董照鋒，李 俊，趙 宇，陸 康，喬怡木

（商洛市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，陜西 商洛 726000）

黑木耳（Auricularia auricula） 是我國歷史上栽培時(shí)間最早、食用歷史較悠久的食用菌之一，是珍貴的藥食同源真菌，有 “素中之葷” 之美譽(yù)，廣受消費(fèi)者的青睞[1]。近年來，黑木耳的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量、出口量和消費(fèi)量逐年增加，我國已成為其生產(chǎn)、消費(fèi)和出口大國。2021 年，黑木耳栽培140 多億袋，鮮品產(chǎn)量703.44 萬噸，成為我國食用菌產(chǎn)量第二的品種[2]。但環(huán)境的污染和栽培方式的改變，重金屬對黑木耳質(zhì)量安全的影響日趨嚴(yán)重，已對產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，成為國際貿(mào)易技術(shù)壁壘的主要障礙[3-4]。因此，探明黑木耳生產(chǎn)過程中重金屬的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律，解決重金屬污染是當(dāng)前的迫切需要。

國內(nèi)關(guān)于黑木耳重金屬的研究主要集中在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和富集規(guī)律方面。夏珍珍等[5]研究了黑木耳菌絲對Pb、Cr、Cd 的富集規(guī)律，考察了不同金屬濃度對菌絲生長的影響。李萍等[6]研究表明合肥市區(qū)大型超市和農(nóng)貿(mào)市場中黑木耳產(chǎn)品質(zhì)量較優(yōu)，重金屬污染指數(shù)較低。孫向東等[7]研究表明富硒黑木耳伴生重金屬Cr 現(xiàn)象較普遍，富硒木耳中Se和Cr、Pb 具有伴生關(guān)系。楊樟貴等[8]研究表明黑木耳對菌棒的Pb、Cd 的濃度敏感，菌棒中增加一個(gè)濃度梯度，黑木耳中Pb、Cd 的富集量均明顯提高。汪祿祥等[9]研究表明云南省黑木耳中Pb 的安全指數(shù)大于Cd，Pb 的風(fēng)險(xiǎn)大于Cd，黑木耳的消費(fèi)量在很大程度上影響著重金屬Pb、Cd 對消費(fèi)者的整體危害程度（IFS）。李丹蕾等[10]研究表明，木段法栽培的黑木耳重金屬含量低于野生黑木耳及菌袋法栽培的黑木耳。董照鋒等[11]研究表明商洛市食用菌栽培基質(zhì)與灌溉水中存在As 污染，雖然食用菌中Pb、Cd、Hg、As 含量低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但As 含量對兒童的攝入風(fēng)險(xiǎn)較高。巫仁高[12]研究表明黑木耳子實(shí)體對Cd、Hg 有強(qiáng)富集作用，對Pb 富集作用較弱，自然狀態(tài)下子實(shí)體中Pb、Cd、Hg、As 含量很低。高陳玲[13]研究表明，Pb2+對黑木耳生長有抑制作用，Hg2+對其菌絲生長有抑制作用，當(dāng)Cd2+濃度由0.1 mg·kg-1增加至20 mg·kg-1時(shí)，菌絲生長速度先加快后減慢。柴紅梅等[14]研究表明，2 株野生黑木耳菌株對Cd 的耐受力強(qiáng)于栽培菌株，低濃度Cd （＜2 mg·L-1） 對黑木耳菌株的生長有促進(jìn)作用。但目前國內(nèi)關(guān)于黑木耳生產(chǎn)過程重金屬轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究尚未見詳細(xì)報(bào)道。因此，試驗(yàn)通過在黑木耳栽培基質(zhì)中添加不同濃度的Pb、Cd、Hg、As，測定木耳生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的重金屬含量，考察黑木耳生產(chǎn)過程中重金屬的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以期為黑木耳重金屬控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試木耳品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N “黑威15”，栽培種自繁；Pb、Cd、Hg、As 供試標(biāo)準(zhǔn)品生產(chǎn)廠家為國家有色金屬及電子材料分析測試中心；試驗(yàn)地點(diǎn)為商州區(qū)楊斜鎮(zhèn)食用菌生產(chǎn)基地；設(shè)施類型為鋼架結(jié)構(gòu)塑料大棚；栽培基質(zhì)由生產(chǎn)基地提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)處理

以Pb、Cd、Hg、As 元素為研究對象，以標(biāo)準(zhǔn)《綠色食品 食用菌》（NY/T 749-2018）[15]為依據(jù)，4 種元素在木耳干品中的限量值分別為2.0、1.0、0.2 和1.0 mg·kg-1。以各限量值的0.5、1.0、2.0、4.0、8.0倍5 個(gè)梯度濃度在栽培基質(zhì)中加標(biāo)培養(yǎng)，Pb 元素的加標(biāo)濃度分別為1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 mg·kg-1；Hg 元素的加標(biāo)濃度分別為0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mg·kg-1；Cd 元素和As 元素加標(biāo)濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 mg·kg-1。設(shè)1 個(gè)空白對照（CK）、5 個(gè)混標(biāo)處理，分別為A1 （0.5 倍）、A2（1.0 倍）、A3 （2.0 倍）、A4 （4.0 倍）、A5 （8.0 倍），每個(gè)處理110 袋，生產(chǎn)管理方式與當(dāng)?shù)匾恢隆?/p>

1.2.2 栽培基質(zhì)配方與生產(chǎn)工藝流程

按照常規(guī)生產(chǎn)的比例配制栽培配方：混合木屑81%、麩皮12%、豆粕5%、石膏1%、石灰1%，混勻。采用機(jī)械拌料裝袋，菌包干質(zhì)量為0.52 kg、鮮質(zhì)量為1.3 kg。具體工藝流程[16]：拌料制袋→滅菌（121 ℃滅菌4 h） →接種（液體接種量25 mL） →培養(yǎng)→刺孔→擺袋→出耳采收（按照 “采大留小” 原則采摘，一般采集4～5 茬，每次采摘后養(yǎng)菌2～3 d再澆水進(jìn)行出耳管理）。

1.2.3 時(shí)間安排

2021 年12 月下旬拌料裝袋、滅菌、接種，2022年3 月中下旬菌包進(jìn)棚，養(yǎng)菌約7 d 進(jìn)行菌包刺孔，約10 d 擺袋，出耳管理后于5 月中旬至7 月初采摘完畢。

1.2.4 采樣環(huán)節(jié)

在拌料裝袋、接種、擺袋3 個(gè)環(huán)節(jié)中，每個(gè)處理隨機(jī)采集3 個(gè)菌包，出耳階段采摘每茬黑木耳，自然晾曬干制。每個(gè)采樣環(huán)節(jié)采集的樣品，干制后于4 ℃冷藏保存。

1.3 檢驗(yàn)方法

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS），依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測定》（GB 5009.268-2016）[17]第一法，測定試樣中鉛（Pb）、鎘（Cd）、總砷（As）、總汞（Hg） 4 種元素含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

為確保測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，開展精密度試驗(yàn)、重復(fù)性試驗(yàn)和準(zhǔn)確度試驗(yàn)。所測數(shù)據(jù)為3 個(gè)樣品平均值。黑木耳各重金屬元素的平均含量（mg·kg-1）計(jì)算公式為：

式中：Hn為n 批次木耳元素平均測定值（mg·kg-1）；Gn為n 批次木耳質(zhì)量（kg）。

黑木耳元素富集系數(shù)（Z） 計(jì)算公式為：

式中：Hn為n 批次木耳元素平均測定值（mg·kg-1）；Gn為n 批次木耳質(zhì)量（kg）；C 為栽培基質(zhì)中元素含量（mg·kg-1）。

數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003 和SPSS 22.0 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法學(xué)試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線各元素線性相關(guān)系數(shù)數(shù)值為0.998～1.000，線性關(guān)系良好，各元素的檢出限為0.005 474～0.162 100 μg·L-1，該方法滿足分析要求。精密度試驗(yàn)和重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果表明，連續(xù)6 次測的Pb、Cd、As、Hg 質(zhì)量濃度的RSD （n=6） 為2.52%～2.95%，說明試驗(yàn)精密度和重復(fù)性良好。準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)選取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW （E） 100359 大米粉的各元素檢測值均符合要求。

2.2 黑木耳栽培基質(zhì)本底值

按栽培基質(zhì)配方比例將木屑、麩皮、豆粕、石膏、石灰及水等原料混勻，測定其As、Cd、Hg、Pb的元素含量。結(jié)果表明，黑木耳栽培基質(zhì)中As、Cd、Hg、Pb 元素的本底值分別為（0.029 ± 0.001）mg·kg-1、（0.008 ± 0） mg·kg-1、（0.002 ± 0） mg·kg-1和（0.075 ± 0.001） mg·kg-1，生產(chǎn)用水中4 種重金屬元素均未檢出。

2.3 黑木耳中各重金屬元素的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律

2.3.1 As 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)學(xué)模型

黑木耳中重金屬As 元素的富集情況見表1。

表1 黑木耳子實(shí)體中As 含量Tab.1 The content of As in the fruit bodies of Auricularia auricula

如表1 所示，A1 組配方黑木耳As 含量為0.221～0.399 mg·kg-1，平均為0.241 mg·kg-1，均未超出限量值1.0 mg·kg-1。A2 組配方黑木耳As 含量為0.244～1.637 mg·kg-1，平均為0.517 mg·kg-1。A3 組試驗(yàn)配方黑木耳As 含量為0.547～2.592 mg·kg-1，平均為0.634 mg·kg-1。A2 和A3 組配方第5 茬黑木耳As含量均最高且超出限量值。A4 和A5 組配方所有采樣黑木耳As 含量均超出限量值。5 個(gè)處理第5 茬黑木耳As 元素含量均顯著高于1～4 茬，且1～4 茬間差異不顯著。由此可知，黑木耳中As 含量隨栽培基質(zhì)含量的增加而升高。

菌包中重金屬As 在黑木耳栽培過程中的含量變化見表2。

表2 As 轉(zhuǎn)移試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Results of As transformation experiment

如表2 所示，拌料制袋、滅菌、接種至菌包擺袋環(huán)節(jié)基質(zhì)中As 元素含量無明顯變化。黑木耳的As 富集系數(shù)隨栽培基質(zhì)中As 含量的增加逐漸減小。

以栽培基質(zhì)中As 平均含量（x） 和黑木耳中As平均含量（y） 之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，該模型表達(dá)式為y=0.046+0.389x-0.022x2，該二次曲線模型R2=0.984，P=0.016，說明該模型能較好的體現(xiàn)黑木耳對栽培基質(zhì)中As 元素的富集情況。以干木耳中As 限量值1.0 mg·kg-1為依據(jù)，利用回歸方程預(yù)測黑木耳栽培基質(zhì)中As 含量的污染限值為2.942 mg·kg-1。

2.3.2 Cd 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)學(xué)模型

黑木耳中重金屬Cd 元素的富集情況見表3。

表3 黑木耳子實(shí)體中Cd 元素含量Tab.3 The content of Cd in the fruit bodies of Auricularia auricul

如表3 所示，A1 組配方黑木耳Cd 含量為0.189～0.459 mg·kg-1，平均值為0.269 mg·kg-1，A2組配方黑木耳Cd 含量為0.219～0.849 mg·kg-1，平均值為0.358 mg·kg-1，均未超出限量值1.0 mg·kg-1。A3組配方黑木耳Cd 含量為0.455～1.669 mg·kg-1，平均值為0.551 mg·kg-1；第5 茬黑木耳Cd 含量最高且超出限量值。A4 組配方有2 茬黑木耳Cd 含量接近臨界值但其余均超出限量值。A5 組配方所有黑木耳Cd 含量均超出限量值。5 個(gè)處理中第5 茬黑木耳的Cd 含量顯著高于1～4 茬，隨著栽培基質(zhì)中Cd 含量的增加而升高。

菌包中重金屬Cd 在黑木耳栽培過程中的含量變化見表4。

表4 Cd 轉(zhuǎn)移試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Results of Cd transformation experiment

如表4 所示，拌料制袋菌包Cd 含量較栽培基質(zhì)增加0.150～0.269 mg·kg-1，增幅3.18%～29.13%，各處理的增加量無顯著差異，制袋后菌包中Cd 含量無明顯變化。黑木耳對Cd 的富集系數(shù)隨栽培基質(zhì)Cd含量的增加逐漸減小。

以栽培基質(zhì)中Cd 平均含量（x） 和黑木耳中Cd 平均含量（y） 之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，該模型表達(dá)式為y=0.199+0.124x+0.034x2-0.004x3，該三次曲線模型R2=1.000，P=0.021，說明該模型能較好的體現(xiàn)黑木耳對栽培基質(zhì)中Cd 的富集情況。以干木耳中Cd 限量值1.0 mg·kg-1為依據(jù)，利用回歸方程預(yù)測栽培基質(zhì)中Cd 元素含量的污染限值為4.084 mg·kg-1。

2.3.3 Hg 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)學(xué)模型

黑木耳中重金屬Hg 元素的富集情況見表5。

表5 黑木耳子實(shí)體中Hg 含量Tab.5 The content of Hg in the fruit bodies of Auricularia auricula

如表5 所示，A1 組配方黑木耳Hg 含量為0.006～0.032 mg·kg-1，平均值為0.009 mg·kg-1；A2組配方黑木耳Hg 含量為0.010～0.125 mg·kg-1，平均值為0.027 mg·kg-1；A3 組配方黑木耳Hg 含量為0.042～0.103 mg·kg-1，平均值為0.051 mg·kg-1；A4 組配方黑木耳Hg 含量為0.155～0.186 mg·kg-1，平均值為0.168 mg·kg-1。4 組黑木耳Hg 含量和平均值均未超出限量值0.2 mg·kg-1，但部分近臨界值。A5 組配方黑木耳Hg 含量為0.263～0.281 mg·kg-1，平均值為0.267 mg·kg-1，均超出限量值。5 個(gè)處理中第5 茬黑木耳Hg 含量最高，隨著栽培基質(zhì)中Hg 含量增加而升高。菌包中重金屬Hg 在黑木耳栽培過程中的含量變化見表6。

表6 Hg 轉(zhuǎn)移試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Results of Hg transformation experiment

如表6 所示，各處理制袋環(huán)節(jié)菌包中Hg 含量與栽培基質(zhì)中的含量無顯著差異，滅菌后菌包Hg 含量較栽培基質(zhì)顯著降低，分別下降87.5%、90.20%、88.12%、85.20%、87.16%。滅菌后各環(huán)節(jié)Hg 含量無顯著變化。黑木耳對Hg 的富集系數(shù)隨栽培基質(zhì)中Hg 含量增加逐漸增大。

以栽培基質(zhì)中Hg 平均含量（x） 和黑木耳中Hg平均含量（y） 之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，該模型表達(dá)式為y=-0.027+0.267x-0.051x2，該二次曲線模型R2=0.985，P=0.015，說明該模型能較好地體現(xiàn)黑木耳對栽培基質(zhì)中Hg 元素的富集情況。以干木耳中Hg 限量值0.2 mg·kg-1為依據(jù)，利用回歸方程預(yù)測栽培基質(zhì)中Hg 含量的污染限值為1.068 mg·kg-1。菌包在滅菌過程中Hg 損失量較大，滅菌后菌包中含量與栽培基質(zhì)中含量差異顯著，以滅菌后菌包中Hg 元素含量（x） 和黑木耳中Hg 元素含量（y） 之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，該模型表達(dá)式為y=-0.012+1.596x-1.152x2，該二次曲線模型R2=0.996，P=0.004，說明該模型能較好地反映黑木耳Hg 含量與滅菌后菌包中Hg 含量的關(guān)系。以干木耳中Hg 限量值0.2 mg·kg-1為依據(jù)，利用回歸方程預(yù)測滅菌后菌包中Hg 含量的污染限值為0.149 mg·kg-1。

2.3.4 Pb 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)學(xué)模型

黑木耳中重金屬Pb 的富集情況見表7。

表7 黑木耳子實(shí)體中Pb 含量Tab.7 The content of Pb in the fruit bodies of Auricularia auricula

如表7 所示，A1 組配方黑木耳Pb 的含量為0.257～1.538 mg·kg-1，平均值為0.647 mg·kg-1，5 茬黑木耳Pb 含量均未超出限量值2.0 mg·kg-1。A2 組配方黑木耳Pb 的含量為0.561～2.291 mg·kg-1，平均值為1.043 mg·kg-1。A3 組配方中黑木耳Pb 的含量為0.827～3.399 mg·kg-1，平均值為1.403 mg·kg-1。A2、A3 組配方第5 茬黑木耳Pb 含量較高，均超出了限量值。A4 組配方黑木耳Pb 含量為1.086～3.677 mg·kg-1，平均值為2.306 mg·kg-1，有2 茬黑木耳Pb 含量超出限量值。A5 組配方的Pb 含量為2.181～8.045 mg·kg-1，平均值為2.548 mg·kg-1，5 茬黑木耳Pb 含量均超出限量值。5 組配方第5 茬黑木耳的Pb 含量顯著高于其他批次，其含量隨栽培基質(zhì)中的含量增加而升高。

菌包中重金屬Pb 元素在黑木耳栽培過程中的含量變化見表8。

表8 Pb 轉(zhuǎn)移試驗(yàn)結(jié)果Tab.8 Results of Pb transformation experiment

如表8 所示，拌料制袋后5 個(gè)處理的菌包Pb 元素含量較栽培基質(zhì)增加0.389～0.547 mg·kg-1，增幅2.54%～34.00%，各處理間增加量無顯著差異，滅菌后各處理Pb 含量無顯著變化。黑木耳對Pb 元素的富集系數(shù)隨著栽培基質(zhì)中Pb 含量的增加逐漸減小。

以栽培基質(zhì)中Pb 平均含量（x） 和黑木耳中Pb平均含量（y） 之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，該模型表達(dá)式為y=0.282+0.347x-0.013x2，該二次曲線模型R2=0.993，P=0.007，說明該模型能較好地體現(xiàn)黑木耳對栽培基質(zhì)中Pb 的富集情況。以干木耳中Pb 限量值2.0 mg·kg-1為依據(jù)，利用回歸方程預(yù)測栽培基質(zhì)中Pb 含量的污染限值為6.566 mg·kg-1。

3 討論與結(jié)論

黑木耳栽培基質(zhì)中As、Cd、Hg、Pb 元素本底值較低，子實(shí)體中的重金屬含量隨栽培基質(zhì)中含量的增加而增加，末茬采收的黑木耳重金屬含量最高。當(dāng)栽培基質(zhì)中元素含量處于低濃度時(shí)，黑木耳子實(shí)體對4 種重金屬元素的富集作用排序?yàn)镻b＞Cd＞As＞Hg。黑木耳對As、Cd、Pb 的富集系數(shù)隨栽培基質(zhì)中的含量增加而減小，對Hg 元素的富集系數(shù)隨栽培基質(zhì)中的含量增加而升高。拌料制袋、滅菌、接種至菌包擺袋環(huán)節(jié)與栽培基質(zhì)比較，As 含量無明顯變化；拌料制袋后菌包Pb、Cd 元素含量較栽培基質(zhì)有所增加，滅菌后含量無顯著變化。制袋環(huán)節(jié)Hg 元素含量與栽培基質(zhì)含量無顯著差異，滅菌后菌包的含量較栽培基質(zhì)含量顯著降低。以《綠色食品 食用菌》（NY/T 749-2018）[15]限量規(guī)定，預(yù)測黑木耳生產(chǎn)栽培基質(zhì)中As、Cd、Hg、Pb 含量的污染限值分別為2.942、4.084、1.068、6.566 mg·kg-1。因此，在黑木耳生產(chǎn)中除了確保良好的生產(chǎn)環(huán)境，還應(yīng)嚴(yán)格控制栽培基質(zhì)中的重金屬元素含量，才能確保黑木耳產(chǎn)品的質(zhì)量安全。

試驗(yàn)中黑木耳各元素的富集系數(shù)采用子實(shí)體中元素總含量與栽培基質(zhì)中元素總含量的比值進(jìn)行計(jì)算，巫仁高等[12]的計(jì)算方法為子實(shí)體的元素測定值與培養(yǎng)料測定值的比值。試驗(yàn)根據(jù)黑木耳生產(chǎn)實(shí)際開展，測定了所有茬次黑木耳元素含量，同時(shí)考慮黑木耳采摘為“采大留小”，各茬次采收時(shí)子實(shí)體大小判斷界限不清晰，每茬子實(shí)體中元素含量有所差異且末茬含量較高，因此認(rèn)為本研究中元素富集系數(shù)的計(jì)算方法合理。

試驗(yàn)中黑木耳重金屬元素的平均含量采用各茬次子實(shí)體中元素總含量與總質(zhì)量的比值進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)將各處理5 個(gè)茬次采收的黑木耳混勻后測定其元素的平均含量，2 種方式獲得的元素平均含量無顯著差異。

黑木耳栽培基質(zhì)中Hg 含量在滅菌階段顯著降低，與滅菌前相比下降85.20%～90.20%，說明121 ℃持續(xù)4 h 的高溫滅菌，能夠使Hg 大量揮發(fā)，減少黑木耳的富集。以滅菌后菌包中元素含量與黑木耳中元素含量建立數(shù)學(xué)模型，預(yù)測滅菌后菌包中Hg 元素含量的污染限值為0.149 mg·kg-1。生產(chǎn)中應(yīng)在菌包滅菌后對其中Hg 含量進(jìn)行測定評估污染風(fēng)險(xiǎn)，若測定值接近或高于污染限制，可采取回爐滅菌的方式處理。黑木耳菌包生產(chǎn)過程中，Pb、Cd 含量較栽培基質(zhì)有所增加，說明機(jī)械拌料、制袋過程有增加Pb、Cd 的風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)中應(yīng)予以重視。

As、Cd、Hg、Pb 四種元素的5 個(gè)混標(biāo)處理A1、A2、A3、A4、A5 中，每袋平均產(chǎn)量（鮮質(zhì)量） 分別為0.147、0.154、0.148、0.144、0.147 kg，CK 每袋平均黑木耳產(chǎn)量（鮮質(zhì)量） 為0.146 kg，與對照無顯著差異，各元素不同濃度處理中的產(chǎn)量無顯著差異。在后續(xù)的工作中可重點(diǎn)圍繞黑木耳生產(chǎn)過程中重金屬元素的控制技術(shù)開展研究，以期為產(chǎn)業(yè)安全和消費(fèi)安全提供技術(shù)支持。