主题:【第十届原创】食用菌菌丝对铅、镉、汞、砷的吸收规律

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食用菌菌丝对铅、镉、汞、砷的吸收规律
重金属会富集于食用菌的子实体内。故此,人们对食用菌吸附重金属的能力越来越关注,食用菌吸附重金属的能力大小是由食用菌生长环境以及其本身相关的生物特性决定。研究食用菌菌丝吸附重金属的能力,对降低食用菌产品的重金属含量奠定了一定的基础。
1材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1重金属的种类

  硝酸铅(PbNO3):1x500 g  国药集团化学试剂有限公司
  氯化隔(CdCl2):1x100 g  国药集团化学试剂有限公司
  氯化汞(HgCl2):1x250 g  国药集团化学试剂有限公司
  三氧化二砷(As2O3):1x500 g  国药集团化学试剂有限公司
1.1.2菌种
试验食用菌有6种,分别为真姬菇、黑木耳、双孢蘑菇、平菇、白灵菇,这些菌种是福建省主栽食用菌的品种,取自于******菌种研究中心。
1.1.3仪器
  AA-6300C 岛津石墨炉原子吸收分光光度计
  AA-7000 岛津原子荧光分光光度计
1.2 方法
重金属药液浓度配置:铅、镉、汞、砷对真姬菇、黑木耳、双孢蘑菇、平菇、白灵菇的菌丝吸附规律的研究试验中,每种重金属设5个浓度处理(表5-1),以不添加任何重金属为空白对照。每个处理设3个重复,每个重复20瓶三角瓶。所用的重金属药液是预先配好的母液。铅配成20 g/L离子浓度的母液,镉、汞配成2 g/L离子浓度的母液,砷配成1.5 g/L离子浓度的母液,存放备用。先将配置好的液体培养基分装至250mL的三角锥形瓶中,每瓶150mL,再将重金属母液分别添加至各个瓶液体培养基中,于灭菌锅中高温灭菌。取出待冷却后后,在无菌的条件下分别加入3~4块母种块(取已生长好的菌种培养皿,用直径1cm打孔器打出的菌种块),再将三角瓶置于24℃、120r/min的摇床中,均匀振荡培养15-~20d,取出过滤菌丝球,检测菌丝中铅、镉采用石墨炉原子分光光度法,测定汞和砷采用原子荧光光度法测量。


注:富集系数=菌丝中重金属含量/培养基中重金属浓度,下同。
Note:Enrichment coefficient=heavy metalscontent of fruit body/concentration of compost.Here in after
注:本章节所有生长影响图单位(mg/L)与液体培养基的体积相对应

    从表5-2中可知:不同食用菌对铅的吸附能力不同,当铅浓度较低时(0~10 mg/kg)5种食用菌菌丝对铅的富集系数较大,双孢蘑菇和平菇的富集系数最大,分别为59.79和50.62;随着培养基中的铅添加浓度增大,5种食用菌菌丝的富集系数逐渐减小。当培养基中的铅添加浓度为0~10 mg/kg时,5种食用菌对铅的吸附能力大小为:双孢蘑菇、平菇>黑木耳>白灵菇>真姬菇;当培养基中的 铅添加浓度为25mg/kg~200mg/kg时,5种食用菌菌丝吸附重金属的能力大小为:平菇>黑木耳>白灵菇>真姬菇>双孢蘑菇。


  培养基中铅的添加量(x)与菌丝中重金属含量(y)之间的关系用DPS分析后建立罗杰斯特曲线数学模型,通式即为:y=c/(1+ea-bx)。结合图5-1与表5-2发现,5种食用菌菌丝中铅的含量和培养基添加的铅浓度具有良好的拟合效果,R2都在0.99以上。从图5-1可以发现当培养基中铅的添加浓度达到200mg/kg时,五种食用菌菌丝对铅离子的吸附量已近趋近饱和状态。



由表5-3得出不同浓度处理下五种食用菌,菌丝所吸附的镉含量。当培养基中镉的添加浓度不同时候,双孢蘑菇和平菇菌丝对镉的富集系数不断增加,真姬菇和白灵菇菌丝对镉的富集系数先增加后较小,而黑木耳菌丝在镉添加浓度为1mg/kg之后几乎不变。当镉的添加浓度为2mg/kg时,双孢蘑菇的菌丝富集系数达到最大是319.7。当添加浓度为0.5mg/kg时,平菇菌丝对镉的富集系数达到最大为520.6。


当浓度为0.1mg/kg和2mg/kg时,对培养基中镉的吸附能力大小比较是:平菇>双孢蘑菇>黑木耳>白灵菇>真姬菇;当浓度为0.5mg/kg时,5种食用菌菌丝吸附能力比较是:平菇>真姬菇>双孢蘑菇>黑木耳>白灵菇。


  结合图5-2与表5-3发现,5种食用菌菌丝中镉的含量以及培养基添加的镉浓度相关性的拟合度不错,R2都在0.99以上(只有真姬菇和平菇的罗杰斯特曲线相关系数在0.9以上)。通过分析可以得到用这种数学罗杰斯特曲线数学模型可以说明培养基中重金属与菌丝中镉含量具体的相关关系。从图5-2可以发现当培养基中镉的添加浓度达到10mg/kg时,五种食用菌菌丝对铅离子的吸附量已近接近饱和状态,而双孢蘑菇以及平菇在镉的添加浓度为2mg/kg以后,菌丝不生长,说明吸附能力已经达到饱和的状态。



表5-4 不同浓度处理下五种食用菌菌丝中汞的含量及罗杰斯特方程


Table 5-4 The concentrations of Mercury in five mushrooms treated byheavy metals and Roger Lancaster equation



由表5-4得出不同浓度处理下五种食用菌,菌丝所吸附的汞含量。当培养基中汞的添加浓度增加时,平菇和双孢蘑菇的菌丝对汞的富集系数不断减小,而黑木耳、真姬菇菌和白灵菇的菌丝丝对汞的富集系数先增加后减小。真姬菇菌丝富集汞的系数在汞的添加浓度为0.5mg/kg时达到最大是610.3,真姬菇和白灵菇菌丝富集汞的系数分别在1mg/kg和2mg/kg时达到最大为100.5和159.7。五种食用菌对汞的吸附能力不相同。但总体上来说,培养基中添加不同汞离子浓度,真姬菇菌丝相对其他四种菇菌丝(双孢蘑菇、平菇、黑木耳、白灵菇)对汞的吸附能力强。


  结合图5-3与表5-4发现,培养基添加的汞浓度与5种食用菌菌丝中汞的含量的数学罗杰斯特曲线相关系数R2都在0.9以上,通过分析可以知道用该数学模型可以说明培养基中重金属与菌丝中汞含量的相关关系。从图5-2可以发现当培养基中汞的添加浓度达到10mg/kg时,五种食用菌菌丝对铅离子的吸附量已近趋近饱和状态,而双孢蘑菇以及白灵菇在添加浓度为2mg/kg以后,菌丝生长缓慢,说明对汞的吸附能力已经达到饱和的状态。


表5-5 不同浓度处理下五种食用菌菌丝中砷的含量及罗杰斯特方程


Table 5-5 The concentrations of Arsenic in five mushrooms treated by heavy metalsand Roger Lancaster equation




由表5-5得出不同浓度处理下五种食用菌,菌丝所吸附的砷含量。当添加砷的浓度不同时,五种食用菌对砷的吸附能力不相同。另外当砷的添加浓度不断增加时,五种食用菌菌丝对砷的富集系数都随之减小。当砷的添加浓度为0.1mg/kg和1mg/kg时,五种食用菌对砷吸附能力大小比较是:双孢蘑菇>黑木耳>真姬菇>白灵菇>平菇;当浓度为5mg/kg和10mg/kg时,5种食用菌菌丝吸附能力比较分别是:真姬菇>黑木耳>白灵菇>平菇=双孢蘑菇、黑木耳>白灵菇>真姬菇>平菇,双孢蘑菇。


结合图5-4与表5-5发现,建立添加的砷离子浓度与5种食用菌菌丝吸附砷的含量的罗杰斯特方程。结果分析可以得出,该方程曲线的相关性均达到0.99以上,说明罗杰斯特方程可以较好说明添加的砷离子浓度与5种食用菌菌丝吸附砷的含量关系的拟合程度。




3 小结与讨论


在液体发酵培养基中添加不同重金属离子的浓度与菌丝中相对应的重金属含量作图(图5-1~5-4),从这几个图可以得出五种食用菌的菌丝对重金属残留吸附量与培养基中重金属的添加浓度的相关性,图中大多数表现为“S”型曲线的关系。当添加在培养基中的重金属的浓度不断增加时候,不同的菌丝对重金属的吸收大多数有小变化到大,最后趋于某个上限值。对曲线方程y=c/(1+ea-bx)的数学进行可以得到,当x值为0时候,y值为c/(1+ea),而当x趋近无穷大时,y值也无限接近于c,即培养基中重金属量的添加浓度达到最大时,食用菌菌丝对重金属的吸附趋于一个极限值,即最大可能吸附量(只是一个纯理论值,在实际生产中要考虑食用菌菌丝生长环境的重金属污染及抑制作用)。





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楼主这几个作品都不错,可见做了大量工作呀
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这与野生的菇还是有区别吧,毕竟土壤环境不一样。
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日常所做标准曲线的不是一元二次方程吗?
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作品不错,富集系数与方程如何计算的?
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做了多长时间实验才写出这篇文章,工作量不小。
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可以看出作者以及背后的团队做了大量的工作,数据很难得