安徽省食用菌技术协会

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食药用菌重金属调查分析
发布日期:2019/11/1 13:32:02


余宜武1,2,王敦旗3,肖青青1,陈群[1]*廖红1任雪晴1,杜军华4

1合肥学院生物与环境工程系,安徽合肥  2306012安徽国泰众信检测技术有限公司,安徽合肥  2300113东至县种植业管理局,安徽池州市  2472004青海师范大学生命科学学院,青海西宁  810008

 

摘要:食药用菌由于富含多糖等带负电荷的高分子物质,对重金属有吸附能力,所以食药用菌重金属是农产品安全的热点问题。采用实地随机抽样的方式在安徽省东至县采集当地大规模种植的灵芝、黑木耳和香菇共62个样品,使用电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)测定铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)和硒(Se)含量,采用原子荧光分光光度法测定汞(Hg)含量。结果表明:砷、镉、铅和汞含量全部检测数据远低于国家相关标准规定的限量,硒有效检出率为37.1%,最高含量为0.797 mg/kg;方差分析结果表明:重金属种类、食药用菌种类两因素对于重金属含量影响显著相关,且两者间存在交互作用;灵芝与香菇对砷、镉、铅和汞的吸附特性非常一致,而黑木耳表现出显著差异,尤其对铅有相对高的吸附特征。安徽省东至县由于得天独厚的自然生态优势,适宜大规模种植食药用菌,食药用菌产业可以安全、健康发展。

 

关键词:农产品安全;食药用菌;重金属含量;方差分析

 

Investigation of heavy metal levels in the edible fungi mainly cultivated in Dongzhi County of Anhui province

 

YU Yiwu1,2, WANG dunqi3, XIAO Qingqing1, CHEN Qun1, LIAO Hong1, REN Xueqing1, DU Junhua4

1 Department of Biology and Environment Engineering, Hefei University, Hefei 230601, Anhui Province, China

2Anhui Guotai Zhongxin Detection Technology Co., Ltd., Hefei 230011, Anhui Province, China

3Planting Management Bureau of Dongzhi County, Chizhou 247200, Anhui Province, China

4Life School, Qinghai Normal University, Xining 810008, Qinghai Province, China

 

Abstract: Because the edible fungi are rich in negatively charged macromolecules, such as polysaccharides, they have some adsorption capacity of heavy metals. Heavy metal level in edible fungi is always a hot issue about the safety of agricultural products. A total of 62 samples of Ganoderma lingzhi, Auricularia heimuer and Lentinula edodes massively planted in Dongzhi County, Anhui Province were collected by random sampling. The contents of Lead (Pb), Arsenic (As), Cadmium (Cd) and Selenium (Se) were determined by Inductively Coupled Plasma mass Spectrometry (ICP-MS) as well as the content of mercury (Hg) was determined by Atomic Fluorescence Spectrometry. The results showed that the contents of arsenic, cadmium, lead and mercury were far below the limits stipulated in National Standard for Food Safety. The valid detectable rate of selenium was 37.1%, and the highest content was 0.797 mg/kg. The results of variance analysis showed that the factors of heavy metals and edible fungi had significant effects on heavy metal levels, and there was interaction between them. The attachment characteristics of Ganoderma lingzhi and Lentinula edodes adsorbing arsenic, cadmium, lead and mercury were very consistent, while that of Auricularia heimuer showed significant differences, especially for adsorbing lead. Due to the natural and ecological advantages in Dongzhi County, edible fungi are most suitable for large-scale cultivating there to support the healthy development of edible fungi industry.

 

Key words: Safety of agricultural products; Edible fungi; Heavy metal contents; Variance analysis

 

进入20世纪,我国食药用菌产量与产值呈直线上升趋势,近三年一直保持稳中有升的态势,中国食用菌协会新颁布统计数据显示2017年产量3712万吨,产值2721多亿。食药用菌由于富含多糖等带负电荷的高分子物质,有一定吸附金属离子的能力,其中对人健康有较大影响的重金属备受关注。较早调查结果表明,食药用菌重金属总体上十分安全,且由于栽培基质和人工管理的原因,人工栽培食药用菌较野生菌更安全,野生菌重金属超标比例高于人工栽培产品[1-4]。安徽是食药用菌产业大省之一,但鲜见关于食药用菌农残安全的报道[5]。东至县位居安徽省西南门户,是全国黑木耳生产基地县、安徽省食药用菌生产大县,种植品种主要为黑木耳、灵芝和香菇,年产值突破3亿元,有较强的皖南山区地域代表性本文在东至县葛公、尧渡、洋湖、龙泉四镇采用实地随机抽样的方式采集灵芝、黑木耳和香菇62个样本,测定铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)和硒(Se)含量,旨在为安徽省食药用菌安全生产提供基础数据

1 材料与方法

1.1 样品采集

样品采集时间为20183月至8月,采集方式以走访种植户实地采集干制品为主、农贸市场采集鲜品为辅,少量鲜品采集后立即烘干保存。共采集样品62份,其中灵芝22份,黑木耳和香菇各20份,样品中灵芝全部为椴木栽培,黑木耳和香菇少量为椴木栽培、多数为代料栽培。

1.2仪器与试剂

AFS-933原子荧光分光光度计(北京吉天仪器有限公司);iCAP-Q电感耦合等离子体质谱仪(赛默飞世尔科技(中国)有限公司);ATX224电子天平(岛津企业管理(中国)有限公司);H6012B TANK-BASIC高压密闭微波消解系统(上海新仪微波化学科技有限公司);SH420恒温赶酸仪(济南海能仪器股份有限公司);FST-TOP-221超纯水仪(上海富诗特仪器设备有限公司)。

汞标准品,中国计量科学研究院产品,编号:GBW08617,批号:17031,浓度:1000μg/mL铅标准品,中国计量科学研究院产品,编号:GBW08619,批号:16063,浓度:1000μg/mL;镉标准品,国家有色金属及电子材料分析测试中心国标检验认证有限公司产品,编号:GSB04-1721-2004,批号:169026-1,浓度:1000μg/mL;砷标准品,国家有色金属及电子材料分析测试中心国标检验认证有限公司产品,编号:GSB04-1714-2004,批号:16A005-3,浓度:1000μg/mL;硒标准品,国家有色金属及电子材料分析测试中心国标检验认证有限公司产品,编号:GSB04-1751-2004,批号:168042-2,浓度:1000μg/mL盐酸、硝酸和高氯酸,均为优级纯。

1.3 方法

1.3.1 检测方法

汞实验严格按照《食品安全国家标准食品中总汞及有机汞的测定》(GB 5009.17-2014)规定的操作步骤执行。保持菇盖、菇柄自然比例,烘干至恒重后高速粉碎均匀,四分法取样至少100 g样品。精密称取1.000 g置于聚四氟乙烯内罐中,加入5 mL硝酸,加盖放置1 h,放入微波消解系统消解试样。冷却后取出消解罐,缓慢打开罐盖排气,用少量水冲洗内盖,放在恒温赶酸仪中,于80 加热5 min赶去棕色气体。冷却至常温后,将消化液转移至25 mL塑料容量瓶中,用少量水分3次洗涤内罐,用一级水定容至刻度,混匀备用,同时做样品空白对照试验。光电倍增管负高压:240 V;汞空心阴极灯电流:30 mA;原子化器温度:300 ;载气流速:500 mL/min;屏蔽气流速:1000 mL/min。根据标准曲线计算待测液中汞元素的浓度。

其它金属元素检测实验严格按照《食品安全国家标准食品中多元素的测定》(GB 5009.268-2016)规定的操作步骤执行。保持菇盖、菇柄自然比例,烘干至恒重后高速粉碎均匀,四分法取样至少100 g样品。精密称取1.000 g置于聚四氟乙烯内罐中,加入5 mL硝酸,加盖放置1 h,放入微波消解系统消解试样。冷却后取出消解罐,缓慢打开罐盖排气,用少量水冲洗内盖,放在恒温赶酸仪中,于100 加热30 min赶去棕色气体。冷却至常温后,将消化液转移至25 mL容量瓶中,用一级水定容至刻度,混匀备用,同时做样品空白对照试验。最后将试样溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中,根据标准曲线计算待测液中相应元素的浓度。

1.3.2 质量控制

所有检测样品均进行平行样、空白样测定,同时检测标准物质;在测定过程中每测定30 份样品做1个标准溶液回读,同时监测内标漂移。标准溶液回读和内标漂移变化不超过20%,认为仪器稳定。

1.3.3 评价标准

GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》、GB 1903.22-2016《食品安全国家标准 食品营养强化剂富硒食用菌粉》和DBS42/ 002-2014 《食品安全地方标准 富有机硒食品硒含量要求》进行评价。

1.4 统计学分析

采用IBM SPSS Statistics软件(Ver.22)对数据进行整理分析。

 

2 结果与分析

2.1重金属含量总体情况

62份样品中重金属含量统计见表1,铅、砷、镉和汞含量均远低于国家限量标准GB 2762-2017《食品安全 国家标准食品中污染物限量》规定的限量。62份样品中有23份试样中检出硒,有效检出率为37.1%,按照GB 1903.22-2016《食品安全国家标准 食品营养强化剂富硒食用菌粉》和DBS42/002-2014 《食品安全地方标准 富有机硒食品硒含量要求》,检测出硒的样品均未达到富硒农产品等级,下文未将硒的数据纳入方差分析内容。

 

1  62份食药用菌样品重金属含量概况

Table 1  General situation of heavy metal contents in 62 samples of edible fungi


灵芝Ganoderma lingzhin=22

黑木耳Auricularia heimuern=20

香菇Lentinula edodesn=20


含量范围

Rang of Content

mg/kg

平均数±标准差

Mean±Standard Deviation

mg/kg

含量范围

Rang of Content

mg/kg

平均数±标准差

Mean±Standard Deviation

mg/kg

含量范围

Rang of Content

mg/kg

平均数±标准差

Mean±Standard Deviation

mg/kg

(As)

Arsenic

0.002~0.039

0.012±0.009

0.001~0.050

0.018±0.014

0.003~0.083

0.022±0.024

(Se)

Selenium

0.000~0.065

0.021±0.024

0.000~0.609

0.073±0.178

0.000~0.797

0.093±0.264

(Cd)

Cadmium

0.009~0.088

0.033±0.018

0.004~0.043

0.020±0.011

0.010~0.140

0.043±0.034

(Pb)

Lead

0.004~0.070

0.022±0.019

0.037~0.305

0.106±0.052

0.004~0.089

0.021±0.019

(Hg)

Mercury

0.010~0.042

0.026±0.009

0.012~0.038

0.023±0.007

0.013~0.044

0.026±0.008









 

2.2对数据的箱线图分析与处理

从表1可以看出,62份样品中重金属含量变异范围较宽,不能通过方差齐性检验,因此采用箱线图排除异常值。剔除异常值后的重金属含量的箱线图见图1~3,箱线图清晰显示所采集样本检测数据的正态分布趋


灵芝重金属含量的箱线图

Fig. 1  Box diagram of heavy metal contents in Ganoderma lingzhi

 

 

黑木耳重金属含量的箱线图

Fig. 2  Box diagram of heavy metal contents in Auricularia heimuer

 

 

香菇重金属含量的箱线图

Fig. 3  Box diagram of heavy metal contents in Lentinula edodes

 

过箱线图排除异常值(香菇砷异常值最多,为5个)后,分组数据均通过Levene方差齐性检验

2.3 单因素方差分析

以砷、镉、铅和汞四种重金属种类作为自变量,以重金属含量作为因变量,进行单因素方差分析灵芝、黑木耳和香菇的四种重金属含量平均数间均存在显著差异P<0.001,表2应用S-N-K法对平均数进行两两比较分析,结果表明:灵芝镉和汞之间差异不显著,但与砷、铅三者之间差异显著(P<0.05);黑木耳砷、镉、汞三者之间无显著差异,但三者与铅有显著差异(P<0.05香菇砷和铅之间、镉和汞之间无显著差异,但砷、铅与镉、汞之间存在显著差异(P<0.05)。

 

重金属含量单因素方差分析结果

Table 2  Single factor ANOVA analysis of heavy metal contents

食药用菌

Edible   fungi

组间自由度

Df of between Groups

组内自由度

Df of within Groups

F

Value F

差异显著性

Sig.

灵芝

Ganoderma lingzhi

3

74

34.341

0.000

黑木耳

Auricularia heimuer

3

72

178.696

0.000

香菇

Lentinula edodes

3

67

14.899

0.000

 

2.4  两因素方差分析

砷、镉、铅和汞重金属种类作为一个影响因子,以灵芝、黑木耳和香菇食药用菌种类作为另一个影响因子,以重金属含量作为因变量,进行两因素方差分析,分析结果见表3。重金属种类和食药用菌种类两因素对于重金属含量均有显著影响(P<0.001),且两者间存在交互作用(P<0.001)。

 

重金属含量两因素方差分析结果*

Table 8  Two factors ANOVA analysis of heavy metal contents*

因素

Source

平方和

Sum   of Squares

自由度

df

平均值平方Mean Square

F

Value F

差异显著性

Sig.

重金属

Heavy Metal

24358.111

2

12179.055

114.762

0.000

食药用菌

Edible   Fungi

24917.216

2

12458.608

117.396

0.000

重金属*食药用菌

Heavy Metal * Edible Fungi

60037.495

4

15009.374

141.432

0.000

随机误差

Error

16343.145

154

106.124



合计

Total

249046.959

163




* R2 = 0.862

 

  以重金属种类为横坐标、重金属含量作纵坐标,将去除异常值后的灵芝、黑木耳和香菇重金属含量均值作在同一张图上(图4。三条折线图的交叉说明两因素交互作用的存在,灵芝、香菇折线图的高度一致,表明二者对砷、镉、铅和汞的吸附特性非常一致,而黑木耳表现出显著差异,尤其对铅有相对高的吸附特性。


去除异常值后三种食药用菌重金属含量均值图

Fig. 4   Mean values of heavy metal contents in the edible fungi after removing abnormal values

 

3 小结

食药用菌吸附重金属的机制主要有生物吸附和主动吸收两种作用方式,存在细胞膜载体和通道竞争[6-8]。不同研究工作报道的食药用菌重金属含量相差较大说明含量与栽培料及土壤中的重金属含量、酸碱度、有机质甚至空气污染等因素密切相关 [4,5,9,10]东至县种植的食药用菌重金属含量远低于国家相关标准限量,与就地取材的栽培料、土壤、水、空气相关,说明安徽省东至县自然生态优势得天独厚,适宜大规模种植食药用菌。

食药用菌吸附重金属能力与其自身因素相关,如菌丝体、子实体形态特征、糖蛋白分子结构、降解栽培料的方式和能力等[9],从而导致大部分食药用菌品种对环境重金属吸收敏感度不同,表现出不同品种对同种重金属的吸附能力不同,相同品种对不同重金属的吸附能力也有较大差异[11]本文两因素方差分析结果说明重金属种类、食药用菌种类对重金属吸附行为具有显著影响,且二者间存在交互作用,图4三条折线图的交叉亦说明两因素交互作用的存在。食药用菌吸附重金属的内在机理值得进一步深入研究。

硒是人体必需的微量元素,食药用菌由于富含多糖、蛋白等带负电荷的高分子物质,对包括硒、锗在内的金属类阳离子吸附能力相对较强,且吸附过程中阳离子间有拮抗作用,因此,栽培富硒、富锗食药用菌是提高附加值的一项重要手段[12]在自然环境中,硒是一个活泼、易迁移,既易分散也会在某种情况下高度富集的元素,它在环境中的分布是不均匀的[13]。本文62份样品中硒有效检出率为37.1%,其中一份来自葛公的香菇样品含硒量最高,为0.797 mg/kg说明东至县硒资源分布的不均匀性。因此,调查东至县硒资源分布规律,查找合适富硒栽培料和富硒土壤,发展具有东至特色的富硒食药用菌栽培将有广阔前景

 

参考文献

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基金项目:安徽省重点研究与开发计划项目(1804a0802224),国家自然科学基金项目(41501355),青海省科技计划项目(2018-ZJ-790

作者简介:余宜武(1985.01-),男,本科,工程师,主要从事农产品质量安全检验研究。E-mailyuyiwusky@163.com

*本文通信作者 E-mailchenqun@hfuu.edu.cn

 




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