劉朋虎 ，賴瑞聯，陳華，王義祥, *，翁伯琦, *

1. 福建農林大學國家菌草工程技術研究中心，福建 福州 350002；2. 福建省農業(yè)科學院，福建 福州 350003；3. 福建省紅壤山地農業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，福建 福州 350003

食用菌是富有營養(yǎng)且優(yōu)質可口的特色食品，食用菌開發(fā)可為鄉(xiāng)村產業(yè)振興與農民增收致富提供重要發(fā)展途徑。然而，食用菌重金屬污染事件時有報道，尤其是鎘的污染占據較大的比例。就其原因分析，一方面是由于部分品種（或者菌株）本身內在富集特性所致，另一方面是城鄉(xiāng)經濟快速發(fā)展與環(huán)保措施的脫節(jié)而帶來的水源、土壤和植物體的重金屬污染，在很大程度上致使部分食用菌產品重金屬含量超標問題更加突出（高庭艷等，2007）。這不僅會對食用菌產業(yè)綠色發(fā)展帶來不利的影響，而且對城鄉(xiāng)消費者健康產生威脅。食用菌富集重金屬已引起人們高度關注，但其內在吸收規(guī)律與相關累積機理尚未完全明確，已有研究表明，某些食用菌品種對重金屬的富集能力超過大田栽培的農作物，且具有代謝緩慢并易于累積的生理特性（趙玉卉等，2010）。有報道認為：鎘是食用菌生產中容易被吸收與富集的重金屬元素之一（寇冬梅等，2007）。許多研究者集中探討了食用菌生長過程對鎘的吸收特征及其富集機理，重點研究生產過程鎘吸收與累積的防控技術，取得良好的成效（劉高翔等，2012；劉朋虎等，2017；王北洪等，2016）。本文主要結合項目組近年研究成果，重點綜述了不同食用菌品種對鎘的吸收過程與相關富集機理及其生產過程中防控鎘污染的技術研究進展，不僅對深入探索其他重金屬元素對食用菌生產的影響有參考價值，而且對食用菌綠色生產與產品質量安全保障具有借鑒意義。

1 食用菌生產過程重金屬鎘污染現狀與分析

1.1 食用菌生產形成新的發(fā)展態(tài)勢

食用菌生產正呈現多元化發(fā)展態(tài)勢，栽培品種豐富，目前可進行商品菇生產的品種已超過了 80種；多達30個品種被進行工廠化栽培與集約生產；配套栽培技術較為先進，基本形成了鄉(xiāng)村穩(wěn)步發(fā)展的增收產業(yè)。實際上，食用菌品種在不斷更新換代，其栽培方式也在不斷創(chuàng)新，種植業(yè)秸稈與養(yǎng)殖業(yè)糞便優(yōu)化集成應用與菌渣的再利用技術開發(fā)，為新興的現代循環(huán)農業(yè)優(yōu)化發(fā)展奠定了重要基礎。就生產發(fā)展而言，新時期食用菌產業(yè)發(fā)展呈現五個新的特點。一是形成循環(huán)農業(yè)基礎。食用菌的生產原料是種植業(yè)秸稈與養(yǎng)殖業(yè)糞便，其不消耗糧食，同時可有效消納農業(yè)廢棄物，生產菇類蛋白。隨著標準化與智能化設施栽培技術被廣泛應用，食用菌產量與品質得到了提高，顯示了更大的增收潛力。二是可以利用邊角土地。大部分菇農都是利用邊角土地進行食用菌栽培，尤其是利用山地與雜地實施大面積有效種植。近年開展林下栽培則有助于食用菌產業(yè)排放的 CO2被林木吸收利用，而林木排放的O2為食用菌生產吸收利用，從而形成的碳-氧互補的優(yōu)化生產模式。三是延伸產業(yè)開發(fā)鏈條。菌類的種植一般不需要施用過多肥料，且菌類生產中產生的下腳料是制備優(yōu)質有機肥料的原料，利用食用菌菌渣并添加養(yǎng)殖業(yè)廢棄物生產系列專用有機肥，獲得了良好成效。四是注重改善栽培條件。以往食用菌的種植管理比較粗放，設施條件也比較簡陋，近年來菇農著力改進栽培條件，實施舊菇房改造，配套了智能化控制器材，同時因地制宜創(chuàng)立了生產栽培模式并研發(fā)了系列新型裝備，降低了勞動強度，提高栽培管理效率。五是提高轉化利用效率。由于菌渣多次循環(huán)利用，碳素利用效率提高25%以上，而且食用菌生產比較節(jié)水，一般1 kg菇類產品的平均用水量僅為3 kg左右，是其他作物生長的1/100之下（翟勁濤，2017）。

就科技進步而言，主要體現在四個方面。一是栽培模式改革與創(chuàng)新。從 50多年前的段木栽培到40年前袋料栽培，再到后來的工廠化、智能化集約栽培，現在各類高效栽培模式已經蓬勃興起。二是生產方式的轉型升級。在食用菌高效生產過程，應用機械和配套設施已被大規(guī)模集成推廣。食用菌工廠化生產的大規(guī)模企業(yè)已突破了600家，包括了海鮮菇、秀球菌、灰樹花等 20多個富有特色的新品種集約化生產。據資料顯示，2016年中國工廠化食用菌企業(yè)的日產量可達到7000多噸，食用菌工廠化總產量已占全球的43%。三是不斷延伸菌業(yè)開發(fā)鏈。食用菌生產不僅在地域方面延伸，形成了南菇北移和東菇西移的大格局，而且產業(yè)開發(fā)內容拓展與細化的新趨勢也日益顯現，其涉及到原料替代與輔料應用、發(fā)酵設施與菇架設備、菌渣利用與肥料開發(fā)、產品加工與市場品牌等方面，精細化開發(fā)與規(guī)?；a為產業(yè)鏈不斷擴展提供了厚實的基礎。全國食用菌產量超過100萬噸的省份有10個，其中河南省已越升到488萬噸，位居全國前列。四是精深加工技術不段深化。食用菌傳統(tǒng)產品向品質優(yōu)良、營養(yǎng)豐富的新型食品轉變，一批精深加工的新產品不斷推出，包括利用各種菇的下腳料加工功能性產品，逐步實現全價利用；同時優(yōu)化加工產業(yè)區(qū)域布局并建設富有特色的生產基地（翟勁濤，2017）。

顯然，食用菌生產的持續(xù)發(fā)展，不僅為人們提供優(yōu)質食物資源（菌物蛋白），而且可有效構建農業(yè)廢棄物資源化循環(huán)利用的平臺，在獲得經濟效益的同時，減輕因焚燒、丟棄農業(yè)秸稈廢棄物而造成的環(huán)境污染，進而促進變廢為寶的農業(yè)環(huán)保產業(yè)發(fā)展。據預測，如果將每年占總量 5%的農牧業(yè)廢棄物用于食用菌生產，即可獲得至少1000萬噸干食用菌產品，則相當于增加300－400萬噸蛋白質（按干食用菌產品中含有30%－40%的蛋白質計），其生產潛力與發(fā)展前景是十分廣闊的（黃辛，2013）。生產實踐表明，食用菌栽培過程面臨新的挑戰(zhàn)之一，就是重金屬的污染與超標問題，其中一些食用菌品種對鎘的吸收與富集比較敏感，引起生產者與消費者的共同關注。研究表明，食用菌對鎘的吸收與富集有一定的規(guī)律，尤其是富集程度與環(huán)境因素和菌株生理特性具有顯著相關性（黃建成等，2007；徐麗紅等，2007；袁瑞奇等，2006），必須進行分類研究并實施相應的防控對策。

1.2 食用菌生產過程中鎘污染概況

1.2.1 生產環(huán)境因素

首先是栽培基質中重金屬種類與數量，尤其是鎘含量直接影響食用菌生產與污染程度；其次是基質中pH值、有機物種類與含量、大氣污染等都會其產生間接的影響。有研究結果顯示，隨栽培基質鎘含量的增加，子實體中鎘的累積量會明顯提高；同時采自大氣污染區(qū)域的食用菌樣本中鎘超標比率明顯高于大氣潔凈地區(qū)，位于城市郊區(qū)的食用菌生產基地的子實體鎘的累積量一般都高于采集至邊遠鄉(xiāng)村農戶栽培的食用菌樣品（Nikkarinen et al.，2004；Ouzouni et al.，2009；Zhang et al.，2008）。但對于野生食用菌品種而言，則有例外現象，如Svoboda et al.（2006）測定285個樣品的Cd含量并進行統(tǒng)計分析，研究表明，生長于銀礦區(qū)周圍的15種不同野生菇的子實體中鎘含量與其生長基質中鎘總量之間并不存在明顯的正相關性。pH值會影響土壤中包括鎘在內的重金屬元素的富集和釋放規(guī)律（王靜等，2017）。在食用菌生產中，李三暑等（2000）研究認為，姬松茸（Agaricus blazei Murrill）對鎘較敏感，其子實體中鎘的累積量與栽培基質中游離態(tài)鎘總量呈現顯著的正相關性，而與栽培基質 pH值變化呈現顯著的負相關性；要提高栽培基質的pH，通常只能添加Ca2+或者其他堿性金屬離子，可有效強化栽培基質中鎘離子的物理性吸附或者促進其形成螯合物，可在很大程度上促進游離態(tài)鎘離子向穩(wěn)定態(tài)轉化，進而降低姬松茸對鎘離子的吸收或吸附作用。Chen et al.（2009）對11個蘑菇品種的鎘吸收與累積量進行測定并通過統(tǒng)計分析發(fā)現：鎘的吸收累積量與栽培基質中Cu2+的含量之間存在顯著的相關性，即栽培基質中Cu2+的含量越高越能促進蘑菇子實體對鎘的吸收，進而產生激發(fā)效應。

1.2.2 品種內在特性

不同品種食用菌（或者生產菌株）的生理特性會影響其對重金屬的吸收與累積，包括菌株組織結構、生物化學成分、基質活性分解、菌絲體的生長、子實體成熟度及形態(tài)學的特征等（Lodeiro et al.，2006；Nordberg，2003）。有研究證實，菌株的生理特性是決定性因素，尤其是食用菌對鎘的富集作用具有種性的依賴特征（Malinowska et al.，2004）。

1.2.3 存在交互作用

不同的食用菌品種對栽培環(huán)節(jié)鎘的反應敏感度各異，同時富集鎘的能力也不盡相同（李波，2016）。食用菌在生長過程，環(huán)境條件是鎘吸收的影響因子，但不同品種對鎘的累積響應則主要受品種的遺傳特性影響，環(huán)境因素變化僅起到一定作用。曾經有學者采集了7個不同的食用菌品種（66個樣品）進行測定與分析，結果表明，血紅乳菇（Lactarius sanguifluus）、白草菇（Volvariella speciosa）受環(huán)境變化影響程度比較大，野蘑菇(Agaricaceaespp)等其余 5個品種則主要受菇的內在特異性影響，例如生長在公路旁的蘑菇與在森林深處和草地內部采摘的蘑菇中鎘的含量相近，而在不同生態(tài)環(huán)境的地點所采集到小白蟻傘（Termitomyces microcarpus）鎘的富集量也相近，說明不同食用菌對鎘的富集具有種間特異性，并不完全受環(huán)境條件所影響（I??lo?lu et al.，2001）。高庭艷等（2008）采集了5種野生蘑菇并分析菇體重金屬含量，進一步證實了蘑菇品種對鎘的富集作用存在種間特異性?？准鸦鄣龋?013）通過對比試驗發(fā)現，高濃度的鎘使菌絲體的生長量減少且具有明顯抑制菌絲體生長的作用，從總體上看，對鎘的富集能力以平菇（Pleurotus ostreatus）最強，其次是香菇，雞腿菇（Coprinus comatus）相對比較弱。張丹等（2005）研究表明，不同品種食用菌對環(huán)境中鎘也具有各異的響應度，在森林深處采摘的小白蟻傘（Termitomyces microcarpus）子實體（干重）鎘含量為65.30 mg·kg-1，生物富集系數為1674；但在鐵冶煉廠附近采摘的銹蓋粉孢牛肝菌（Tylopilusballouii）子實體鎘含量則為0.10 mg·kg-1（干重），其研究數據說明了不同食用菌品種對鎘的生物富集效應各異，其在很大程度上依賴或者取決于品種的內在特性與環(huán)境因素的交互作用。

1.2.4 存在閾值效應

李開本等（1999）等分批采集并測定了人工栽培的巴西蘑菇（Agaricus blazei Murrill）樣品，其子實體鎘含量并沒有隨栽培料中鎘量增大而提高，即使在堆料和覆土中鎘含量均低于0.1 μg·g-1條件下，其子實體鎘含量仍超過 4.0 μg·g-1，最高達到 6.8 μg·g-1，可認為子實體鎘含量偏高與栽培所采用的培養(yǎng)料及覆土材料不存在直接相關性，而是由菌體本身富集鎘元素的生物學特性所導致。就同一個品種而言，其菇體鎘吸收與累積受到生長環(huán)境中鎘含量豐富程度的影響。對茶樹菇（Agrocybe aegerita）子實體的鎘含量進行測定，結果表明，栽培料中鎘含量不同，將直接影響子實體的鎘吸收與累積，當栽培料中鎘質量分數為20 mg·kg-1時，其子實體鎘富集系數達到最高（14.2%），相應的子實體中的鎘質量分數達到2.84 mg·kg-1，比綠色食品標準（1.0 mg·kg-1）高了 2.84倍。栽培料的鎘質量分數在 1－20 mg·kg-1之間，茶樹菇子實體的鎘含量隨培養(yǎng)料中鎘含量的增加而提高，但當培養(yǎng)基鎘質量分數在0.1－2.0 mg·kg-1時，茶樹菇子實體的富集系數則在 12%－12.5%之間波動（謝福泉等，2015）。楊小紅等（2014）選擇4個平菇品種開展食用菌對Cd的富集作用，研究表明，在 0.11 mg·kg-1與 0.66 mg·kg-1的添加水平下，分別有50%和100%參試的平菇品種子實體鎘含量超標，子實體中鎘的富集系數最高（10.82），即子實體中鎘富集量為基質中的10.82倍；研究結果還發(fā)現，利用棉籽殼與玉米芯等不同原料栽培，平菇對栽培料中鎘的富集系數分別為3.628和4.621。

1.2 .5 存在激發(fā)響應

有研究表明，栽培茶樹菇時，滅菌前培養(yǎng)料中的鎘質量分數為0.1－2 mg·kg-1時，生產的子實體鎘含量則明顯各異，子實體鎘含量與廢菌棒鎘含量比值從0.0197升至0.1297，表明茶樹菇子實體對培養(yǎng)料中高濃度的鎘具有較強的吸收與富集作用（謝福泉等，2015）。在生產栽培中，必須要檢測和控制原料中鎘的含量，從源頭上防控，力求生產符合綠色食品標準的食用菌產品。另有研究表明，黑木耳生長對鎘比較敏感，在栽培過程其富集鎘的能力相對其他食用菌品種強，當栽培基質中鎘質量分數超過 0.1 mg·kg-1時，子實體的鎘含量將會超標，而且隨著培養(yǎng)料中鎘含量的增加而明顯提高；當栽培基質中鎘質量分數超過20 mg·kg-1，則會產生明顯的毒害作用，其富集系數將達到最大值（19.00）；不同品種食用菌的鎘吸收的激發(fā)響應明顯各異，所以在黑木耳（Auricularia auricula-judae）栽培生產上，要嚴格防控培養(yǎng)料中Cd含量超標，力求從源頭控制，保障黑木耳產品的質量安全（巫仁高，2016）。

1.3 食用菌生產過程鎘污染的特征

有研究發(fā)現，紅平菇（Pleurotus djamor）耐受與富集鎘的能力比較強，其不僅在培養(yǎng)料鎘濃度相對較低狀態(tài)下（即為1－20 mg·kg-1）對鎘有很強的富集能力，而且當栽培原料中鎘質量分數為 20－100 mg·kg-1時，仍具有較強的富集鎘的能力，呈現隨栽培基質中鎘含量的增加，子實體中鎘富集量也逐步隨著提高的趨勢，鎘吸收的疊加效應比較明顯（霍存錄等，2013；謝福泉等，2015）。在雙胞蘑菇（Agaricus bisporus）鎘脅迫試驗中發(fā)現，鎘的毒害會改變其體內重要生物酶活性，從而影響菌絲體正常生長，其菌絲體中的SOD、POD和CAT 3種酶活性呈現了“低促高抑”的變化動態(tài)，即發(fā)生了先激發(fā)后抑制現象（李艷艷，2011）。然而，隨著食用菌菌絲體中Cd2+含量的升高，其累計速率逐漸下降（季旭穎等，2013）。就紅平菇對鎘的富集作用而言，由于子實體細胞壁上存在巰基、羧基、羥基等活性基團可以通過共價、靜電或分子力將Cd2+吸附在子實體表面，由此可以判斷紅平菇在生長過程中主要是依靠生物吸附作用累積鎘的；然而Cd2+一旦進入子實體細胞質中，比較容易被氨基酸、金屬硫蛋白等結合而生成對細胞中諸多遺傳因子沒有毒害作用的物質。由此可以推理，不同品種食用菌對Cd2+的吸收和富集量存在較大差別，要充分利用食用菌品種的差異性，因地制宜采取不同的防控方法與技術措施。

不同食用菌在生產過程中對鎘的吸收機制各異，不僅不同品種影響程度不一，而且同一個品種的不同菌株對鎘吸收與累積狀況也不盡相同。徐麗紅等（2010）研究發(fā)現不同的姬松茸菌株對鎘的吸收富集程度各異，在姬松茸栽培生產系統(tǒng)中，子實體對鎘的吸收與富集都呈顯著線性增長趨勢，其回歸方程為Y=65.308X+3.129（X、Y分別為培養(yǎng)料、姬松茸子實體中鎘的含量）?；貧w分析表明，姬松茸品種對鎘的富集能力總體是比較強的，富集系數為65.2－108.1；培養(yǎng)料中鎘含量對子實體中鎘累積量影響較大。實際上，本項目組研究也發(fā)現，不同食用菌品種在栽培過程中，子實體不同部位的鎘含量及其對鎘的富集水平也不相同，一方面表現在對品種的依賴上，而另一方面還突出體現在同一個品種不同部位對鎘的吸收輸送能力上的差異性。Rudawska et al.（2005）對16個不同蘑菇品種的123個樣品進行測定分析，發(fā)現蘑菇菌蓋鎘含量明顯高于菌柄。Garcia et al.（2005）在研究大孢蘑菇（Agaricus macrosporus）對鎘的吸收與輸送動態(tài)時，發(fā)現其孢子中鎘的含量高于子實體的其他部分。Michelot et al.（1998）研究表明，食用菌子實體中鎘含量與其菌絲體在培養(yǎng)基中的孕育周期長短有關，尤其是在子實體成熟度以及兩茬子實體之間的收獲間隔時間等方面比較敏感，其相關性比較顯著。就生長動力學分析，如果在菌絲體孕育前期就開始富集鎘，其逐步積累之后，即向第一茬子實體轉移；菌絲體孕育周期越長則積累與轉移的鎘量越多，故子實體中累積的鎘量相應較高。近年來，本項目組對 25種人工栽培的食用菌樣品鎘含量進行檢測，發(fā)現樣品中鎘平均質量分數為 0.2－5.4 mg·kg-1，其中姬松茸、黑木耳、平菇等人工栽培食用菌品種對鎘吸收與富集較強，都超過3 mg·kg-1；而對野生食用菌樣品進行檢測發(fā)現，其鎘含量一般高于人工栽培品種，有的甚至高達 18.6 mg·kg-1。分析認為，主要是由于野生食用菌菌絲體經過一年的孕育期，而人工栽培的食用菌只需一個月所致。楊昕等（2008）研究發(fā)現，食用菌未成熟的子實體中鎘含量比較高，可能是因為發(fā)育過程菌絲體中的鎘不斷向子實體轉移，而在子實體形成期間，隨其個體和數量的增加，子實體中鎘濃度也會被稀釋所致。楊小紅等（2010）試驗結果表明，鎘對紅平菇生長有一定抑制作用，但培養(yǎng)料中鎘濃度小于 1 mg·kg-1時，其對菌絲體生長抑制程度不明顯，可能是因吸收到體內的 Cd2+對有些酶的活性影響不明顯，所以鎘對菌絲生長的鎘響應不太明顯。當培養(yǎng)料中鎘大于1 mg·kg-1時，其對紅平菇子實體生長及其產量的影響較為顯著，尤其是高濃度的鎘對紅平菇的毒害響應增強，導致二潮菇平均產量降低，且二潮菇中鎘富集量明顯高于一潮菇。研究發(fā)現，在金針菇（Flammulina velutiper）和紅平菇培養(yǎng)過程中，當Cd質量分數小于5 mg·kg-1時，Cd對其菌絲的生長有正向影響作用，這可能是由于存在低鎘狀態(tài)的激活響應，即在低濃度Cd的作用下，菌體內的過氧化氫酶、過氧化物酶和酸性磷酸酶等可能被激活，酶活性的增強一定程度上促進了菌絲體或者子實體的生理生化活動，進而促進了子實體的發(fā)育與生長（陳素華，2002；曲明清等，2006；施巧琴等，1991）。鎘對紅平菇子實體產量的響應程度不太敏感，在高濃度時（超過 5 mg·kg-1），紅平菇對鎘的耐性比較強，其吸收與富集能力仍然較強（霍存錄等，2013；Melgar et al.，1998；Michelot et al.，1998）；徐麗紅等（2011）研究表明，香菇生長過程對鎘耐受程度較高，培養(yǎng)料中鎘濃度臨界值為49 mg·kg-1，超過臨界值香菇菌絲則無法正常生長。

2 食用菌生產過程鎘吸收機制及其防控技術

2.1 食用菌生產過程對鎘的吸收與富集響應

食用菌對鎘的吸收途徑多樣，累積方式也不盡相同。食用菌菌絲體或者子實體細胞外部存在多聚物，其可以通過共價、靜電或分子引力的作用，將Cd2+吸附在菌體表面；尤其是細胞壁存在多糖等有機物，通過相互吸引對Cd2+產生強烈的生物吸附作用；至于在一定程度上會降低其對細胞的毒害作用，有研究認為（Cobbett et al.，2002；Romero-Isart et al.，2002），主要是由于進一步作用所致，即細胞壁中的活性基團可以有效結合Cd+2；當與鎘離子結合達到飽和點后，Cd2+就會進入到細胞質中，進入細胞質的Cd2+被氨基酸、金屬硫蛋白等進行特異性結合，從而降低其毒害作用。李三暑等（2001）研究表明，姬松茸在栽培過程中所吸收與積累在細胞的鎘，大約有83.20%被截留在細胞壁上，只有少量鎘進入細胞質與液泡中，表明細胞壁截留鎘的作用是有效的。袁瑞奇等（2001）研究表明，在菇體細胞壁上可能有大量離子交換點，其可以通過引力作用達到結合重金屬離子的目的，當細胞壁上有機聚合物質與鎘的結合達到飽和之時，鎘離子將進入細胞質中，如果細胞質內存在有一定數量金屬硫蛋白（MT），其與鎘的進一步結合將起到毒害降解作用，這是一個關鍵機制。實際上，對真菌而言，金屬硫蛋白是其細胞內普遍存在的一種特異物質，其是對鎘等金屬離子具有親和能力的蛋白質（肽），金屬硫蛋白通常由半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸組合構建而成，可以起到結合進入細胞內的重金屬離子的作用，形成螯合物即可降低金屬離子的活性，從而減輕重金屬對真菌個體的毒害作用（黃晨陽等，2004；劉瑞霞等，2002；張曉檸等，2006）。這或許就是大型真菌重金屬富集能力超過綠色植物的主要原因之一（徐柳等，2004）。江啟沛（2003）研究發(fā)現，在姬松茸細胞壁中含有數量較多且可特異結合鎘的多糖成分。Vimala et al.（2011）研究了粗柄側耳（Pleurotus platypus）吸附Cd2+的機制，擬二階模型的吸附動力學研究表明，其子實體中結構性多糖在Cd2+的生物吸附過程起到了解毒作用；進一步研究表明，粗柄側耳（Pleurotus platypus）對Cd2+的吸附作用，實際上是一個化學吸附過程；透射電子顯微鏡法證明了在細胞壁上形成的沉淀物中含有較大比例的Cd2+；用傅立葉變換紅外光譜分析法可以確定，菇體細胞壁上存在的可負載金屬的-OH，-NH和C-O-C的基團都參與了對Cd2+的吸附過程；能量色散X射線儀的進一步分析表明，通過重金屬離子交換進一步有效維護生物吸附的有序進行，這是其響應過程與主要實現途徑（劉瑞霞等，2002）。通常而言，菌體中鎘的含量隨生長基質和大氣中鎘含量的增加而增加，研究發(fā)現，姬松茸子實體中鎘總量與基質中游離態(tài)鎘總量呈現正相關關系，與基質中pH呈現負相關關系；添加鈣等堿性金屬物質作為調節(jié)劑，可適當提高基質的pH，進而降低鎘的溶解度，有利于促進鎘從游離態(tài)向閉蓄態(tài)轉化，降低了姬松茸對鎘離子的生物吸附作用（孫敏華等，2007）。

食用菌生產過程對鎘存在主動吸附機制。Cd2+進入食用菌菌絲體或者子實體的細胞質中，相當部分鎘將會與氨基酸、金屬硫蛋白等物質結合，一旦形成螯合物，就會明顯降低鎘對細胞中遺傳物質的毒害作用（徐柳等，2004；張曉檸等，2006）。就生物化學特性認識，富含半胱氨酸（胱氨酸）的金屬硫蛋白分子量相對比較小，主要是由mRNA翻譯生成的（Kramer et al.，1996）。金屬硫蛋白是一類廣泛存在于生物活體內且比較容易被重金屬、激素和各種細胞因子誘導的低分子量金屬結合蛋白物質，或是一類多肽形式的物質；金屬硫蛋白在菇體內的生物功能，主要起到與重金屬結合的作用，包括形成螯合物，改變重金屬離子的賦存形態(tài)，從而降低重金屬離子毒害程度。江啟沛（2003）研究認為，姬松茸富鎘響應強的原因之一，是細胞內分泌的有機聚合物對Cd2+的吸附作用比較強，而且發(fā)現有與Cd2+結合的特異蛋白存在。劉安鈴等（2003）研究表明，柱狀田頭菇（Agrocybe cylindracea）在低 Cd2+濃度下，所產生的金屬硫蛋白隨栽培料中Cd2+濃度升高而增加，但在過高 Cd2+濃度下，產生的MT反而減少；包括金屬硫蛋白（MT）對鎘離子的阻抗作用與有效響應時間也呈現相同的變化規(guī)律；從菌絲體中分離、純化得到一種Cd-MT物質，結構測定結果表明，其每個金屬硫蛋白（MT）分子約含18個巰基（-SH），至少可結合7個鎘原子。金屬硫蛋白（MT）的一個重要特征就是具有可誘導性，各種誘導劑對金屬硫蛋白的合成過程，一般都存在著劑量增大和時間延遲的依賴效應（Collin-Hansen et al.，2002）。Collin-Hansen et al.（2003）在具有很高Cd積累水平的培育環(huán)境生長的美味牛肝菌（Boletinus edulis）中，也發(fā)現了金屬硫蛋白的存在。除菇體細胞內氨基酸、MT等特異性結合Cd2+的物質外，在Cd積累水平比較高的環(huán)境中生長的美味牛肝菌（Boletinus edulis）子實體中亦分離到一種新的且不屬于硫蛋白系列的鎘結合蛋白。Meisch et al.（1986）從野生的大孢蘑菇（Agaricus macrosporus）子實體中，也分離得到了具有與鎘有效結合功效的含磷糖蛋白，分子量為 12000，分子上有磷元素，但是沒有硫元素，并且還含有葡萄糖和半乳糖，經測定表明菇體中存在另外一種與金屬硫蛋白完全不同類型的金屬結合態(tài)蛋白質，但其如何緩解鎘毒害的機制還有待于深入探討。

2.2 食用菌生產過程防控鎘富集的技術研究

食用菌生產過程鎘污染防控可從五個方面實施技術措施，但其防控機制與標準化技術有待深入研究，力求為集成推廣應用提供更有成效的經驗。

2.2.1 合理選擇品種

生產實踐證明，不同的食用菌品種特性各異，其對鎘的富集能力有明顯差異。針對不同培養(yǎng)料的重金屬鎘含量背景值，可因地制宜地選擇相應的食用菌菌種進行生產栽培（Vetter，1994）。通過栽培不同品種香菇篩選試驗，徐麗紅等（2007）探討241-1、慶科20、9015等3個香菇栽培種對重金屬鎘的吸收與積累差異性。試驗結果顯示，就鎘的富集能力而言，慶科20、241-1、9015的平均富集系數分別為 12.47，12.09、8.57；相比之下，9015是可以組織推廣的低鎘香菇品種；當培養(yǎng)料中未添加重金屬鎘時（培養(yǎng)料中鎘的本底含量為 0.135 mg·kg-1），其子實體中鎘質量分數分別為 2.12、2.17、1.35 mg·kg-1，向培養(yǎng)料中添加 1.0 mg·kg-1鎘，241-1、慶科20和9015等3個香菇栽培種子實體中的鎘質量分數分別為 10.48、9.19、8.10 mg·kg-1。由此建議優(yōu)先選擇 9015作為抗重金屬鎘的香菇栽培品種予以推廣。由福建省農業(yè)科學院項目組選育的姬松茸新品種福姬77、福姬5號鎘含量分別比對照品種J1低56%、78%，低鎘姬松茸新品種推廣應用的前景十分廣闊。

2.2.2 添加有益元素

添加一定量的有益金屬元素對抑制食用菌生長過程的鎘富集具有一定的促進作用。在栽培料中添加適當濃度的Ca、Mg等礦質營養(yǎng)元素作為調節(jié)劑，有利于緩解鎘的脅迫毒害作用，可能是由于在關鍵運輸位點上，Ca、Mg等金屬離子與鎘離子形成競爭吸收態(tài)勢，導致子實體吸收鎘離子量明顯減少。適當添加微量元素Zn、Se，還可以與Cd形成Se-Cd、Zn-Cd復合物，結構相對穩(wěn)定的復合物可以降低鎘對子實體生長的毒性作用（龔朋飛等，2003）。當食用菌栽培體系（可視其為吸附體系）中存在多種金屬離子時，復合體系中便會發(fā)生競爭吸附現象，如Ca2+會嚴重干擾Cd+2、Ni+2的吸附。從生物化學角度認識，陰離子在生物體細胞壁中會對金屬離子產生競爭吸附，這是由于陰離子和金屬離子之間的結合力強，可降低金屬離子的吸附量，尤其是含有一定數量HCO3-基團的有機物，其對鎘離子吸收的抑制作用更為強烈（曲明清等，2006）。此外，食用菌對鎘的富集機理可能與其他有益金屬的富集機理相似或存在交叉途徑，有研究發(fā)現，Cu2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+等重金屬離子與Cd2+存在離子拮抗作用，能夠有效降低食用菌中Cd的富集（何旭孔，2012；江啟沛，2003）。黃建成等（2007）通過在培養(yǎng)料中添加有益金屬元素形成競爭吸收，通過阻斷部分吸收途徑，有效控制姬松茸子實體中的鎘含量，當向培養(yǎng)料中添加的 Cu2+、Fe2+、Ca2+等金屬元素濃度比例為3∶3∶3時，對降低姬松茸產品中鎘的效果比較好，其子實體的鎘含量比對照低35.21%。

2.2.3 優(yōu)化栽培方式

對同一個食用菌品種采取不同栽培方式，子實體對鎘的吸收與富集量各異。有研究表明，當栽培料中鎘質量分數大于3 mg·kg-1時，以工廠化高棚層架方式栽培香菇，香菇對鎘的富集能力比露地畦床式栽培方式提高16.21%，而采取露地畦床式栽培方式的培養(yǎng)基鎘質量分數低于3 mg·kg-1時，子實體對鎘的富集能力較強，比高棚層架方式收獲的子實體鎘含量高3.58%（徐麗紅等，2011）。本項目組研究表明，采取山地茶園套種大球蓋菇（Stropharia rugosoannulata），其子實體鎘含量比畦栽的降低32.8%；在山地果園套種靈芝（Ganoderma lucidum），菇體的鎘含量也比傳統(tǒng)栽培方式降低12.6%。

2.2.4 優(yōu)選生產原料

本項目組研究表明，以木屑作為主栽培原料比以秸稈和農作物副產品作為原料處理子實體對鎘吸收與富集量高3.8%－5.3%，這是由于木本植物對重金屬有一定的吸收積累作用，以加工木屑作為食用菌的栽培基質，被食用菌吸收之后而進一步富集到食用菌子實體內。Bressa et al.（1998）研究發(fā)現，在含有鎘的人工堆料上栽培的糙皮側耳（Pleurotus ostreatus）對鎘的富集系數可達65－140。而當栽培基質中Cd的質量分數高于0.2 mg·kg-1時，糙皮側耳的生長發(fā)育將受到一定的影響，會形成一定比例的畸形菇；而在無鎘污染的培養(yǎng)基質中栽培糙皮側耳，則不存在鎘富集現象。翁伯琦等（2004）研究發(fā)現，利用紅壤山地生長的圓葉決明（Chamaecrista rotundifolia）干草作為金頂側耳（Pleurotus citrinopileatus）栽培原料，其子實體中鎘吸收與富集量比以棉子殼為原料栽培的金頂側耳處理降低了83%。

2.2.5 合理選擇土壤

土壤作為覆土材料是許多食用菌生產所需要的。研究發(fā)現，不同土壤類型能夠影響作物中鎘積累與分配以及鎘的富集特性（李富榮等，2016；王岑涅等，2017）。土壤中含有的重金屬離子部分進入栽培體系中，大部分鎘離子與栽培原料的有機和無機組分發(fā)生吸附、絡合、沉淀等作用，形成各種氧化物結合體和硫化物有機質，只有少部分以水溶態(tài)和離子變換態(tài)存在。徐麗紅等（2011）提出，土壤對食用菌中鎘元素吸收或者累積的影響不可忽視。

3 展望

現代農業(yè)的發(fā)展，在農產品增產的同時，農業(yè)廢棄物也不斷增加，每年生產7億噸種植業(yè)秸稈，還有大約38億噸的養(yǎng)殖業(yè)廢棄物（宮志遠等，2016；印遇龍，2017）。事實上，發(fā)展現代食用菌產業(yè)正是資源化循環(huán)利用農牧廢棄物的重要途徑，其不僅具有高效生產的經濟價值，而且更具有農村環(huán)保與節(jié)約資源的環(huán)保意義。根據目前的食用菌生產水平與能力估算，每年循環(huán)利用20%－30%的農業(yè)副產品（廢棄物），就可以生產出3000－3500萬噸的干食用菌，相當于獲得300－450萬噸蛋白質、450－850萬噸肉品，也相當于2280－4200萬噸牛奶和570－1050萬噸雞蛋，這些蛋白質的產品是通過廢棄物資源化利用得到的，其重大的現實意義是不言而喻。實踐表明，充分循環(huán)利用農牧廢棄物的食用菌產業(yè)，在其生產過程將不可避免地會遇到防控重金屬污染的重要實踐命題。

4 結論

重金屬污染與超標是新時期食用菌產業(yè)發(fā)展面臨的突出問題之一，尤其是鎘污染對食用菌的綠色生產與產品質量影響明顯，已成為人們關注的焦點。本文主要分析了鎘對不同品種食用菌生長的影響，綜述了食用菌中鎘的污染途徑及其富集機制，包括品種差異、生產環(huán)境影響、閾值效應、要素交互作用、梯度激發(fā)響應等，并闡述了部分食用菌品種具有富集甚至超富集重金屬鎘的生理特性。此外，在分析鎘污染途徑、品種效應、響應機制與內在關系的同時，著重闡述了食用菌生產過程防控鎘富集的技術，并結合生產實際，提出了具體的技術對策，力求為食用菌產業(yè)的綠色發(fā)展與質量興菇提供參考依據。