栽培鸡腿菇对铅和镉的富集特性及健康风险评价：重金属控制实验的启示

《Journal of Agriculture and Food Research》：Lead and cadmium distribution and translocation in cultivated Coprinus comatus from heavy metal-controlled experiment: Health implications for human consumption

本研究针对食用菌栽培中Pb和Cd污染导致的食品安全问题，通过重金属胁迫实验系统分析了Coprinus comatus的生长响应、元素积累规律及健康风险。研究发现Cd对菌丝和子实体的抑制效应显著强于Pb，并基于靶标危害系数(THQ)提出了基质中Pb(≤100 mg kg?1 dw)和Cd(<0.2 mg kg?1 dw)的安全阈值，为食用菌安全生产提供科学依据。

　　

随着工业化进程加速，农田土壤中铅(Pb)和镉(Cd)等重金属污染日益严重，对农作物安全生产构成威胁。食用菌因其菌丝网络对土壤元素的高效吸收能力，既是营养丰富的功能性食品，也可能成为重金属进入食物链的载体。鸡腿菇（Coprinus comatus）作为富含蛋白质、维生素和矿物质的重要食药用菌，其人工栽培规模不断扩大，然而其对重金属的积累特性及潜在健康风险尚未系统阐明。现有研究多集中于栽培技术优化和营养成分分析，关于Pb和Cd在人工栽培条件下的积累行为、转运规律及其对矿物元素吸收的影响缺乏深入探讨。

本研究通过室内控制实验，探究了Pb和Cd胁迫对鸡腿菇菌丝生长、农艺性状(Agronomic Traits, AT)、生物效率(Biological Efficiency, BE)的影响，分析了不同组织部位（菌盖和菌柄）的元素积累特性，并采用靶标危害系数(Target Hazard Quotient, THQ)评估了食用健康风险。实验采用从青海云杉林采集的鸡腿菇子实体分离纯化菌株，在添加不同浓度Pb（0.1-1000 mg L^-1）和Cd（0.5-100 mg L^-1）的PDA培养基上培养菌丝，测定生长速率。栽培阶段以油菜秸秆为主料配制基质，添加Pb（2-300 mg kg^-1 dw）和Cd（0.2-5 mg kg^-1 dw）进行出菇实验，测定子实体形态指标和元素含量。采用微波消解-ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）定量11种元素，计算生物富集系数(Bioaccumulation Factor, BAF)和转运因子(Translocation Factor, TF)，并基于USEPA模型进行健康风险评估。

3.1 菌丝生长速率与耐受性

Pb胁迫下菌丝生长呈现“低促高抑”趋势，1000 mg L^-1 Pb时生长速率下降56.47%，但仍能存活；Cd胁迫则显著抑制生长，50 mg L^-1时完全抑制，表明鸡腿菇对Pb的耐受性远高于Cd。

3.2 Pb和Cd胁迫对农艺性状和生物效率的影响

Cd胁迫显著降低子实体高度、菌盖长度、菌柄直径等农艺性状，5 mg kg^-1 Cd处理使生物效率降低30.78%；而Pb对生物效率无显著影响，但子实体高度普遍下降。

3.3 蘑菇与基质中元素浓度

Pb和Cd主要在菌盖中积累，300 mg kg^-1 Pb和5 mg kg^-1 Cd处理下菌盖浓度分别为菌柄的2.77和2.35倍。伴随Pb/Cd浓度升高，必需元素（Mg、Zn、Cu、Mn、Cr）在子实体中的含量下降，而K含量显著上升，表明重金属胁迫干扰了矿物元素的吸收。

3.4 生物富集与转运特性

菌盖对Pb和Cd的BAF值普遍高于菌柄，且TF值均大于1，证实重金属向菌盖的主动转运。Cd的富集能力更强，在0.2 mg kg^-1 Cd基质中菌盖BAF达5.20，而Pb的BAF均小于1。

3.5 健康风险与安全阈值

当基质Pb浓度>100 mg kg^-1或Cd≥0.2 mg kg^-1时，食用菌盖的THQ值超过1（Pb-THQ=0.97，Cd-THQ>1），存在非致癌风险。其他元素（Cu、Zn、Fe等）的THQ均低于1，风险可忽略。

本研究明确了鸡腿菇对Pb和Cd的耐受阈值与积累特性，发现Cd对菌丝和子实体生长的毒性更强，且更易在菌盖富集。基于健康风险评估提出栽培基质中Pb和Cd的安全临界值（Pb≤100 mg kg^-1，Cd<0.2 mg kg^-1），为污染环境下的食用菌安全生产提供了量化依据。结果强调需严格监控栽培基质中的Cd污染，并通过烹饪预处理（如煮沸）降低重金属摄入风险。未来研究应结合分子生物学手段解析重金属耐受机制，选育低积累品种，推动食用菌产业可持续发展。论文发表于《Journal of Agriculture and Food Research》，对保障食品安全和公众健康具有重要实践意义。