姬松茸对有害重金属镉的吸收富集规律及控制技术研究

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有研究表明, 姬松茸子实体中镉存在富集现 象,富集系数 27.8~32.4 倍[8-9]。 对于不同的姬松茸 菌株,对镉的富集规律有差异。 Michelot D 等[10]对 巴黎地区 92 种食用菌菌种的检测表明,大部分食
第 10 卷 第 4 期
姬松茸对有害重金属镉的吸收富集规律及控制技术研究
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本文研究姬松茸对有害重金属镉的吸收富集 规律以及镉污染的临界浓度指标, 筛选对镉吸收 富集最低的姬松茸菌株; 通过在培养料中添加有 益金属元素来降低镉浓度, 为食用菌质量安全控 制提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料 姬松茸菌种:姬松茸 0 号,庆元县食用菌科研
中心提供;姬松茸 1 号、3 号、5 号,福建省三明真 菌 研 究 所 提 供 ;姬 松 茸 2 号 、8 号 ,福 建 省 食 用 菌 学会提供;姬松茸 13 号,湖北嘉鱼环宇食用菌所 提供。
姬松茸的产业前景较好, 然而其菇体极易吸 收培养料及土壤中的重金属 , [2-4] 使 产 品 因 重 金 属 超标而受阻,尤以镉含量超标为甚。 镉是动物和植 物的非必需元素,是毒性较大的重金属之一。 镉在
收稿日期: 2010-01-25 基金项目: 浙江省科技攻关计划项目(No. 2006C22G4010112) 作者简介: 徐丽红,女,1962 年出生,副研究员
试验前检测原辅材料中的镉含量。 第 2 潮菇 收获后,检测姬松茸产品(即子实体)中的镉含量, 初步筛选最低镉含量处理。 在培养料中添加 Cu2+ 5 mg/kg、Zn2+ 5 mg/kg、Fe2+ 5 mg/kg、Ca2+ 4% 的 处 理镉含量最低。 添加 K2HPO4,不同处理中镉含量 差异不显著。
用菌中镉的平均含量为 5.4 mg/kg, 而野蘑菇中最 大镉含量为 101 mg/kg。 高含量的镉仅存在于蘑菇 属样品中, 说明食用菌中镉的累积并非只由污染引 起,品种之间存在特异性。 此外,镉与许多生命必 需营养元素存在交互作用关系,影响对方的功能发 挥。镉污染胁迫能够影响动植物和人体对营养元素 的吸收,反之,补充营养元素可减轻镉的毒害。
摘 要 研 究 姬 松 茸 (Agaricus blazei Murrill)对 有 害 重 金 属 镉 (Cd)的 吸 收 富 集 规 律 ,筛 选 低 积 累 镉 的 姬 松 茸 菌 株,通过在培养料中添加有益金属元素来控制姬松茸子实体中的镉含量。 共做两次姬松茸栽培试验,试验结果 表明,姬松茸-培养料系统中镉的吸收富集规律为 Y=65.308X+3.129(X、Y 分别为培养料、姬松茸子实体中镉的 含量),相关系数 R2=0.9309。 说明姬松茸对重金属镉的富集能力很强,富集系数 65.235~108.135,说明培养料中 镉含量对子实体中镉含量存在较大影响。 比较 7 个姬松茸菌株(0 号、1 号、2 号、3 号、5 号、8 号和 13 号)对镉的 吸收富集试验, 结果姬松茸 1 号对镉的吸收富集作用最低, 比镉积累最多的姬松茸 0 号菌株的镉含量低 61.11%。 当培养料中添加有益金属元素 Cu2+、Fe2+、Ca2+的浓度比例为 3 mg/kg∶3 mg/kg∶3%时,降低姬松茸产品中 镉的效果最好,镉的含量比对照低 35.21%。
关键词 姬松茸; 重金属; 镉; 培养料; 吸收富集 文章编号 1009-7848(2010)04-0152-07
姬 松 茸 (Agaricus blazei Murriu)又 名 巴 西 蘑 菇、柏氏蘑菇、小松菇,属于担子亚门、层菌纲、伞 菌目、蘑菇科、蘑菇属,原产于巴西,是一种珍贵的 食(药)用菌。 其子实体(可食用部分)含有丰富的 多糖、核酸、甾醇等多种活性物质以及人体必需的 多种氨基酸、脂肪酸、矿物质和微量元素等成分, 具有抗癌、降血脂、降血压、治疗糖尿病、维护肝功 能及改善动脉硬化等功效。 目前是联合国粮农组 织 向 全 世 界 推 荐 发 展 的 食 用 菌 主 要 品 种 [1]。 自 1992 年 起 ,我 国 从 日 本 引 进 姬 松 茸 菌 种 ,现 在 福 建、 浙江、 江苏、 湖北等地人工栽培成功, 并自 1994 年开始出口姬松茸干品及其加工产品。 主要 出口国是美国、巴西,在日本尤为畅销。
设计 3 因子正交试验(第 2 年):共 9 个处理。 在姬松茸培养料中添加 Cu2+(mg/kg)、Fe2+(mg/kg)、 Ca2+(%)3 种金属离子,其配比见表 1。 每个处理投 加 10 kg 培养料(按风干计重),共计 10 个小区。
试验前,检测原辅材料中主要污染物镉含量。 第 2 次潮菇收获后,检测姬松茸产品(即子实体) 中的镉含量,初步筛选低积累镉的处理。 1.5 标准溶液配制
食用菌产品中重金属镉含量的检测参照国家 标准 GB/T 5009.15-2003 食品中镉的测定, 姬松 茸生产基地覆土、 培养料中重金属镉含量的检测 参照国家标准土壤质量铅、 镉的测定— ——石墨炉 原子吸收分光光度法 GB/T 17141-1997[9]。
2 结果与讨论
2.1 姬松茸 对 培 养 料 中 重 金 属 镉 的 吸 收 富 集 规 律
各处理
Cu2+ (mg/kg)、Fe2+ (mg/kg)、 Ca2+(%)3 种金属离子配比
处理 1
3∶3∶3
处理 2
3∶4∶3
处理 3
3∶5∶3
处理 4
4∶3∶4
处理 5
4∶4∶4
处ห้องสมุดไป่ตู้ 6
4∶5∶4
处理 7
5∶3∶5
处理 8
5∶4∶5
处理 9
5∶5∶5
CK
0∶0∶0
硝 酸 ,移 入 1 000 mL 容 量 瓶 中 ,用 蒸 馏 水 定 容 至 刻度,混匀。 此溶液中的镉含量为 1.0 mg/mL。 检测 时标准溶液中镉含量为 100 mg/kg。 检测前按实际 要求配制溶液。 1.6 检测方法
镉含量梯度: 第 1 年 ( 初 步 试 验 ):0、0.1、0.3、0.5、1.0、2.0
mg/kg 第 2 年 ( 精 确 试 验 ):0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5
mg/kg 每个镉含量梯度按 10 kg 培养料 (按风干计
重)进行重金属污染投加,共计 6 个处理,重复 3 次(18 个小区)。 测试栽培前培养料中的镉含量。 于第 2 潮菇收获时,分析各小区姬松茸产品(即子 实体)中的镉含量。 1.4.4.2 不同姬松茸菌株对镉积累的比较试验 在镉含量大于“临界浓度”(实测值)的栽培环境中 栽 培 姬 松 茸 菌 株 7 个 ,每 个 菌 株 重 复 3 次 (21 个 小区)。 每个处理 30 kg 培养料。 菌丝成熟后脱袋 覆土出菇,采收第 2 潮菇烘干后检测,筛选低积累 镉的姬松茸品种。 1.4.4.3 添加有益金属元素降镉试验 单因子处 理试验设计 (第 1 年): 在姬松茸培养料中添加 Cu2+、Zn2+、Fe2+、HPO42-, 每种处理设 5 个含量梯度 (0、5、10、20、40 mg/kg)。 培养料中添加 Ca2+的处理 设 4 个质量分数 3%、4%、5%、0, 每 个 处 理 按 10 kg 培 养 料 (按 风 干 计 重 )进 行 有 益 金 属 或 碱 性 物 投 加 ,共 计 24 个 小 区 【Cu2+、Zn2+、Fe2+、HPO42-分 别 用 CuSO4、FeSO4、ZnSO4、K2HPO4 配制】。
盐酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、高氯酸、硫脲等试 剂均为优级纯级。 1.2 主要仪器
原子荧光光谱仪(AFS-2202 型),北京万拓仪 器 公 司 ; 火 焰 /石 墨 炉 原 子 吸 收 光 谱 仪 (soloar MKII-M6),美国 Thermo Elemental 公司。 1.3 试验地点
姬松茸栽培试验地点: 浙江省庆元县食用菌 科研中心试验场。 重金属检测:农业部农产品质量 监督检验测试中心(杭州)。 1.4 方法 1.4.1 姬 松 茸 培 养 基 配 方 木 屑 15% , 棉 籽 壳 60%, 麸皮 22%, 石膏 2%, 红糖 0.5%, 硫酸镁 0.3%,复合肥 0.2%,石灰 1%~1.5%。 1.4.2 栽培条件 栽培菌温度:室温;出菇温 度 : 室外自然气温。 1.4.3 栽培方式 熟料袋装模式栽培姬松茸 ,菌 丝成熟后脱袋覆土出菇。 1.4.4 栽培试验设计 1.4.4.1 姬松茸对培养料中重金属镉的吸收富集 规律试验 在常用的培养料理化条件下, 设 5 个
表 2 培养料和子实体中镉的含量
Table 2 Cd content in the culture medium and fruiting body during the first year's experiment
处理
培养料中镉理论投加量/ mg·kg-1
培养料中镉含量的实测值/ 姬松茸(子实体)中镉含量
通过前期试验检测了姬松茸生产基地灌溉用 水、 覆土、 培养料以及姬松茸产品中镉的污染状 况, 结果表明姬松茸中重金属镉污染主要来自培 养料和土壤。
临界含量值是指食用菌产品中某种有害重金 属含量等于国家标准规定的限量值时, 所对应的 培养料中某种有害重金属的含量。 根据进口国的 规定: 干姬松茸临界含量值不得高于 5.0 mg/kg, 鲜姬松茸不得高于 0.5 mg/kg。表 2 列出了 2007 年 上半年第 1 次试验结果, 由其得出姬松茸对培养 料 中 镉 的 吸 收 富 集 规 律 符 合 方 程 Y=27.463X0.8725 (X、Y 分别为培养料、姬松茸中的镉含量),相关系 数 R2=0.8562(见图 1)。 当姬松茸中镉含量 Y=5.0 mg/kg 时, 培养料中临界含量 X=0.142 mg/kg。 且 富集系数 (即姬松茸产品中镉与相应培养基中镉 含量之比, 富集系数越大, 富集能力越强) 较大 (18.583~45.384)。 图 1 为姬松茸培养料与产品中 镉含量的线性关系图, 该图显示两者的线性关系 不是很理想,因此第 2 年继续试验。
第 10 卷 第 4 期 2010 年8月
中国食品学报
Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology
Vol. 10 No. 4 Aug. 2 0 1 0
姬松茸对有害重金属镉的吸收富集规律及控制技术研究
徐丽红 1,2 何莎莉 1,2 吴应淼 3,4 叶长文 3,4 张永志 1,2 王钢军 1,2 (1 浙江省农业科学院农产品质量标准研究所 杭州 310021 2 农业部农产品质量监督检验测试中心 杭州 310021 3 浙江省庆元县食用菌科学技术研究中心 浙江庆元 323800 4 浙江省食用菌开发中试基地 浙江庆元 323800)
植物体内的积累超标, 是通过食物链污染直接或 间接影响到人类的生命和健康[5-6]。 杨春香等人[7]从 姬松茸的菌丝形态、生理生化、细胞和分子水平等 角度阐述镉对姬松茸的毒害作用, 他们认为在高 浓度镉的污染、暴露条件下,姬松茸的菌丝变细、 变黄,长势不均,爬壁能力减弱,扭结数减少甚至 不形成扭结,培养基质颜色变深,接种块变为淡褐 色或黑色, 这些都是镉对姬松茸毒害效应的外部 表现。 他们还总结了镉的毒害作用机制,即:损害 线粒体,协同铜、铁离子在受干扰的细胞呼吸过程 中产生氧化自由基;抑制细胞内过氧化物酶、谷胱 甘肽过氧化物酶、 超氧化物歧化酶等抗氧化酶的 活性,从而削弱细胞抗氧化能力;通过活化黄嘌呤 氧化酶、 血红素氧化酶使细胞内产生过量的超氧 自由基;取代钙与微管、微丝相结合,从而破坏细 胞骨架的完整,损害细胞的功能等;此外,低浓度 镉对姬松茸菌丝生长有刺激作用[7]。
姬松茸培养料中镉标准溶液的配制: 精确称 取干燥的硫酸镉 (3CdSO4·8H2O) 2.2824 g (纯度 99.0%),分次加 20 mL 硝酸(1+1)溶解,再加 2 滴
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中国食品学报
2010 年第 4 期
表 1 正交试验安排
Table 1 Arrangement of the orthogonal experimental
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