铅胁迫下平菇对铅的吸收及其生长特性的研究

佘婷婷， 高桂娟， 吴映明， 李雨虹

（广东第二师范学院 生物与食品工程学院， 广东 广州510303）

0 引言

平菇（Pleurotus ostreatus）又名北风菌、凤尾菇、金顶菇等，其菌盖似贝壳或舌状，故又名蚝菌，狭义上平菇特指糙皮侧耳，隶属于真菌界担子菌门层菌纲伞菌目侧耳科侧耳属，是我国栽培较广泛的食用菌之一. 平菇不仅味道鲜美而且富含营养物质，其干物质中含蛋白质高达21.2%，含有人体所必需的8 种氨基酸、多种生理活性物质以及抗肿瘤细胞的硒、多糖等物质，能提高人体免疫功能、改善人体新陈代谢［1］. 随着环境问题的日益严重，重金属及其化合物造成的环境问题逐渐备受关注，就环境污染方面而言的重金属主要是指镉、铅、汞等生物毒性显著的重元素，其中被世界卫生组织（WHO）等列为重点监管食品污染物和优先研究的有汞、镉、铅、铬以及砷［2］. 近年来国际食品法典委员会（CAC）、欧盟（EU）等纷纷对包括食用菌在内的各类农产品中镉、铅、汞和砷的含量修订了限量标准［3］. 铅是污染严重的重金属之一，对人的各大器官都存在不同程度的影响［4］，具有致癌、致畸性，长时间食用含铅量高的食物会明显提高细胞癌变率，增加患病风险. 目前已有许多研究［5－6］表明不同种类的食用菌都存在不同程度的重金属超标现象，由于食用菌培养料的多元化，使得培养料中重金属含量超标的机率大大增强，从而使食用菌重金属含量超标现象严重，尤其是在食用菌对重金属铅的耐受性较强的情况下，平菇等食用菌的含铅量是否超标依然是人们担忧的问题. 当前有关重金属铅的污染修复研究主要集中在植物对铅的吸收迁移以及对铅污染的响应机制生理生化方面的研究［7－9］，同时食用菌对铅的吸收及其生长特性的研究也是学者们关注研究的热点和焦点［10－15］，但将食用菌运用到生态学修复上报道仍较少［16］，因而研究平菇在不同浓度的铅胁迫下的生长特性及平菇对铅的吸收、富集的程度具有现实意义，为“食用菌的安全生产”以及“控制食用菌重金属含量”等研究提供参考依据，为进一步研究食用菌的生态修复可行性提供基础.

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 平菇菌株

平菇P10（购自广东省微生物研究所菌种保藏中心）

1.1.2 培养料配方

培养料中棉籽壳占比30%、麸皮占比9.2%、石膏粉占比0.8%、水占比60%.

1.1.3 试剂、仪器

试剂 硝酸铅［Pb（NO3）2］（AR）、65%硝酸、35%双氧水

仪器 电热恒温干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）、立式蒸汽灭菌器（上海仪分科学仪器有限公司）、电子天平（上海越平科学仪器有限公司）、光照培养箱（上海精密仪器仪表有限公司）、微波消解仪（上海屹尧仪器科技发展有限公司）、Varian Spectr AA 220FS／220Z 原子吸收光谱仪（美国瓦里安公司）

1.2 方法

1.2.1 工艺流程及处理［17］

工艺流程：第一阶段流程 配料→搅拌→浸泡→分装→灭菌； 第二阶段流程 冷却接种→恒温培养→出菇→采收、称量； 最后流程 烘干→称量、打粉→微波消解→原子吸收仪测铅含量.

栽培料配制：将棉籽壳、麸皮、石膏粉、水按比例混合拌料后添加不同质量分数的重金属Pb2＋溶液后浸料8 h.

分装称重：将浸泡到规定时间后的栽培料分别装入统一规格的200 mL 果酱瓶，每瓶栽培料重量为136 g，每个浓度5 次重复.

灭菌处理：栽培料装瓶加盖后灭菌温度设置126 ℃灭菌时间1 h.

冷却接种：灭菌后的瓶装栽培料放置无菌房待自然冷却后进行接种，接种量为2%.

菌丝培养：培养箱设置26 ℃培养20 d，每5 d 记录一次菌丝生长速度.

出菇管理：环境湿度为80%、温度为15 ℃，待菌丝长满整瓶开盖两潮出菇. 出菇后适时收割，及时测量并记录生长指标和记录出菇时间，实验总时长为35 d.

1.2.2 样品处理

前期处理：采摘子实体，放置在55 ℃的烘干箱内进行烘干，总时长8 h，并粉碎成粉装袋备用.

消解处理［8］：精准称取样品0.020 0 ～0.029 9 g，以3 mL 65%硝酸和2 mL 35%过氧化氢作为消解液，采取梯度升温方式来进行消解，分3 步：分别为80 ℃，消解6 min； 100 ℃，消解4 min； 120 ℃，消解2 min. 消解后将所得消解液定容为20 mL 测试液，并进行重金属铅的测定.

1.2.3 评价标准计算公式与数据分析［19－22］

菌丝生长速度＝5 d 的菌丝生长长度／5 d；

生物学效率＝子实体鲜质量／栽培料干质量×100%；

富集系数＝子实体中重金属的质量／培养料中重金属的质量×100%.

含水量检测标准参照国标GB5009.3；铅污染评价标准参照我国食用菌重金属铅污染评价标准GB2762－2017；所得数据用SPSS V19.0 软件进行处理分析.

2 结果与分析

2.1 不同质量分数的Pb2＋对平菇菌丝生长的影响

如表1 所示，不同质量分数的重金属Pb2＋胁迫下，平菇菌丝生长呈现不同的生长速度，5 mg／kg 处理组的菌丝生长速度与对照组的菌丝生长速度差异性不明显，而当Pb2＋的质量分数为20 mg／kg 时，平菇菌丝的平均生长速度明显比对照组快，并且达到本实验组的最高值； 当Pb2＋的质量分数为40 mg／kg 和80 mg／kg时，平菇的菌丝生长速度明显下降，低于对照组. 表1 所示不同质量分数的Pb2＋胁迫下平菇菌丝的生长速度之间有显著性差异，尤其是Pb2＋质量分数达到80 mg／kg 与空白对照差异性最显著. 重金属Pb2＋胁迫下总体趋势为低质量分数能促进菌丝的生长速度，高质量分数对菌丝生长速度起到抑制作用.

2.2 不同质量分数的Pb2＋对平菇鲜质量、干质量与含水量的影响

平菇子实体鲜质量为一潮菇与二潮菇的鲜质量相加总和，如表1 所示平菇的鲜质量、干质量和含水量均呈现正态分布，其中当Pb2＋的质量分数为20 mg／kg 时，平菇鲜质量和含水量均出现最大值，随着Pb2＋质量分数的上升，平菇子实体鲜质量、干质量和含水量均显著下降，并且大大低于对照组. 表1 所示不同质量分数的Pb2＋处理下，平菇子实体的鲜质量差异性显著，其中Pb2＋质量分数为20 mg／kg 的处理组产量最高，含水量达到92.13%，有研究表明一般代谢旺盛的器官或组织含水量都很高，植物体中组织或器官的含水量会随木质化的程度增加而减少［14］，含水量的多少决定了食用菌类的食用口感，含水量过低会使食用菌食用时口感脆性不够，本实验组所得子实体含水量均达到我国绿色食品食用菌生理生化指标中含水量（≥85%）.

表1 平菇菌丝生长速度、鲜干质量以及生物学效率（¯x±s，n＝5）

2.3 不同质量分数的Pb2＋对平菇生物学效率的影响

在不同质量分数的重金属Pb2＋的处理下，平菇的生物学效率的变化如表1. 当Pb2＋的质量分数为20 mg／kg时，平菇的生物学效率达到本实验组最大值，低质量分数的Pb2＋的处理下，平菇生物学效率与对照组的差异不明显，高质量分数的Pb2＋的处理下，平菇的生物学效率明显低于对照组. 表1 所示，不同质量分数Pb2＋的处理下，平菇生物学效率差异性显著.

2.4 平菇子实体中重金属含量富集情况

平菇对铅的吸收富集情况见表2，随着铅浓度的不断增加，铅的富集含量呈趋势增加，平菇子实体的Pb2＋质量分数随着所添加的Pb2＋质量分数的增加而增加，子实体中Pb2＋的质量分数明显高于对照组. 实验结果显示对照组子实体也存在铅，说明该栽培料中本身已经受到重金属铅污染. 当培养料中铅质量分数为5 mg／kg时，平菇子实体对重金属铅的富集系数达到9.00%，为本实验组的峰值. 随着栽培料中添加的重金属质量分数的增加，平菇子实体的富集系数呈下降趋势，最大下降83.11%. 根据我国关于食用菌重金属限量标准，当培养料中铅质量分数达到40 mg／kg 时，平菇子实体的Pb2＋质量分数已经达到1.23 mg／kg，均已严重超过我国关于食用菌重金属限量标准20%（GB2762－2017 鲜品上限为1.0 mg／kg）. 当培养料中铅质量分数达到80 mg／kg 时，子实体中的Pb2＋质量分数已是国标限量的1.4 倍.

表2 平菇子实体重金属质量分数与富集系数

3 讨论与结论

在培养料中添加不同质量分数的重金属Pb2＋后，平菇的菌丝生长速度、鲜质量、干质量、含水率、生物学效率以及重金属富集情况均表现出了不同程度的影响.

平菇菌丝生长速度在Pb2＋的质量分数为5 mg／kg 时与空白对照组无明显差异性，在20 mg／kg 这一浓度中菌丝生长速度最快，高于对照组23.08%，实验数据表明低质量分数的Pb2＋有促进菌丝生长的作用，这与胡佳羽等［10］的研究结果一致. 而在高质量分数的Pb2＋的胁迫下子实体菌丝生长速度与对照组差异显著，当Pb2＋的质量分数为80 mg／kg 时，生长速度降低达到本实验组最大值，比空白对照组下降了26.84%，菌丝生长受到明显的抑制，这与杨小红等［23］的研究结果相同.

平菇子实体鲜质量、干质量、含水量及生物学效率在Pb2＋质量分数为20 mg／kg 时均达到最高值，分别较对照组高出51.76%、40.66%、0.68%和47.99%. 当Pb2＋的质量分数为40 mg／kg 和80 mg／kg 时，子实体鲜质量、干质量、含水率及生物学效率均明显低于对照组. 研究表明低质量分数的处理能提高平菇产量，提升平菇食用口感. 当Pb2＋质量分数为20 mg／kg 时，平菇的增产作用最为显著，而在40 mg／kg 和80 mg／kg 等高质量分数Pb2＋的影响下，平菇产量明显下降，含水量与生物学效应也相应有所下降. 随栽培料中质量分数的增加转移率却降低，下降率最大达到83.11%，低促高抑这与熊晓斌、陈建芳等［11－12］研究结论是一致的.

平菇子实体对重金属的富集系数表明随着培养料中的重金属Pb2＋质量分数增加，平菇子实体的重金属Pb2＋质量分数含量也随之升高，这与袁瑞奇等［13］及韩丽荣等［14］的研究一致. 在高质量分数Pb2＋的胁迫下平菇子实体中Pb2＋质量分数已超标，而空白对照组子实体均检测到Pb2＋，这与陈建芳、姜源等［12，15］研究是一致的. 因此，控制培养料中重金属含量应当是控制平菇子实体中重金属质量分数的其中一个有效途径.

本实验中平菇的菌丝生长速度、平菇产量、含水量及生物学效率的最大值均出现在20 mg／kg，表明低质量分数的Pb2＋处理能提高平菇产量，提升平菇食用口感，增加生物学效应，Pb2＋质量分数为5 mg／kg 时生物转化率为本实验组最高，这也表明平菇对栽种过程中低质量分数的Pb2＋更容易吸收富集，这也显示出平菇在低质量分数污染的环境原位修复具有潜力［16］，实践上有待进一步的研究和验证；高质量分数的Pb2＋重金属处理抑制了平菇子实体的产量、含水量，菌丝生长速度与空白对照相比最大下降率为21.15%，鲜质量、干质量最大下降率分别为57.08%、41.64%； 平菇子实体的Pb（Ⅱ）含量随栽培料中质量分数的增加而增加，但是转移率却降低，下降率最大达到83.11%； 当Pb2＋质量分数为40 mg／kg 时，子实体中Pb2＋质量分数已超过国标可食用标准，故生产栽种过程中应当严格控制栽培料质量，慎重选用无污染栽培料.