（武漢設計工程學院食品與生物科技學院，湖北 武漢 430205）

食用菌味道鮮美，具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值，深受廣大消費者青睞[1-2]。中國是世界上最早認識和利用食用菌的國家，自改革開放以來，食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進，已成為我國僅次于糧、油、蔬、果的第五大產(chǎn)業(yè)，在我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民增收中發(fā)揮著重要作用[3-4]。

食用菌的生長發(fā)育和品質受到多種因素的影響，諸如栽培基質的營養(yǎng)、溫度、光照和濕度等，隨著研究的不斷深入，許多科研工作者發(fā)現(xiàn)，金屬元素在食用菌生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用。金屬元素顯著影響著食用菌的菌絲生長、胞外酶的分泌以及營養(yǎng)價值與功能活性成分，同時，金屬元素還會一定程度的在食用菌子實體中富集，進而影響食用菌的品質。金屬離子是一把雙刃劍，適當進行運用，對提高食用菌產(chǎn)量、改善食用菌品質、開發(fā)新的食用菌產(chǎn)品、推動食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展，都具有積極意義，但金屬元素的過度使用以及在食用菌自然生長過程中的過度富集，又會造成食用菌的重金屬污染，對人體健康產(chǎn)生潛在危害。

1 金屬離子對食用菌菌絲生長的影響

食用菌的生長發(fā)育受到營養(yǎng)、溫度、水分、光線、空氣、酸堿度等諸多因素的影響，而金屬離子對食用菌生長發(fā)育的影響近些年才引起人們的重視，目前，主要關注的金屬元素有兩類：一類是食用菌生長以及人體所必須的某些金屬元素如：鉀、鈣、鋅、硒、鐵、碘等元素，也包括銅和錳，它們對于食用菌的生長發(fā)育具有一定的促進作用，另一類是對食用菌生長以及人體有害的元素，主要有鉛、砷、鎘、汞等，這些金屬可能帶來食用菌產(chǎn)品的質量安全問題。

關于食用菌生長的有益元素，科研工作者做了大量研究，希望能夠促進食用菌菌絲生長，縮短食用菌的生長周期，提高食用菌的品質。文晴等[5-6]以平菇為試材，研究了鉀元素和鈣元素不同添加量對平菇生長發(fā)育的影響，結果表明，隨著鉀元素和石膏添加量的增加，棉籽殼熟料栽培平菇菌絲長速和生物學效率均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，鉀元素添加量為1 250 mg/kg時，平菇菌絲長勢最好，石膏添加量為3%時，菌絲長速最快。楊慧等[7]比較了鐵離子對香菇、金針菇和刺芹側耳菌絲體生長的影響，發(fā)現(xiàn)鐵離子可促進或抑制香菇和金針菇的生長，當濃度超過279.3 mg/kg時抑制菌絲生長?？拙S威等[8]研究了銅對平菇菌絲生長的影響，結果表明，銅對平菇菌絲生長、原基誘導時間、產(chǎn)量的影響具有顯著的濃度效應，銅質量濃度為1 500 mg/kg時，平菇菌絲生長速度最快，且原基比對照早2 d出現(xiàn)。申進文等[9]研究了錳離子對糙皮側耳菌絲生長和生物學效率的影響，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（potato dextrose agar，PDA）中添加 30 mg/L和50 mg/L的錳離子菌絲長勢好、長速快。

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們對健康飲食越發(fā)重視，富硒、富鋅食品逐漸受到人們的親睞，開發(fā)富硒、富鋅食用菌產(chǎn)品也提上了日程，科研工作者對鋅、硒關于食用菌生長發(fā)育影響展開了大量研究[10]。張城等[11]研究了鋅濃度對金針菇和香菇菌絲體生物量和甘露醇含量的影響，結果表明，在一定鋅濃度范圍內(nèi)，鋅對于食用菌的生長具有促進作用，甘露醇含量隨著鋅濃度的增加逐漸增加。楊淑云等[12]對姬松茸富硒液體發(fā)酵條件進行了優(yōu)化，表明姬松茸在最適富硒液體發(fā)酵條件下具有最高的生物量。張曦文等[13]探究了富硒對蛹蟲草菌絲干重及胞內(nèi)酶活性的影響表明，當硒添加量為3 mg/kg時，菌絲干重達1.51 g/100 mL，較對照組高19.84%，而過高的硒添加量又會抑制蛹蟲草的生長。這些研究都為富鋅、富硒食用菌產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)提供了寶貴的依據(jù)。

關于食用菌生長的有害元素，主要考慮的還是威脅人體健康的一些重金屬元素。熊曉斌等[14]研究了不同質量濃度鉛、砷、鎘、汞對杏鮑菇和金針菇生長的影響及子實體重金屬的富集情況表明，培養(yǎng)料添加重金屬質量濃度小于1 mg/kg時，菌絲生長速度會變慢，但菌絲更潔白濃密，第一潮菇生物轉化率更高，而當重金屬質量濃度大于1 mg/kg時，會明顯抑制菌絲的生長，且菌絲稀疏、長勢差。由此可見，即使是極其有害的重金屬元素在適當?shù)臐舛认?，對食用菌生長也有一定的促進作用，關鍵是如何控制好重金屬量的問題。當然，從食品安全的角度出發(fā)，這些重金屬元素是非常有害的，這些有害元素在人體還具有一定的累積效應，對食品安全具有潛在威脅，應該盡量避免。

2 金屬離子對食用菌胞外酶分泌的影響

食用菌在生長發(fā)育過程中會產(chǎn)生胞外酶，如漆酶、纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶、淀粉酶等，這些胞外酶可以分解培養(yǎng)料，使纖維素、蛋白質、核酸等天然高聚物裂解成食用菌菌絲和子實體便于吸收的小分子物質，為食用菌菌絲生長、原基形成、子實體生長發(fā)育提供營養(yǎng)物質[15-17]。目前，關于胞外酶的研究主要集中于與木質素降解相關的木質素酶和與纖維素降解相關的水解酶類。

2.1 金屬離子對漆酶分泌的影響

真菌漆酶屬于誘導酶，漆酶活性的大小能夠直接反映真菌對木質纖維素的降解能力[18-19]，通常情況下，食用菌產(chǎn)胞外漆酶量不會太大，但其產(chǎn)量受到諸多物質誘導而增加，主要包括以下幾個方面：一是與木質素及其衍生物相關的芳香族或酚類化合物[20-21]；二是碳源或氮源的復雜程度、濃度及其比例[22-23]；三是pH值和溫度[24-26]；四是一些金屬離子及其濃度。金屬離子由于其易于操作性，成為科研工作者研究的熱點。

關于金屬離子對漆酶活性的影響，目前研究較多的主要有銅、鎘、鐵和錳等，其中以銅對漆酶活性影響的研究最為廣泛。楊雪薇等[27]研究了銅離子對糙皮側耳木質纖維素降解酶和形態(tài)發(fā)育的影響，發(fā)現(xiàn)添加銅離子能在一定程度上提高漆酶的活性，能夠促進糙皮側耳原基的分化和子實體的發(fā)育。肖冬來等[28]測定了6種常見金屬離子對香菇漆酶活性的影響發(fā)現(xiàn)，亞鐵離子能明顯抑制漆酶活性。祝嫦巍等[29]分別添加不同濃度的重金屬離子（銅、鉛、鎘），考察菌體生長及培養(yǎng)基中漆酶活性的變化情況，表明在培養(yǎng)基中添加銅、鉛、鎘對平菇漆酶活性均有不同程度的增強作用。

2.2 金屬離子對纖維素水解酶分泌的影響

食用菌生長過程中會分泌多種纖維素降解酶[15]，這些酶與食用菌的生長發(fā)育和培養(yǎng)料的降解息息相關[17]，食用菌胞外酶活性反映菌株對基質的降解能力，影響食用菌的生產(chǎn)周期[30]。目前，已有一些學者對這些酶的變化規(guī)律展開了研究。安琪等[22]和胡素娟等[31]以棉籽殼和玉米芯等基質發(fā)酵料栽培平菇，發(fā)現(xiàn)不同基質配方不影響平菇胞外酶活性的變化趨勢，但影響酶活性的高低。吳周斌等[23]研究了不同培養(yǎng)料對真姬菇胞外酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)不同培養(yǎng)料中真姬菇菌絲分泌的同種胞外酶，其活性在各生長發(fā)育階段不同。

伴隨著研究的不斷深入，科研工作者們發(fā)現(xiàn)一些作為食用菌生長所必需的微量元素，影響著食用菌胞外酶的分泌，在食用菌生長發(fā)育過程中起著重要作用，研究較多的主要是硒和鋅。張孔金等[32]添加梯度濃度硒培養(yǎng)巴西蘑菇，研究菌絲胞外蛋白酶、淀粉酶、羧甲基纖維素酶、半纖維素酶、漆酶和愈創(chuàng)木酚氧化酶的活性變化，表明添加適當濃度的硒對巴西蘑菇菌絲這6種胞外酶的活性均有促進作用。趙金鳳等[33]采用含梯度濃度亞硒酸鈉的液體培養(yǎng)基培養(yǎng)茶樹菇，研究了菌絲胞外木質素酶、羧甲基纖維素酶、淀粉酶、果膠酶、超氧化物歧化酶和過氧化物酶的活性變化，表明添加適宜濃度的硒對茶樹菇胞外酶活性均有促進作用。胡傳琪等[34]對富鋅栽培滑菇的纖維素酶活力進行了測定，研究滑菇纖維素酶和漆酶的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)富鋅栽培使生物轉化率提高了14.25%，在菌絲生長時期富鋅栽培滑菇的纖維素酶活均高于純木屑基料栽培的酶活，其中濾紙酶活提高28.57%，羧甲基纖維素酶活提高84.68%，半纖維素酶活提高17.70%，β-葡萄糖苷酶活力提高60.00%。馮光志等[35]通過在袋料培養(yǎng)基中添加不同濃度的鋅，考察菌體生長及培養(yǎng)基中纖維素酶、木聚糖酶、濾紙酶、淀粉酶的活性變化，發(fā)現(xiàn)在一定鋅濃度范圍內(nèi)，鋅對于食用菌的生長具有促進作用，600 mg/kg鋅能有效促進平菇胞外酶的分泌。

硒、鋅是人體必需微量元素，富硒、富鋅食用菌已成為人們迫切需求的保健美食[36]，富硒、富鋅食用菌的栽培也已經(jīng)提上日程。研究富硒、富鋅栽培平菇的胞外酶變化規(guī)律，了解平菇對木質纖維素的降解機制，有望提高平菇的品質和產(chǎn)量，縮短平菇的生長周期，開發(fā)新的食用菌產(chǎn)品。

3 金屬離子對食用菌營養(yǎng)價值與功能活性成分的影響

食用菌由于其特有的營養(yǎng)價值和保健功能，日益受到消費者的青睞。食用菌類食品集營養(yǎng)性、功能性、美味性、安全性于一身，被營養(yǎng)學家推薦為十大健康食品之一[37-39]。

3.1 金屬離子對食用菌營養(yǎng)價值的影響

目前，我國菌物1.6萬種，其中食用菌近1 000種，廣泛食用的有200種左右[4]。我國是食用菌生產(chǎn)大國，食用菌產(chǎn)量從1990年占全球總產(chǎn)量的28.8%上升到目前的70%以上，食用菌產(chǎn)業(yè)也成為繼糧、油、蔬、果后的第五大產(chǎn)業(yè)。

食用菌不僅味道鮮美、營養(yǎng)豐富，而且還含有較高的鎂、鈣、錳、鐵、銅、鋅等多種人體所需的礦物質元素，是名副其實的健康食品[40-41]。陳萬超等[42]對浙江慶元產(chǎn)地的7種干香菇（花菇、冬菇、金錢菇、香信、黑面菇、厚菇和椴木花菇）進行主要營養(yǎng)成分、可溶性糖和滋味分析，表明總糖、粗纖維和灰分3種主要營養(yǎng)成分含量均較高且粗脂肪含量較低，是很好的營養(yǎng)健康食品。劉仙金等[43]測定了香菇、銀耳、黑木耳、茶樹菇、杏鮑菇、猴頭菇、平菇、竹蓀、金針菇、滑子菇、草菇、雞腿菇、姬松茸、黃金菇等14種食用菌中的鎂、鈣、錳、鐵、鈷、銅、鋅、硒、鍶、鉬等礦物質元素含量，結果顯示，鎂、鈣等人體必需常量礦物質元素和錳、鐵、鈷、銅、鋅、硒、鍶、鉬等有益微量元素，在各菌種中所含的量及其所占比例不盡相同。

金屬離子對食用菌營養(yǎng)和品質具有一定的影響，一些科研工作者也做了很多研究。紀彩虹等[44]探究了二價礦物離子對紅平菇液體發(fā)酵粗多糖的影響，表明在4種金屬離子（鎂、鈣、鋅、銅）的最佳組合條件下，紅平菇液體發(fā)酵具有最大的菌絲多糖含量。劉文玲等[45]對不同硒濃度下培養(yǎng)的富硒香菇蛋白質營養(yǎng)價值進行了評價，發(fā)現(xiàn)在硒濃度為60 mg/kg時，富硒香菇中必需氨基酸含量、化學評分、必需氨基酸指數(shù)、生物價、營養(yǎng)指數(shù)分別比未富硒組提高了5.49%、1.78%、4.59%、5.41%和6.51%，說明富硒栽培可提高香菇子實體的蛋白質營養(yǎng)價值。

3.2 金屬離子對食用菌功能活性成分的影響

食用菌營養(yǎng)豐富，且富含多糖類、多肽氨基酸類、礦物質、維生素、核苷酸、三萜類和麥角甾醇等多種營養(yǎng)和功能成分，具有增強機體免疫力、抗病毒、抗腫瘤、抗衰老、降脂降壓、降膽固醇、保肝健胃、護肝利膽、保護心血管系統(tǒng)等功效[46-48]。

蘭天康等[49]對花菇、平菇、香菇、木耳、銀耳這5種食用菌的硒含量、蛋白質含量、碳水化合物含量進行了分析，發(fā)現(xiàn)香菇、平菇中的蛋白質和硒含量有較高的相關性，木耳、銀耳中多糖與硒含量有較高的相關性。黃玲玲等[50]為提高羊肚菌多糖的抗氧化活性，外源加入硒、鋅微量元素，測定羊肚菌多糖的抗氧化活性，結果表明，硒、鋅的添加使羊肚菌多糖對超氧陰離子自由基（O2-·）的清除率提高了50%，對羥自由基（·OH）的清除率提高了20%。楊奇等[51]研究了富硒食用菌硒蛋白對·OH和O2-·的清除和抑制作用，結果顯示，在不同硒濃度下，富硒食用菌蛋白對O2-·的清除率均高于普通食用菌蛋白以及無機硒，硒與食用菌蛋白之間在清除自由基方面存在協(xié)同作用。研究金屬離子對食用菌功能活性成分的影響，對于開發(fā)食用菌功能保健產(chǎn)品具有十分重要的意義。

4 金屬離子在食用菌子實體中的富集規(guī)律

4.1 食用菌對金屬離子的富集作用

近年來，隨著人們對食用菌研究的深入，發(fā)現(xiàn)食用菌本身具有吸收和富集金屬元素的生物學特性[36，52-54]。食用菌對金屬元素的富集存在著利弊，一方面對有益微量元素的富集，可以促進食用菌生長，增加食用菌營養(yǎng)價值與功能活性成分，另一方面食用菌對重金屬的富集，又會造成食用菌的重金屬污染。因此，在充分利用食用菌富集有益于人體健康物質特性的同時，也要規(guī)避其對重金屬富集作用而產(chǎn)生的健康風險。

4.2 金屬離子在食用菌子實體中的富集規(guī)律

食用菌對于有益元素的富集，目前研究較多的主要是對食用菌生長具有促進作用的鉀、鈣、鎂、鐵、銅、錳等元素以及能夠提高食用菌營養(yǎng)品質的鋅、硒等元素?？拙S威等研究了不同質量濃度銅對平菇子實體銅含量的影響，發(fā)現(xiàn)子實體菌柄和菌蓋中銅含量隨著培養(yǎng)料中銅質量濃度（0 ～3 000 mg/kg）的升高而增加。劉文玲等[45]考察了硒在香菇子實體中的分布規(guī)律，表明隨著添加外源硒濃度的增加，香菇子實體的硒濃度有顯著的提高，當添加亞硒酸鈉濃度為100 mg/kg時栽培出的香菇硒濃度可以達到225.13 mg/kg。馮光志等[35]通過富鋅栽培平菇，研究鋅在平菇子實體中的分布，發(fā)現(xiàn)平菇子實體菌柄和菌蓋中鋅含量隨著培養(yǎng)料中鋅質量濃度（0 ～900 mg/kg）的升高而增加，不同質量濃度鋅影響著鋅在平菇子實體菌柄和菌蓋中的分布。

食用菌對于有害重金屬元素的富集，目前研究較多的主要是對人體健康有重大威脅的鉛、砷、鎘、汞等元素[55]。研究表明，食用菌具有富集重金屬的生物學特性，且食用菌對重金屬的富集根據(jù)食用菌菌種不同而異，同種食用菌對不同重金屬的富集能力也有差別，食用菌富集的重金屬在食用菌子實體中的分布也有較大差異，因此，各地食用菌的主要重金屬污染元素也不盡相同。

鉛、砷、鎘、汞是食用菌重金屬污染物中常見的4種重金屬，也是對人體威脅最大的4種重金屬元素。就一般規(guī)律而言，草腐菌富集重金屬的能力比木腐菌強，但兩大類食用菌品種對于不同重金屬元素的吸收與累積能力又有較大差別[56]。Michelot D研究發(fā)現(xiàn)，草腐菌對銅、鎘、銀有明顯的親和性，而在森林地帶生長的木腐菌則鉻、鎂、硒、鉛有較強的富集能力[57]。楊小紅等[58]對3個品種平菇分別添加不同濃度鉛、汞、砷、鎘進行栽培試驗，測定平菇子實體和栽培料中重金屬含量，結果顯示，3個平菇品種對4種重金屬的吸收富集能力排序為鎘>砷、汞>鉛，進行綜合分析后篩選出P-8為3個品種中重金屬低富集品種。劉燁潼等[59]以天津自有品種平菇M2013-1作為試材，研究平菇對栽培基質中鎘和鉛的吸收富集規(guī)律，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)料中重金屬含量不隨環(huán)境而改變，在栽培過程中重金屬元素發(fā)生了遷移或生物轉化，平菇子實體對栽培基質中重金屬的吸收富集系數(shù)：鎘為0.28 ～2.13，鉛為0.023 ～0.171，富集能力鉻＞鉛。另外，不同食用菌對同一種重金屬的富集能力也有較大差別，如不同食用菌菌種富集鉛元素而言，5種食用菌菌絲體對鉛元素的富集能力依次為：雙孢蘑菇＞木耳＞糙皮側耳＞香菇＞金針菇[60]。

我國是食用菌生產(chǎn)大國，食用菌年產(chǎn)量居世界第一，栽培品種也是世界上最多的國家[61]。推動食用菌產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，不僅要追求食用菌產(chǎn)量和產(chǎn)值的增長，更要注重質量與效益的提升，食用菌產(chǎn)品的質量安全，尤其是食用菌的重金屬污染務必引起重視，即是避免經(jīng)濟利益損失的需要，更是對保證人類健康安全的要求。因此，一方面要充分利用食用菌富集有益于人體健康的多種金屬元素和礦物質，另一方面，又要規(guī)避其對有害重金屬富集作用而產(chǎn)生的健康風險。

5 展望

伴隨食用菌產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，食用菌相關的科學研究也成為自然科學研究的熱點。金屬離子在食用菌生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用，金屬離子對食用菌菌絲生長、胞外酶分泌、營養(yǎng)物質和功能活性成分都有顯著影響，而在食用菌生產(chǎn)過程中，金屬離子的控制也相對簡單。在食用菌的培育過程中添加適量的有益元素，有利于提高食用菌多糖等生物活性物質的產(chǎn)量，增加食用菌的營養(yǎng)價值和藥用價值。研究并控制好金屬離子在食用菌生產(chǎn)過程中的調(diào)節(jié)作用，對促進食用菌生長，縮短食用菌生產(chǎn)周期，提高食用菌品質，開發(fā)新型食用菌產(chǎn)品，都具有非常積極的意義。