劉紹雄 李建英 劉春麗 王明月 羅孝坤 張微思*

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食用菌漆酶及其對農(nóng)藥殘留降解作用的研究進(jìn)展

劉紹雄1李建英1劉春麗1王明月3羅孝坤2張微思1*

（1. 中華全國供銷合作總社昆明食用菌研究所，云南 昆明 650221；2. 云南省供銷合作社科學(xué)研究所，云南 昆明 650221；3. 云南省農(nóng)村科技服務(wù)中心，云南 昆明 650021）

綜述食用菌產(chǎn)漆酶規(guī)律、食用菌農(nóng)藥殘留消解規(guī)律，以及漆酶對農(nóng)藥殘留降解作用等方面的研究進(jìn)展。其中，食用菌產(chǎn)漆酶規(guī)律的研究包括不同食用菌的產(chǎn)酶規(guī)律、食用菌漆酶的酶學(xué)特性、漆酶與食用菌生長相關(guān)性等；食用菌的農(nóng)藥殘留消解規(guī)律的研究內(nèi)容含食用菌培養(yǎng)基中和子實(shí)體中的農(nóng)藥殘留消解兩個(gè)方面。

食用菌；漆酶；農(nóng)藥殘留；降解作用

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)藥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要植保產(chǎn)品，在保障農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)中發(fā)揮了不可替代的作用[1]。在食用菌生產(chǎn)中，除了病蟲害防治中農(nóng)藥的不規(guī)范使用帶來的直接農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)外，使用有農(nóng)藥殘留的土壤、水及栽培料等也會(huì)間接導(dǎo)致食用菌農(nóng)藥殘留問題[2]。隨著食品安全問題越來越受到人們的重視，食用菌中的農(nóng)藥殘留問題也日益被關(guān)注，已成為影響我國食用菌產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素之一。

食用菌漆酶（Laccase）是指食用菌在其生長發(fā)育過程中產(chǎn)生的一種含銅多酚氧化酶[3, 4]，是食用菌胞外酶系的主要成員之一。有研究表明，漆酶在食用菌的生長過程中具有重要的功能，如：降解培養(yǎng)料中的木質(zhì)素，促進(jìn)菌絲體的生長發(fā)育和香菇菌棒轉(zhuǎn)色，抑制雜菌生長，降解農(nóng)藥殘留等[5～7]。目前，已有學(xué)者對食用菌漆酶的生物學(xué)性質(zhì)及其在環(huán)境修復(fù)和食品領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，但對食用菌漆酶及對農(nóng)藥殘留降解作用的相關(guān)綜述鮮有報(bào)道。本文結(jié)合前人的研究報(bào)道，綜述食用菌產(chǎn)漆酶規(guī)律、食用菌中農(nóng)藥殘留的消解規(guī)律，以及漆酶對農(nóng)藥殘留降解作用等方面的最新研究進(jìn)展，以期為食用菌中農(nóng)藥殘留治理、安全生產(chǎn)、漆酶的開發(fā)利用等提供理論依據(jù)。

1 食用菌產(chǎn)漆酶規(guī)律研究

不同食用菌品種產(chǎn)漆酶能力不同，且漆酶在食用菌不同生長階段和不同生長條件下，其酶活規(guī)律也不盡相同。因此，研究不同食用菌品種的產(chǎn)漆酶能力、產(chǎn)酶規(guī)律、酶學(xué)特性及調(diào)控機(jī)制等，對食用菌漆酶的開發(fā)與利用具有重要作用。

1.1 不同食用菌產(chǎn)酶規(guī)律

目前，在食用菌漆酶相關(guān)研究報(bào)道中，關(guān)于漆酶酶活規(guī)律及酶學(xué)特性研究的報(bào)道較多。孫淑靜等[8]對不同食用菌品種產(chǎn)漆酶規(guī)律的研究結(jié)果，產(chǎn)漆酶能力較強(qiáng)的菌種菌絲生長較快，產(chǎn)酶高峰大多出現(xiàn)較早；而產(chǎn)漆酶能力較弱的菌種菌絲生長較慢。朱海瀟[6]通過比較食用菌產(chǎn)漆酶能力，并對漆酶性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)液體發(fā)酵周期較短、易培養(yǎng)的菌株產(chǎn)漆酶能力較強(qiáng)；發(fā)酵周期較長、培養(yǎng)難度較大的菌株產(chǎn)漆酶能力極弱。這些研究均表明食用菌菌株產(chǎn)漆酶能力與菌絲生長速度有密切關(guān)系。

1.2 食用菌漆酶的酶學(xué)特性

研究顯示，漆酶具有較為廣泛的底物專一性和較好的穩(wěn)定性，具有很高的應(yīng)有價(jià)值[9]。不同食用菌漆酶的酶學(xué)特性不盡相同。竇隆等[9]的研究表明，糙皮側(cè)耳漆酶最適反應(yīng)溫度為63 ℃，最適反應(yīng)pH為6.0；Cu2+、Mn2+、Zn2+對酶的活性有促進(jìn)作用，Ca2+、Fe2+、Fe3+和Pb2+對酶活表現(xiàn)為抑制。萬善霞等[10]研究認(rèn)為，杏鮑菇漆酶最適反應(yīng)溫度為45 ℃，最適pH為3.0；Na+、K+、Mg2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+對酶的活性有促進(jìn)作用，Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ag+則有抑制作用。張初署等[11]研究指出，食用菌SJ-1漆酶的最適反應(yīng)溫度為35 ℃，最適反應(yīng)pH 為3.0；Cu2+對該漆酶的酶活有一定的激活作用，而Fe2+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+對其酶活有較強(qiáng)的抑制作用。肖楚[12]研究表明，黑木耳漆酶最適反應(yīng)溫度為45 ℃，最適反應(yīng)pH為4.0。姚良同等[13]的研究結(jié)果，滑菇漆酶最適反應(yīng)溫度為30 ℃，最適反應(yīng)pH為4.8。趙曉燕等[14]研究認(rèn)為，灰樹花漆酶最適反應(yīng)溫度為65 ℃，最適反應(yīng)pH為2.2?？偟膩碚f，多數(shù)食用菌漆酶的最適反應(yīng)溫度在30～65 ℃之間，最適反應(yīng)pH在2.0～6.0之間，不同的金屬離子可激活或抑制漆酶的活性。

1.3 漆酶與食用菌生長的相關(guān)性

漆酶作為食用菌胞外酶系的主要成員之一，對食用菌菌絲生長、原基形成、產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀等均具有重要影響。袁勝東[15]研究表明，猴頭菌漆酶與菌絲的大量生成有關(guān)，漆酶只是在菌絲生長活躍的時(shí)期與活躍的區(qū)域，酶活性較高；漆酶與猴頭菌原基的形成相關(guān)，原基形成時(shí)出現(xiàn)酶活高峰。韓增華等[16]對黑木耳胞外酶活變化與栽培性狀比較的研究揭示，漆酶與食用菌栽培產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。張權(quán)[17]研究漆酶活性與香菇農(nóng)藝性狀關(guān)系的結(jié)果表明，漆酶活性越高，香菇轉(zhuǎn)色越早，出菇也就越早。

2 食用菌中農(nóng)藥殘留消解規(guī)律研究

栽培基料農(nóng)藥污染和出菇期直接噴施農(nóng)藥是造成食用菌農(nóng)藥殘留的主要來源。因此，研究分析食用菌培養(yǎng)料和子實(shí)體中的農(nóng)藥殘留及消解規(guī)律，為食用菌生產(chǎn)中的農(nóng)藥使用提供參考。

2.1 食用菌培養(yǎng)基中的農(nóng)藥殘留與消解規(guī)律

食用菌栽培生產(chǎn)原料來源廣泛，栽培方式多種多樣，為了防治病蟲害，減少污染，采用農(nóng)藥拌料栽培的情況非常普遍。因此，研究農(nóng)藥在食用菌培養(yǎng)基中的殘留及消解規(guī)律十分必要。大量研究表明，食用菌的生長加速了培養(yǎng)料中的農(nóng)藥降解，對培養(yǎng)料進(jìn)行高溫滅菌能有效促成大多數(shù)農(nóng)藥的降解，而降解率大小與農(nóng)藥理化性質(zhì)的穩(wěn)定性有關(guān)，農(nóng)藥在培養(yǎng)料中消解動(dòng)態(tài)符合一級動(dòng)力學(xué)方程。曲明渣[18]研究表明，菌絲生長加速了培養(yǎng)料中的農(nóng)藥降解；高壓滅菌對多菌靈、有機(jī)氯農(nóng)藥、百菌清降解有較大效應(yīng)，降解率可達(dá)50%～97%?？滴谋骩19]研究顯示，在滅菌24 h后的降解率毒死蜱達(dá)78.92%，甲氰菊醋為44.97%，多菌靈達(dá)76.60%；而甲萘威在滅菌12 h后的降解率就可達(dá)99.99%。溫志強(qiáng)等[20]的研究結(jié)果，8種農(nóng)藥在高溫滅菌30 h后，在培養(yǎng)料中的降解率達(dá)16%～100%。王瑞清等[21]研究認(rèn)為，敵敵畏在常壓滅菌6 h后幾乎完全分解，百菌清和甲基托布津在滅菌 12 h后的降解率高達(dá) 90%以上。樊中臣[22]研究顯示，聯(lián)苯菊酯等5種供試擬除蟲菊酯類農(nóng)藥在平菇培養(yǎng)料中的消解動(dòng)態(tài)符合一級動(dòng)力學(xué)方程。常津毓[23]的研究結(jié)果，吡蟲啉在榆黃蘑和平菇及其培養(yǎng)料中的降解過程均符合一級動(dòng)力學(xué)方程。劉洋等[24]研究表明，5種農(nóng)藥在培養(yǎng)料中的降解符合一級動(dòng)力學(xué)方程。

2.2 食用菌子實(shí)體中的農(nóng)藥殘留與消解規(guī)律

農(nóng)藥以拌料方式使用時(shí)，有些農(nóng)藥在高溫滅菌和菌絲生長等環(huán)節(jié)中被降解，培養(yǎng)料中的農(nóng)藥殘留不會(huì)向子實(shí)體轉(zhuǎn)移。黎志銀[25]研究表明，敵敵畏等 9 種農(nóng)藥以拌料方式使用，一些農(nóng)藥在高溫滅菌中大部分就被降解，其中敵敵畏降解率近100%，在菌絲生長過程中也會(huì)降解大部分農(nóng)藥。樊中臣等[22]、曲明渣[18]、胡月等[26]研究均指出，擬除蟲菊酯類農(nóng)藥、百菌清、吡唑醚菌酯農(nóng)藥易降解或被菌絲吸收固定，不會(huì)在子實(shí)體中殘留。但康文斌[19]研究認(rèn)為，田間推薦使用農(nóng)藥拌料栽培，易造成子實(shí)體農(nóng)藥殘留超標(biāo)，即使低濃度，有些品種也會(huì)產(chǎn)生農(nóng)藥殘留，同時(shí)部分農(nóng)藥還會(huì)對子實(shí)體的產(chǎn)量和采收期造成影響。

研究表明，食用菌菌絲具有很強(qiáng)的農(nóng)藥富集能力[19]，而子實(shí)體對農(nóng)藥有一定的降解作用[24]，子實(shí)體中的農(nóng)藥消解速率要快于培養(yǎng)料[27]，農(nóng)藥在子實(shí)體中的殘留消解過程符合一級動(dòng)力學(xué)方程[22, 23, 26]。部分農(nóng)藥，如多菌靈、噻菌靈等，即使直接噴施于食用菌子實(shí)體，其在收獲期的農(nóng)藥殘留量也低于檢出極限[27]。但農(nóng)藥直接噴施會(huì)導(dǎo)致不出菇或影響出菇品質(zhì)等情況，且子實(shí)體生長周期較短，農(nóng)藥降解不徹底，容易出現(xiàn)子實(shí)體殘留超標(biāo)[28]。因此，在食用菌生產(chǎn)中，對原材料的使用應(yīng)嚴(yán)格檢測并控制農(nóng)藥殘留，要規(guī)范農(nóng)藥的使用，應(yīng)使用易降解、低殘留、安全性高的農(nóng)藥，并盡可能地采用物理方法進(jìn)行病蟲害防治。

3 漆酶對農(nóng)藥殘留的降解作用研究

從對食用菌菌絲、培養(yǎng)料及子實(shí)體中的農(nóng)藥殘留消解規(guī)律的研究來看，食用菌的生長發(fā)育過程對農(nóng)藥的降解具有重要作用，而食用菌漆酶在其生長發(fā)育中具有重要功能。研究漆酶對農(nóng)藥殘留的降解作用，將為食用菌農(nóng)藥殘留治理、安全生產(chǎn)和漆酶的開發(fā)利用等提供理論依據(jù)。目前，關(guān)于食用菌漆酶降解農(nóng)藥作用的研究報(bào)道較少，漆酶對農(nóng)藥殘留的作用研究主要集中在白腐真菌上，特別是多孔菌科。如：李環(huán)明[29]研究證明，白腐真菌漆酶對嘧菌酯有著高效的降解效果，篩選出的4種白腐真菌（野生香菇、輪紋韌革菌、朱紅密孔菌和東方栓菌）對嘧菌酯的降解率可達(dá)80%以上。靖德軍等[30]研究粗毛栓菌漆酶對有機(jī)磷農(nóng)藥的降解作用，指出在20～30 ℃范圍內(nèi)漆酶對4種有機(jī)磷農(nóng)藥的降解率為最大，適合于在自然環(huán)境下的降解。谷月[31]研究表明，一色齒毛菌漆酶對百菌清有很強(qiáng)的降解能力，經(jīng)過活菌降解3天的樣品中百菌清的殘留率僅為1.92%。趙月春等[32]研究表明，多孔菌漆酶能提高土壤DDTs降解率。汪敏敏[33]研究顯示，雜色云芝漆酶加香草醛介體體系對有機(jī)磷殺蟲劑毒死蜱的降解作用最大，香草醛與毒死蜱的摩爾比分別為40和80，在30 ℃、pH 5.0的條件下，24 h內(nèi)毒死蜱的降解率可達(dá)98%。以上研究都表明，真菌漆酶對不同農(nóng)藥具有較強(qiáng)的降解作用，且漆酶在固定化后或加入介體時(shí)，能有效促進(jìn)其對農(nóng)藥的降解作用[33～37]。

4 展 望

農(nóng)藥的使用在食用菌生產(chǎn)中必不可少，如何規(guī)范用藥，科學(xué)控制施藥量，既達(dá)到植保效果，又不影響產(chǎn)品質(zhì)量，是食用菌科學(xué)生產(chǎn)的重要問題。食用菌在生長發(fā)育過程中，通過自身的代謝對農(nóng)藥具有一定降解作用，漆酶作為食用菌代謝的重要胞外酶，既對食用菌的生長發(fā)育具有促進(jìn)效果，又能對農(nóng)藥產(chǎn)生較強(qiáng)的降解作用。深入研究食用菌漆酶對農(nóng)藥殘留的降解作用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃青年項(xiàng)目“平菇漆酶對體內(nèi)有機(jī)氯農(nóng)藥殘留消解動(dòng)態(tài)影響的研究”（2015FD071）

劉紹雄（1987—），男，助理研究員，主要從事食用菌菌種選育及栽培技術(shù)研究。E-mail：305475365@qq.com。

張微思（1982—），男，副研究員，主要從事食用菌研究工作。E-mail：zws82@126.com。

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2095-0934（2018）04-218-04