付 潔 孫洪欣 張 敏 謝文達 劉文菊 薛培英

（河北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院/河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點實驗室 河北保定071000）

食用菌作為一類可供人類食用的大型真菌，不僅味道鮮美，而且營養(yǎng)豐富，含有的生物活性物質(zhì)對維護人體健康有重要的保健作用[1-2]。 諸多大型真菌如茶樹菇、香菇、牛肝菌等都具有富集重金屬的能力[3-4]，且其富集重金屬的種類和富集量都遠遠超過綠色植物[5]，如姬松茸對重金屬Cd 的富集能力很強，富集系數(shù)65.235～108.135[6]。 食用菌富集重金屬的能力主要取決于兩方面的因素：一是食用菌的種類；二是生態(tài)環(huán)境因素。近年來由于化肥農(nóng)藥的大量使用以及工業(yè)“三廢”的排放造成環(huán)境的不斷惡化，空氣、土壤和大氣的污染都會直接或間接造成食用菌重金屬含量超標[7-8]，而重金屬會通過食物鏈進入人體內(nèi)，危害人體健康[9-10]。食用菌重金屬污染問題日益受到人們的關(guān)注。 對北京、廣州、四川、河南、江蘇等地區(qū)食用菌重金屬含量的調(diào)查表明，食用菌中的Pb、Cd、Hg、As 等重金屬含量存在不同程度超標[11-16]。以往研究大多針對人工栽培食用菌重金屬含量， 而對于不同栽培模式下，食用菌重金屬含量特征、食用菌中重金屬污染評價以及健康風險評價研究報道尚少。 基于此，本研究以保定市市售食用菌為研究對象，通過分析不同種類和不同栽培模式（野生、人工栽培）下食用菌中Pb、Cd、Hg、As 的含量特征，評價食用菌的重金屬污染狀況和食用菌攝入人體的健康風險，旨在為人們安全攝入食用菌提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 食用菌樣品的采集

在保定市蓮池區(qū)和競秀區(qū)各大農(nóng)副產(chǎn)品批發(fā)市場、大型超市、農(nóng)貿(mào)市場設(shè)置17 個采樣點，分別購買散裝和袋裝食用菌樣品，共采集70 份食用菌樣品（包括46 個鮮樣，24 個干樣），其中黑木耳8個（1 個野生，7 個人工栽培），香菇15 個（3 個野生，12 個人工栽培），榛蘑1 個（野生），茶樹菇2個（野生），猴頭菇1 個（野生），松菇1 個（野生），松峨1 個（野生），銀耳7 個（人工栽培），平菇10個（人工栽培），金針菇11 個（人工栽培），雞腿菇4 個（人工栽培），杏鮑菇9 個（人工栽培），采樣點為隨機選擇，具體采樣點見圖1。

圖1 采樣點分布圖Fig.1 Distribution of sampling sites

1.2 食用菌樣品的準備和重金屬含量測定

1.2.1 食用菌樣品的準備 首先用超純水反復清洗樣品，除去樣品表面附著的雜質(zhì)及金屬離子，將水分瀝干后，用不銹鋼刀將采集的鮮樣切成段狀，同時將可食用部分和根部分開， 先于105 ℃條件下滅活15 min， 然后在65 ℃條件下烘干至恒重，最后用不銹鋼粉碎機將樣品粉碎至100 目左右，裝于自封袋中密封且干燥保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 食用菌樣品的消解 食用菌樣品采用硝酸-高氯酸混合濕法消解。稱取0.5000 g 研磨過的食用菌樣品放入預先清洗干凈的容積為50 mL 的聚四氟乙烯消煮管中，然后分別加入4 mL 硝酸和1 mL 高氯酸預消解過夜。 預消解好的樣品用石墨消解儀（濟南海能儀器股份有限公司）進一步消煮。消解儀的升溫程序如下：首先在110 ℃消解2 h；130 ℃消解6 h；150 ℃消解1 h， 至消解液中無渾濁后升溫至170 ℃趕酸。 直到有大量白煙冒出，剩余1 mL 左右無色澄清透明的消煮液時停止消煮。同時為了確保試驗的準確性和精確性，每批次樣品設(shè)置2 個空白樣品和2 個標樣（黑木耳無機成分分析標準物質(zhì)GBW10089）進行質(zhì)控，結(jié)果表明Pb、Cd、Hg、As 的平均回收率為98.9%，表明該消煮及分析方法可行。 所有的容器都用體積比為10%的硝酸浸泡至少12 h， 然后用去離子水和超純水清洗后烘干備用。硝酸優(yōu)級純（天津科密歐化學試劑有限公司），高氯酸優(yōu)級純（天津科密歐化學試劑有限公司）。

1.2.3 重金屬的測定 消解液中Pb、Cd、Hg 的含量用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Agilent7700XICPMS，安捷倫科技有限公司）進行測定，As 用原子熒光分光光度計（AFS-3000，北京海光有限公司）進行測定。

1.3 食用菌重金屬污染評價方法及標準

我國目前對食用菌重金屬限量的標準主要有《GB2762-2012 食品中污染物限量》、《CCGF108.3-2010 食用菌》、《NY 5095-2006 無公害食品食用菌》等。相比而言，《GB2762-2012 食品中污染物限量》對重金屬的限量要求更為嚴格、頒布實施年限較新。 因此，本研究將《GB2762-2012 食品中污染物限量》[17]中的重金屬限量標準值作為參考依據(jù)（表1）。

表1 食用菌中Pb、Cd、Hg、As 最高允許限量標準Table 1 The maximum allowable limits of Pb、Cd、Hg、As in edible mushrooms

本試驗參照單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法來評價食用菌受重金屬污染的程度。

單因子污染指數(shù)計算公式：

式中：Pi——某該污染物的指數(shù)；Ci——該污染物實測值；C0i——該污染物評價標準值。

單因子污染指數(shù)只能代表某一種重金屬的環(huán)境質(zhì)量狀況，不能反映環(huán)境質(zhì)量的貢獻，突出高質(zhì)量分數(shù)重金屬對環(huán)境質(zhì)量的影響作用， 因此還需要采用綜合污染指數(shù)進行評價[18]。

內(nèi)梅羅污染指數(shù)計算公式：

式中：P——內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；Pave——單因子污染指數(shù)的算術(shù)平均值；Pmax——單因子污染指數(shù)的最大值。

單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的分級標準為：當P≤0.7 時，屬安全；0.7＜P≤1，屬警戒級；1＜P≤2，屬輕污染；2＜P≤3，屬中污染；3＜P≤5，屬重污染；P＞5，屬嚴重污染。

1.4 健康風險評價方法

目標危害系數(shù)（Target Hazard Quotient，THQ）法是一種可同時評價單一重金屬和多種重金屬復合暴露的健康風險評價方法， 是美國國家環(huán)保署（USEPA）根據(jù)成人及兒童的平均體重建立起來的風險評價方法[19-21]。該方法假設(shè)污染物吸收劑量等于攝取劑量， 以測定的人體攝入污染物劑量與參考劑量的比值作為評價的標準，若該值小于1，則說明暴露人群沒有明顯的健康風險，反之，則存在健康風險。

單一重金屬風險計算公式為：

多種重金屬復合風險計算公式為：

TTHQ=∑THQ

式中：EF——暴露頻率， 取值為365 d/a[22]；ED——暴露區(qū)間， 取值為70a；FIR——食用菌攝入率，兒童為每人115.8g/d，成人為每人150.7 g/d；C——食用菌中重金屬含量 （單位：mg/kg）；RFD——參比劑量，其中RFD（Pb）=3.5×10-3mg/（kg·d），RFD（Cd）=1×10-3mg/（kg·d），RFD（As）=3×10-4mg/（kg·d），RFD（Hg）=3×10-4mg/（kg·d）[23]；WAB——人體的平均體重， 一般兒童是32.7 kg， 成人是55.9 kg[24]；TA——暴露的平均時間，一般取值25 550 d[25]。

2 結(jié)果與討論

2.1 食用菌中Pb、Cd、Hg、As 含量特征分析

采集的食用菌重金屬含量特征見表2。 所有食用菌樣品中均檢出Pb、Cd、Hg，檢出率為100%，As 檢出率為85.7%。 市售食用菌中重金屬的平均含量順序為Pb（0.28 mg/kg）＞As（0.22 mg/kg）＞Cd（0.20 mg/kg）＞Hg（0.016 mg/kg），這與李爽等[26]對于北京常見食用菌金屬元素平均含量的研究結(jié)果基本一致， 說明食用菌對Pb 具有較高的富集能力。食用菌中各元素變異系數(shù)為28.5%～89.8%。元素含量變異強度為As＞Hg＞Cd＞Pb，說明食用菌中重金屬As 元素受外源因子干擾影響較大。 參照《GB2762-2012 食品中污染物限量》 污染評價標準， 采集的70 個食用菌樣品中共有12 個樣品超標，食用菌重金屬的超標率順序為Cd（10.0%）＞As（5.7%）＞Pb（1.4%），所有食用菌樣品Hg 含量均不超標。

不同食用菌重金屬含量特征如圖2～圖5 所示。不同種類食用菌相比，榛蘑中Pb 和Cd 平均含量均最高， 分別超過標準限值0.22 倍和1.42 倍。其次為香菇，其Cd 平均含量超標4.0%，其它食用菌中Cd、Pb 平均含量均低于標準限值。猴頭菇、金針菇和茶樹菇中Pb、Cd 平均含量相對較低。

食用菌中As 平均含量超標的為平菇，超過標準限值0.62 倍， 榛蘑和雞腿菇中As 平均含量也較高均為0.49 mg/kg，接近標準限值。 其他食用菌As 含量均低于標準限值， 為標準限值的3.6%～40.0%。香菇、金針菇、杏鮑菇中As 含量相對較低。

12 種食用菌Hg 平均含量均低于標準限值，其中Hg 含量較高的為猴頭菇、 平菇和茶樹菇，分別為標準限值的76%，52%和45.0%。 黑木耳、香菇和金針菇中Hg 含量相對較低。

綜上所述， 榛蘑和平菇中重金屬平均含量最高。 其中榛蘑中Cd、Pb 含量均超標，As 含量接近標準限值；平菇中As 含量超標，Hg 含量高于除猴頭菇以外的其它食用菌； 香菇中Cd 平均含量超標，雞腿菇As 含量接近標準限值。 12 種食用菌中重金屬平均含量最低的為金針菇， 其次為杏鮑菇和銀耳，猴頭菇中Pb、Cd、As 含量均較低，Hg 含量雖然較高但低于標準限值。 總之不同種類的食用菌對重金屬的富集能力存在明顯的差異。

表2 食用菌中Cd，Pb，Hg，As 含量特征（n=70）Table 2 Concentrations characteristic of Cd， Pb， Hg， As in edible mushrooms（n=70）

圖2 不同種食用菌總Pb 含量特征Fig.2 Analysis of total Pb concentration in different kinds of edible mushrooms

圖3 不同種食用菌總Cd 含量特征Fig.3 Analysis of total Cd concentration in different kinds of edible mushrooms

圖4 不同種食用菌總As 含量特征分析Fig.4 Analysis of total As concentration in different kinds of edible mushrooms

圖5 不同種食用菌總Hg 含量特征Fig.5 Analysis of total Hg concentration in different kinds of edible mushrooms

由于平菇是一種人們攝入頻率較高的食用菌， 而且根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果， 平菇重金屬含量較高，其中As 的累積水平相對較高，最高的As 累積量達3.28mg/kg，超過標準限值5.56 倍，因此，隨機選取了5 個平菇樣品，進一步研究不同部位（根部和地上部）重金屬的含量特征。 由圖6 可知，無論是根部還是地上部， 平菇體內(nèi)重金屬平均含量順序均為：As＞Pb＞Cd＞Hg。 平菇根部As 平均含量比食用部位高4.15 倍（P＜0.05）。 其它重金屬含量在根部和食用部位差異均不顯著（P＞0.05）。 平菇中As 的累積可能是由于As 由菌絲體吸收后， 首先運輸?shù)礁浚靠赡芎写罅康哪芘cAs 結(jié)合的螯合劑（如谷氨酸）和功能蛋白等[27-28]，使得只有少量的As 遷移至可食用部位， 最終大部分As 累積在根部。

2.2 人工和野生兩種栽培模式下食用菌重金屬含量特征分析

食用菌對重金屬的富集能力除受到食用菌種類影響外，可能還有與栽培模式有關(guān)，基于此進一步分析了人工栽培和野生兩種栽培模式下香菇、黑木耳重金屬含量特征。如圖3 所示，除Pb 外，野生香菇中As、Cd 和Hg 平均含量分別比人工栽培的香菇高0.5，0.25 和0.18 倍，但是野生和人工栽培的香菇中重金屬的平均含量差異均不顯著（P＞0.05）。 對于黑木耳而言，人工栽培模式下As 平均含量比野生栽培模式高8.72 倍（P＜0.05），不同栽培模式下的其它重金屬平均含量差異均不顯著（P＞0.05）。 一般認為，野生栽培模式下，食用菌會通過土壤和大氣沉降富集環(huán)境中的重金屬進而造成其重金屬含量較高[29]，但是隨著食用菌栽培技術(shù)的發(fā)展， 栽培基質(zhì)的原料逐步轉(zhuǎn)向更為經(jīng)濟的農(nóng)副產(chǎn)品或者工業(yè)廢料[30]，而這些基質(zhì)材料往往富含重金屬或?qū)χ亟饘倬哂休^強的吸收和積累作用[31-32]， 這可能是本研究中人工栽培的黑木耳中As 含量顯著高于野生栽培的原因，可見不同栽培模式下食用菌重金屬暴露途徑不同， 而且不同種類食用菌對重金屬的富集能力也不同， 導致不同栽培模式下食用菌中重金屬含量存在差異。

圖6 平菇的不同部位重金屬平均含量Fig.6 The average concentrations of heavy metals in different parts of Pleurotus ostreatus

圖7 人工栽培食用菌和野生香菇中Pb、Cd、Hg 和As的平均含量Fig.7 The average Pb， Cd， Hg and As concentrations in cultivated and wild Lentinus edodes

2.3 食用菌重金屬污染評價

不同種類食用菌污染指數(shù)評價結(jié)果見表3。12 種食用菌樣品中平菇（人工栽培）重金屬綜合污染指數(shù)最高，達重度污染水平（P綜=3.58），雞腿菇（人工栽培）、榛蘑（野生）和香菇（人工栽培和野生）中重金屬含量均達輕度污染水平（P綜=1.01～1.85），其余種類食用菌均處于安全水平（P綜=0.10～0.64）。

單因子評價結(jié)果表明，食用菌中As 污染較為嚴重，其中平菇（人工栽培）、雞腿菇（人工栽培）和香菇（栽培）的As 平均含量分別達重污染（PAs=4.77）、中污染（PAs=2.37）、警戒級（PAs=0.71）水平。Vetter J 等[33]對37 種常見食用菌中的As 研究表明，香蘑屬、金錢菌屬、傘菌屬等8 種類型食用菌中總砷的累積水平相對較高， 最高的紫蠟?zāi)⒐街蠥s 含量可達146.9 mg/kg。 但食用菌的食用毒性風險并不一定大， 其中的砷可以毒性很小或無毒的有機砷形態(tài)存在，林燕奎等[34]研究發(fā)現(xiàn)干蘑菇樣品中總砷含量為2.9 mg/kg， 但總無機砷含量僅為0.13 mg/kg，低于糧食中的無機砷限量標準。 因此，本研究中食用菌高As 含量并不一定說明其存在較高的毒性，其砷形態(tài)有待進一步研究。 榛蘑（野生）、香菇（人工栽培和野生）、平菇的Cd 平均含量分別達中污染（PCd=2.42）、輕污染（PCd=1.27～1.88）、警戒級（PCd=0.75）水平。榛蘑（野生）Pb 平均含量達到輕污染（PPb=1.22）水平。 平菇（人工栽培）和松峨（野生）中Hg 平均含量均達警戒級（PHg=0.73～0.77）水平，應(yīng)引起注意。

對于香菇和黑木耳而言， 不同栽培模式下污染指數(shù)比較結(jié)果顯示： 人工栽培和野生的香菇均達輕污染水平， 并且野生香菇綜合污染指數(shù)比栽培香菇高40.6%，均表現(xiàn)為Cd 污染，且Cd 平均含量均達輕污染水平； 黑木耳人工栽培污染指數(shù)高于野生型，但重金屬含量均處于安全水平。

2.4 健康風險評價結(jié)果

食用菌重金屬健康風險評價結(jié)果如表4 所示，野生和栽培食用菌中單一重金屬的THQ 均表現(xiàn)為As＞Cd＞Pb＞Hg， 可見食用菌中As 對人體健康產(chǎn)生的風險最大，其中野生和栽培食用菌As 的THQ 均高于1，說明市售食用菌中As 已經(jīng)對保定市人體健康構(gòu)成明顯的風險；食用菌中Cd 對人體健康風險也較高，其中兒童攝入野生食用菌Cd 的THQ＞1，成人THQ 為0.97 也接近1，這說明野生食用菌中的Cd 對兒童構(gòu)成明顯的健康風險，同時對成人構(gòu)成了潛在風險。 劉燁潼等[30]研究了天津市市售食用菌中Pb、Cd、Hg、As 的THQ 值均低于1，對天津市居民的健康風險比較低，這與本試驗的結(jié)果相差較大， 說明不同地區(qū)的食用菌栽培基質(zhì)和生長環(huán)境狀況存在較大差別。此外，兒童攝入野生和栽培食用菌Pb、Cd、Hg、As 的THQ 均高于成人， 說明食用菌中單一重金屬的健康風險兒童要高于成人。

但是食用菌中重金屬不是以單一種類存在的，而是多種共同存在于食用菌中，人體攝入后會產(chǎn)生重金屬的復合健康風險。 從食用菌中多種重金屬的復合健康風險評價結(jié)果來看， 成人和兒童的TTHQ 均大于1， 說明存在明顯的重金屬復合健康風險，且TTHQ兒童＞TTHQ成人，說明兒童比成人群體對食用菌中的重金屬污染更加敏感。此外，無論是栽培食用菌還是野生食用菌對成人和兒童的TTHQ 值均大于1， 說明從多種重金屬的復合風險來看， 成人和兒童攝入野生和栽培的食用菌均存在一定的健康風險。

表3 不同種類食用菌污染指數(shù)Table 3 Pollution index of different kinds of edible fungi

表4 食用菌中重金屬健康風險評價Table 4 THQ of single heavy metal and TTHQ of adults or children in edible fungi

3 結(jié)論

1）參照《GB2762-2012 食品中污染物限量》污染評價標準，采集的70 個食用菌樣品中有17.1%的樣品中的Pb、Cd、As 有不同程度的超標。食用菌中單一重金屬的THQ 值表現(xiàn)為As＞Cd＞Pb＞Hg，野生和栽培食用菌As 的THQ 均高于1，表明市售食用菌中As 已經(jīng)對保定市人體健康構(gòu)成明顯的風險；兒童攝入野生食用菌Cd 的THQ＞1，成人THQ為0.97，說明野生食用菌中的Cd 對兒童構(gòu)成明顯的健康風險，同時對成人構(gòu)成了潛在風險。 食用菌中Pb、Hg 尚處于安全水平。

2）不同食用菌相比，平菇和榛蘑中的重金屬平均含量較高。 平菇的重金屬平均含量達重度污染，其中As 達重度污染，榛蘑、雞腿菇、香菇的重金屬平均含量均達輕度污染水平， 其它食用菌重金屬平均含量均低于標準限值。 重金屬平均含量較低的為金針菇、杏鮑菇和銀耳。

3）不同栽培模式下對比，香菇不同栽培模式下的重金屬平均含量差異均不顯著 （P＞0.05），人工栽培的黑木耳中砷含量顯著高于野生黑木耳，高8.72 倍（P＜0.05），其它重金屬含量差異均不顯著（P＞0.05）。 綜上所述，Cd、As 是引起食用菌復合風險的最主要因素， 且兒童攝入食用菌的健康風險高于成人。 此外， 從多種重金屬的復合風險來看， 成人和兒童攝入野生和栽培的食用菌均存在一定健康風險，應(yīng)適當控制食用菌的攝入量。