鉻脅迫下平菇對鉻的富集及生長特性研究

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　　摘要 通過瓶裝栽培的方法研究在不同濃度（5、50、250、500 mg/kg） Cr3+脅迫下，平菇對鉻的吸收、富集作用以及鉻對其生長特性（鮮重、干重、菌絲生長速度、生物學效率等）的影響。結果表明，栽培料中添加5～250 mg/kg Cr3+對平菇的生物量和生長有促進作用，250 mg/kg達到最大，Cr3+濃度為500 mg/kg時起抑制作用;平菇子實體的Cr3+富集含量隨Cr3+濃度的增加而增加，栽培料添加500 mg/kg Cr3+平菇子實體含量已超過國家食用安全標準。
　　關鍵詞 平菇;子實體;鉻;生長特性
　　中圖分類號 S646.1+4文獻標識碼 A
　　文章編號 0517-6611（2019）10-0053-02
　　Abstract Bottled cultivation was used to study the bioaccumulation of chromium by Pleurotus ostreatus and the effects of the growth characteristics （fresh weight，dry weight，sporophore growth rate and biological efficiency） under the stress of Cr3+ with different concentrations （5，50，250，500 mg/kg）.The results showed that the growth characteristics of Pleurotus ostreatus could be promoted by adding Cr3+ at the concentration of 5-250 mg/kg，and 250 mg/kg reached the maximum.When chromium concentration reached 500 mg/kg，it inhibited the growth characteristics of Pleurotus ostreatus.The concentration of Cr3+ in sporophore of Pleurotus ostreatus increased with the increase of Cr3+ concentration in planting material，and 500 mg/kg exceeded the food safety standard.
　　Key words Pleurotus ostreatus;Sporophore;Chromium;Growth characteristics
　　平菇（Pleurotus ostreatus）又名美味側耳、鮑魚菇等，具有提高人體免疫功能、降低膽固醇以及防癌抗癌等作用[1]，研究表明食用菌極易富集重金屬[2]，工業三廢大量排放和含大量重金屬的化肥和農藥的過度使用等問題導致重金屬污染問題也越來越嚴重[3]，鉻污染是其中之一。鉻是一種多價態的金屬離子，廣泛存在于自然界中，有二價、三價和六價。六價鉻Cr（VI）有毒害性，在體內會引起氧化應激、DNA損害、細胞凋亡、基因突變，且具有致癌性和致突變作用;三價離子Cr（Ⅲ）最穩定，生物活性高，是人和動物體所必需的微量元素之一，在正常補給劑量下無毒，對機體維持正常的生理機能有重要作用[4-5]。食用菌的栽培原料來源廣泛，工業廢水的亂排放使得栽培原料更容易受到重金屬污染，如何減少和控制食用菌中重金屬含量已成為目前亟待解決的問題。筆者研究在重金屬鉻脅迫下，平菇對鉻的吸收、富集的作用以及鉻對平菇生長特性的影響，找出平菇在鉻脅迫下的鉻安全濃度，旨在對平菇生產提供科學依據和參考。
　　1 材料與方法
　　1.1 材料
　　1.1.1 平菇菌株。
　　平菇，購自廣東省微生物研究所菌種保藏中心。
　　1.1.2 培養料配方。
　　培養料由棉籽殼30%、麩皮9.2%、石膏粉0.8%、水60%組成。
　　1.1.3 試劑和儀器。試劑：三氯化鉻[CrCl3·6H2O]（AR）、65%硝酸、35%雙氧水。儀器：KH-45A 電熱恒溫干燥箱（康恒儀器有限公司）、YXQ.WY21-600臥式圓形壓力蒸汽滅菌器（廣州市華南醫療器械有限公司）、FA1104B電子天平（上海越平科學儀器有限公司）、LRH-250-G光照培養箱（韶光市泰宏醫療器械有限公司）、WX-8000消解儀（上海屹堯儀器科技發展有限公司）、Varian Spectr AA 220FS/220Z原子吸收光譜儀（美國瓦里安公司）。
　　1.2 方法
　　1.2.1 工藝流程。
　　工藝流程：配料→拌料→發酵→分裝→滅菌→接種→恒溫培養→出菇→采收、稱量→烘干→稱量、打粉→消解→測量含量[1]。培養料配制：按棉籽殼30%、麩皮9.2%、石膏粉0.8%、水60%的比例混合拌料，拌料后，按試驗設置分組處理分別加入不同濃度的重金屬Cr3+溶液后浸料8 h。
　　培養料分裝：分別裝入200 mL果醬瓶，每瓶培養料重量為136 g，每個濃度5次重復。
　　滅菌處理：培養料裝瓶加蓋后126  ℃滅菌1 h。接種量：滅菌后待自然冷卻后進行接種，接種量為2%。菌絲培養：培養箱26  ℃培養20 d，每5 d記錄一次菌絲生長速度。出菇管理：環境濕度為80%、溫度為15 ℃，待菌絲長滿整瓶開蓋兩潮出菇，出菇后適時收割，及時測量并記錄生長指標和出菇時間，試驗總時長為35 d。
　　1.2.2 樣品處理。
　　前期處理：將收割子實體置于55 ℃烘干箱內烘干8 h，烘干后剪下平菇的菇蓋粉碎成粉末狀裝袋。消解處理[6]：精準稱取樣品0.020～0.029 9 g，以3 mL 65%硝酸和2 mL 35%過氧化氫作為消解液，采取梯度升溫方式進行消解：80 ℃，消解6 min;100 ℃，消解4 min;120 ℃消解2 min。消解后將所得消解液定容為20  mL測試液，并進行含量的測定。 　　1.3 數據分析
　　試驗數據采用SPSS V19.0軟件進行分析[7]。
　　2 結果與分析
　　2.1 不同濃度Cr3+對平菇菌絲生長速度的影響
　　由表1可知，在不同濃度Cr3+脅迫下，平菇菌絲生長速度也不同。低濃度0～250 mg/kg Cr3+脅迫對平菇菌絲生長有促進作用，且促進作用隨著濃度的增加而增加，250 mg/kg時達到最有效促進，菌絲生長速度比空白對照提高38.9%;高濃度500  mg/kg Cr3+脅迫對平菇菌絲生長具有明顯的抑制作用，與250 mg/kg Cr3+脅迫下菌絲生長速度相比下降62.4%;Cr3+濃度250 mg/kg與500 mg/kg間菌絲生長速度具有顯著差異（P<0.05）。
　　2.2 不同濃度Cr3+對平菇產量和干重的影響
　　平菇產量是一潮菇、二潮菇的鮮重之和，干重和為一潮菇、二潮菇的干重之和。由表1可知，低濃度0～250  mg/kg Cr3+脅迫對平菇產量和干重具有促進作用，且隨著濃度的增加而增加，250 mg/kg時產量和干重均達到最高，鮮重、干重和菌絲生長速度保持一致。Cr3+濃度500 mg/kg脅迫下，平菇的產量和干重與對空白照組相比顯著降低，具有明顯的抑制作用。Cr3+各個濃度梯度與空白對照組之間均具有顯著差異（P<0.05），在不同濃度梯度中250 mg/kg有效促進平菇的產量和干重，為最適濃度。
　　2.3 不同濃度Cr3+對平菇生物學效率的影響
　　由表1可知，低濃度0～250  mg/kg Cr3+對平菇生物學效率具有促進作用，且隨著濃度的增加而增加，250 mg/kg達到最高，高濃度500 mg/kg Cr3+與空白對照相比，平菇生物學效率相對降低，具有抑制作用。Cr3+各個濃度梯度與空白對照組之間具有顯著差異（P<0.05），在設置的濃度梯度下250 mg/kg最有效促進平菇生物學效率，為最適濃度。
　　2.4 不同濃度Cr3+的富集含量
　　不同濃度鉻的富集含量不同，隨著濃度的不斷增加，鉻的富集含量呈增加趨勢，Cr3+濃度為5、50、250、500 mg/kg時，平菇Cr3+含量分別為0.95、1.04、1.34、2.91 mg/kg。其中對照組平菇Cr3+含量為0.73 mg/kg，說明該栽培料中本身已經存在重金屬Cr3+。
　　3 結論與討論
　?。?）該試驗結果表明在不同濃度Cr3+脅迫下，平菇的鮮重、干重、菌絲生長速度、生物學效率等具有不同的影響，其中5～250  mg/kg Cr3+對平菇的鮮重、干重、菌絲生長速度、生物學效率具有明顯的促進作用。其中250  mg/kg Cr3+對平菇的鮮重、干重、菌絲生長速度、生物學效率促進作用最強。這與陳慶榆等[8]研究結果一致，柴紅梅等[9]研究表明，低濃度的Cr3+對食用菌有嚴重的抑制作用，但平菇能起明顯促進作用，這與食用菌對重金屬的耐受及富集能力與環境因素和大型真菌自身因素有關，如菌絲體和子實體的組織結構、形態特征、生長發育特性等[10]。研究表明所有生物包括微生物本身的耐受性就有金屬特異性[11-13]，即對Cr3+等有毒金屬有耐受性，通過細胞成分如幾丁質、纖維素、纖維素衍生物等與金屬結合，金屬離子進入菌絲內后，以及菌絲內特定金屬絡合蛋白與金屬離子結合，從而起到金屬耐受作用[14-15]。
　?。?）平菇菌蓋中的Cr3+富集含量隨著Cr3+濃度的增加而增加，空白對照無添加CrCl3·6H2O菌蓋鉻含量已達0.73 mg/kg，表明原來栽培料已受到Cr3+污染，這與Baldrian等[16]研究結果不同，Baldrian等[16]研究發現側耳（Pleurotus ostreatus）在實驗室條件下1 mmol/L Cr3+時不能生長，但在稻草或土壤中能夠耐受5 mmol/L Cr3+。隨著環境中鉻污染的日益嚴重以及食用菌組織結構、形態特征、生長發育特性的變化，平菇耐鉻能力已發生重大變化。Cr3+濃度500  mg/kg對平菇生長特性起抑制作用，子實體中Cr3+的含量已超過國家限量標準（國家標準：≤ 0.3～2.0 mg/kg），因而平菇栽培過程中栽培料中鉻含量應不超過250  mg/kg。鉻對于人體來而言屬于微量元素，正常人體內僅含有6～7 mg，推薦攝入量為10～50 μg/d，可耐受最高攝入量200～ 500 μg/d[17] ，因此，嚴格控制培養料中的重金屬Cr3+含量對有效控制平菇重金屬Cr3+的質量安全具有重要意義。
　　參考文獻
　　[1] 王賀祥.食用菌栽培學[M].北京：中國農業大學出版社，2009：107-116，289-290.
　　[2] 邵滿超，陳城超，陳康，等.廣州市石牌市場食用菌重金屬含量及評價[J].安徽農業科學，2010，38（23）：12673-12675.
　　[3] 吳慶其，吳學謙，魏海龍，等.金針菇的重金屬富集作用與累積規律的研究[C]//第二屆全國食用菌中青年專家學術交流會論文集.北京：中國菌物學會，2008：205-210.
　　[4] 唐海燕，肖清貴，徐紅彬，等.有機鉻營養生物學研究進展[J].食品工業科技，2014，35（12）：378-383.
　　[5] 李雪，嚴全鴻，李祎.不同價態鉻檢測技術及廢水、明膠、皮革及織物前處理方法的研究進展[J].藥學研究，2016，35（10）：605-606，613.
　　[6] 陳偉珍，蘇文義，楊桂珍，等.微波消解ICP-AES聯用測定食用菌中鋅、鐵、錳和銅的含量[J].食用菌學報，2012，19（2）：69-72.
　　[7] 楊小紅，胡清秀，韓立榮.平菇對培養料中有害重金屬的富集及臨界含量值研究[J].食用菌學報，2009，16（3）：67-71. 　　[8] 陳慶榆，張娟.Cr+3元素在平菇栽培中的應用研究[J].中國林副特產，2005（5）：41-42.
　　[9] 柴紅梅，汪祿祥，和麗忠，等.黑木耳菌絲及子實體對鉻的富集研究[J].中國食用菌，2012，31（5）：45-48.
　　[10] 周啟星，安鑫龍，魏樹和.大型真菌重金屬污染生態學研究進展與展望[J].應用生態學報，2008，19（8）：1848-1853.
　　[11] LEYVAL C，TURNAU K，HASELWANDTER K.Inhibition of heavy metal pollution on mycorrhizal colonization and function：Physiological，ecological and applied aspects[J].Mycorrhiza，1997，7（3）：139-153.
　　[12] BAKER A J M.Metal tolerance[J].New Phytol，1987，106：93-111.
　　[13] TURNAU K，KOTTKE I，DEXHEIMER J.Toxic element filtering in Rhizopogon roseolus/Pinus  sylvestris mycorrhizas collected from calamine dumps[J].Mycol Res，1996，100（1）：16-22.
　　[14] GALLI U，SCHEPP H，BRUNOLD C.Heavy metal binding by mycorrhizal fungi[J].Physiol Plant，1994，92（2）：364-368.
　　[15] TURNAU K，KOTTKE I，DEXHEIMER J，et al.Element distribution in  mycelium  of Pisolithus tinctorius treated with cadmium dust[J].Ann Bot，1994，74（2）：137-142.
　　[16] BALDRIAN P，GABRIEL J.Lignocellulose degradation by Pleurotus ostreatus in the presence of cadmium[J].FEMS Microbiology Letters，2003，220（2）：235-240.
　　[17] 孫遠明.食品營養學[M].北京：科學出版社，2006：423-424.
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