇昊蘑菇种植场。采用玉米芯、牛粪为主要原料，经过一次、二次隧道发酵后，在棚室层架上进行出菇管理，以泥炭土作为覆土材料。栽培管理同该种植场常规生产管理方法。

试验用栽培料和覆土中均含有较高含量的Cd、Pb、Hg、As，但未检出Cr。具体地：栽培料中Cd、Pb、Hg、As含量分别为0.07、4.94、0.31、2.98 mg·kg-1，覆土中Cd、Pb、Hg、As含量分别为0.06、1.93、0.32、14.10 mg·kg-1。

1.2 监测项目与方法

测试样品采自试验生产的生鲜双孢蘑菇(Agaricusbisporus)产品，以Pb、Cr、As、Hg、Cd为监测项目，测试仪器主要为原子吸收分光光度计和原子荧光光度计，测定方法分别参照国家标准GB 5009.12—2010、GB 5009.123—2014、GB 5009.11—2014、GB 5009.17—2014、GB 5009.15—2014。

1.3 评价依据

1.3.1 安全性评价

依据国家标准GB 2762—2012《食品安全国家标准 食品中污染物限量》的规定，食用菌及其制品中，Pb、As、Hg含量分别不得超过1.0、0.5、0.1 mg·kg-1，新鲜食用菌中Cd含量不得超过0.2 mg·kg-1。该标准并未规定食用菌及其制品中Cr的限量标准，本研究借鉴标准中关于蔬菜及其制品中Cr含量的限量规定，认定其限量值为0.5 mg·kg-1。

1.3.2 单项污染指数(Pi)

依据NY/T 398—2000《农、畜、水产品污染监测技术规范》，采用单项污染指数法评价食用菌中单项重金属的污染程度。

1.3.3 食用菌产品质量等级划分

依据NY/T 398—2000《农、畜、水产品污染监测技术规范》，根据Pi值评定食用菌等级：一级产品，Pi≤0.6；二级产品，0.61.0。

2 结果与分析

2.1 双孢蘑菇不同菌种的重金属含量及其抗性

2.1.1 Pb

从表1可以看出：所有供试菌种都含Pb。第一潮出菇子实体中，5号菌种含Pb量最低(0.047 mg·kg-1)，抗Pb污染的能力较强，其次是6号菌种，含Pb量为0.078 mg·kg-1，其余4个菌种的含Pb量均在0.1 mg·kg-1以上。第二潮出菇子实体中，3号菌种含Pb量最高(0.146 mg·kg-1)，其余菌种的Pb含量都在0.1 mg·kg-1以下。供试的6个菌种均未超出食品安全国家标准的限量规定，Pi值均在0.6以下，属于一级产品。在所有供试菌种中，5号和6号菌种抗Pb污染的能力较强，而3号菌种的Pb富集性最高。

表1双孢蘑菇不同菌种的铅含量及污染指数

Table1Pb content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌种Strain第一潮出菇子实体1st tide of mushroomPb含量Pb content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子实体2nd tide of mushroomPb含量Pb content/(mg·kg-1)Pi10.1140.1140.0600.06020.1110.1110.0570.05730.1100.1100.1460.14640.1010.1010.0640.06450.0470.0470.0830.08360.0780.0780.0670.067

2.1.2 Cr

从表2可以看出： 6个供试菌种都含Cr。第一潮出菇子实体中，3号、4号、5号菌种Cr含量较低，抗Cr污染能力较强，而其他菌种Cr含量较高，在0.2 mg·kg-1以上，特别是2号菌种的Cr富集性最强，Cr含量达0.303 mg·kg-1。第二潮出菇子实体中Cr含量整体较高，除1号菌种外，都在0.2 mg·kg-1以上。虽然6个菌种的Cr含量均未超出食品安全国家标准的限量规定，但2号菌种的最高Pi值超出0.6，属于二级产品，其余产品虽属于一级产品，但也都显示出了较高的污染指数。

2.1.3 As

如表3所示，6个菌种的As含量都较低。第一潮出菇子实体中，3号和6号菌种未检出As，4号菌种的As含量最高(0.092 mg·kg-1)。第二潮出菇子实体中，同样以4号菌种As含量最高(0.123 mg·kg-1)，其次是3号菌种(0.090 mg·kg-1)和2号菌种(0.079 mg·kg-1)，其他菌种的As含量均较低。供试菌种的As含量均未超出食品安全国家标准的限量规定，依据Pi值判断，均属于一级产品。综合来看，5号和6号菌种抗As污染的能力较强，4号菌种抗As污染的能力较弱。

表2双孢蘑菇不同菌种的铬含量及污染指数

Table2Cr content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌种Strain第一潮出菇子实体1st tide of mushroomCr含量Cr content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子实体2nd tide of mushroomCr含量Cr content/(mg·kg-1)Pi10.216 0.4330.183 0.36720.303 0.6060.229 0.45830.187 0.3730.260 0.51940.186 0.3710.219 0.43850.197 0.3950.249 0.49860.201 0.4030.288 0.576

表3双孢蘑菇不同菌种的砷含量及污染指数

Table3As content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌种Strain第一潮出菇子实体1st tide of mushroomAs含量As content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子实体2nd tide of mushroomAs含量As content/(mg·kg-1)Pi10.0540.1080.002 0.00420.052 0.1050.0790.1573——0.090 0.18140.0920.1830.123 0.24650.010 0.0210.0110.0216——0.0140.028

2.1.4 Hg

从表4可以看出：第一潮与第二潮出菇子实体中部分样品未检出Hg，即使是检出Hg的含量也较低，均未超出食品安全国家标准的限量规定。依据Pi值判断，均属于一级产品。供试菌种中除5号外，其他菌种都具有较强的Hg抗性。

2.1.5 Cd

由表5可见：第一潮出菇子实体中，5号菌种的Cd含量最高(0.008 18 mg·kg-1)，其余菌种的Cd含量均在0.005 mg·kg-1左右。第二潮出菇子实体中，同样以5号菌种的Cd含量最高(0.007 52 mg·kg-1)，4号菌种次之(0.006 59 mg·kg-1)，其他菌种的Cd含量都在0.003～0.004 mg·kg-1。供试菌种的Cd含量均未超出食品安全全国家标准的限量规定。依据Pi值判断，5号菌种的Cd富集性较大，其次是4号菌种，而1号菌种的Cd富集能力最弱，抗Cd污染能力较强。

表4双孢蘑菇不同菌种的汞含量及污染指数

Table4Hg content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌种Strain第一潮出菇子实体1st tide of mushroomHg含量Hg content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子实体2nd tide of mushroomHg含量Hg content/(mg·kg-1)Pi1————20.00020.002——30.00020.002——4——0.00030.00350.00130.0130.00040.0046————

表5双孢蘑菇不同菌种的镉含量及污染指数

Table5Cd content and single pollution index in different strains ofAgaricusbisporus

菌种Strain第一潮出菇子实体1st tide of mushroomCd含量Cd content/(mg·kg-1)Pi第二潮出菇子实体2nd tide of mushroomCd含量Cd content/(mg·kg-1)Pi10.00429 0.0210.00384 0.01920.00506 0.0250.00359 0.01830.00566 0.0280.00380 0.01940.00513 0.0260.00659 0.03350.00818 0.0410.00752 0.03860.00523 0.0260.00330 0.017

2.2 双孢蘑菇不同菌种的重金属抗性综合评价

依照双孢蘑菇菌种对5种重金属的Pi值从低到高分别赋值6～1分，作为该菌种对某一重金属抗性的得分，累加各重金属元素抗性的单项得分作为综合得分，表征菌种抗重金属污染的能力，综合得分越高，表明菌种对重金属的抗性越强。由表6可见，1号和6号菌种的综合得分最高，说明其对5种类重金属污染具有较强的抗性，5号和2号菌种次之，3号和4号菌种抗性相对较弱。

表6双孢蘑菇抗重金属污染能力综合评价

Table6Evaluation of heavy metal resistance ofAgaricusbisporus

菌种Strain单项重金属抗性得分Score of heavy metal resistancePbCrAsHgCd综合得分Total score126466242313451631324313445122145546111766256423

3 讨论

食用菌对重金属元素具有富集作用，最早是由Stijve等[8]在研究蘑菇属(Agaricus)食用菌对重金属Cd的积累时发现的。随后，又有很多的研究发现大型真菌，包括很多种食用菌，都具有富集重金属的特性[9-10]。本研究中，除极少数样品外，所有供试双孢蘑菇菌种均测出含有重金属，但依据食品安全国家标准，都未超出限量标准，总体来说，这些菌种的重金属富集性小，质量安全风险低，可以放心食用。

Cr是人体必需的微量元素，低浓度时对人体有好处，但浓度过高则会对人体产生毒害。Cr在人体中有2种存在形式：三价铬与六价铬，其中，三价铬对人体有益，而六价铬却是有毒的，会引起皮肤、肾脏等各种疾病。食用菌产品对Cr具有一定的富集特性。卢文芸等[11]的研究指出，贵阳市和铜仁市生产的香菇、蘑菇、木耳、金针菇中都检测到了铜、锰、铬、镍，且4种食用菌中的铬含量全部超过国家标准，而且蘑菇对重金属的富集能力要强于其他几种食用菌。林少美等[12]研究了食用菌鲜品和干品积累铬的特性，结果显示，铬在鲜食用菌中含量很低，均未超过0.10 mg·kg-1，但在干制食用菌产品中含量存在较大差异，平均值为0.70 mg·kg-1，最高值为5.1 mg·kg-1。不同种类的食用菌产品铬含量存在很大差异，海鲜菇是杏鲍菇的34倍，干制食用菌产品中木耳是茶树菇的60倍。在本研究中，供试6个双孢蘑菇菌种都测出有Cr，而且测量值范围较大，显示了同一种类食用菌不同菌种间的差异，这一结果与卢文芸等[11]、林少美等[12]的观点一致。在国家标准GB 2762—2012《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中，并无食用菌及其制品中Cr的单列标准，因此，本研究采用了蔬菜及其制品标准对双孢蘑菇进行评价。今后，应对食用菌产品Cr积累现象加强研究，并制定相应的限量标准。另外，本研究并未区分测定不同价位Cr的含量，因此未能对铬的安全风险进行评价，这有待于今后进一步细化研究。

不同种类的食用菌产品对于重金属元素的积累特性和富集能力是不同的，同一种类食用菌的不同菌种对于重金属元素的积累特性也存在很大差异。郑伟华等[4]对7种主要食用菌的重金属含量进行了研究，指出双孢蘑菇对汞、砷、镉的富集性较大，黑木耳对铅的富集性较高，阿魏菇对铅的富集性较低。胡时荣[13]在研究双孢蘑菇菌丝体的重金属吸附时发现，不同菌种吸附重金属的能力不同。本研究也得到了同样的结果，供试6个双孢蘑菇菌种对5种重金属元素表现出了不同的富集反应，菌种间Cr富集程度的差异最小(变异系数15.17%)，而对砷(As)的富集特性差异最大(变异系数95.65%)。利用这些菌种对重金属富集特性和抵抗重金属污染能力的差异性可以筛选出重金属富集性低的抗重金属污染菌种。

研究表明，通过筛选抗重金属污染(重金属低积累性)的作物品种来减少食物链重金属富集是科学的、可行的[14]。本研究中，1号和6号菌种对于这5种重金属污染抗性较强，5号和2号菌种次之，3号和4号菌种重金属污染抗性较弱。6号菌种是从美国引进的，1号菌种虽然是从中国农业微生物菌种保藏中心购入的，但查阅资料得知，这一菌种是由中国农业大学食用菌实验室从德国引进的。据此推测，这2个菌种的重金属低积累性可能与其国外遗传背景有一定的相关性。2号菌种是从江苏高邮食用菌研究所购入的，其具有较高的抵抗5种重金属污染的能力，这与胡时荣[13]的研究结果相同。5号菌种沐野1号是笔者所在研究所从野生双孢蘑菇中选育的菌种，具有良好的农艺性状，对5种重金属的抗性表现良好。但本研究未进行野生沐野蘑菇与选育菌种沐野1号的重金属积累特性比较，今后应在这方面加强试验。

本研究对双孢蘑菇试验生产用的栽培料和覆土的重金属元素含量也进行了测定，但Cr未检出，其他4种重金属在栽培料中的含量从高到低表现为Pb>As>Hg>Cd，在覆土中表现为As>Pb>Cd>Hg。在栽培料和覆土中，Pb和As的含量均较高，但供试的各菌种中Pb和As的含量却并不是最高的；在栽培料和覆土中未检出Cr，但供试菌种中都测出了较高的Cr含量。这一结果与强承魁等[6]的研究结果具有很大的相似性。强承魁等[6]研究报道了徐州地区的覆土与双孢蘑菇子实体的重金属含量，虽然覆土中含有较高的Pb，在子实体中却未检出。这些结果说明，双孢蘑菇对重金属的富集特性与培养基质中的重金属含量并不是直接相关的，受本身遗传特性影响更大，而环境条件并不是或不完全是决定因素。在测试双孢蘑菇菌种对重金属的富集特性或筛选抗性菌种时，应在统一、一致的栽培试验条件下，比较各个菌种的富集特性和抗性表现，充分兼顾环境条件的影响，以便选育出更加优良的重金属抗性强的菌种。