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云南山区野生牛肝菌中重金属汞和镉来源分析及食用安全评估



全 文 :2016 年 第 11 卷
第 2 期,762-770
生 态 毒 理 学 报
Asian Journal of Ecotoxicology
Vol. 11, 2016
No.2, 762-770
基金项目:国家自然科学基金项目(31260496, 31460538)
作者简介:杨天伟(1989-),男,硕士研究生,研究方向为野生食用菌资源评价与应用,E-mail: yangtianweizj@126.com
* 通讯作者(Corresponding author) ,E-mail: yzwang1981@126.com
DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20151130001
杨天伟, 张霁, 刘鸿高, 等. 云南山区野生牛肝菌中重金属汞和镉来源分析及食用安全评估[J]. 生态毒理学报,2016, 11(2): 762-770
Yang T W, Zhang J, Liu H G, et al. Origin and food safety assessment of mercury and cadmium in wild bolete mushrooms from Yunnan mountainous area
[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 762-770 (in Chinese)
云南山区野生牛肝菌中重金属汞和镉来源分析及食
用安全评估
杨天伟1,2,张霁1,3,刘鸿高2,王元忠1,3,*
1. 云南省农业科学院药用植物研究所,昆明 650200;
2. 云南农业大学农学与生物技术学院,昆明 650201;
3. 云南省省级中药原料质量监测技术服务中心,昆明 65200
收稿日期:2015-11-30 录用日期:2016-01-13
摘要:分析重金属在“环境-牛肝菌-人体”系统中的迁移、富集规律,为牛肝菌重金属污染防治及食用安全评价提供依据。采
用 ICP-AES法测定云南野生牛肝菌及其生长土壤中 Cd和 Hg含量,分析牛肝菌对重金属的富集特征及牛肝菌的重金属含量
与土壤的联系,推测云南野生牛肝菌中重金属 Cd和 Hg的来源;根据 FAO/WHO规定的每周 Cd或 Hg的允许摄入量(provision-
al tolerable weekly intake, PTWI)评估牛肝菌的重金属暴露风险。结果显示,(1)不同种类、产地牛肝菌中 Hg 和 Cd 含量具有差
异,菌盖中 Hg、Cd的含量分别在 0.92 ~ 16.00 mg·kg-1 dw,4.97 ~ 24.07 mg·kg-1 dw 之间,菌柄的 Hg、Cd含量分别介于 0.46 ~ 8.2
mg·kg-1 dw 和 2.11 ~ 22.08 mg·kg-1 dw 之间。同一种牛肝菌菌盖中 Hg或 Cd的含量均高于菌柄(Q(C/S) > 1),表明牛肝菌菌盖对
Hg和 Cd的富集能力强于菌柄。(2)牛肝菌菌盖和菌柄对 Hg的富集系数(bioaccumulation factor, BCF)分别在 1.72 ~ 19.12和1.30
~ 6.40之间,菌盖、菌柄的 Hg含量均高于相应生长土壤的含量,其中采自楚雄永仁县的铜色牛肝菌菌盖的 Hg含量是土壤的
19.12倍,表明牛肝菌中的 Hg不仅来自土壤,根据山地“Hg诱捕效应”及云南大气 Hg升高的相关报道,可以推测云南野生牛
肝菌中的 Hg主要来源于大气沉降。(3)牛肝菌菌盖、菌柄对 Cd的富集系数分别在 0.16 ~ 1.82 和 0.07 ~ 1.67 之间,多数牛肝菌
的 Cd含量低于土壤含量,表明牛肝菌中的 Cd主要来自生长土壤。(4)假设成年人(60 kg)毎周食用 300 g新鲜牛肝菌则多数牛
肝菌菌盖、菌柄的 Hg摄入量低于 PTWI(Hg)标准,Hg的暴露风险较低(假设未通过其他途径摄入 Hg);食用 300 g黑粉孢牛肝菌
菌盖或菌柄摄入的 Cd达到 0.722 mg和 0.662 mg,超过 PTWI(Cd)标准,食用有 Cd暴露风险。
关键词:重金属;汞;镉;野生牛肝菌;食用菌;富集系数;健康风险;云南
文章编号:1673-5897(2016)2-762-09 中图分类号:X171.5 文献标识码:A
Origin and Food Safety Assessment of Mercury and Cadmium in Wild Bo-
lete Mushrooms from Yunnan Mountainous Area
Yang Tianwei1,2 , Zhang Ji1,3 , Liu Honggao2, Wang Yuanzhong1,3,*
1. Institute of Medicinal Plants, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650200, China
2. College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China
3. Yunnan Technical Center for Quality of Chinese Materia Medica, Kunming 650200, China
Received 30 November 2015 accepted 13 January 2016
第 2期 杨天伟等:云南山区野生牛肝菌中重金属汞和镉来源分析及食用安全评估 763
Abstract:This study investigated the transfer and accumulation of heavy metal in the environment-boletes-human-
system. The content of mercury (Hg) and cadmium (Cd) in boletes and the topsoil was determined by ICP-AES. The
accumulation characteristics of heavy metal in bolete mushrooms were observed and the relationship of heavy metal
contents in boletes with that in the topsoil are studied. Then the source of heavy metal Hg and Cd in boletes were an-
alyzed. The heavy metal exposure risk via the bolete mushrooms was assessed according to the Hg or Cd Provision-
ally Tolerable Weekly Intake (PTWI) recommended by the United Nations Food and Agriculture Organization and the
World Health Organization (FAO/WHO). The results showed that (1) There were differences in Hg and Cd contents
in different species of mushroom from different origins, and the Hg and Cd content in caps were in the range of 0.
92-16.00 and 4.97-24.07 mg·kg-1 dw, and 0.46-8.2, 2.11-22.08 mg·kg-1 dw in stipes. The Hg and Cd contents in
caps were higher than that in stipes in the same bolete species and the Q(C/S) values were greater than 1. It is demon-
strated that the accumulation ability of Hg and Cd in caps was stronger than that in stipes in bolete mushrooms. (2)
The Hg bioaccumulation factor in caps and stipes of different boletes were in the range of 1.72-19.12and 1.30-6.40,
respectively. The Hg contents in caps and stipes were higher than the topsoil. The Hg content in caps of Boletus ae-
reus which collected from Yongren, Chuxiong was 19.12 times higher than the topsoil, indicating that the soil was not
the only source of mercury in boletes. According to the reports of“Mountain Trapping Effect of Mercury”and the
reasons for the rise of the Hg content in Yunnan, it can be speculated that the Hg in Yunnan wild boletes mainly comes
from atmospheric deposition. (3) The Cd bioaccumulation factor in caps and stipes of different boletes were in the
range of 0.16-1.82 and 0.07-1.67, respectively.The Cd contents in most of boletes were below the topsoil, indicating
that boletes Cd mainly from the soil. (4) If the adults (60 kg) take 300 g fresh bolete mushrooms a week, Hg intakes of
most samples were below the acceptable intake without health risk (assuming no Hg intake by other ways). However,
under the same condition, the Cd intakes from caps and stipes of Tylopinus nigerrimus were 0.722 mg and 0.662 mg,
which are higher than the the acceptable intake without health risk.
Keywords:heavy metal; Hg; Cd; wild bolete; edible mushroom; bioaccumulation factor; health risk; Yunnan
土壤、水、大气等环境因子是重金属污染物的主
要载体,近年来随着工业化、城市化的快速发展,环境
中镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)等有毒重金属污染日
益严重[1-3]。土壤、大气中的重金属能被植物(农作物)
吸收、富集,再通过食物链进入人体,蓄积于人体的脑
组织、肝脏、肾脏等多个组织和器官,当人体长期暴露
于重金属污染的环境时会发生重金属毒害作用,引发
癌症、突变等疾病[4-7];因此,有毒重金属可以通过“环
境-植物-人体”过程在环境和生物体中迁移、转化和
富集,对生态环境及人体健康产生严重威胁。
农产品中重金属污染物超标是人们关注的食
品安全问题之一,农产品的重金属污染程度与农田
土壤、大气、灌溉用水等因素有关[8-9]。分析农产品
中重金属的来源是保障农产品质量安全及采取有
效防治措施的前提基础;研究显示植物中的重金属
主要来源于生长土壤,同时也因植物类型、重金属
种类不同而存在差异[10-11]。
野生食用牛肝菌是云南高原特色农产品之一,
也是世界著名的美味食用菌。云南牛肝菌种类多、产
量大,味道鲜美、营养丰富兼具食药用价值而举世闻
名[12-15];牛肝菌受到了广大消费者青睐,其不仅在国
内市场上畅销,而且已经出口到英国、法国、日本、中
国台湾、中国香港等 40多个国家和地区,成为云南出
口农产品中换汇率较高的商品。然而研究显示野生
食用菌对重金属具有很强的富集能力,如蜡蘑属真菌
能够超富集砷元素[16],多数牛肝菌中 Cd、Hg、Pb、As
等重金属含量超标[17-18],这不仅影响云南野生食用菌
出口贸易,还制约着我国食用菌产业发展。
食用菌的重金属含量主要与生长土壤、空气、
水等环境因子及食用菌种类有关,当土壤、水、空气
等受到重金属污染时,食用菌的重金属含量一般会
升高[19-20]。采自丹麦受砷污染地区的紫蜡蘑 (Lac-
caria amethystina)中 As 元素含量远高于云南未污染
地区的紫蜡蘑、红蜡蘑(Laccaria laccata),红榛色蜡蘑
(Laccaria vinaceoave)等蜡蘑属真菌的 As 含量[21-22]。
测定不同地区绒盖牛肝菌(Xerocomus subtomentosus)
中 Hg含量,发现不同产地绒盖牛肝菌中 Hg 含量差
异明显,其中采自矿产周围食用菌 Hg 含量最高[23]。
764 生 态 毒 理 学 报 第 11卷
因此,分析重金属在“环境-牛肝菌-人体”体系中的迁
移、富集规律,探讨牛肝菌中重金属的来源,能为牛肝
菌的重金属污染防治提供重要依据。
本文测定了云南不同地区野生牛肝菌及其生
长土壤中重金属 Cd 和 Hg 的含量,分析重金属在
“环境-牛肝菌”体系中的富集规律,推测云南野生牛
肝菌中 Hg、Cd的来源,为防治牛肝菌 Hg、Cd 污染提
供依据。此外,根据 FAO/WHO规定的每周 Hg、Cd允
许摄入量(provisional tolerable weekly intake, PTWI)评
价野生牛肝菌的食用安全性,为野生牛肝菌资源开发
利用和食用安全评估提供基础数据。
1 材料与方法 (Materials and methods)
1. 1 实验材料
牛肝菌及土壤样品均于 2012 年 7—8 月采自云
南山区,并由云南农业大学刘鸿高教授鉴定,详细
信息见表 1。样品采集后用塑料刀刮去泥土、杂草、
枯枝等异物,用自来水和超纯水清洗干净,50 ℃烘
干至恒重,将菌盖、菌柄分开粉碎过 80目筛,保存于
自封袋中,备用。
1. 2 仪器及试剂
仪器:MA-2000型直接测汞仪-冷原子吸收光谱
(日本 NIC公司);ICPE-9000电感耦合等离子体原子
发射光谱仪(日本岛津公司);MARS6 型微波消解仪
(美国 CEM公司)。
试剂:超纯水,65%硝酸(优级纯),2%高氯酸(优
级纯),38%盐酸(优级纯),30%过氧化氢(分析纯),
40%氢氟酸(分析纯);Hg、Cd 元素标准溶液(济南众
标科技有限公司);生物成分分析标准物质:波兰香
草混合物 INCT-MPH-2(购于波兰核化学技术研究
所),茶叶 GBW07605(购于地矿部物化探研究所)。
1. 3 Hg含量测定
采用 MA-2000型直接测汞仪-冷原子吸收光谱
法测定牛肝菌及其生长土壤中 Hg 元素含量,其原
理是样品中的 Hg在高温加热和催化剂的作用下转
化为 Hg蒸气,由金丝捕汞管吸附 Hg,并在吸收池内
测定样品的 Hg含量。
1.3.1 建立 Hg元素标准曲线
将 10 mg·mL-1 Hg元素标准储备稀释成 1.0 mg
·mL-1 Hg 标准溶液,精确量取 0.00、50.00、100.00、
200.00、500.00 μL Hg 标准溶液,按从低到高的顺序
置于样品舟中,测定 Hg含量,建立标准曲线。
1.3.2 样品测定
牛肝菌及土壤样品置于样品舟中,在 850 ℃条件
下热解样品,使不同形态的 Hg以气态的形式释放出
来,通过金汞齐化反应吸附样品中的 Hg,快速加热金
丝捕汞管,使吸附的 Hg瞬间释放,并随载气进入吸收
池,测定样品的 Hg含量。Hg元素的测定波长为 253.
7 nm,一个样品测定时间为 7 min;每测定 6个牛肝菌
或土壤样品设置 1 个空白试样以减小或消除样品之
间的干扰。按上述方法测定标准物质波兰香草混合
物 INCT-MPH-2,考察方法的准确性和可行性。
表 1 牛肝菌样品信息
Table 1 Information of bolete samples
编号
No.
名称
Name
拉丁名
Latin name
采集地点
Origins
子实体数 Number
of fruiting body
1 美味牛肝菌 Boletus edulis 迪庆普达措 Pudacuo, Diqing 10
2 美味牛肝菌 Boletus edulis 大理弥渡 Midu, Dali 10
3 美味牛肝菌 Boletus edulis 迪庆维西县 Weixi, Diqing 7
4 美味牛肝菌 Boletus edulis 保山隆阳区 Longyang, Baoshan 10
5 皱盖疣柄牛肝菌 Leccinum rugosicepes 昆明石林 Shilin, Kunming 8
6 皱盖疣柄牛肝菌 Leccinum rugosicepes 楚雄元谋 Yuanmou, Chuxiong 7
7 皱盖疣柄牛肝菌 Leccinum rugosicepes 玉溪易门 Yimen, Yuxi 7
8 皱盖疣柄牛肝菌 Leccinum rugosicepes 红河石屏 Shiping, Honghe 10
9 皱盖疣柄牛肝菌 Leccinum rugosicepes 大理弥渡 Midu, Dali 10
10 铜色牛肝菌 Boletus aereus 楚雄永仁县 Yongren, Chuxiong 10
11 铜色牛肝菌 Boletus aereus 文山东山乡 Dongshan, Wenshan 7
12 砖红绒盖牛肝菌 Xerocomus spadiceus 迪庆普达措 Pudacuo, Diqing 10
13 云绒盖牛肝菌 Xerocomus versicolor 玉溪大营街 Daying, Yuxi 10
14 美网柄牛肝菌 Boletus purpureus 大理云龙 Yunlong, Dali 10
15 黑粉孢牛肝菌 Tylopinus nigerrimus 迪庆普达措 Pudacuo, Diqing 10
第 2期 杨天伟等:云南山区野生牛肝菌中重金属汞和镉来源分析及食用安全评估 765
1. 4 Cd含量测定
1.4.1 建立 Cd元素标准曲线
将 1000 μg·mL-1的 Cd 元素标准溶液用 10%
HNO3稀释成 10 μg·mL
-1的 Cd 元素标准储备液;精
确量取 0.00、0.20、0.50、1.00、5.00、10.00 mL标准储
备液于 100 mL容量瓶中,用 10% HNO3定容,配制
成 0.0、0.02、0.05、0.1、0.5、1.0 μg·mL-1的标准溶液,
建立 Cd元素的标准曲线。
1.4.2 牛肝菌及土壤样品消解
牛肝菌消解:精确称取 0.3000 g 样品于消解罐
中,加入 6 mL浓硝酸,3 mL 30%双氧水和 1 mL超
纯水,加盖密封,采用 MARS6 型微波消解仪将牛肝
菌样品消解完全,冷却后取出消解罐,将消解液转
移到 25 mL比色管,用超纯水定容到 25 mL刻度线,
摇匀,静置,待测。用同样的方法消解标准物质茶
叶(GBW07605),制备空白样品。
土壤消解:准确称取 0.1000 g 土壤于聚四氟乙
烯烧杯中,加入 6 mL浓硝酸,1 mL高氯酸。置于电
热板上加热到 170 ℃,当硝酸消耗完全,样品成糊状
时,取下冷却。加入 0.5 mL 高氯酸和 10 mL 氢氟
酸,在电热板上加热到 210 ℃使硅酸盐等矿物质分
解,待酸消耗完全(无白烟),取下冷却。加 10 mL盐
酸,低温加热使残渣溶解,冷却后转移到 25 mL比色
管,用超纯水定容,摇匀,待测。
1.4.3 样品中 Cd含量测定
采用 ICP-AES法测定牛肝菌、土壤及茶叶标准
物质中 Cd 元素含量。Cd 的测定波长为 214.438
nm。ICP-AES的工作参数设为:输出功率为 1. 2
kW,等离子体气流速为 10 L·min-1,辅助气流速为 0.
6 L·min-1,载气流速为 0.7 L·min-1。
1.4.4 实验方法学考察
采用冷原子吸收光谱-直接测汞仪测定标准物
质波兰香草混合物(INCT-MPH-2)中 Hg 元素含量,
其测定值为 0.0183 mg·kg-1与标准值 0.018 mg·kg-1
比较接近,表明该方法可行。ICP-AES 法测定茶叶
标准物质(GBW07605)中的 Cd 元素含量,结果显示
茶叶中 Cd 含量测定值 0. 056 mg·kg-1与标准值
0.057 mg·kg-1相近,Cd元素的加标回收率为95.7%,
表明测定方法准确、可靠。
1. 5 食用安全评估方法
根据 FAO/WHO 规定的每周 Cd、Hg 允许摄入
量评价云南野生牛肝菌的食用安全性。
表 2 牛肝菌及生长土壤中 Hg元素含量,菌盖与菌柄的含量比,富集系数及 Hg摄入量估算
Table 2 The Hg contents in bolete mushroom and the topsoil, cap to stipe concentration quotient (Q(C/S) ),
bioaccumulation factor (BCF) and Hg intake estimates
编号
No.
Hg含量/(mg·kg-1 dw)
Hg content/(mg·kg-1 dw)
菌盖 Cap 菌柄 Stipe 土壤 Soil
Q(C/S)
BCF
Hg摄入量/mg*
Hg intake/mg*
菌盖 Cap 菌柄 Stipe 菌盖 Cap 菌柄 Stipe
1 1.60ef 0.96de 0.15d 1.67 10.67 6.40 0.048 0.029
2 2.70def 0.85de 0.35d 3.18 7.71 2.43 0.081 0.026
3 16.00a 6.10b 1.30bc 2.62 12.31 4.69 0.48 0.183
4 15.00a 8.20a 2.10b 1.83 7.14 3.90 0.45 0.246
5 2.80def 0.79e 0.29d 3.54 9.66 2.72 0.084 0.024
6 2.70def 0.56e 0.43d 4.82 6.28 1.30 0.081 0.017
7 3.50de 0.70e 0.33d 5.00 10.61 2.12 0.105 0.021
8 3.10de 1.40d 0.33d 2.21 9.39 4.24 0.093 0.042
9 4.20d 1.00de 0.58cd 4.20 7.24 1.72 0.126 0.03
10 13.00b 4.108c 0.68cd 3.11 19.12 6.15 0.39 0.125
11 1.56ef 0.96de 0.22d 1.63 7.09 4.36 0.047 0.029
12 0.92f 0.46e 0.21d 2.00 4.38 2.19 0.028 0.014
13 1.90ef 0.75e 0.49d 2.53 3.88 1.53 0.057 0.023
14 7.40c 5.60b 4.30a 1.32 1.72 1.30 0.222 0.168
15 2.80def 1.40d 0.28d 2.00 10.00 5.00 0.084 0.042
注:“* ”指食用 300g新鲜牛肝菌所摄入的 Hg;同一列中不同小写字母表示 Hg含量差异显著(P < 0.05)。
Note:“* ”is Hg intake estimates when consumption of 300 g fresh boletes. Different lowercase letters in the same column denote significant difference of
Hg contents in boletes (P < 0.05).
766 生 态 毒 理 学 报 第 11卷
2 结果与讨论(Results and discussion)
2. 1 牛肝菌中重金属含量分析
2.1.1 牛肝菌中 Hg元素含量
表 2为牛肝菌及生长土壤中 Hg含量测定结果,
由表可知,不同产地、种类牛肝菌中 Hg含量具有差
异,其中采自迪庆普达措的砖红绒盖牛肝菌菌盖、
菌柄的 Hg含量最低,分别为 0.92 mg·kg-1 dw 和 0.
46 mg·kg-1 dw;采自迪庆维西的美味牛肝菌 Hg 含
量较高,菌盖、菌柄的 Hg 含量分别达到 16.00 mg·
kg-1 dw 和 6.10 mg·kg-1 dw,以上 2 种牛肝菌的汞含
量差异显著(P < 0.05)。采自不同地区的皱盖疣柄牛
肝菌(样品 5-9)菌盖的 Hg含量相对较低且不同地区
间该物种的 Hg 含量差异较小(P > 0.05);表明不同
种类、不同产地牛肝菌对重金属 Hg 的富集量具有
差异。研究云南及波兰地区 14 种疣柄牛肝菌属
(Leccinum)中 Hg元素含量,结果显示疣柄牛肝菌属
真菌的 Hg含量差异明显,而且采自云南的样品 Hg
含量远高于波兰地区的样品[24]。Ostos 等[25]分析 10
种野生食用菌中 Hg 元素含量,发现不同种类食用
菌的 Hg含量在(0.09 ± 0.08) ~ (10.28 ± 2.92) mg·kg-1
dw 之间,表明不同种类野生菌对 Hg的富集量具有
差异。
由牛肝菌菌盖与菌柄的 Hg含量比(Q(C/S) )可知,
采自玉溪易门的皱盖疣柄牛肝菌菌盖与菌柄的 Hg
含量差异最明显,菌盖的 Hg 含量是菌柄的 5 倍
(Q(C/S) = 5);差异最小的是采自大理云龙县的美网柄
牛肝菌。实验所测定的牛肝菌菌盖的 Hg含量均高
于菌柄(Q(C/S) > 1),与文献报道的食用菌菌盖中重金
属含量一般高于菌柄的结果相符[26-27]。
2.1.2 牛肝菌中 Cd元素含量
牛肝菌及其生长土壤中 Cd元素含量见表 3,由
表可知不同种类牛肝菌的 Cd 元素含量普遍较高,
其中采自迪庆普达措的黑粉孢牛肝菌菌盖、菌柄中
Cd含量分别达到 24.07 mg·kg-1 dw、22.08 mg·kg-1
dw,采自玉溪大营街的云绒盖牛肝菌菌盖、菌柄的
Cd含量为 17.21 mg·kg-1 dw 和 13.27 mg·kg-1 dw。
而采自玉溪易门的皱盖疣柄牛肝菌 Cd含量比其他
样品低,菌盖、菌柄的含量分别是 4.97 mg·kg-1 dw
和 2.11 mg·kg-1 dw;采自文山东山乡的铜色牛肝菌
菌盖、菌柄的 Cd含量为 5.37 mg·kg-1 dw 和 2.47 mg·
kg-1 dw 与上述牛肝菌的 Cd含量接近。产于意大利
表 3 牛肝菌及生长土壤中 Cd含量,菌盖与菌柄的含量比,富集系数及 Cd摄入量估算
Table 3 The Cd contents in bolete mushroom and the topsoil, cap to stipe concentration quotient (Q(C/S) )
bioaccumulation factor (BCF) and Cd intake estimates
编号
No.
Cd含量/(mg·kg-1 dw)
Cd content/(mg·kg-1 dw)
菌盖 Cap 菌柄 Stipe 土壤 Soil
Q(C/S)
BCF
Cd摄入量/mg*
Cd intake/mg*
菌盖 Cap 菌柄 Stipe 菌盖 Cap 菌柄 Stipe
1 11.5de 6.81e 21.92bc 1.69 0.52 0.31 0.345 0.204
2 12.31d 7.08e 14.22fg 1.74 0.87 0.50 0.369 0.212
3 10.38f 3.70h 12.15h 2.81 0.85 0.30 0.311 0.111
4 8.37g 6.29f 13.31fg 1.33 0.63 0.47 0.251 0.189
5 6.06i 2.52ij 23.21bc 2.40 0.26 0.11 0.182 0.076
6 7.13h 2.53ij 18.68d 2.82 0.38 0.14 0.214 0.076
7 4.97i 2.11j 30.93a 2.36 0.16 0.07 0.149 0.063
8 7.35gh 5.34g 23.78b 1.38 0.31 0.22 0.221 0.16
9 16.25b 7.57d 25.66b 2.15 0.63 0.30 0.488 0.227
10 12.44d 2.83i 18.03d 4.40 0.69 0.16 0.373 0.085
11 5.37i 2.47ij 17.01e 2.17 0.32 0.15 0.161 0.074
12 14.81c 10.25c 33.67a 1.44 0.44 0.30 0.444 0.308
13 17.21b 13.27b 18.67d 1.30 0.92 0.71 0.516 0.398
14 10.55ef 3.61h 16.05e 2.92 0.66 0.22 0.317 0.108
15 24.07a 22.08a 13.21fg 1.09 1.82 1.67 0.722 0.662
注:“* ”指食用 300g新鲜牛肝菌所摄入的 Cd;同一列中不同小写字母表示 Cd含量差异显著(P < 0.05)。
Note:“* ”is Cd intake estimates when consumption of 300 g fresh boletes. Different lowercase letters in the same column denote significant difference of
Cd contents in boletes (P < 0.05).
第 2期 杨天伟等:云南山区野生牛肝菌中重金属汞和镉来源分析及食用安全评估 767
的牛肝菌属真菌 Cd含量在 5.4 ~ 43.9 mg·kg-1 dw 之
间,美味牛肝菌、褐红牛肝菌(Boletus pinophilus)中的
Cd含量超过当地的相关标准[28];黄晨阳等[29]测定了
云南 12种野生食用菌的重金属含量,显示食用菌中
Cd含量在 0.39 ~ 12.8 mg·kg-1 dw 之间,与本研究的
测定结果相近。
牛肝菌不同部位的 Cd 含量具有差异,菌盖与
菌柄的 Cd含量比(Q(C/S) )在 1.09 ~ 4.40 之间,表明野
生牛肝菌菌盖对 Cd 的富集程度大于菌柄;采自迪
庆普达措的黑粉孢牛肝菌的 Q(C/S)值较小,为 1.09,
表明该牛肝菌菌盖与菌柄的 Cd含量相近。采自楚
雄永仁县的铜色牛肝菌的 Q(C/S)值最大,即该牛肝菌
菌盖和菌柄对 Cd的富集能力差异最大。
2. 2 牛肝菌的富集系数
富集系数(bioaccumulation factor, BCF)为牛肝菌
菌盖或菌柄中重金属含量与生长土壤的含量之比,
主要反应牛肝菌对土壤中重金属的富集能力及元
素的迁移难易程度。由表 2可知,不同种类、产地牛
肝菌菌盖、菌柄对 Hg 的富集系数介于 1.72 ~ 19.12
和 1.30 ~ 6.40 之间,其中采自楚雄永仁县的铜色牛
肝菌菌盖的 Hg 富集系数最大,而采自大理云龙的
美网柄牛肝菌菌盖、菌柄的 Hg富集系数均最小,分
别为 1.72 和 1.30。总体上看,牛肝菌菌盖、菌柄的
Hg富集系数均大于 1,表明牛肝菌对 Hg 的富集能
力较强,同时牛肝菌对 Hg 的富集能力还与牛肝菌
种类有关。Falandysz等[30]测定了 15 种食用菌及其
生长土壤中 Hg 元素含量,分析不同种类食用菌的
Hg富集系数,结果显示菌盖的富集系数在 73 ~ 220
之间,菌柄的富集系数在 37 ~ 170 之间,作者认为美
味牛肝菌和褐绒盖牛肝菌(Xerocomus badius)可作为
评价 Hg污染的生物指标。Kuldo 等[31]测定了高大
环柄菇(Macrolepiota procera)及土壤中的矿质元素含
量,结果显示菌盖、菌柄对 Hg的平均富集系数分别
为 140 ± 14和 52 ± 20,与上述结果相比本研究中牛
肝菌样品的 Hg富集系数相对较小。
牛肝菌菌盖、菌柄对 Cd 元素的富集系数分别
在 0.16 ~ 1.82 和 0.07 ~ 1.67 之间,与 Hg 元素相比
Cd的富集程度较低。除采自迪庆普达措的黑粉孢
牛肝菌外其余样品的富集系数均小于 1,表明牛肝
菌对 Cd的富集能力较小。Liu 等[17]分析了云南不
同地区、种类野生食用菌对重金属的富集能力,发
现松茸(Tricholoma matsutake)的 Cd 富集系数达到
57.6,而其余多数食用菌的富集系数小于 1。
2. 3 牛肝菌重金属含量与生长土壤的关系
2.3.1 Hg元素
图 1为牛肝菌样品及其生长土壤中重金属 Hg
含量的折线图。结合表 2、图 1 可知牛肝菌菌盖、菌
柄的 Hg含量与土壤 Hg含量具有紧密联系,当土壤
中 Hg含量升高时,牛肝菌的 Hg 含量也随之升高,
但升高趋势还与牛肝菌种类有关,比如美网柄牛肝
菌(14号样品)的生长土壤中 Hg含量最高为 4.30 mg
·kg-1,但美网柄牛肝菌菌盖、菌柄的 Hg 含量并非最
高。所测定的牛肝菌菌盖、菌柄的 Hg含量均高于生
长土壤的 Hg含量,其中铜色牛肝菌(10号样品)菌盖、
菌柄的 Hg含量分别是土壤的 19.12倍和 6.15倍(BCF
分别为 19.12和 6.15),美味牛肝菌(3 号样品)菌盖的
Hg含量是土壤含量的 12.31 倍(BCF = 12.31),表明野
生牛肝菌所富集的 Hg不仅来自土壤。
Zhang等[32]以山地“Hg 诱捕效应”解释了云南
环境未受污染的高海拔山区 Hg 含量较高的原因:
高海拔山区空气湿度大,降水多,大气中的 Hg 容易
沉降,成为 Hg易于聚集的地带;而中南半岛生物质
燃烧所排放的 Hg 是导致云南地区大气 Hg 浓度升
高的重要原因[33]。本研究中野生牛肝菌的 Hg含量
均高于土壤的含量,这可能与云南山区大气 Hg 沉
降有关,即云南野生牛肝菌富集的 Hg 主要来源于
大气沉降;Falandysz等[34]研究发现环境未受污染的
高海拔(2 946 m)地区野生菌的 Hg 含量远高于背景
土壤和森林凋落物,主要因 Hg 的远程大气运输和
沉降是该地区食用菌 Hg 含量升高的原因,与本研
究结果相似。
图 1 牛肝菌及生长土壤中 Hg含量折线图
Fig. 1 The Hg contents in boletes and the topsoil
2.3.2 Cd元素
牛肝菌及其生长土壤中 Cd元素含量的折线图
见图 2。由表 3、图 2可看出牛肝菌菌盖、菌柄的 Cd
768 生 态 毒 理 学 报 第 11卷
含量与生长土壤的 Cd 含量没有明显规律;多数牛
肝菌菌盖、菌柄对 Cd的富集系数较小,其中采自玉
溪易门的皱盖疣柄牛肝菌菌盖和菌柄对 Cd的富集
程度最低,富集系数仅为 0.16 和 0.07。除黑粉孢牛
肝菌(15号样品)外其余牛肝菌菌盖、菌柄的 Cd含量
均低于生长土壤的含量,由此可以推测野生牛肝菌
中重金属 Cd主要来自生长土壤。研究显示环境污
染地区的食用菌中重金属 Cd含量高于未污染地区
的食用菌,甚至超过食用菌重金属限量标准[35-36],采
自冶炼厂附近的美味牛肝菌中 Cd 含量升高[37];不
同生长环境下野生菌中重金属 Cd 含量差异较
大[38];表明食用菌中重金属 Cd 的含量与生长土壤
环境等有关。
图 2 牛肝菌及生长土壤中 Cd含量折线图
Fig. 2 The Cd contents in boletes and the topsoil
2. 4 牛肝菌食用安全评估
为了避免和减少重金属对人体健康造成危害,
FAO/WHO根据临床毒理实验,规定人体每周 Hg允
许摄入量(provisional tolerable weekly intake, PTWI)应
小于 0.004 mg·kg-1 body weight (bw),每周 Cd 允许
摄入量应小于 0.007 mg·kg-1 bw[39]。按成人平均体
重 60 kg计算,则每人一周允许摄入的 Hg 为 60 kg
bw × 0.004 mg·kg-1 bw =0.24 mg;每人一周 Cd允许
摄入量为:60 kg bw × 0.007 mg·kg-1 bw = 0.42 mg。
假设成年人每周食用 300 g 新鲜野生牛肝菌,则通
过牛肝菌摄入的 Hg或者 Cd为:牛肝菌重金属含量
(Hg或 Cd) × 300 g × 10% (10%为牛肝菌干重约占其
总质量的比例)。
由表 2可知食用 300 g新鲜牛肝菌菌盖或者菌
柄摄入的 Hg分别在 0.028 ~ 0.48 mg及 0.014 ~ 0.246
mg之间;与上述 PTWI(Hg)标准相比,食用 300 g牛肝
菌菌盖时,多数牛肝菌的 Hg摄入量低于 PTWI(Hg)标
准,而采自迪庆维西县,保山隆阳区的美味牛肝菌
及采自楚雄永仁县的铜色牛肝菌菌盖的 Hg摄入量
高于该标准;由于食用菌菌柄对 Hg 的富集能力比
菌盖弱,除保山隆阳区的美味牛肝菌菌柄的 Hg 摄
入量略高于 PTWI(Hg)标准外,其余样品的 Hg摄入量
均低于该标准,因此,Hg的暴露风险较低(假设未通
过其他途径摄入 Hg)。根据食用 300 g 新鲜牛肝菌
摄入的 Cd(表 3)及成年人每周 Cd允许摄入量可知,
采自玉溪易门的皱盖疣柄牛肝菌菌盖或菌柄摄入
的 Cd最低,仅为 0.149 mg和 0.063 mg;而黑粉孢牛
肝菌(15号样品)菌盖、菌柄的 Cd摄入量最高分别达
到 0.722 mg和 0.662 mg,超过 PTWI(Cd)标准,长期或
过量食用有 Cd暴露风险。
采用 ICP-AES 法测定野生牛肝菌及其生长土
壤中 Hg、Cd两种重金属元素,结果显示不同种类、
产地牛肝菌中重金属含量具有差异,其中菌盖的
Hg含量在 0.92 ~ 16.00 mg·kg-1 dw 之间,菌柄的含
量在 0.46 ~ 8.2 mg·kg-1 dw 之间;菌盖、菌柄的 Cd
含量分别在 4.97 ~ 24.07 mg·kg-1dw 及 2.11 ~ 22.08
mg·kg-1 dw 之间;表明牛肝菌对重金属的富集程
度与牛肝菌种类、产地及重金属类型有关。同一
种牛肝菌的菌盖中 Hg 和 Cd 的含量均高于菌柄
(Q(C/S) > 1),表明牛肝菌菌盖对重金属的富集能力
强于菌柄。
分析牛肝菌及其生长土壤的 Cd、Hg 元素含量
可知,牛肝菌菌盖、菌柄的 Hg含量均高于相应生长
土壤的 Hg含量(BCF > 1),表明牛肝菌中的 Hg 不仅
来自土壤;根据“Hg诱捕效应”[32]及云南大气 Hg 升
高的原因[33]可以推测云南野生食用菌中的 Hg 主要
来源于大气沉降。本研究中多数牛肝菌菌盖、菌柄
对 Cd元素的富集系数较小,除采自迪庆普达措的
黑粉孢牛肝菌外其余牛肝菌的 Cd含量均低于土壤
的含量,表明牛肝菌中的 Cd主要来源于生长土壤。
根据 FAO/WHO规定的每周 Cd或 Hg允许摄入
量标准,假设成年人(60 kg)毎周食用 300 g 新鲜牛
肝菌则多数牛肝菌菌盖、菌柄的 Hg 摄入量低于
PTWI(Hg)标准,Hg的暴露风险较低(假设未通过其他
途径摄入 Hg)。而食用 300 g黑粉孢牛肝菌菌盖或
菌柄摄入的 Cd分别达到 0.722 mg和 0.662 mg,均
超过 PTWI(Cd)标准,长期或过量食用有 Cd 暴露
风险。
通讯作者简介:王元忠(1981-),男,硕士,助理研究员,主要从
事药用植物和药用真菌资源评价和利用研究,发表学术论文
第 2期 杨天伟等:云南山区野生牛肝菌中重金属汞和镉来源分析及食用安全评估 769
190余篇。
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