安徽東至縣主要栽培食（藥）用菌重金屬調(diào)查分析*

余宜武，王敦旗，肖青青，陳 群**，廖 紅，任雪晴，杜軍華

（1.合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系，安徽 合肥 230601；2.安徽國泰眾信檢測技術(shù)有限公司，安徽 合肥230011；3.東至縣種植業(yè)管理局，安徽 池州 247200；4.青海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810008）

20世紀(jì)以來，我國食（藥）用菌產(chǎn)量與產(chǎn)值呈直線上升趨勢，特別近3年一直保持穩(wěn)中有升的態(tài)勢，中國食用菌協(xié)會新頒布統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年產(chǎn)量3 712萬噸，產(chǎn)值2 721多億[1]。由于食（藥）用菌富含多糖等帶負(fù)電荷的高分子物質(zhì)，具有一定吸附金屬離子的能力，因此其中對人體健康有較大影響的重金屬的含量問題備受關(guān)注[2]。早期調(diào)查結(jié)果表明，食（藥）用菌所含重金屬總體上達(dá)標(biāo)，且由于受到栽培基質(zhì)和人工管理的影響，人工栽培食（藥）用菌較野生菌更安全，野生菌重金屬超標(biāo)比例高于人工栽培產(chǎn)品[3-6]。安徽是我國食（藥）用菌產(chǎn)業(yè)大省之一，但鮮見關(guān)于當(dāng)?shù)厥常ㄋ帲┯镁r(nóng)殘安全的報道[7]。東至縣位居安徽省西南門戶，有較強的皖南山區(qū)地域代表性，是全國黑木耳生產(chǎn)基地、安徽省食（藥）用菌生產(chǎn)大縣[8]。栽培品種主要為黑木耳、靈芝和香菇，年產(chǎn)值突破3億元[9]。通過在東至縣葛公、堯渡、洋湖、龍泉4個鎮(zhèn)，采用實地隨機(jī)抽樣的方式采集靈芝、黑木耳和香菇樣本共62個，分別測定其鉛（Pb）、砷 （As）、鎘 （Cd）、汞（Hg）和硒（Se） 含量，旨在為安徽省食（藥） 用菌安全生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品采集時間為2018年3月至8月，采集方式以走訪栽培戶實地采集干制品為主，于東至縣農(nóng)貿(mào)市場采集鮮品為輔，鮮品采集后立即烘干保存。本研究共采集樣品62份，其中靈芝（Ganoderma lingzhi）22份，黑木耳（Auricularia heimuer）和香菇（Lentinula edodes）各20份，樣品中靈芝全部為段木栽培，黑木耳和香菇少量為段木栽培，多數(shù)為袋料栽培。

1.2 儀器與試劑

AFS-933原子熒光分光光度計，北京吉天儀器有限公司；iCAP-Q電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；ATX224電子天平，島津企業(yè)管理（中國）有限公司；H6012B TANKBASIC高壓密閉微波消解系統(tǒng)，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；SH420恒溫趕酸儀，濟(jì)南海能儀器股份有限公司；FST-TOP-221超純水儀，上海富詩特儀器設(shè)備有限公司。

汞標(biāo)準(zhǔn)品，中國計量科學(xué)研究院產(chǎn)品，編號：GBW08617，批號：17031，濃度：1 000 μg·mL-1；鉛標(biāo)準(zhǔn)品，中國計量科學(xué)研究院產(chǎn)品，編號：GBW08619，批號：16063，濃度：1 000 μg·mL-1；鎘標(biāo)準(zhǔn)品，國家有色金屬及電子材料分析測試中心國標(biāo)檢驗認(rèn)證有限公司產(chǎn)品，編號：GSB 04-1721-2004，批號：169026-1，濃度：1 000 μg·mL-1；砷標(biāo)準(zhǔn)品，國家有色金屬及電子材料分析測試中心國標(biāo)檢驗認(rèn)證有限公司產(chǎn)品，編號：GSB 04-1714-2004，批號：16A005-3，濃度：1 000 μg·mL-1；硒標(biāo)準(zhǔn)品，國家有色金屬及電子材料分析測試中心國標(biāo)檢驗認(rèn)證有限公司產(chǎn)品，編號：GSB 04-1751-2004，批號：168042-2，濃度：1 000 μg·mL-1；鹽酸、硝酸和高氯酸，均為優(yōu)級純。

1.3 方法

1.3.1 檢測方法

汞元素測定試驗嚴(yán)格按照GB 5009.17-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總汞及有機(jī)汞的測定》[10]規(guī)定的操作步驟執(zhí)行。保持菇蓋、菇柄自然比例，烘干至恒重后高速粉碎均勻，四分法取至少100 g樣品。精密稱取1.000 g樣品置于聚四氟乙烯內(nèi)罐中，加入5 mL硝酸，加蓋放置1 h，放入微波消解系統(tǒng)消解試樣。冷卻后取出消解罐，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，放在恒溫趕酸儀中，于80℃加熱5 min趕去棕色氣體。冷卻至常溫后，將消化液轉(zhuǎn)移至25 mL塑料容量瓶中，用少量水分3次洗滌內(nèi)罐，用一級水定容至刻度，混勻備用，同時設(shè)置空白對照。設(shè)定光電倍增管負(fù)高壓：240 V；汞空心陰極燈電流：30 mA；原子化器溫度：300℃；載氣流速：500 mL·min-1；屏蔽氣流速：1 000 mL·min-1。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算待測液中汞元素的濃度。

其他金屬元素測定嚴(yán)格按照GB 5009.268-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測定》[11]規(guī)定的操作步驟執(zhí)行。保持菇蓋、菇柄自然比例，烘干至恒重后高速粉碎均勻，四分法取至少100 g樣品。精密稱取1.000 g樣品置于聚四氟乙烯內(nèi)罐中，加入5 mL硝酸，加蓋放置1 h，放入微波消解系統(tǒng)消解試樣。冷卻后取出消解罐，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，放在恒溫趕酸儀中，于100℃加熱30 min趕去棕色氣體。冷卻至常溫后，將消化液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用一級水定容至刻度，混勻備用，同時設(shè)置空白對照。最后將試樣溶液注入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算待測液中相應(yīng)元素的濃度。

1.3.2 質(zhì)量控制

所有檢測樣品均進(jìn)行平行樣、空白樣測定，同時檢測標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；在測定過程中每測定30份樣品做1個標(biāo)準(zhǔn)溶液回讀，同時監(jiān)測內(nèi)標(biāo)漂移。標(biāo)準(zhǔn)溶液回讀和內(nèi)標(biāo)漂移變化不超過20%，認(rèn)為儀器穩(wěn)定。

1.3.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

按GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》[12]、GB 1903.22-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品營養(yǎng)強化劑富硒食用菌粉》[13]和DBS 42/002-2014《食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)富有機(jī)硒食品硒含量要求》[14]進(jìn)行評價。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用 IBM SPSS（statistical product and service solutions，SPSS） Statistics軟件（Ver.22） 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量總體情況

62份樣品包括靈芝22份和黑木耳、香菇各20份，重金屬含量統(tǒng)計見表1。

表1 62份食（藥）用菌樣品重金屬含量概況Tab.1 General situation of heavy metal contents in 62 samples of the edible and medicinal fungi

由表1可知，樣品中鉛、砷、鎘和汞含量均遠(yuǎn)低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量規(guī)定的限量》。62份樣品中有23份試樣中檢出硒，有效檢出率為37.1%，根據(jù)GB 1903.22-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品營養(yǎng)強化劑富硒食用菌粉》和DBS 42/002-2014《食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)富有機(jī)硒食品硒含量要求》，檢測出硒的樣品均未達(dá)到富硒農(nóng)產(chǎn)品等級，因此下文未將硒的數(shù)據(jù)納入方差分析內(nèi)容。

2.2 對數(shù)據(jù)的箱線圖分析與處理

從表1可以看出，62份樣品中重金屬含量變異范圍較寬，不能通過方差齊性檢驗，因此采用箱線圖排除異常值。剔除異常值后的重金屬含量箱線圖見圖1～圖3，箱線圖清晰顯示所采集樣本檢測數(shù)據(jù)的正態(tài)分布趨勢。

由圖1～圖3可知，靈芝組數(shù)據(jù)最整齊，黑木耳組次之，香菇組數(shù)據(jù)最不整齊，但也勉強通過方差齊性檢驗。其中原因是靈芝檢測樣品全部來自東至縣生產(chǎn)基地，黑木耳當(dāng)?shù)厣a(chǎn)基地采樣占比83.1%，而香菇當(dāng)?shù)鼗夭蓸觾H占46.4%，大部分在東至縣農(nóng)貿(mào)市場采樣。農(nóng)貿(mào)市場所采集樣品的生產(chǎn)地?zé)o法溯源，采集到東至縣以外基地生產(chǎn)的樣品可能性較大。

圖1 靈芝重金屬含量的箱線圖Fig.1 Box diagram of heavy metal contents in Ganoderma lingzhi

圖2 黑木耳重金屬含量的箱線圖Fig.2 Box diagram of heavy metal contents in Auricularia heimuer

圖3 香菇重金屬含量的箱線圖Fig.3 Box diagram of heavy metal contents in Lentinula edodes

2.3 單因素方差分析

以砷、鎘、鉛和汞4種重金屬種類作為自變量，以重金屬含量作為因變量，進(jìn)行單因素方差分析。靈芝、黑木耳和香菇的4種重金屬含量平均數(shù)間均存在顯著差異（P＜0.001），見表2。

表2 重金屬含量單因素方差分析結(jié)果Tab.2 Single factor ANOVA analysis of heavy metal contents

應(yīng)用S-N-K法對平均數(shù)進(jìn)行兩兩比較分析，表2結(jié)果表明，靈芝鎘和汞之間差異不顯著，但分別與砷、鉛三者之間差異顯著（P＜0.05）；黑木耳砷、鎘、汞三者之間無顯著差異，但三者均與鉛有顯著差異（P＜0.05）；香菇砷和鉛之間、鎘和汞之間無顯著差異，但砷、鉛與鎘、汞之間存在顯著差異（P＜0.05）。

2.4 兩因素方差分析

以砷、鎘等重金屬種類作為一個影響因子，以靈芝、黑木耳等食（藥）用菌種類作為另一個影響因子，以重金屬含量作為因變量，進(jìn)行兩因素方差分析，分析結(jié)果見表3。

表3 重金屬含量兩因素方差分析結(jié)果（R2=0.862）Tab.3 ANOVA analysis of two factors of heavy metal contents(R2=0.862)

從表3可以看出，重金屬種類和食（藥）用菌種類兩因素對于重金屬含量均有顯著影響（P＜0.001），且兩者間存在交互作用（P＜0.001）。3種食（藥）用菌重金屬含量均值圖見圖4。

圖4 3種食（藥）用菌重金屬含量均值圖Fig.4 Mean values of heavy metal contents in the 3 kinds of edible and medicinal fungi

由圖4可知，以重金屬種類為橫坐標(biāo)、重金屬含量作縱坐標(biāo)，將去除異常值后的靈芝、黑木耳和香菇重金屬含量均值的3條折線圖畫在同一張圖上。3條折線圖大幅度穿插說明兩因素交互作用十分顯著，與表3結(jié)果一致。靈芝、香菇折線圖走勢的高度一致，表明二者對砷、鎘、鉛和汞的吸附特性非常相似，而黑木耳表現(xiàn)出顯著差異，尤其對鉛有相對高的吸附特性。

3 小結(jié)

食（藥）用菌吸附重金屬的機(jī)制主要有生物吸附和主動吸收2種作用方式，存在細(xì)胞膜載體和通道競爭[2，15，16]。不同研究工作報道的食（藥） 用菌重金屬含量相差較大說明其含量與栽培料及土壤中的重金屬含量、酸堿度、有機(jī)質(zhì)甚至空氣污染等因素密切相關(guān)[6，7，17，18]。東至縣栽培的食 （藥） 用菌重金屬含量遠(yuǎn)低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限量，與當(dāng)?shù)赝寥馈⑺?、空氣和就地取材的栽培料有關(guān)，說明安徽省東至縣自然生態(tài)優(yōu)勢得天獨厚，適宜大規(guī)模栽培食（藥）用菌。

食（藥）用菌吸附重金屬的能力與其自身因素也相關(guān)，如菌絲體、子實體形態(tài)特征、糖蛋白分子結(jié)構(gòu)、降解栽培料的方式和能力等[9]，因此大部分食（藥）用菌品種對環(huán)境重金屬吸收敏感度不同，表現(xiàn)出不同品種對同種重金屬的吸附能力不同，相同品種對不同重金屬的吸附能力也有較大差異[19]。通過兩因素方差分析結(jié)果說明重金屬種類、食（藥）用菌種類對食（藥）用菌重金屬吸附行為均具有顯著影響，且二者間存在強烈交互作用。食（藥）用菌吸附重金屬的內(nèi)在機(jī)理值得進(jìn)一步深入研究。

硒是人體必需的微量元素，食（藥）用菌由于富含多糖、蛋白等帶負(fù)電荷的高分子物質(zhì)，對包括硒、鍺在內(nèi)的金屬類陽離子吸附能力相對較強，且吸附過程中陽離子間有拮抗作用，因此，栽培富硒、富鍺食（藥）用菌是提高附加值的一項重要手段[20]。在自然環(huán)境中，硒是一個活潑、易遷移，既易分散也會在某種情況下高度富集的元素，它在環(huán)境中的分布是不均勻的[21]。62份樣品中硒的有效檢出率為37.1%，其中1份來自葛公的香菇樣品含硒量最高，為0.797 mg·kg-1，說明東至縣硒資源分布的不均勻性。因此，調(diào)查東至縣硒資源分布規(guī)律，查找合適富硒栽培料和富硒土壤，發(fā)展具有東至特色的富硒食（藥）用菌栽培技術(shù)將具有廣闊前景。