利用曲面響應法優(yōu)化金針菇中維生素D2紫外轉化的工藝

食物中的維生素D主要是在紫外線照射后獲得，因此被稱為“陽光維生素”，在人體代謝過程中發(fā)揮著重要作用。多項研究表明，食用菌經過紫外線照射后，其中維生素D2的含量會出現(xiàn)不同程度的升高，但是轉化率會受影響，因此需對轉化條件進行優(yōu)化，最大限度地提高食用菌中維生素D2的含量。曲面響應是一種常用的統(tǒng)計方法，可以在受多因素影響的問題中，利用模型獲得最佳解決方案。目前，尚無利用曲面響應法優(yōu)化金針菇紫外轉化條件的報道，故本文以金針菇為材料，優(yōu)化紫外轉化條件，以期為金針菇中維生素D的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1.材料與設備

1.1材料與試劑

食用菌（購自南昌農貿市場）；維生素D2標準品（COOLBJC，純度99%，10mg）；甲醇（SIGMA，色譜純）；乙腈（SIGMA，色譜純）；無水乙醇（SIGMA，分析純）。

1.2儀器與設備

高效液相色譜儀（Agilent1260）；高效液相柱（ZORBAX300SB-C18）；精密電子天平；凍干機（霍爾德HD-LG10A）；超聲機（尚儀SN-QX-08E）；紫外燈（星創(chuàng)紫光）。

2.實驗與方法

2.1色譜條件

色譜柱：ZORBAX300SB-C18（4.6×100mm，3.5μm）；流動相：甲醇：水（95：5）；流速：1mL/min；檢測波長：282nm；柱溫：30℃；進樣量：10μL。

2.2樣品處理

精確稱取1.0g金針菇子實體粉末，加入10mL無水乙醇，60℃超聲提取15min，靜置沉淀，移取上清。之后向殘渣中繼續(xù)加入10mL無水乙醇，60℃超聲15min，合并上清，離心10min，無水乙醇定容至10mL即得。

2.3單因素試驗設計

2.3.1時間。準確稱取100g金針菇子實體3份，在30℃、紫外線UVB波段下，分別照射15、20、30、60、90、120min，立即冷凍干燥，按照提取方法提取后進行色譜分析，每個重復3次。

2.3.2溫度。準確稱取100g金針菇子實體3份，分別置于10、20、30、40、50、60℃環(huán)境下，給予紫外線UVB波段處理60min，立即冷凍干燥，按照提取方法提取后進行色譜分析，每個重復3次。

2.3.3波長。準確稱取100g金針菇子實體3份，在30℃環(huán)境下分別給予UVA、UVB、UVC波段紫外線處理60min，立即冷凍干燥，按照提取方法提取后進行色譜分析，每個重復3次。

2.4Box-Benhnken中心組合試驗設計

在單因素試驗的基礎上，選擇對維生素D2含量影響較大的三個因素，利用Design-Expert13軟件設計三因素三水平的響應面試驗，如表1所示。

3.結果與分析

3.1維生素D2標準曲線繪制

以峰面積為縱坐標、維生素D2濃度為橫坐標，得出標準曲線及回歸方程為：Y=31125x-4314.9，R2=0.9994，線性范圍為1.0-40μg/mL，維生素D2濃度與峰面積之間存在良好的線性關系。

3.2單因素試驗結果分析

3.2.1時間。不同照射時間下，維生素D2的含量會隨時間增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在15、20、30、60、90、120min的維生素D2含量分別為28.18、35.79、49.46、52.71、47.32、46.27μg/g，在60min時含量最高，故最適時間選擇為60min。

3.2.2溫度。在不同溫度影響下，維生素D2的含量隨溫度升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在10、20、30、40、50、60℃溫度下維生素D2的含量分別為13.11、18.21、23.28、18.6、16.45、14.89μg/g，在30℃時含量最高，故最適溫度選擇為30℃。

3.2.3波長。不同紫外波長對維生素D2含量的影響十分明顯，在UVA、UVB、UVC的含量分別為0.65、18.6、392μg/g，在UVC波段含量增長最明顯，故最適波段選擇為UVC。

3.3曲面響應試驗結果分析

3.3.1響應面設計方案及結果?；趩我蛩卦囼灲Y果，以時間（A）、溫度（B）、波長（C）為自變量，維生素D2含量（Y）為響應值，對金針菇中維生素D2進行響應面試驗優(yōu)化，結果如表2所示。

3.3.2回歸方程擬合及方差分析。采用Design-Exper13軟件對所得數(shù)據(jù)進行分析，回歸分析結果如表3所示。對各因素回歸擬合后，得到回歸方程為：Y=418.2-7.47A-5.94B+22.87C+11.33AB+2.16AC-1.03BC-46.47A2-45.48B2-347.34C2

回歸模型的R2=0.9983，R2adj=0.9961。由方差分析可知，回歸方程模型顯著（P＜0.01），說明模型與實際擬合良好，方法可靠；失擬合不顯著（P＞0.05），說明所得方程與實際擬合中非正常誤差占比小，可用該回歸方程進行分析。

3.3.3響應面圖分析。因素交互作用響應面和等高線如圖1所示，通過該組圖對任意兩因素的交互影響進行分析，從中確定最佳因素范圍。

通過響應面實驗，分析得到維生素D2最佳工藝參數(shù)為：時間90min、溫度30.5℃、波長257.7nm，在此條件下維生素D2的理論含量為364.87μg/g。為驗證模型所得最佳工藝參數(shù)的可行性，采用上述參數(shù)進行驗證實驗，考慮到實際操作，調整參數(shù)為：時間90min、溫度31℃、波長254nm，通過3組平行實驗得到維生素D2的含量為361.32μg/g，與模型預測值接近，證明響應面試驗所得工藝條件可行。

綜上所述，本研究在單因素的基礎上，以維生素D2含量為指標，通過響應面法對金針菇紫外轉化的工藝進行優(yōu)化，最終得到的參數(shù)為：時間90min、溫度31℃、波長254nm，為富含維生素D2的金針菇產品的開發(fā)和利用提供了一定的參考。

課題項目：2020年度江西省教育廳科學技術研究項目“五種常見食用菌中麥角甾醇生成維生素D的條件研究”（GJJ207606）。

作者簡介：萬安露（1991-），女，漢族，江西南昌人，講師，碩士研究生，研究方向為藥物分析。