3種紫外輻照處理食用菌粉中維生素D2及麥角甾醇熱穩(wěn)定性分析

（陜西理工大學(xué)維生素D生理與應(yīng)用研究所/陜西省資源生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西漢中723000）

維生素D（2vitamin D2，VD2）是維生素D（vitamin D，VD）家族的重要一員，能調(diào)節(jié)鈣磷的代謝，維持骨骼的健康，在臨床上用于預(yù)防和治療佝僂病、骨質(zhì)軟化及甲狀旁腺功能低下等疾病[1-3]。調(diào)查顯示當(dāng)前世界范圍內(nèi)VD缺乏嚴(yán)重并呈現(xiàn)逐年上升趨勢[4-9]。VD2人體自身不能合成，需通過食物補(bǔ)充。食用菌中不含VD2或含量極低，但卻含有較高的前體-麥角甾醇。食用菌通過紫外輻照處理，其VD2含量大幅度提高，可作為補(bǔ)充VD的食品及藥品的重要天然原料[10]。

有關(guān)VD的熱穩(wěn)定性，國內(nèi)外較多集中于維生素D（3vitamin D3，VD3）且研究結(jié)果具有不一致性，Kreutler等[22]研究表明對光照、加熱、氧非常穩(wěn)定，Charlton等[23]研究表明VD對氧和酸穩(wěn)定，但對加熱、高濕以及痕量礦物質(zhì)存在下不穩(wěn)定，Blanco等[24]研究表明對光照、加熱、氧均不穩(wěn)定。這些結(jié)果的不一致可能和研究中VD的載體差異有關(guān)[25]。胡代花[26]考察了分析純VD2在 20、40、60、80、100、150 ℃及 200 ℃放置2h后的含量變化，結(jié)果表明分析純VD2的熱穩(wěn)定性較差，60℃和200℃存放2 h，VD2的損失率高達(dá)44.4%和100%。對于以食用菌為載體的VD2及其前體麥角甾醇的熱穩(wěn)定性，以及在不同溫度不同時間的變化規(guī)律尚未見報道。在富含VD2食用菌產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、烹調(diào)和食用等過程中涉及干燥、滅菌、漂燙、蒸煮、烹炒、油炸、煎烤等高溫操作，明確以食用菌粉為載體的VD2和麥角甾醇熱穩(wěn)定性，對保證和提高VD2的生物利用度，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

本文比較了紫外輻照處理的金針菇、平菇和香菇在 40、60、80、100、120 ℃不同溫度下處理 20、40、60、90、120 min，以及115℃高壓濕熱滅菌處理15 min后VD2和麥角甾醇的含量變化，同時對熱處理樣品進(jìn)行色差分析，旨在為其產(chǎn)品開發(fā)及膳食應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮金針菇、平菇、香菇子實(shí)體：漢中市過街樓蔬菜批發(fā)市場，剪去根部約2 cm，金針菇和平菇撕成8 mm～10 mm薄條，香菇切成3 mm～4 mm薄片，置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中60℃烘干，粉碎后過40目篩，裝袋密封4℃保存?zhèn)溆谩７謩e稱取4.0 g干制香菇、金針菇、平菇子實(shí)體粉置于250 mL燒杯中，按照1∶20（g/mL）的料液比加入80 mL無水乙醇，置于紫外轉(zhuǎn)化箱中，固定照射距離40 cm，照射溫度為25℃，UV-C照射聯(lián)合磁力攪拌120 min后減壓蒸除溶劑，烘干，即得紫外轉(zhuǎn)化后子實(shí)體粉，參照高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）文獻(xiàn)方法[27]測定所得紫外轉(zhuǎn)化后金針菇、平菇、香菇子實(shí)體粉中VD2的含量分別為 420、615、718 μg/g（干重），麥角甾醇的含量分別為 726、1044、2207 μg/g（干重）。

麥角甾醇、VD2標(biāo)準(zhǔn)品：西安美侖生物技術(shù)有限公司；無水乙醇（分析純）：天津市富宇精細(xì)化工有限公司；乙醇、乙腈、甲酸（色譜級）：阿拉丁試劑（上海）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1260高效液相色譜儀：Agilent科技（中國）有限公司；適于家庭使用的快速提高食物維生素D含量的裝置：陜西理工大學(xué)維生素D生理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室研制（專利號ZL2013204910613）；FW177中草藥粉碎機(jī)、101-3A電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津泰斯特儀器有限公司；BSA224S-CW電子天平：北京賽多利斯儀器有限公司；5810R低速離心機(jī)：德國Eppendorf有限公司；KQ-500E超聲波清洗儀（固定功率500 W，頻率40 kHz）：昆山舒美超聲儀器有限公司；C-MAG HS 7磁力攪拌器、RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：德國IKA（中國）有限公司；BCD-278TAJ冰箱：青島海爾股份有限公司；3nh NR-145精密色差儀：深圳三恩時科技有限公司；GR60DA滅菌鍋：美國ZEALWAY有限公司；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩：浙江省上虞市大亨橋化驗(yàn)儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 不同加熱溫度對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

分別稱取1.0 g紫外轉(zhuǎn)化后金針菇、平菇、香菇子實(shí)體粉置于玻璃培養(yǎng)皿中，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中分別于 40、60、80、100、120 ℃不同溫度下處理 120 min，冷卻后密封冷藏保存。稱取0.2 g加熱處理后子實(shí)體粉，按照1∶15（g/mL）料液比加入無水乙醇 3 mL，50℃超聲輔助提取（功率500 W，頻率40 kHz）兩次，每次25 min，離心（3 500 r/min）10 min，合并上清液并定容至6 mL，0.45 μm微孔濾膜濾過，直接進(jìn)色譜系統(tǒng)分析。參照線性回歸方程、溶液總體積和稱樣量計(jì)算子實(shí)體粉中VD2和麥角甾醇含量。每個處理做3次重復(fù)。

1.3.2 不同加熱溫度和加熱時間對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

分別稱取1.0 g紫外轉(zhuǎn)化后金針菇、平菇、香菇子實(shí)體粉置于玻璃培養(yǎng)皿中，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中分別于 40、60、80、100、120 ℃不同溫度下處理 20、40、60、90、120 min，冷卻后密封冷藏保存。加熱處理后子實(shí)體粉中VD2和麥角甾醇含量測定同1.3.1。每個處理做3次重復(fù)。

1.3.3 高壓濕熱滅菌處理對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

分別稱取1.0 g紫外轉(zhuǎn)化后金針菇、平菇、香菇子實(shí)體粉置于玻璃試管中，115℃高壓濕熱滅菌處理15 min，冷卻后密封冷藏保存。高壓濕熱滅菌處理后子實(shí)體粉中VD2和麥角甾醇含量測定同1.3.1。每個處理做3次重復(fù)。

1.3.4 不同加熱處理對3種食用菌子實(shí)體干粉顏色影響

取對照處理及 40、60、80、100、120 ℃不同溫度下處理2 h的子實(shí)體干粉，以色差儀測定子實(shí)體粉駐L、駐a、駐b 及 駐E 顏色數(shù)據(jù)，并與對照處理進(jìn)行比較[16，28]。

1.3.5 色譜條件及線性

Agilent RP C18色譜柱（4.6 ×100 mm，3.5 μm），柱溫30℃，流速1.0 mL/min，進(jìn)樣量10 μL。流動相為乙腈-0.1%甲酸水溶液（95∶5，體積比），檢測波長264 nm。線性回歸方程為y=17.37x-10.65，線性范圍為1.00 μg/mL～800.00 μg/mL。麥角甾醇線性回歸方程為y=7.59x+11.51，線性范圍為1.00 μg/mL～2 000.00 μg/mL。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 21.0軟件和Graph－Pad Prism軟件進(jìn)行，方差分析采用ANOVA和一般線性模型（general linear model，GLM）進(jìn)行，多重比較采用Duncan法，顯著性檢驗(yàn)采用Tukey法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加熱溫度對3種食用菌干粉中和麥角甾醇含量的影響

圖1 不同溫度對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響Fig.1 Effect of temperature on the content of vitamin D2and ergosterol in three edible mushroom powder

結(jié)果表明不同加熱溫度對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量均具有高度顯著影響（p＜0.001），但對3種食用菌的影響程度和變化規(guī)律不盡相同。其中對香菇的影響最大，在 40、60、80、100、120℃不同溫度處理下，VD2的存留率分別為117.76%、117.92%、99.05%、32.51%和0%，麥角甾醇的存留率分別為114.53%、125.33%、102.63%、87.77%和21.82%，且在40℃和60℃下，和麥角甾醇的含量均較處理前顯著升高（p＜0.05），當(dāng)溫度提高至80、100℃和120℃時，和麥角甾醇的含量均較處理前顯著降低（p＜0.05）。

對于金針菇而言，在 40、60、80、100、120 ℃不同溫度下，VD2的存留率分別為118.76%、107.05%、98.76%、84.16%和46.94%，麥角甾醇的存留率分別為96.27%、87.87%、83.80%、67.47%和49.14%，且在40℃下，的含量較處理前顯著升高（p＜0.05），當(dāng)溫度提高至100℃和120℃時，VD2和麥角甾醇的含量均較處理前顯著降低（p＜0.05）。

對于平菇而言，在 40、60、80、100、120 ℃不同溫度處理下，的存留率分別為99.60%、105.05%、97.21%、74.82%和56.91%，麥角甾醇的存留率分別為97.51%、85.82%、105.68%、57.80%和51.70%，且在40、60℃和80℃下，VD2和麥角甾醇的含量均較處理前無顯著差異（p＞0.05），當(dāng)溫度提高至100℃和120℃時，VD2和麥角甾醇的含量均較處理前顯著降低（p＜0.05）。

2.2 不同加熱溫度不同加熱時間對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

表1 溫度、時間及其交互作用對3種食用菌中和麥角甾醇含量影響的GLM顯著性分析結(jié)果Table 1 Significance of temperature and time and interaction for the content of vitamin D2and ergosterol in three edible mushrooms determined by general linear model analysis

表1 溫度、時間及其交互作用對3種食用菌中和麥角甾醇含量影響的GLM顯著性分析結(jié)果Table 1 Significance of temperature and time and interaction for the content of vitamin D2and ergosterol in three edible mushrooms determined by general linear model analysis

注：NS、**、***分別表示無顯著差異（p＞0.05）、極顯著差異（p＜0.01）、高度顯著差異（p＜0.001）。

F值-麥角甾醇金針菇 平菇 香菇 金針菇 平菇 香菇溫度 67.39*** 36.72*** 723.53*** 26.24*** 25.39*** 123.03***時間 1.87NS 2.19NS 24.33*** 0.99NS 5.24** 12.02***溫度×?xí)r間 4.395*** 1.89NS 11.98*** 1.64NS 1.45NS 6.97***變異源 F值-VD2

2.2.1 不同加熱溫度不同加熱時間對金針菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

不同溫度和時間對金針菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響見圖2。

圖2 不同溫度和時間對金針菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響Fig.2 Effect of temperature and time on the content of vitamin D2 and ergosterol in enoki mushroom powder

結(jié)果表明，不同加熱溫度不同加熱時間對金針菇干粉中VD2和麥角甾醇含量均具有高度顯著影響（p＜0.001）。在40℃下，當(dāng)加熱時間為120 min時，VD2含量極顯著升高（p＜0.01），其存留率為處理前的128.57%，但麥角甾醇的含量無顯著差異，其存留率為處理前的96.28%；在60℃下，當(dāng)加熱時間為40 min和60 min時，VD2含量較處理前無顯著差異，而麥角甾醇含量均較處理前極顯著降低（p＜0.01），其存留率為處理前的79.72%和77.15%，隨著加熱時間的延長，麥角甾醇含量升高，但與處理前無顯著差異；在100℃下，當(dāng)加熱時間為120 min時，VD2和麥角甾醇含量均極顯著降低（p＜0.01），其存留率分別為處理前的80.24%和67.51%；在120℃下，隨著加熱時間的延長，VD2和麥角甾醇的含量高度顯著降低（p＜0.001），20、40、60、90、120 min處理下VD2的存留率分別為86.30%、74.06%、74.26%、59.76%和47.00%，麥角甾醇的存留率分別為68.79%、59.66%、61.86%、55.98%和49.17%。

2.2.2 不同加熱溫度不同加熱時間對平菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

不同溫度和時間對平菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響見圖3。

圖3 不同溫度和時間對平菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響Fig.3 Effect of temperature and time on the content of vitamin D2and ergosterol in oyster mushroom powder

2.2.3 不同加熱溫度不同加熱時間對香菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

不同溫度和時間對香菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響見圖4。

圖4 不同溫度和時間對香菇干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響Fig.4 Effect of temperature and time on the content of vitamin D2and ergosterol in shiitake mushroom powder

2.3 高壓濕熱滅菌處理對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響

圖5 高壓濕熱滅菌處理對3種食用菌干粉中VD2和麥角甾醇含量的影響Fig.5 Effect of high pressure wet and heat sterilization on the content of vitamin D2and ergosterol in three edible mushroom powders

結(jié)果表明，高壓濕熱滅菌處理對3種食用菌干粉中VD2含量有高度顯著影響（p＜0.001），對麥角甾醇含量有顯著影響（p＜0.05）。在115℃濕熱滅菌15 min處理?xiàng)l件下，金針菇、平菇和香菇中VD2含量均高度顯著降低（p＜0.001），其中香菇中的 VD2全部損失，平菇和金針菇中VD2的存留率分別為18.28%和47.34%；金針菇中麥角甾醇含量極顯著降低（p＜0.01），存留率為84.16%；平菇中麥角甾醇含量極顯著升高（p＜0.01），存留率為131.77%；香菇中麥角甾醇含量高度顯著降低（p＜0.001），存留率僅為 13.73%。

2.4 不同加熱處理對3種食用菌干粉中顏色影響

不同溫度對3種食用菌干粉顏色影響見圖6。

圖6 不同溫度對3種食用菌干粉顏色影響Fig.6 Effect of temperature on the color of three edible mushroom powders

結(jié)果表明，不同加熱溫度對3種食用菌干粉顏色均具有極顯著影響（p＜0.01），隨著加熱溫度的升高，樣品出現(xiàn)不同程度的褐化，但對3種食用菌的影響程度和變化規(guī)律不盡相同。其中對香菇的影響最大，在60℃和80℃不同溫度處理下，其干粉駐L值與對照處理相比極顯著降低（p＜0.01），在80℃和100℃不同溫度處理下，其干粉駐L值與對照處理相比高度顯著降低（p＜0.001）；對于金針菇，在60℃和80℃不同溫度處理下，其干粉駐L值與對照處理相比極顯著降低（p＜0.01），在120℃處理?xiàng)l件下，其干粉駐L值與對照處理相比高度顯著降低（p＜0.001）；對于平菇，在 40、60、80、100、120℃不同溫度處理下，其干粉駐L值與對照處理相比均無顯著差異（p＞0.05）。

3 結(jié)論與討論

以食用菌干粉為載體的VD2熱穩(wěn)定性較差，但對3種食用菌的影響程度和變化規(guī)律不盡相同。其中對香菇的影響最大，在100℃處理40、60、90、120 min時，的存留率分別為82.30%、65.68%、46.27%和32.54%；在120℃處理20 min的存留率僅為36.08%，處理40 min VD2的損失率為100%。在120℃處理40、60、90、120 min時，麥角甾醇的存留率分別為74.60%、54.66%、33.83%和21.82%；對于金針菇，在100、120 ℃處理 2 h，的存留率分別為84.16%和46.94%，麥角甾醇的存留率分別為67.47%和49.14%；對于平菇，在100、120℃處理2 h，VD2的存留率分別為74.82%和56.91%，麥角甾醇的存留率分別為57.80%和51.70%。在115℃濕熱滅菌15 min處理?xiàng)l件下，香菇中的VD2全部損失，平菇和金針菇中VD2的存留率分別為18.28%和47.34%。研究結(jié)果表明，100℃以上高溫處理下，3種食用菌粉中VD2和麥角甾醇含量不同程度下降，但在較低溫度下，其VD2和麥角甾醇含量不同程度升高。如香菇在40℃和60℃處理2 h，金針菇在40℃處理2 h下VD2含量均較處理前顯著升高。研究表明，食用菌中麥角甾醇轉(zhuǎn)化為VD2的較佳溫度為40℃左右[14，28]，表明該處理?xiàng)l件下有利于食用菌中的麥角甾醇進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為VD2。此外，香菇在40℃和60℃處理2 h，平菇在40℃處理20 min和60 min下，麥角甾醇含量較處理前均顯著提高。在115℃濕熱滅菌15 min處理?xiàng)l件下，平菇中麥角甾醇含量也極顯著升高。Mau等[29]比較了幾種食用菌在UV-C不同照射時間下麥角甾醇的含量變化，結(jié)果表明食用菌種類不同，變化規(guī)律差異較大，對于雙孢菇，隨著照射時間的延長，麥角甾醇含量逐漸降低，如雙孢菇在0.5、1 h和2 h照射下，麥角甾醇的含量分別為照射前的60%、33%和12%。但對于其他幾種食用菌，麥角甾醇的含量隨著照射時間的延長逐漸提高或先提高后降低，如在 0.5、1、2 h 照射下，Agaricus bitorquis大肥蘑菇中麥角甾醇的含量分別為照射前的86%、155%和502%，香菇中麥角甾醇的含量分別為照射前的107%、126%、96%，Volvariellavolvacea草菇中麥角甾醇的含量分別為照射前的52%、126%、116%。本研究結(jié)果與Mau等[29]的研究結(jié)果較一致，可能因?yàn)樵撎幚項(xiàng)l件下，有利于食用菌細(xì)胞膜中的麥角甾醇的釋放，但具體機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

香菇和金針菇分別在60℃和80℃及更高溫度處理下，其干粉駐L值與對照處理相比均極顯著降低。胡代花前期研究表明，分析純VD2在20℃～200℃不同溫度處理2 h下，其外觀顏色隨著溫度的升高，肉眼觀測呈現(xiàn)淺黃色、黃褐色、紅褐色的顯著變化趨勢[26]。而本研究結(jié)果表明，食用菌粉的外觀顏色肉眼觀測無顯著變化，但在較高溫度處理下，其駐L值與對照處理相比顯著降低。以上研究結(jié)果為富含VD2的食用菌產(chǎn)品開發(fā)及膳食應(yīng)用提供了重要的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。