鉛脅迫下平菇對鉛的吸收及其生長特性的研究

佘婷婷， 高桂娟， 吳映明， 李雨虹

（廣東第二師范學院 生物與食品工程學院， 廣東 廣州510303）

0 引言

平菇（Pleurotus ostreatus）又名北風菌、鳳尾菇、金頂菇等，其菌蓋似貝殼或舌狀，故又名蠔菌，狹義上平菇特指糙皮側耳，隸屬于真菌界擔子菌門層菌綱傘菌目側耳科側耳屬，是我國栽培較廣泛的食用菌之一. 平菇不僅味道鮮美而且富含營養物質，其干物質中含蛋白質高達21.2%，含有人體所必需的8 種氨基酸、多種生理活性物質以及抗腫瘤細胞的硒、多糖等物質，能提高人體免疫功能、改善人體新陳代謝［1］. 隨著環境問題的日益嚴重，重金屬及其化合物造成的環境問題逐漸備受關注，就環境污染方面而言的重金屬主要是指鎘、鉛、汞等生物毒性顯著的重元素，其中被世界衛生組織（WHO）等列為重點監管食品污染物和優先研究的有汞、鎘、鉛、鉻以及砷［2］. 近年來國際食品法典委員會（CAC）、歐盟（EU）等紛紛對包括食用菌在內的各類農產品中鎘、鉛、汞和砷的含量修訂了限量標準［3］. 鉛是污染嚴重的重金屬之一，對人的各大器官都存在不同程度的影響［4］，具有致癌、致畸性，長時間食用含鉛量高的食物會明顯提高細胞癌變率，增加患病風險. 目前已有許多研究［5－6］表明不同種類的食用菌都存在不同程度的重金屬超標現象，由于食用菌培養料的多元化，使得培養料中重金屬含量超標的機率大大增強，從而使食用菌重金屬含量超標現象嚴重，尤其是在食用菌對重金屬鉛的耐受性較強的情況下，平菇等食用菌的含鉛量是否超標依然是人們擔憂的問題. 當前有關重金屬鉛的污染修復研究主要集中在植物對鉛的吸收遷移以及對鉛污染的響應機制生理生化方面的研究［7－9］，同時食用菌對鉛的吸收及其生長特性的研究也是學者們關注研究的熱點和焦點［10－15］，但將食用菌運用到生態學修復上報道仍較少［16］，因而研究平菇在不同濃度的鉛脅迫下的生長特性及平菇對鉛的吸收、富集的程度具有現實意義，為“食用菌的安全生產”以及“控制食用菌重金屬含量”等研究提供參考依據，為進一步研究食用菌的生態修復可行性提供基礎.

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 平菇菌株

平菇P10（購自廣東省微生物研究所菌種保藏中心）

1.1.2 培養料配方

培養料中棉籽殼占比30%、麩皮占比9.2%、石膏粉占比0.8%、水占比60%.

1.1.3 試劑、儀器

試劑 硝酸鉛［Pb（NO3）2］（AR）、65%硝酸、35%雙氧水

儀器 電熱恒溫干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）、立式蒸汽滅菌器（上海儀分科學儀器有限公司）、電子天平（上海越平科學儀器有限公司）、光照培養箱（上海精密儀器儀表有限公司）、微波消解儀（上海屹堯儀器科技發展有限公司）、Varian Spectr AA 220FS／220Z 原子吸收光譜儀（美國瓦里安公司）

1.2 方法

1.2.1 工藝流程及處理［17］

工藝流程：第一階段流程 配料→攪拌→浸泡→分裝→滅菌； 第二階段流程 冷卻接種→恒溫培養→出菇→采收、稱量； 最后流程 烘干→稱量、打粉→微波消解→原子吸收儀測鉛含量.

栽培料配制：將棉籽殼、麩皮、石膏粉、水按比例混合拌料后添加不同質量分數的重金屬Pb2＋溶液后浸料8 h.

分裝稱重：將浸泡到規定時間后的栽培料分別裝入統一規格的200 mL 果醬瓶，每瓶栽培料重量為136 g，每個濃度5 次重復.

滅菌處理：栽培料裝瓶加蓋后滅菌溫度設置126 ℃滅菌時間1 h.

冷卻接種：滅菌后的瓶裝栽培料放置無菌房待自然冷卻后進行接種，接種量為2%.

菌絲培養：培養箱設置26 ℃培養20 d，每5 d 記錄一次菌絲生長速度.

出菇管理：環境濕度為80%、溫度為15 ℃，待菌絲長滿整瓶開蓋兩潮出菇. 出菇后適時收割，及時測量并記錄生長指標和記錄出菇時間，實驗總時長為35 d.

1.2.2 樣品處理

前期處理：采摘子實體，放置在55 ℃的烘干箱內進行烘干，總時長8 h，并粉碎成粉裝袋備用.

消解處理［8］：精準稱取樣品0.020 0 ～0.029 9 g，以3 mL 65%硝酸和2 mL 35%過氧化氫作為消解液，采取梯度升溫方式來進行消解，分3 步：分別為80 ℃，消解6 min； 100 ℃，消解4 min； 120 ℃，消解2 min. 消解后將所得消解液定容為20 mL 測試液，并進行重金屬鉛的測定.

1.2.3 評價標準計算公式與數據分析［19－22］

菌絲生長速度＝5 d 的菌絲生長長度／5 d；

生物學效率＝子實體鮮質量／栽培料干質量×100%；

富集系數＝子實體中重金屬的質量／培養料中重金屬的質量×100%.

含水量檢測標準參照國標GB5009.3；鉛污染評價標準參照我國食用菌重金屬鉛污染評價標準GB2762－2017；所得數據用SPSS V19.0 軟件進行處理分析.

2 結果與分析

2.1 不同質量分數的Pb2＋對平菇菌絲生長的影響

如表1 所示，不同質量分數的重金屬Pb2＋脅迫下，平菇菌絲生長呈現不同的生長速度，5 mg／kg 處理組的菌絲生長速度與對照組的菌絲生長速度差異性不明顯，而當Pb2＋的質量分數為20 mg／kg 時，平菇菌絲的平均生長速度明顯比對照組快，并且達到本實驗組的最高值； 當Pb2＋的質量分數為40 mg／kg 和80 mg／kg時，平菇的菌絲生長速度明顯下降，低于對照組. 表1 所示不同質量分數的Pb2＋脅迫下平菇菌絲的生長速度之間有顯著性差異，尤其是Pb2＋質量分數達到80 mg／kg 與空白對照差異性最顯著. 重金屬Pb2＋脅迫下總體趨勢為低質量分數能促進菌絲的生長速度，高質量分數對菌絲生長速度起到抑制作用.

2.2 不同質量分數的Pb2＋對平菇鮮質量、干質量與含水量的影響

平菇子實體鮮質量為一潮菇與二潮菇的鮮質量相加總和，如表1 所示平菇的鮮質量、干質量和含水量均呈現正態分布，其中當Pb2＋的質量分數為20 mg／kg 時，平菇鮮質量和含水量均出現最大值，隨著Pb2＋質量分數的上升，平菇子實體鮮質量、干質量和含水量均顯著下降，并且大大低于對照組. 表1 所示不同質量分數的Pb2＋處理下，平菇子實體的鮮質量差異性顯著，其中Pb2＋質量分數為20 mg／kg 的處理組產量最高，含水量達到92.13%，有研究表明一般代謝旺盛的器官或組織含水量都很高，植物體中組織或器官的含水量會隨木質化的程度增加而減少［14］，含水量的多少決定了食用菌類的食用口感，含水量過低會使食用菌食用時口感脆性不夠，本實驗組所得子實體含水量均達到我國綠色食品食用菌生理生化指標中含水量（≥85%）.

表1 平菇菌絲生長速度、鮮干質量以及生物學效率（ˉx±s，n＝5）

2.3 不同質量分數的Pb2＋對平菇生物學效率的影響

在不同質量分數的重金屬Pb2＋的處理下，平菇的生物學效率的變化如表1. 當Pb2＋的質量分數為20 mg／kg時，平菇的生物學效率達到本實驗組最大值，低質量分數的Pb2＋的處理下，平菇生物學效率與對照組的差異不明顯，高質量分數的Pb2＋的處理下，平菇的生物學效率明顯低于對照組. 表1 所示，不同質量分數Pb2＋的處理下，平菇生物學效率差異性顯著.

2.4 平菇子實體中重金屬含量富集情況

平菇對鉛的吸收富集情況見表2，隨著鉛濃度的不斷增加，鉛的富集含量呈趨勢增加，平菇子實體的Pb2＋質量分數隨著所添加的Pb2＋質量分數的增加而增加，子實體中Pb2＋的質量分數明顯高于對照組. 實驗結果顯示對照組子實體也存在鉛，說明該栽培料中本身已經受到重金屬鉛污染. 當培養料中鉛質量分數為5 mg／kg時，平菇子實體對重金屬鉛的富集系數達到9.00%，為本實驗組的峰值. 隨著栽培料中添加的重金屬質量分數的增加，平菇子實體的富集系數呈下降趨勢，最大下降83.11%. 根據我國關于食用菌重金屬限量標準，當培養料中鉛質量分數達到40 mg／kg 時，平菇子實體的Pb2＋質量分數已經達到1.23 mg／kg，均已嚴重超過我國關于食用菌重金屬限量標準20%（GB2762－2017 鮮品上限為1.0 mg／kg）. 當培養料中鉛質量分數達到80 mg／kg 時，子實體中的Pb2＋質量分數已是國標限量的1.4 倍.

表2 平菇子實體重金屬質量分數與富集系數

3 討論與結論

在培養料中添加不同質量分數的重金屬Pb2＋后，平菇的菌絲生長速度、鮮質量、干質量、含水率、生物學效率以及重金屬富集情況均表現出了不同程度的影響.

平菇菌絲生長速度在Pb2＋的質量分數為5 mg／kg 時與空白對照組無明顯差異性，在20 mg／kg 這一濃度中菌絲生長速度最快，高于對照組23.08%，實驗數據表明低質量分數的Pb2＋有促進菌絲生長的作用，這與胡佳羽等［10］的研究結果一致. 而在高質量分數的Pb2＋的脅迫下子實體菌絲生長速度與對照組差異顯著，當Pb2＋的質量分數為80 mg／kg 時，生長速度降低達到本實驗組最大值，比空白對照組下降了26.84%，菌絲生長受到明顯的抑制，這與楊小紅等［23］的研究結果相同.

平菇子實體鮮質量、干質量、含水量及生物學效率在Pb2＋質量分數為20 mg／kg 時均達到最高值，分別較對照組高出51.76%、40.66%、0.68%和47.99%. 當Pb2＋的質量分數為40 mg／kg 和80 mg／kg 時，子實體鮮質量、干質量、含水率及生物學效率均明顯低于對照組. 研究表明低質量分數的處理能提高平菇產量，提升平菇食用口感. 當Pb2＋質量分數為20 mg／kg 時，平菇的增產作用最為顯著，而在40 mg／kg 和80 mg／kg 等高質量分數Pb2＋的影響下，平菇產量明顯下降，含水量與生物學效應也相應有所下降. 隨栽培料中質量分數的增加轉移率卻降低，下降率最大達到83.11%，低促高抑這與熊曉斌、陳建芳等［11－12］研究結論是一致的.

平菇子實體對重金屬的富集系數表明隨著培養料中的重金屬Pb2＋質量分數增加，平菇子實體的重金屬Pb2＋質量分數含量也隨之升高，這與袁瑞奇等［13］及韓麗榮等［14］的研究一致. 在高質量分數Pb2＋的脅迫下平菇子實體中Pb2＋質量分數已超標，而空白對照組子實體均檢測到Pb2＋，這與陳建芳、姜源等［12，15］研究是一致的. 因此，控制培養料中重金屬含量應當是控制平菇子實體中重金屬質量分數的其中一個有效途徑.

本實驗中平菇的菌絲生長速度、平菇產量、含水量及生物學效率的最大值均出現在20 mg／kg，表明低質量分數的Pb2＋處理能提高平菇產量，提升平菇食用口感，增加生物學效應，Pb2＋質量分數為5 mg／kg 時生物轉化率為本實驗組最高，這也表明平菇對栽種過程中低質量分數的Pb2＋更容易吸收富集，這也顯示出平菇在低質量分數污染的環境原位修復具有潛力［16］，實踐上有待進一步的研究和驗證；高質量分數的Pb2＋重金屬處理抑制了平菇子實體的產量、含水量，菌絲生長速度與空白對照相比最大下降率為21.15%，鮮質量、干質量最大下降率分別為57.08%、41.64%； 平菇子實體的Pb（Ⅱ）含量隨栽培料中質量分數的增加而增加，但是轉移率卻降低，下降率最大達到83.11%； 當Pb2＋質量分數為40 mg／kg 時，子實體中Pb2＋質量分數已超過國標可食用標準，故生產栽種過程中應當嚴格控制栽培料質量，慎重選用無污染栽培料.