富硒黑木耳中硒及其伴生重金属风险分析

孙向东 金海涛 杜英秋 兰 静 赵 琳 张瑞英

（黑龙江省农业科学院农产品质量安全研究所， 农业农村部农产品质量安全风险评估实验室 （哈尔滨），哈尔滨 150086）

20 世纪60 年代， 我国医学专家通过对克山病、 大骨节病病因的系统研究， 明确了缺硒是引起这些疾病的主要原因。 调查发现， 我国土壤中硒含量普遍偏低， 我国约有72%的地区缺硒[1]。 黑龙江省克山县为典型的缺硒地区， 克山病即为缺硒引起的症状[2]。 病区的水土和粮食中硒含量明显过低，病区居民处于罕见的贫硒状态。 而水土中硒含量较高的地区， 该病几乎不出现[3]。 研究表明， 人体硒含量水平越低， 克山病发病率就越高[4]。 当时， 上述缺硒地区卫生部门通过给居民发放亚硒酸钠片补硒， 对防治克山病取得了良好的效果。

近年来研究发现， 直接服用硒酸钠、 亚硒酸钠等无机硒制剂对人体毒性大、 利用率低， 效果较差[5～6]。 经过生物富集作用， 食用富硒农产品补硒是较理想的方式， 具有吸收利用率高、 补硒效果好、 安全可靠等优点[5～7]。 在生物体内， 硒通常仅在一个有限的浓度范围内发挥有益的作用。 中国营养学会提出的硒摄入量推荐值为每日60～400 μg[9]。杨光圻教授根据大量资料， 曾提出硒的每人每日安全摄入量为400 μg[10]。 农业农村部食用农产品品质评价团队最新评估结果显示， 我国人均每日硒摄入量约为52.88 μg/d， 摄入量依然低于中国营养学会提出的最低推荐摄入量60 μg/d。 因此， 居民日常补硒仍很必要。

黑木耳是我国传统食用菌产品， 东北地区是我国黑木耳主产区。 富硒木耳有机硒转化率高， 富硒能力强， 硒的富集量可达普通木耳的几十倍、 甚至百倍， 是一种理想的富硒产品[8]。 东北地处缺硒地带， 富硒产品开发一直受到地方政府支持， 生产富硒木耳的农民合作社较多。 近年来， 有关食用菌易于富集重金属的报道已引起关注， 关于黑木耳富集重金属的研究也有报道[11～14]， 而富硒木耳是否也易于富集重金属， 具体情况如何目前尚不清楚。 本研究通过对目前东北地区生产的富硒木耳硒及重金属含量进行监测分析， 摸清富硒木耳重金属富集情况， 为富硒木耳产品质量控制提供参考数据， 亦为富硒木耳质量监管提供技术支撑。

一、 材料与方法

（一） 实验材料2019 年7 月中旬在黑龙江省内宝清县、 东宁市、 尚志市、 嘉荫县共走访调研5家富硒黑木耳生产合作社， 每家采集5 份富硒木耳样品， 1 份普通木耳样品， 每份 500 g， 1 个富硒木耳基质， 1 瓶富硒木耳生产用水500 mL， 总计25份富硒黑木耳样品、 5 份普通木耳样品、 5 份富硒黑木耳基质样品以及对应的5 份水源样品。 于2019 年8 月初在辽宁、 吉林两省调研了10 家富硒黑木耳生产农民合作社及公司， 总计采集了50 份富硒木耳样品， 10 份普通木耳样品， 8 份富硒木耳基质及8 份对应的水源样品。 在黑龙江、 吉林、 辽宁3 省总计采集样品116 份。 将每份富硒木耳、 普通木耳、 栽培基质样品各称取50g， 用中药粉碎机粉碎， 过 60 目筛， 混合均匀， 编号待测。

（二） 试剂硒及铬、 砷、 镉、 汞、 铅 5 种重金属元素标准物质均从国家标准物质研究中心购买。 重金属检测分析过程中所用高氯酸为优级纯（上海国药）； 试验器皿均用30%硝酸溶液浸泡24 h 后使用。

（三） 主要仪器iCAP Q 型电感耦合等离子体质谱仪 （ICP－MS， 美国 Thermo Scientific 公司）；原子荧光光度计AFS－9230 （北京吉天仪器有限公司）； TQ－S 液质联用仪（美国 Waters 公司）；高压密闭微波化学工作站（MARS X System， 美国CEM公司）， 超纯水处理系统 （Human up 900， 韩国）；精密微量移液器 （eppendorf 20～200 μL、 100～1 000 μL、 500～5 000 μL， 德国）； 500 g 摇摆式中药粉碎机 （DFY－500， 浙江温岭市林大机械有限公司）。

（四） 检测方法总硒、 铬、 砷、 镉、 汞、 铅按照陈国友等[15]的方法， 准确称取干粉样品0.25 g， 置于洁净的聚四氟乙烯微波消解内罐中， 加入5.0 mL 浓 HNO3， 浸润放置 30 min， 再加入 2.0 mL H2O2， 放置几分钟， 盖上内盖， 安装好保护套， 将消解罐放入微波消解工作站内， 按照参考文献设定的升温程序进行微波消解。 冷却后用超纯水少量多次转移试样消解液定容到50 mL， 摇匀备用， 同时做试剂空白及国家标准物质验证试验。 检测方法的质量控制信息见表1。

表1 检测方法的质量控制信息

通过对国家标准物质螺旋藻 （GBW10025） 中各元素的测定， 检测结果平均值在标准范围内， 证明该方法的准确性。

（五） 数据分析每个样品重复测定2 次， 采用GraphPad Prism 5 软件处理数据， 结果以平均值形式表示。

二、 结果与讨论

15 家农民合作社、 公司等企业生产的富硒木耳和普通木耳样品品种名称及其硒、 镉、 铬、 汞、铅、 砷含量检测结果见表2 和表3。

（一） 各企业各品种富硒木耳硒及重金属含量

1. 硒 （Se）。 由表 2 可见， 15 家企业的 75 个富硒木耳样品， 硒含量变化较大， 硒含量最小值为0.147 mg/kg， 中位值为 2.55 mg/kg， 最大值为 25.8 mg/kg。 即使同一家企业的样品， 有些企业的不同样品硒含量波动也很大， 说明这些企业产品质量并不稳定。 以第1 家企业为例， 其5 个富硒木耳样品硒含量为 16.6～25.8 mg/kg， 按照每日最高摄入400 μg 硒计算， 大约需要摄入 16～25 g 这种富硒木耳。 从这个数量来看， 个别人是有可能日摄食量超过16～25 g 的， 而且这还没有考虑从其他食物来源摄入的硒。 因此， 表2 中第1 家企业的富硒黑木耳中硒含量过高， 对人体具有一定潜在危险。

目前我国尚未制定富硒食用菌 （黑木耳） 国家标准， GB 28050－2011 《食品安全国家标准 预包装食品营养标签通则》 是强制标准， 其中对食品营养标签中硒含量的要求分为硒来源 （含有硒） 和硒含量高 （富含硒） 2 个级别， 对黑木耳而言，“含有硒” 的量应在 0.075 mg/kg 以上，“富含硒” 的量应在0.15 mg/kg 以上。 虽然目前我国国家标准对食用菌中硒含量尚无限量规定， 但个别省的地方标准对食用菌中硒含量是有限量规定的， 如安康市地方标准DB 6124.01－2010 《富硒食品硒含量分类标准》 规定食用菌 （干基） 硒含量指标应符合0.10～10.00 mg/kg； 食用菌 （湿基） 硒含量指标应符合 0.05～5.00 mg/kg[13]。 从此标准限量值来看，本项目采集的富硒木耳硒含量有些高达16.6～25.8 mg/kg， 明显过高， 如果经常大量食用这种木耳，可能会对人体造成一定危害。 虽然个别地区制定了富硒食品地方标准， 且涵盖了食用菌， 但仅适用于有限地域。 其他地区生产的富硒木耳依然处于无法可依状态， 有些富硒黑木耳产品包装上甚至未标注硒含量。 因此， 需尽快在国家标准层面完善富硒食品 （食用菌） 硒含量范围， 以保障富硒黑木耳质量安全， 规范富硒黑木耳市场。

2. 镉 （Cd）。 镉原子质量为 112.41， 镉的毒性较大， 被镉污染的空气和食物对人体危害严重， 且在人体内代谢较慢。 镉化合物不易被肠道吸收， 但可经呼吸被人体吸收， 积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显， 还可导致骨质疏松和软化。 FAO/WHO 食品添加剂联合专家委员会（JECFT） 规定镉的每月暂定耐受摄入量 （PTMI）为 25 μg/kg·bw /month （2011）。 我国 GB 2762－2017 《食品安全国家标准 食品中污染物限量》 规定食用菌镉限量为0.5 mg/kg。

由表2 可见， 15 家企业75 个富硒木耳样品中镉含量最小值为 15.8 μg/kg， 中位值为 61.5 μg/kg，最大值为336 μg/kg。 所有富硒木耳样品镉含量均大幅低于限量值500 μg/kg， 合格率为100%， 表明富硒木耳镉污染较轻， 不存在质量安全问题。 由表3 可见， 普通木耳镉含量最小值为 24.5 μg/kg， 中位值为 74.3 μg/kg， 最大值为 112 μg/kg， 普通木耳镉含量的最小值和中位值比富硒木耳的对应数据高， 由此可见， 富硒并未导致木耳中镉含量增高。

3. 铬 （Cr）。 铬常见化合价为+2、 +3 和+6， 原子量为51.996。 铬是人体必需的微量元素。 3 价铬对人体有益， 而6 价铬是一级致癌物。 人体对无机铬的吸收利用率极低， 不到1%， 对有机铬的利用率可达10%～25%。 铬在天然食品中含量较低，均以3 价形态存在。 由于形态分析较困难， 制定限量时多以总铬含量为指标。 JECFT 未规定铬的PTWI 值。 GB 2762－2017 未规定食用菌铬限量值。

由表2 可见， 15 家企业75 个富硒木耳样品中铬含量最小值为1.39 mg/kg， 中位值为5.38 mg/kg，最大值为54.2 mg/kg。 而由表3 可见， 普通木耳铬含量最小值为1.17 mg/kg， 中位值为 1.89 mg/kg，最大值为21.3 mg/kg。 由此可见， 富硒木耳铬含量比普通木耳普遍偏高。 尽管GB 2762－2017 未规定食用菌铬限量值， 但对粮食、 蔬菜、 肉类、 水产、 乳类、 豆类等均制定了铬限量值。 鉴于富硒木耳中铬含量偏高的实际情况， 应该尽快制定富硒木耳铬限量值。

4. 汞 （Hg）。 汞具有高毒性、 高挥发性， 且在大气中稳定长期存在， 能随大气环流远程传输。 有研究指出， 我国的汞排放占全球排放量的28%～40%[16]， 污染严重。 汞具有神经毒性、 肾脏毒性、免疫毒性、 生殖毒性、 胚胎毒性、 发育毒性等， 在环境中主要以元素汞、 无机汞和有机汞的形式存在， 其中有机汞的毒性远大于元素汞和无机汞， 而有机汞中甲基汞易于穿透生物膜且通过食物链富集， 毒性和危害性最大[17]。 食品中的汞主要以无机汞和有机汞两种形态存在， 植物性食品中的汞以无机汞为主， 而水产品中的汞主要以甲基汞等有机汞形式存在。 食品中的有机汞脂溶性强， 在消化道内的吸收率高， 如甲基汞在人体胃肠道的吸收率达90%。 无机汞的吸收率较低， 无机汞离子在人体消化道的吸收率为 1.4%～15.6%[18]。 JECFT 进行了汞摄入安全风险评价， 规定总汞每周暂定耐受摄入量 （PTWI） 为 4 μg /kg·bw /week （2011）。 GB 2762－2017 规定食用菌汞限量值为100 μg/kg。

由表2 可见， 15 家企业75 个富硒木耳样品中汞含量最小值为 2.50 μg/kg， 中位值为 5.79 μg/kg，最大值为27.7 μg/kg。 所有样品汞含量均大大低于限量值， 合格率为100%， 表明富硒木耳汞污染较轻， 不存在质量安全问题。 由表3 可见， 普通木耳汞含量最小值为 2.60 μg/kg， 中位值为 4.33 μg/kg，最大值为6.36 μg/kg， 由此可见， 富硒木耳和普通木耳汞含量差异不大。

5.铅 （Pb）。 铅原子量 207.2。 铅的毒性主要表现在对中枢神经系统的作用上。 高剂量的铅可能导致脑部疾病， 低剂量的铅会造成认知障碍和降低行为能力[19]。 有机铅对成熟动物的毒性更大， 多表现为急性脑症候群， 而无机铅主要危害到胚胎及幼兽的发育、 成长[20]。 世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中， 铅被列为2B 类致癌物。JECFT 规定铅每周暂定耐受摄入量 （PTWI） 为 25 μg/kg·bw /week （2010）。 GB 2762－2017 规定食用菌铅限量值为1.0 mg/kg。

由表2 可见， 15 家企业75 个富硒木耳样品铅含量最小值为0.112 mg/kg， 中位值为0.329 mg/kg，最大值为2.18 mg/kg。 值得注意的是， 个别企业， 如第6 家企业的5 个富硒木耳样品里有4 个铅超标，具体原因尚不清楚， 有待进一步深入研究。 总体看来， 富硒木耳铅超标率达6.6%， 表明东北地区富硒木耳样品重金属铅存在一定质量安全问题。 由表3 可见， 普通木耳铅含量最小值为0.135 mg/kg， 中位值为 0.265 mg/kg， 最大值为 0.922 mg/kg。 总体看来， 富硒木耳和普通木耳铅含量差异不大。 有研究显示， 当铅的添加浓度为0.5 mg/kg 时， 木耳菌丝体铅含量为39.2 mg/kg， 富集系数高达78 倍，表明木耳菌丝体富集铅的能力非常强[21]。

表2 富硒木耳样品中硒及5 种重金属含量

续表2

6. 砷 （As）。 砷原子质量为 74.92， 不同形态的砷元素毒性强弱顺序为无机砷>有机砷>元素砷（一般无毒）， 3 价砷>5 价砷。 不同形态砷的毒性不同， 无机砷的毒性最大， 亚砷酸盐和砷酸盐被公认为致癌物质[22]。 3 价砷化合物比5 价砷化合物更易被人体吸收和蓄积， 且与巯基有很强的亲和性， 影响细胞正常生长、 增殖， 故其毒性远远高于5 价砷化合物。 人暴露于高剂量的可溶性无机砷中会出现胃肠道疾病、 心肺系统病变、 中枢神经系统紊乱、心血管不良反应。 与无机砷相比， 有机砷毒性较低， 进入人体后易于排泄且不易与蛋白质结合。 虽然有机砷的毒性比无机砷小， 但一甲基砷化物和二甲基砷酸也是明确的致癌物， 而砷甜菜碱常被认为是无毒的。 JECFT 规定砷每周暂定耐受摄入量（ PTWI） 为 15 μg /kg·bw /week （1988） 。 GB 2762－2017 规定食用菌砷限量值为0.5 mg/kg。

由表2 可见， 15 家企业75 个富硒木耳样品砷含量最小值为0.098 mg/kg， 中位值为0.175 mg/kg，最大值为0.762 mg/kg， 其中3 个样品砷含量超标，超标率达4%。 第1 家企业就有2 个样品砷超标。由此可见， 个别企业的富硒木耳重金属砷存在质量安全问题。 由表3 可见， 普通木耳砷含量最小值为0.116 mg/kg， 中位值为 0.162 mg/kg， 最 大 值 为0.247 mg/kg， 总体看来， 普通与富硒木耳砷含量差异不大， 但普通木耳无砷超标样本。 有研究显示，当砷的添加浓度为1.0 mg/kg 时， 木耳菌丝体砷含量为37.1 mg/kg， 富集系数达37 倍， 表明木耳菌丝体富集砷的能力较强[21]。

表3 普通木耳样品中硒及5 种重金属含量

（二） 黑木耳品种、 基质、 水源对黑木耳中硒积累量和重金属残留量的影响本研究采样调研的黑木耳品种较多， 包括青皮、 黑山、 瀚元 8 号、 黑威伴金、 九丰、 长白 1 号、 半筋。 全部 15 家合作社中有8 家种植的黑木耳品种为半筋， 1 家品种不详， 其余6 家为上述其他品种。 由此可见， 目前栽培最广泛的黑木耳品种为半筋。 黑木耳品种和基质对黑木耳中硒积累量和重金属含量的影响见表4。

表4 黑木耳品种和基质对其硒积累量和重金属含量的影响

由表 4 可见， 黑木耳品种青皮、 瀚元 8 号、 黑山对硒吸收富集能力较强， 富硒木耳中硒含量比基质分别增加了194%、 162%和155%， 富集系数分别为2.94、 2.62 和2.55。 黑威伴金对硒的富集能力最弱， 仅增加了26.1%， 富集系数为1.26。 青皮对Cr 和 Pb 富集能力也很强， 分别比基质增加了269%和 264%， 富集系数分别为 3.69 和 3.65。 5份青皮样品中Pb 平均含量达到2.62 mg/kg， 已经大大超过限量 （1 mg/kg）。 另外， 5 份青皮样品中Cr 平均含量高达16.3 mg/kg， 虽然目前木耳中尚无Cr 限量标准， 但青皮中Cr 含量如此高很不安全。虽然青皮和长白1 号基质中Se 含量接近 （7.52 和7.10 mg/kg）， 但5 个富硒木耳样品 Se 含量平均值差异很大， 青皮和长白1 号分别为22.1 和 12.70 mg/kg。 综上所述， 青皮具有更强的富集 Se、 Cr 和Pb 的能力。 鉴于青皮强大的富集重金属能力， 该品种具有安全隐患， 不适合进行富硒栽培。

半筋对Cr 的富集能力也较强， 品种为半筋的富硒木耳样品Cr 含量平均值比其基质Cr 含量增加了88%， 富集系数达到1.88。 所有黑木耳品种对Cd 均不具有富集作用， 富硒木耳中Cd 含量较基质中均有大幅下降， 下降幅度在45.2%～84.9%，富集系数最大的未超过0.550。 不同木耳品种对Hg的吸收有差异， 如青皮中Hg 含量比基质增加了35.4%， 而长白1 号则减少了47.5%， 但总体增加或减少幅度不大， 且所有样品均未超标。 因此， 富硒木耳Hg 含量较低， 非常安全。

总体看来， 黑威伴金和长白1 号两个木耳品种，经过富硒栽培， 除硒含量增加， 富集系数＞1 外， 其他元素含量均较基质有所下降， 富集系数均＜1， 表明这两个品种除对硒富集， 对其他重金属并不富集， 比较适合进行富硒栽培， 安全性较高； 黑山和瀚元 8 号除硒含量增加， 富集系数＞1 外， 仅 Hg 富集系数略高于1， 九丰仅Cr 富集系数略高于1， 这3 个黑木耳品种也比较安全。 黑山、 瀚元8 号和九丰对 Se 的富集系数分别为 2.55、 2.62 和 1.70， 也比较适合进行富硒栽培。 有研究表明， 食用菌具有富集重金属的特性， 食用菌本身的生物学特性决定其生长过程中对重金属的吸收和富集能力远远高于普通作物[23]， 不同食用菌富集重金属的能力不同、同种食用菌对不同重金属的富集能力也存在差异[24]，同种食用菌不同菌株间、 同一个体不同部位之间的重金属的富集程度和含量均有差异[25]。 本研究发现， 不同木耳品种对同一种重金属富集系数有较大差异， 同一木耳品种对不同重金属富集能力也不同， 这些结果与上述文献结论一致。

栽培基质方面， 除了Se 可以确定系人为添加，其他元素含量无法确定是本底值还是添加Se 带来的伴生金属。 要阐明这个问题需要测定空白基质原料以明确其本底值。

富硒木耳喷淋水源的硒及重金属含量测定结果见表5， 可以看出， 水源中各元素含量极低， 但个别水源样品重金属含量较高， 如2 号企业水样Cr含量达到4.290 μg/kg， 显著大于全部水源样品的中位值 0.112 μg/kg。 按照国家标准 GB 5749－2006《生活饮用水卫生标准》， Se、 Cd、 Cr、 Hg、 Pb、 As限量分别为 10、 5、 50、 1、 10、 10 μg/L。 据此，虽然个别水样Cr 含量较高， 但各企业水源样品均符合国家生活饮用水卫生标准， 无超标现象。 由表5 可见， 水样中各元素含量均比富硒木耳中相对应的元素低3～4 个数量级， 甚至未检出。 综合上述情况得出， 水样中各重金属元素含量高低对富硒木耳中相对应元素含量影响极小， 可以忽略不计。

表5 富硒木耳喷淋水源的硒及重金属含量

（三） 栽培基质中各元素与富硒木耳中各元素相关性分析富硒木耳基质中各元素与富硒木耳中各元素的相关性分析结果见表6， 可以看出， 木耳中各元素与基质中对应的元素含量相关性较小， 且基本为负相关， 因此， 统计学意义不大。 但木耳中Cr 与基质中Se， 木耳中Pb 与基质中Cr 关系紧密，相关系数分别为0.435 和0.442， 且均为正相关。说明木耳基质富硒处理易导致木耳Cr 含量偏高，基质中硒含量越高， 木耳中Cr 含量也会相应增高。木耳基质中Cr 含量偏高易导致木耳中铅含量偏高，随着基质Cr 含量的增高， 木耳中Pb 含量也会相应增高。 因此， 富硒木耳中 Se 和 Cr、 Pb 具有伴生关系， 生产中需要注意把握富硒与控制Cr 和Pb 含量的关系。

表6 富硒木耳基质中各元素与富硒木耳中各元素的相关性

有关栽培基质与黑木耳中重金属相关性的研究尚未见报道。 类似研究显示， 黑木耳子实体对Cd、Hg、 Pb、 As 4 种重金属都具有一定的吸收富集能力， 其中对 Cd、 Hg 有强富集作用， 对 As 富集作用中等， 对Pb 的富集作用很弱[6]。 本项目中富硒木耳样品无 Cd、 Hg 超标， Cr 中位值达 5.38 mg/kg， 有 4 个样品 Pb 超标， 3 个样品 As 超标，从相关性分析看， 很可能是栽培基质富硒时带入的Cr、 Pb 和As 等导致富硒木耳上述重金属超标。

三、 结论

由本研究成果可知， 东北地区富硒木耳硒含量变化范围过大， 部分东北3 省富硒黑木耳样品硒含量过高， 最大值达到25.8 mg/kg。 同时， 重金属Cr含量普遍较高， 中位值为5.38 mg/kg， 个别样品Cr含量高达54.2 mg/kg， 对人体健康具有潜在危险。东北地区富硒木耳产品质量不稳定， 富硒技术亟待标准化。

木耳品种对硒及重金属的富集能力影响较大。不同木耳品种对硒及同一种重金属富集系数有较大差异， 同一木耳品种对不同重金属富集能力也不同。 对东北地区不同黑木耳品种富集硒及重金属能力进行比较， 发现青皮富集硒及其他重金属能力过强， 不适合进行富硒栽培， 黑威伴金和长白1 号两个黑木耳品种富集硒能力较强， 且不富集其他重金属， 比较适合进行富硒栽培。 富硒木耳栽培基质中硒及重金属含量差异较大， 导致富硒木耳中各对应元素含量差异亦较大。 富硒木耳喷淋水源中硒及各重金属元素含量高低对富硒木耳中相对应元素含量影响极小。 另外， 富硒木耳伴生重金属Cr 的现象也较普遍， 富硒木耳中Se 和 Cr、 Pb 具有伴生关系， 生产中要在富硒的同时控制铬和铅含量。

目前我国尚未制定富硒食用菌 （黑木耳） 国家标准， 虽然个别地区如湖北恩施制定了富硒食用菌地方标准， 但全国大部分地区的富硒木耳仍无标准可依。 综上所述， 建议尽快制定富硒木耳国家或行业标准， 设立硒及其他伴生重金属的限量指标， 以促进富硒木耳生产技术水平的提升， 稳定富硒木耳质量， 保障消费者身体健康。