铬胁迫下平菇对铬的富集及生长特性研究

作者:未知

  摘要 通过瓶装栽培的方法研究在不同浓度(5、50、250、500 mg/kg) Cr3+胁迫下,平菇对铬的吸收、富集作用以及铬对其生长特性(鲜重、干重、菌丝生长速度、生物学效率等)的影响。结果表明,栽培料中添加5~250 mg/kg Cr3+对平菇的生物量和生长有促进作用,250 mg/kg达到最大,Cr3+浓度为500 mg/kg时起抑制作用;平菇子实体的Cr3+富集含量随Cr3+浓度的增加而增加,栽培料添加500 mg/kg Cr3+平菇子实体含量已超过国家食用安全标准。
  关键词 平菇;子实体;铬;生长特性
  中图分类号 S646.1+4文献标识码 A
  文章编号 0517-6611(2019)10-0053-02
  Abstract Bottled cultivation was used to study the bioaccumulation of chromium by Pleurotus ostreatus and the effects of the growth characteristics (fresh weight,dry weight,sporophore growth rate and biological efficiency) under the stress of Cr3+ with different concentrations (5,50,250,500 mg/kg).The results showed that the growth characteristics of Pleurotus ostreatus could be promoted by adding Cr3+ at the concentration of 5-250 mg/kg,and 250 mg/kg reached the maximum.When chromium concentration reached 500 mg/kg,it inhibited the growth characteristics of Pleurotus ostreatus.The concentration of Cr3+ in sporophore of Pleurotus ostreatus increased with the increase of Cr3+ concentration in planting material,and 500 mg/kg exceeded the food safety standard.
  Key words Pleurotus ostreatus;Sporophore;Chromium;Growth characteristics
  平菇(Pleurotus ostreatus)又名美味側耳、鲍鱼菇等,具有提高人体免疫功能、降低胆固醇以及防癌抗癌等作用[1],研究表明食用菌极易富集重金属[2],工业三废大量排放和含大量重金属的化肥和农药的过度使用等问题导致重金属污染问题也越来越严重[3],铬污染是其中之一。铬是一种多价态的金属离子,广泛存在于自然界中,有二价、三价和六价。六价铬Cr(VI)有毒害性,在体内会引起氧化应激、DNA损害、细胞凋亡、基因突变,且具有致癌性和致突变作用;三价离子Cr(Ⅲ)最稳定,生物活性高,是人和动物体所必需的微量元素之一,在正常补给剂量下无毒,对机体维持正常的生理机能有重要作用[4-5]。食用菌的栽培原料来源广泛,工业废水的乱排放使得栽培原料更容易受到重金属污染,如何减少和控制食用菌中重金属含量已成为目前亟待解决的问题。笔者研究在重金属铬胁迫下,平菇对铬的吸收、富集的作用以及铬对平菇生长特性的影响,找出平菇在铬胁迫下的铬安全浓度,旨在对平菇生产提供科学依据和参考。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  1.1.1 平菇菌株。
  平菇,购自广东省微生物研究所菌种保藏中心。
  1.1.2 培养料配方。
  培养料由棉籽壳30%、麸皮9.2%、石膏粉0.8%、水60%组成。
  1.1.3 试剂和仪器。试剂:三氯化铬[CrCl3·6H2O](AR)、65%硝酸、35%双氧水。仪器:KH-45A 电热恒温干燥箱(康恒仪器有限公司)、YXQ.WY21-600卧式圆形压力蒸汽灭菌器(广州市华南医疗器械有限公司)、FA1104B电子天平(上海越平科学仪器有限公司)、LRH-250-G光照培养箱(韶光市泰宏医疗器械有限公司)、WX-8000消解仪(上海屹尧仪器科技发展有限公司)、Varian Spectr AA 220FS/220Z原子吸收光谱仪(美国瓦里安公司)。
  1.2 方法
  1.2.1 工艺流程。
  工艺流程:配料→拌料→发酵→分装→灭菌→接种→恒温培养→出菇→采收、称量→烘干→称量、打粉→消解→测量含量[1]。培养料配制:按棉籽壳30%、麸皮9.2%、石膏粉0.8%、水60%的比例混合拌料,拌料后,按试验设置分组处理分别加入不同浓度的重金属Cr3+溶液后浸料8 h。
  培养料分装:分别装入200 mL果酱瓶,每瓶培养料重量为136 g,每个浓度5次重复。
  灭菌处理:培养料装瓶加盖后126  ℃灭菌1 h。接种量:灭菌后待自然冷却后进行接种,接种量为2%。菌丝培养:培养箱26  ℃培养20 d,每5 d记录一次菌丝生长速度。出菇管理:环境湿度为80%、温度为15 ℃,待菌丝长满整瓶开盖两潮出菇,出菇后适时收割,及时测量并记录生长指标和出菇时间,试验总时长为35 d。
  1.2.2 样品处理。
  前期处理:将收割子实体置于55 ℃烘干箱内烘干8 h,烘干后剪下平菇的菇盖粉碎成粉末状装袋。消解处理[6]:精准称取样品0.020~0.029 9 g,以3 mL 65%硝酸和2 mL 35%过氧化氢作为消解液,采取梯度升温方式进行消解:80 ℃,消解6 min;100 ℃,消解4 min;120 ℃消解2 min。消解后将所得消解液定容为20  mL测试液,并进行含量的测定。   1.3 数据分析
  试验数据采用SPSS V19.0软件进行分析[7]。
  2 结果与分析
  2.1 不同浓度Cr3+对平菇菌丝生长速度的影响
  由表1可知,在不同浓度Cr3+胁迫下,平菇菌丝生长速度也不同。低浓度0~250 mg/kg Cr3+胁迫对平菇菌丝生长有促进作用,且促进作用随着浓度的增加而增加,250 mg/kg时达到最有效促进,菌丝生长速度比空白对照提高38.9%;高浓度500  mg/kg Cr3+胁迫对平菇菌丝生长具有明显的抑制作用,与250 mg/kg Cr3+胁迫下菌丝生长速度相比下降62.4%;Cr3+浓度250 mg/kg与500 mg/kg间菌丝生长速度具有显著差异(P<0.05)。
  2.2 不同浓度Cr3+对平菇产量和干重的影响
  平菇产量是一潮菇、二潮菇的鲜重之和,干重和为一潮菇、二潮菇的干重之和。由表1可知,低浓度0~250  mg/kg Cr3+胁迫对平菇产量和干重具有促进作用,且随着浓度的增加而增加,250 mg/kg时产量和干重均达到最高,鲜重、干重和菌丝生长速度保持一致。Cr3+浓度500 mg/kg胁迫下,平菇的产量和干重与对空白照组相比显著降低,具有明显的抑制作用。Cr3+各个浓度梯度与空白对照组之间均具有显著差异(P<0.05),在不同浓度梯度中250 mg/kg有效促进平菇的产量和干重,为最适浓度。
  2.3 不同浓度Cr3+对平菇生物学效率的影响
  由表1可知,低浓度0~250  mg/kg Cr3+对平菇生物学效率具有促进作用,且随着浓度的增加而增加,250 mg/kg达到最高,高浓度500 mg/kg Cr3+与空白对照相比,平菇生物学效率相对降低,具有抑制作用。Cr3+各個浓度梯度与空白对照组之间具有显著差异(P<0.05),在设置的浓度梯度下250 mg/kg最有效促进平菇生物学效率,为最适浓度。
  2.4 不同浓度Cr3+的富集含量
  不同浓度铬的富集含量不同,随着浓度的不断增加,铬的富集含量呈增加趋势,Cr3+浓度为5、50、250、500 mg/kg时,平菇Cr3+含量分别为0.95、1.04、1.34、2.91 mg/kg。其中对照组平菇Cr3+含量为0.73 mg/kg,说明该栽培料中本身已经存在重金属Cr3+。
  3 结论与讨论
  (1)该试验结果表明在不同浓度Cr3+胁迫下,平菇的鲜重、干重、菌丝生长速度、生物学效率等具有不同的影响,其中5~250  mg/kg Cr3+对平菇的鲜重、干重、菌丝生长速度、生物学效率具有明显的促进作用。其中250  mg/kg Cr3+对平菇的鲜重、干重、菌丝生长速度、生物学效率促进作用最强。这与陈庆榆等[8]研究结果一致,柴红梅等[9]研究表明,低浓度的Cr3+对食用菌有严重的抑制作用,但平菇能起明显促进作用,这与食用菌对重金属的耐受及富集能力与环境因素和大型真菌自身因素有关,如菌丝体和子实体的组织结构、形态特征、生长发育特性等[10]。研究表明所有生物包括微生物本身的耐受性就有金属特异性[11-13],即对Cr3+等有毒金属有耐受性,通过细胞成分如几丁质、纤维素、纤维素衍生物等与金属结合,金属离子进入菌丝内后,以及菌丝内特定金属络合蛋白与金属离子结合,从而起到金属耐受作用[14-15]。
  (2)平菇菌盖中的Cr3+富集含量随着Cr3+浓度的增加而增加,空白对照无添加CrCl3·6H2O菌盖铬含量已达0.73 mg/kg,表明原来栽培料已受到Cr3+污染,这与Baldrian等[16]研究结果不同,Baldrian等[16]研究发现侧耳(Pleurotus ostreatus)在实验室条件下1 mmol/L Cr3+时不能生长,但在稻草或土壤中能够耐受5 mmol/L Cr3+。随着环境中铬污染的日益严重以及食用菌组织结构、形态特征、生长发育特性的变化,平菇耐铬能力已发生重大变化。Cr3+浓度500  mg/kg对平菇生长特性起抑制作用,子实体中Cr3+的含量已超过国家限量标准(国家标准:≤ 0.3~2.0 mg/kg),因而平菇栽培过程中栽培料中铬含量应不超过250  mg/kg。铬对于人体来而言属于微量元素,正常人体内仅含有6~7 mg,推荐摄入量为10~50 μg/d,可耐受最高摄入量200~ 500 μg/d[17] ,因此,严格控制培养料中的重金属Cr3+含量对有效控制平菇重金属Cr3+的质量安全具有重要意义。
  参考文献
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