謝 玲 馬湘豫 高楚倩 李蘭芝 夏志蘭*

臨沂基地不同食藥用菌中6種金屬元素的ICP-MS檢測

謝 玲1, 2, 3馬湘豫1高楚倩1李蘭芝4夏志蘭1, 2, 3*

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學園藝學院中藥系，長沙 410128；2. 湖南省蔬菜重點實驗室，長沙 410128；3. 湖南省食用菌工程技術(shù)研究中心，長沙 410128；4. 湖南農(nóng)業(yè)大學湖南省農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析與決策工程技術(shù)研究中心，長沙 410128）

食藥用菌；品種；電感耦合等離子質(zhì)譜分析；限量重金屬；綜合污染指數(shù)；富集系數(shù)

食藥用菌（edible & medicinal mushrooms）泛指一類能夠形成大型子實體或菌核并具有食用或藥用功能的真菌類群[1]，如鳳尾菇[2]、猴頭菇[3]、姬松茸[4]、銀耳[5]、蛹蟲草[6]等，其被證實具有抗氧化、抗炎、免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤等多種藥用價值。食藥用菌均具有較強的金屬富集能力[7]，金屬超標現(xiàn)象屢見不鮮，尤其是農(nóng)戶栽培的產(chǎn)品，由于缺乏安全栽培標準作指導，問題較突出。為了保證食用菌食用安全，我國《GB2762—2017食品安全國家標準食品中污染物限量》和歐盟標準[8]對食用菌中常見重金屬鉛、鎘、汞、砷都有嚴格的限量規(guī)定。因此，有必要對農(nóng)戶栽培的食藥用菌產(chǎn)品及相應的栽培基質(zhì)進行金屬元素含量的檢測，了解目前農(nóng)戶食藥用菌產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀和不同食藥用菌品種的金屬富集能力，以為種植者選擇安全可靠的栽培基地及栽培品種提供參考和借鑒。

富硒、富鋅農(nóng)產(chǎn)品研究與開發(fā)是近年的熱點。國內(nèi)外已開發(fā)的富硒大豆[9]、富鋅小麥[10]等產(chǎn)品因受到地域、硒（鋅）轉(zhuǎn)化效率低以及人為添加金屬元素易產(chǎn)生安全風險等原因而發(fā)展受限。而食藥用菌栽培物料低廉易得，栽培不受地域限制，且硒、鋅轉(zhuǎn)化效率較高，甚至有不通過人為添加就可獲得富硒、富鋅產(chǎn)品的可能。因此，篩查不同食藥用菌品種富集硒、鋅的能力同樣具有重要意義。

本研究通過電感耦合等離子質(zhì)譜分析技術(shù)（ICP-MS）調(diào)查來自臨沂某基地的靈芝、茯苓等10個食藥用菌常規(guī)栽培品種新鮮子實體（菌核）及相應栽培基質(zhì)中砷、鎘、鋅、硒等元素的含量及富集規(guī)律，初步明確不同食藥用菌品種以及同一品種不同部位對不同金屬元素的富集能力，為食藥用菌安全栽培的品種選擇、評價及富硒（鋅）產(chǎn)品開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

（1）試驗材料。2018年1月至2019年11月期間收集來自山東臨沂某基地的10種食藥用菌及其栽培基質(zhì)，共50個新鮮子實體（菌核）樣品和100個栽培料（包括初級和栽培后期兩個階段）樣品。上述10種食藥用菌分別為靈芝，茯苓，銀耳，蛹蟲草，木耳，猴頭菇，姬松茸（巴西蘑菇），香菇，羊肚菌，鳳尾菇

（2）儀器。電子分析天平（AUW320，日本SHIMADZU）；超純水系統(tǒng)（Select Descale純水系統(tǒng)，英國Purite）；微波消解儀（MK-II 型壓力自控微波消解系統(tǒng)，上海新科）；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（7900型，美國安捷倫）；趕酸儀（GST25-20型趕酸儀，天津萊玻特瑞）。

1.2 方法

（1）微波消解。稱取樣品0.20 g于消解罐中，先后加入7 mL硝酸和1.5 mL過氧化氫溶液，蓋上罐帽放入微波消解儀中，消解完畢后冷卻取出，置于加熱儀上趕酸，冷卻后用超純水定容至100 mL。

（2）ICP-MS工作條件[11]。霧化器：Bablington高鹽霧化器；霧化室：石英雙通道scott霧化室；矩管：石英一體化，1.5 mm中心通道；霧化室溫度：2 ℃；取樣錐：1.0/0.4 mm（Ni）錐；載氣流速：0.85 L/min；高頻發(fā)射功率：1 450 W；混合氣流量：0.28 L/min；樣品提升速率0.1 r/s；等離子氣流量：15.0 L/min；采樣深度：7.0 mm；輔助氣流量：1.0 L/min；樣品提升量：0.4 mL/min；氦氣流量5 mL/min。

（3）限量重金屬污染評價。借鑒強承魁等人的評價方法[12]，采用單因子污染指數(shù)（P）結(jié)合綜合污染指數(shù)（）進行評價：①P=T/S，其中T為x重金屬元素的實測值，S為x重金屬元素的限量標準值，P>1.0時代表污染，P<1.0時代表未污染；②{[(P)2+(P)2]/2}1/2，其中(P)為x重金屬元素污染指數(shù)最大值，(P)為x重金屬元素污染指數(shù)平均值。>1為污染，<1為安全。

（4）富集系數(shù)評價。采用富集系數(shù)（bio-enrichment coefficients，BCF）[13]對藥用菌重金屬富集能力進行評價。計算公式為：BCF=C/C。其中C為藥用菌子實體內(nèi)重金屬平衡濃度，C為培養(yǎng)基質(zhì)中重金屬平衡濃度。若BCF>1，說明該藥用菌對該元素相對富集，BCF值越大，對該元素的富集能力越強，由此可評價元素的富集程度。

（5）統(tǒng)計分析。采用PASW l8.0 for Windows和Origin7.5軟件進行分析處理，One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test進行正態(tài)性分析和ANOVA進行多組數(shù)據(jù)的單因素方差分析，LSD兩兩比較，兩組數(shù)據(jù)進行獨立樣本T檢驗。其中＜0.05為統(tǒng)計學意義上的顯著性差異，>0.05為無顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 金屬元素線性方程及相關(guān)系數(shù)

各金屬元素標準品相關(guān)線性方程及相關(guān)系數(shù)見表1。從表1可知，樣品中6種金屬元素濃度在0～100 μg/L檢測范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好。

2.2 子實體中6種金屬元素含量

As、Cd、Pb、Cu等限量重金屬過度攝入對人體有害，在人體中積累到一定程度可能會引起慢性中毒。從表2可知，①As含量均值：除姬松茸和鳳尾菇外，其他8種食藥用菌均小于1 mg/kg，其中又以鳳尾菇子實體中As含量最高，為15.5320.269 mg/kg。②Cd含量均值：除香菇子實體為4.3540.222 mg/kg，大于1 mg/kg外，其他9種均小于1 mg/kg。③Pb含量均值：除蛹蟲草達1.7660.083 mg/kg外，其他9種均小于1 mg/kg。④Cu含量均值：蛹蟲草、姬松茸、猴頭菇、香菇4個品種均高于10 mg/kg，其中姬松茸高達51.9541.098mg/kg；除羊肚菌外的其他5個品種也均大于1 mg/kg。

表1 6種金屬元素的線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)

表2 10種食藥用菌子實體（或菌核）中6種金屬元素含量比較(mg/kg，n=5)

2.3 子實體中4種限量重金屬污染評價

4種重金屬的限量標準，As、Cd參考歐盟2006年頒布的委員會條例（EC）No1881/2006及2014年修訂條例（EU）No488/2014，并結(jié)合國際食品法典委員會（CAC）頒布的《食品和飼料中污染物和毒素同用標準CODEX STAN193-2013》的規(guī)定，As≤1.0 mg/kg，Cd≤1.0 mg/kg（香菇或平菇0.2 mg/kg）；Pb限量值參考《食藥用菌衛(wèi)生標準GB 7096-2014》《食品安全國家標準食品中污染物限量GB2762-2012》及其他我國標準中對食藥用菌的規(guī)定，Pb≤1.0 mg/kg（香菇或平菇0.3 mg/kg）；Cu限量值參考蔬菜標準，Cu≤10.0 mg/kg。

由上述限量標準對照表3可知：①單因子污染指數(shù)（P），姬松茸和鳳尾菇子實體中As的P>1，香菇子實體中Cd的P>1，蛹蟲草和鳳尾菇子實體中Pb的P>1，且蛹蟲草、猴頭菇、姬松茸和香菇4種子實體中Cu的P均大于1，提示上述幾種食藥用菌樣品存在某種限量重金屬污染風險。②綜合污染指數(shù)（）：結(jié)果顯示值的大小順序為香菇>鳳尾菇>姬松茸>蛹蟲草>猴頭菇>靈芝>木耳>茯苓>銀耳>羊肚菌，且前4種子實體中值均大于1，提示存在4種限量重金屬污染。由此可知，農(nóng)戶在選擇食藥用菌栽培品種時，從重金屬限量安全的角度考慮，應盡量避開容易受到重金屬污染的品種如香菇、鳳尾菇等，而選擇相對安全的木耳、銀耳和羊肚菌等品種。

2.4 前期栽培料或培養(yǎng)土中6種金屬元素含量

表3 10種食藥用菌子實體中4種限量重金屬的污染評價（mg/kg，n=5）

表4 10種食藥用菌前期栽培料（或培養(yǎng)土）中6種金屬元素含量（mg/kg，n=5）

a：各組與靈芝組比較且有顯著性差異（<0.05）；b：各組與茯苓組比較且有顯著性差異（<0.05）；c：各組與銀耳組比較且有顯著性差異（<0.05）；d：各組與蛹蟲草組比較且有顯著性差異（<0.05）；e：各組與木耳組比較且有顯著性差異（<0.05）；f：各組與猴頭菇組比較且有顯著性差異（<0.05）；g：各組與姬松茸組比較且有顯著性差異（<0.05）；h：各組與香菇組比較且有顯著性差異（<0.05）；i：各組與鳳尾菇組比較且有顯著性差異（<0.05）；無顯示表明無顯著性差異，>0.05。a：各組與靈芝組比較且有顯著性差異（<0.05）；b：各組與茯苓組比較且有顯著性差異（<0.05）；c：各組與銀耳組比較且有顯著性差異（<0.05）；d：各組與蛹蟲草組比較且有顯著性差異（<0.05）；e：各組與木耳組比較且有顯著性差異（<0.05）；f：各組與猴頭菇組比較且有顯著性差異（<0.05）；g：各組與姬松茸組比較且有顯著性差異（<0.05）；h：各組與香菇組比較且有顯著性差異（<0.05）；i：各組與鳳尾菇組比較且有顯著性差異（<0.05）；無顯示表明無顯著性差異，>0.05。

（2）由于羊肚菌的栽培大多采用畦作法，檢測對象并不適合選擇原始菌料，而宜采用與子實體直接接觸的培養(yǎng)土。結(jié)合其余9個品種菌料平均值來看，羊肚菌培養(yǎng)土中As、Cd、Pb、Cu、Zn、Se的含量均較低，且無重金屬超限情況。

2.5 后期栽培料或培養(yǎng)土中6種金屬元素含量

除羊肚菌外，其余9個食藥用菌品種后期栽培料中6種金屬元素含量檢測結(jié)果見表5。As含量，除茯苓組和蛹蟲草組極低外，有三組含量高于1.0 mg/kg，數(shù)值區(qū)間為0.000～1.894 mg/kg；Cd含量各組均小于1.0 mg/kg，除茯苓與木耳、木耳與鳳尾菇比較有顯著差異外，其余各組兩兩比較并無顯著性差異，平均值區(qū)間為0.000～0.902 mg/kg；各組平均值區(qū)間Pb含量為0.148～15.164 mg/kg，Cu含量為1.610～12.012 mg/kg。綜上，9種食藥用菌后期栽培料中As、Cd、Pb、Cu 4種限量重金屬含量較前期變化明顯，推測主要與物種的富集能力強弱有關(guān)。10種菌料/土中的Zn含量均值區(qū)間為1.404～105.542 mg/kg，Se為0.014～0.406 mg/kg。

2.6 子實體中各金屬元素的富集系數(shù)（BCF）

（1）As、Cd、Pb、Cu富集系數(shù)。從表6可知，對As的BCF值，有8種食藥用菌較小且均小于1；僅姬松茸和鳳尾菇除外，姬松茸為3.4159，有一定的富集能力，而鳳尾菇高達33.7652，值得重點關(guān)注。對Cd的BCF值，姬松茸為10.0312，香菇為6.2919，均表現(xiàn)出較強的富集能力，與文獻報道相符[14, 15]，其次為鳳尾菇（BCF=4.6667）。除蛹蟲草對Pb有較強的富集能力外（BCF=11.9324），其他9種食藥用菌均無明顯富集且BCF≤0.2527。值得關(guān)注的是，此次檢測到5種食藥用菌對Cu有富集能力，BCF值大小順序為姬松茸>蛹蟲草>茯苓>猴頭菇>香菇，其中姬松茸對Cu的BCF值為6.0090。

表5 10種食藥用菌后期栽培料（或培養(yǎng)土）中6種金屬元素含量（mg/kg，n=5）

姬松茸0.678±0.0400.064±0.0113.300±0.2688.646±0.19567.388±0.9160.094±0.009 香菇0.376±0.0150.692±0.0352.516±0.1308.316±0.13449.814±0.4880.168±0.017 鳳尾菇0.460±0.0270.024±0.0112.890±0.0607.256±0.12546.888±0.6970.156±0.016 羊肚菌（培養(yǎng)土）0.068±0.0110.012±0.0050.852±0.0380.330±0.0301.404±0.0470.052±0.011

表6 10種食藥用菌金屬元素富集系數(shù)比較（n=5）

注：∞表示不能成功檢測到培養(yǎng)料的Cd含量平衡值，進而無法計算出對應的富集系數(shù)。

（2）Zn、Se富集系數(shù)。由表6可知，有6種食藥用菌對Zn的BCF值大于1，表現(xiàn)出一定的富集能力，其中以猴頭菇為最高（BCF=3.6535），其次為蛹蟲草（BCF=2.4386）；蛹蟲草、猴頭菇、姬松茸、香菇、鳳尾菇對Se的BCF值均大于1，其中以蛹蟲草的最高，為11.1428。

進一步分析表6可知，靈芝對6種金屬元素的BCF≤0.4924，表明其對上述6種金屬元素的富集能力均不明顯，在栽培過程中控制好培養(yǎng)料的安全性，較易達到質(zhì)量安全限量標準，木耳富集能力與之相似。茯苓僅對Cu表現(xiàn)一定的富集能力（BCF=3.4497）。銀耳僅對Zn表現(xiàn)較低的富集能力（BCF=1.3867）。蛹蟲草對Pb、Se、Cu和Zn均有一定的富集能力，其中Pb、Se的BCF≥11.1428，表明在其栽培過程中應高度注意對栽培物料質(zhì)量的管控，同時表明其在富鋅產(chǎn)品開發(fā)方面具有潛力。猴頭菇對Cu、Zn、Se具有一定的富集能力，BCF值大小順序為Se（5.6757）>Zn（3.6535）>Cu（1.6572）。6種金屬元素中，姬松茸對Cd的富集能力最強（BCF=10.0312），其次為Cu（BCF=6.0090）、As（BCF=3.4159），BCF值大小排序為Cd>Cu>As>Se>Zn>Pb，表明姬松茸栽培過程需要特別注意重金屬限量安全問題。香菇對Cd、Cu、Zn和Se均有一定的富集能力，其中對Cd的BCF值最高，為6.2919，表明在其栽培過程應關(guān)注物料中Cd的含量。鳳尾菇對As、Cd的富集能力較強，BCF值分別為33.7652和4.6667，表明需要格外關(guān)注其栽培的質(zhì)量安全控制；其對Zn和Se也表現(xiàn)出一定富集能力。羊肚菌對6種金屬元素的BCF≤0.3077，富集能力弱。

2.7 6種金屬元素在靈芝、茯苓、鳳尾菇子實體（菌核）不同部位中的含量分布

對靈芝組數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，對茯苓組、鳳尾菇組數(shù)據(jù)分別進行獨立樣本t檢驗后的結(jié)果見表7。

（1）靈芝。As、Cd、Pb、Cu含量，靈芝不同部位檢測數(shù)據(jù)各組間比較均具有顯著性差異（<0.05）。As含量分布規(guī)律為菌肉層>菌柄>菌蓋皮，而Cd、Pb、Cu含量分布均為菌柄>菌蓋皮>菌肉層。此結(jié)論與部分研究報道的金屬元素含量在其他大型真菌不同部位中一般呈現(xiàn)菌蓋大于菌柄的規(guī)律存在差異[16]，猜測可能與靈芝特殊性質(zhì)有關(guān)。目前未見有靈芝金屬元素不同部位分布規(guī)律的文獻報道。Zn含量分布為菌柄>菌蓋皮>菌肉層，而Se含量分布各部位沒有顯著性差異（>0.05）。

表7 靈芝、茯苓、鳳尾菇子實體（菌核）不同部位金屬元素含量比較(mg/kg，n=5)

a：靈芝各組與靈芝菌肉層組比較且有顯著性差異（P<0.05）；b：靈芝各組與靈芝菌蓋皮組比較且有顯著性差異（P<0.05）；c：靈芝各組與靈芝菌柄組比較且有顯著性差異（P<0.05）；d：去皮茯苓塊與茯苓皮組比較且有顯著性差異（P<0.05）；e：鳳尾菇菌蓋與鳳尾菇菌柄組比較且有顯著性差異（P<0.05）；無顯示表明無顯著性差異，P>0.05。

（3）鳳尾菇。鳳尾菇菌蓋中5種金屬元素（As、Cd、Cu、Zn、Se）含量均高于菌柄且具有顯著性差異，與諸多文獻報道一致[17]。而Pb含量分布規(guī)律菌柄高于菌蓋，且差異顯著。

3 結(jié)論與討論

金屬元素在食藥用菌中的積累是多種因素共同作用的結(jié)果，包括栽培基質(zhì)中元素的個體物種特征和背景水平[18]。為減少品種干擾和不同基地的背景干擾，本研究選擇來自同一基地的不同食藥用菌品種的子實體或菌核和相應的后期栽培物料來檢測金屬元素含量，并評估其富集能力。

3.1 As、Cd、Pb、Cu限量重金屬元素含量與不同食藥用菌品種的關(guān)系

臨沂某基地10種食藥用菌子實體樣本檢測結(jié)果中，鳳尾菇As含量相對值最高，為15.5320.269 mg/kg，香菇Cd均值為4.3540.222 mg/kg，姬松茸子Cu含量高達51.9541.098 mg/kg，提示農(nóng)戶在選擇此類品種時，應當密切關(guān)注產(chǎn)品中限量重金屬的超標問題。

通過單因子污染指數(shù)（P）和綜合污染指數(shù)（）對4種限量重金屬污染情況進行進一步評價，結(jié)果樣品中香菇、鳳尾菇、姬松茸和蛹蟲草4個品種存在一定的重金屬污染。建議農(nóng)戶在選擇栽培這類品種時，要特別關(guān)注栽培基質(zhì)和管理過程的金屬元素含量問題，或選擇相對安全的如銀耳、羊肚菌等品種，以保障產(chǎn)品質(zhì)量安全。

對初始栽培基質(zhì)中金屬元素的含量考察結(jié)果表明，除羊肚菌外，2018—2019年間樣品基地所用的食藥用菌原料的4類限量重金屬元素含量趨于穩(wěn)定，基本無超限情況。說明該基地一段時間內(nèi)所用的栽培原料較安全且穩(wěn)定，提高了后續(xù)各品種富集系數(shù)的準確性。但后期檢測到栽培料中金屬元素平衡值總體表現(xiàn)出明顯的差異，說明栽培品種、栽培環(huán)境和栽培管理對食藥用菌的金屬元素含量影響巨大?？蓮牡透患乘幱镁贩N、降低栽培物料重金屬水平、控制栽培過程等方面入手，降低子實體中有害限量重金屬含量水平，值得注意的是，此次檢測到羊肚菌初期和后期培養(yǎng)土中4種限量重金屬元素含量均明顯低于其他品種，推測與羊肚菌采用畦作法有關(guān)?；诒狙芯恐袡z測到羊肚菌子實體及培養(yǎng)土中4類限量金屬含量偏低，有必要作進一步的檢測和分析。

從富集系數(shù)（BCF）來看，檢測的10個品種中，對As富集系數(shù)最高值出現(xiàn)在鳳尾菇組，BCF=33.7652；姬松茸對Cd有較強富集能力，BCF=10.0312；蛹蟲草對Pb的BCF值達11.9324；而姬松茸對Cu的BCF值為6.0090。結(jié)合上述栽培基質(zhì)金屬含量平衡值發(fā)現(xiàn)，盡管姬松茸對Cd的富集能力較強，但子實體中Cd含量無超限情況（<1 mg/kg），說明選擇高富集系數(shù)的食藥用菌品種，可通過有效控制栽培物料中的初始重金屬含量，加強栽培管理，生產(chǎn)出安全的產(chǎn)品。

值得注意的是，盡管不能成功檢測到猴頭菇和蛹蟲草培養(yǎng)料中Cd含量平衡值，也無法計算出對應的富集系數(shù)，但結(jié)合本實驗結(jié)果及文獻報道[19]，推測猴頭菇和蛹蟲草對Cd有一定的富集能力，下階段可通過脅迫實驗進行驗證。從富集系數(shù)的角度選擇栽培品種，建議避開對限量重金屬富集能力強的鳳尾菇、姬松茸等，選擇富集能力弱的靈芝、銀耳、木耳等。

3.2 不同食藥用菌品種的Zn、Se元素含量

Zn對人體生長發(fā)育、生殖遺傳、免疫、內(nèi)分泌等重要生理過程起著極其重要的作用，被人們譽為“生命之花”和“智力之源”。缺鋅導致生長遲緩、性腺功能減退、免疫功能障礙和認知障礙[20]。以贛南地區(qū)為例，2014年2 200名兒童全血微量元素檢測結(jié)果顯示，中國少年兒童的總?cè)变\率高達52.5%[21]。因此，尋找或開發(fā)富鋅食品顯得非常重要。富鋅產(chǎn)品中鋅含量參考標準為0.05～5 mg/kg（濕重）或0.1～10 mg/kg（干重）。Se參與合成人體內(nèi)多種含硒酶和含硒蛋白，能提高免疫作用，促進淋巴細胞的增殖及抗體和免疫球蛋白的合成[22]。近些年來，科學家們熱衷于對富硒食品的研究，并提出了人工栽培食藥用菌的富硒參考標準：0.15～1.00 mg/kg（濕重）或0.15～5.00 mg/kg（干重）。

3.3 As、Cd、Pb、Cu、Zn、Se元素在不同食藥用菌品種中的含量分布

金屬元素在食藥用菌子實體（菌核）不同部位中含量分布并不均勻，故了解金屬元素尤其是限量重金屬元素的分布規(guī)律對食藥用菌的栽培、采收及后續(xù)的分類加工和應用有重要的參考意義，尤其是作為中藥使用的靈芝和茯苓。臨床上，茯苓塊和茯苓皮作為兩種不同的中藥分開入藥。本研究檢測到，盡管總體上茯苓塊中4種限量重金屬并無超限情況，但茯苓皮中As、Pb、Cu含量均超出了限量標準，在其加工應用過程中務(wù)必予以注意。

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