3种紫外辐照处理食用菌粉中维生素D2及麦角甾醇热稳定性分析

（陕西理工大学维生素D生理与应用研究所/陕西省资源生物重点实验室/生物科学与工程学院，陕西汉中723000）

维生素D（2vitamin D2，VD2）是维生素D（vitamin D，VD）家族的重要一员，能调节钙磷的代谢，维持骨骼的健康，在临床上用于预防和治疗佝偻病、骨质软化及甲状旁腺功能低下等疾病[1-3]。调查显示当前世界范围内VD缺乏严重并呈现逐年上升趋势[4-9]。VD2人体自身不能合成，需通过食物补充。食用菌中不含VD2或含量极低，但却含有较高的前体-麦角甾醇。食用菌通过紫外辐照处理，其VD2含量大幅度提高，可作为补充VD的食品及药品的重要天然原料[10]。

有关VD的热稳定性，国内外较多集中于维生素D（3vitamin D3，VD3）且研究结果具有不一致性，Kreutler等[22]研究表明对光照、加热、氧非常稳定，Charlton等[23]研究表明VD对氧和酸稳定，但对加热、高湿以及痕量矿物质存在下不稳定，Blanco等[24]研究表明对光照、加热、氧均不稳定。这些结果的不一致可能和研究中VD的载体差异有关[25]。胡代花[26]考察了分析纯VD2在 20、40、60、80、100、150 ℃及 200 ℃放置2h后的含量变化，结果表明分析纯VD2的热稳定性较差，60℃和200℃存放2 h，VD2的损失率高达44.4%和100%。对于以食用菌为载体的VD2及其前体麦角甾醇的热稳定性，以及在不同温度不同时间的变化规律尚未见报道。在富含VD2食用菌产品的生产、储存、运输、烹调和食用等过程中涉及干燥、灭菌、漂烫、蒸煮、烹炒、油炸、煎烤等高温操作，明确以食用菌粉为载体的VD2和麦角甾醇热稳定性，对保证和提高VD2的生物利用度，具有重要现实意义。

本文比较了紫外辐照处理的金针菇、平菇和香菇在 40、60、80、100、120 ℃不同温度下处理 20、40、60、90、120 min，以及115℃高压湿热灭菌处理15 min后VD2和麦角甾醇的含量变化，同时对热处理样品进行色差分析，旨在为其产品开发及膳食应用提供理论基础和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜金针菇、平菇、香菇子实体：汉中市过街楼蔬菜批发市场，剪去根部约2 cm，金针菇和平菇撕成8 mm～10 mm薄条，香菇切成3 mm～4 mm薄片，置于电热鼓风干燥箱中60℃烘干，粉碎后过40目筛，装袋密封4℃保存备用。分别称取4.0 g干制香菇、金针菇、平菇子实体粉置于250 mL烧杯中，按照1∶20（g/mL）的料液比加入80 mL无水乙醇，置于紫外转化箱中，固定照射距离40 cm，照射温度为25℃，UV-C照射联合磁力搅拌120 min后减压蒸除溶剂，烘干，即得紫外转化后子实体粉，参照高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）文献方法[27]测定所得紫外转化后金针菇、平菇、香菇子实体粉中VD2的含量分别为 420、615、718 μg/g（干重），麦角甾醇的含量分别为 726、1044、2207 μg/g（干重）。

麦角甾醇、VD2标准品：西安美仑生物技术有限公司；无水乙醇（分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司；乙醇、乙腈、甲酸（色谱级）：阿拉丁试剂（上海）有限公司。

1.2 仪器与设备

1260高效液相色谱仪：Agilent科技（中国）有限公司；适于家庭使用的快速提高食物维生素D含量的装置：陕西理工大学维生素D生理与应用实验室研制（专利号ZL2013204910613）；FW177中草药粉碎机、101-3A电热鼓风干燥箱：天津泰斯特仪器有限公司；BSA224S-CW电子天平：北京赛多利斯仪器有限公司；5810R低速离心机：德国Eppendorf有限公司；KQ-500E超声波清洗仪（固定功率500 W，频率40 kHz）：昆山舒美超声仪器有限公司；C-MAG HS 7磁力搅拌器、RV10旋转蒸发仪：德国IKA（中国）有限公司；BCD-278TAJ冰箱：青岛海尔股份有限公司；3nh NR-145精密色差仪：深圳三恩时科技有限公司；GR60DA灭菌锅：美国ZEALWAY有限公司；标准检验筛：浙江省上虞市大亨桥化验仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 不同加热温度对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

分别称取1.0 g紫外转化后金针菇、平菇、香菇子实体粉置于玻璃培养皿中，在电热鼓风干燥箱中分别于 40、60、80、100、120 ℃不同温度下处理 120 min，冷却后密封冷藏保存。称取0.2 g加热处理后子实体粉，按照1∶15（g/mL）料液比加入无水乙醇 3 mL，50℃超声辅助提取（功率500 W，频率40 kHz）两次，每次25 min，离心（3 500 r/min）10 min，合并上清液并定容至6 mL，0.45 μm微孔滤膜滤过，直接进色谱系统分析。参照线性回归方程、溶液总体积和称样量计算子实体粉中VD2和麦角甾醇含量。每个处理做3次重复。

1.3.2 不同加热温度和加热时间对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

分别称取1.0 g紫外转化后金针菇、平菇、香菇子实体粉置于玻璃培养皿中，在电热鼓风干燥箱中分别于 40、60、80、100、120 ℃不同温度下处理 20、40、60、90、120 min，冷却后密封冷藏保存。加热处理后子实体粉中VD2和麦角甾醇含量测定同1.3.1。每个处理做3次重复。

1.3.3 高压湿热灭菌处理对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

分别称取1.0 g紫外转化后金针菇、平菇、香菇子实体粉置于玻璃试管中，115℃高压湿热灭菌处理15 min，冷却后密封冷藏保存。高压湿热灭菌处理后子实体粉中VD2和麦角甾醇含量测定同1.3.1。每个处理做3次重复。

1.3.4 不同加热处理对3种食用菌子实体干粉颜色影响

取对照处理及 40、60、80、100、120 ℃不同温度下处理2 h的子实体干粉，以色差仪测定子实体粉驻L、驻a、驻b 及 驻E 颜色数据，并与对照处理进行比较[16，28]。

1.3.5 色谱条件及线性

Agilent RP C18色谱柱（4.6 ×100 mm，3.5 μm），柱温30℃，流速1.0 mL/min，进样量10 μL。流动相为乙腈-0.1%甲酸水溶液（95∶5，体积比），检测波长264 nm。线性回归方程为y=17.37x-10.65，线性范围为1.00 μg/mL～800.00 μg/mL。麦角甾醇线性回归方程为y=7.59x+11.51，线性范围为1.00 μg/mL～2 000.00 μg/mL。

1.3.6 数据处理与分析

试验数据统计分析采用SPSS 21.0软件和Graph－Pad Prism软件进行，方差分析采用ANOVA和一般线性模型（general linear model，GLM）进行，多重比较采用Duncan法，显著性检验采用Tukey法。

2 结果与分析

2.1 不同加热温度对3种食用菌干粉中和麦角甾醇含量的影响

图1 不同温度对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响Fig.1 Effect of temperature on the content of vitamin D2and ergosterol in three edible mushroom powder

结果表明不同加热温度对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量均具有高度显著影响（p＜0.001），但对3种食用菌的影响程度和变化规律不尽相同。其中对香菇的影响最大，在 40、60、80、100、120℃不同温度处理下，VD2的存留率分别为117.76%、117.92%、99.05%、32.51%和0%，麦角甾醇的存留率分别为114.53%、125.33%、102.63%、87.77%和21.82%，且在40℃和60℃下，和麦角甾醇的含量均较处理前显著升高（p＜0.05），当温度提高至80、100℃和120℃时，和麦角甾醇的含量均较处理前显著降低（p＜0.05）。

对于金针菇而言，在 40、60、80、100、120 ℃不同温度下，VD2的存留率分别为118.76%、107.05%、98.76%、84.16%和46.94%，麦角甾醇的存留率分别为96.27%、87.87%、83.80%、67.47%和49.14%，且在40℃下，的含量较处理前显著升高（p＜0.05），当温度提高至100℃和120℃时，VD2和麦角甾醇的含量均较处理前显著降低（p＜0.05）。

对于平菇而言，在 40、60、80、100、120 ℃不同温度处理下，的存留率分别为99.60%、105.05%、97.21%、74.82%和56.91%，麦角甾醇的存留率分别为97.51%、85.82%、105.68%、57.80%和51.70%，且在40、60℃和80℃下，VD2和麦角甾醇的含量均较处理前无显著差异（p＞0.05），当温度提高至100℃和120℃时，VD2和麦角甾醇的含量均较处理前显著降低（p＜0.05）。

2.2 不同加热温度不同加热时间对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

表1 温度、时间及其交互作用对3种食用菌中和麦角甾醇含量影响的GLM显著性分析结果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 温度、时间及其交互作用对3种食用菌中和麦角甾醇含量影响的GLM显著性分析结果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、**、***分别表示无显著差异（p＞0.05）、极显著差异（p＜0.01）、高度显著差异（p＜0.001）。

F值-麦角甾醇金针菇 平菇 香菇 金针菇 平菇 香菇温度 67.39*** 36.72*** 723.53*** 26.24*** 25.39*** 123.03***时间 1.87NS 2.19NS 24.33*** 0.99NS 5.24** 12.02***温度×时间 4.395*** 1.89NS 11.98*** 1.64NS 1.45NS 6.97***变异源 F值-VD2

2.2.1 不同加热温度不同加热时间对金针菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

不同温度和时间对金针菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响见图2。

图2 不同温度和时间对金针菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响Fig.2 Effect of temperature and time on the content of vitamin D2 and ergosterol in enoki mushroom powder

结果表明，不同加热温度不同加热时间对金针菇干粉中VD2和麦角甾醇含量均具有高度显著影响（p＜0.001）。在40℃下，当加热时间为120 min时，VD2含量极显著升高（p＜0.01），其存留率为处理前的128.57%，但麦角甾醇的含量无显著差异，其存留率为处理前的96.28%；在60℃下，当加热时间为40 min和60 min时，VD2含量较处理前无显著差异，而麦角甾醇含量均较处理前极显著降低（p＜0.01），其存留率为处理前的79.72%和77.15%，随着加热时间的延长，麦角甾醇含量升高，但与处理前无显著差异；在100℃下，当加热时间为120 min时，VD2和麦角甾醇含量均极显著降低（p＜0.01），其存留率分别为处理前的80.24%和67.51%；在120℃下，随着加热时间的延长，VD2和麦角甾醇的含量高度显著降低（p＜0.001），20、40、60、90、120 min处理下VD2的存留率分别为86.30%、74.06%、74.26%、59.76%和47.00%，麦角甾醇的存留率分别为68.79%、59.66%、61.86%、55.98%和49.17%。

2.2.2 不同加热温度不同加热时间对平菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

不同温度和时间对平菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响见图3。

图3 不同温度和时间对平菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响Fig.3 Effect of temperature and time on the content of vitamin D2and ergosterol in oyster mushroom powder

2.2.3 不同加热温度不同加热时间对香菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

不同温度和时间对香菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响见图4。

图4 不同温度和时间对香菇干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响Fig.4 Effect of temperature and time on the content of vitamin D2and ergosterol in shiitake mushroom powder

2.3 高压湿热灭菌处理对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响

图5 高压湿热灭菌处理对3种食用菌干粉中VD2和麦角甾醇含量的影响Fig.5 Effect of high pressure wet and heat sterilization on the content of vitamin D2and ergosterol in three edible mushroom powders

结果表明，高压湿热灭菌处理对3种食用菌干粉中VD2含量有高度显著影响（p＜0.001），对麦角甾醇含量有显著影响（p＜0.05）。在115℃湿热灭菌15 min处理条件下，金针菇、平菇和香菇中VD2含量均高度显著降低（p＜0.001），其中香菇中的 VD2全部损失，平菇和金针菇中VD2的存留率分别为18.28%和47.34%；金针菇中麦角甾醇含量极显著降低（p＜0.01），存留率为84.16%；平菇中麦角甾醇含量极显著升高（p＜0.01），存留率为131.77%；香菇中麦角甾醇含量高度显著降低（p＜0.001），存留率仅为 13.73%。

2.4 不同加热处理对3种食用菌干粉中颜色影响

不同温度对3种食用菌干粉颜色影响见图6。

图6 不同温度对3种食用菌干粉颜色影响Fig.6 Effect of temperature on the color of three edible mushroom powders

结果表明，不同加热温度对3种食用菌干粉颜色均具有极显著影响（p＜0.01），随着加热温度的升高，样品出现不同程度的褐化，但对3种食用菌的影响程度和变化规律不尽相同。其中对香菇的影响最大，在60℃和80℃不同温度处理下，其干粉驻L值与对照处理相比极显著降低（p＜0.01），在80℃和100℃不同温度处理下，其干粉驻L值与对照处理相比高度显著降低（p＜0.001）；对于金针菇，在60℃和80℃不同温度处理下，其干粉驻L值与对照处理相比极显著降低（p＜0.01），在120℃处理条件下，其干粉驻L值与对照处理相比高度显著降低（p＜0.001）；对于平菇，在 40、60、80、100、120℃不同温度处理下，其干粉驻L值与对照处理相比均无显著差异（p＞0.05）。

3 结论与讨论

以食用菌干粉为载体的VD2热稳定性较差，但对3种食用菌的影响程度和变化规律不尽相同。其中对香菇的影响最大，在100℃处理40、60、90、120 min时，的存留率分别为82.30%、65.68%、46.27%和32.54%；在120℃处理20 min的存留率仅为36.08%，处理40 min VD2的损失率为100%。在120℃处理40、60、90、120 min时，麦角甾醇的存留率分别为74.60%、54.66%、33.83%和21.82%；对于金针菇，在100、120 ℃处理 2 h，的存留率分别为84.16%和46.94%，麦角甾醇的存留率分别为67.47%和49.14%；对于平菇，在100、120℃处理2 h，VD2的存留率分别为74.82%和56.91%，麦角甾醇的存留率分别为57.80%和51.70%。在115℃湿热灭菌15 min处理条件下，香菇中的VD2全部损失，平菇和金针菇中VD2的存留率分别为18.28%和47.34%。研究结果表明，100℃以上高温处理下，3种食用菌粉中VD2和麦角甾醇含量不同程度下降，但在较低温度下，其VD2和麦角甾醇含量不同程度升高。如香菇在40℃和60℃处理2 h，金针菇在40℃处理2 h下VD2含量均较处理前显著升高。研究表明，食用菌中麦角甾醇转化为VD2的较佳温度为40℃左右[14，28]，表明该处理条件下有利于食用菌中的麦角甾醇进一步转化为VD2。此外，香菇在40℃和60℃处理2 h，平菇在40℃处理20 min和60 min下，麦角甾醇含量较处理前均显著提高。在115℃湿热灭菌15 min处理条件下，平菇中麦角甾醇含量也极显著升高。Mau等[29]比较了几种食用菌在UV-C不同照射时间下麦角甾醇的含量变化，结果表明食用菌种类不同，变化规律差异较大，对于双孢菇，随着照射时间的延长，麦角甾醇含量逐渐降低，如双孢菇在0.5、1 h和2 h照射下，麦角甾醇的含量分别为照射前的60%、33%和12%。但对于其他几种食用菌，麦角甾醇的含量随着照射时间的延长逐渐提高或先提高后降低，如在 0.5、1、2 h 照射下，Agaricus bitorquis大肥蘑菇中麦角甾醇的含量分别为照射前的86%、155%和502%，香菇中麦角甾醇的含量分别为照射前的107%、126%、96%，Volvariellavolvacea草菇中麦角甾醇的含量分别为照射前的52%、126%、116%。本研究结果与Mau等[29]的研究结果较一致，可能因为该处理条件下，有利于食用菌细胞膜中的麦角甾醇的释放，但具体机制还需要进一步研究。

香菇和金针菇分别在60℃和80℃及更高温度处理下，其干粉驻L值与对照处理相比均极显著降低。胡代花前期研究表明，分析纯VD2在20℃～200℃不同温度处理2 h下，其外观颜色随着温度的升高，肉眼观测呈现浅黄色、黄褐色、红褐色的显著变化趋势[26]。而本研究结果表明，食用菌粉的外观颜色肉眼观测无显著变化，但在较高温度处理下，其驻L值与对照处理相比显著降低。以上研究结果为富含VD2的食用菌产品开发及膳食应用提供了重要的理论基础和数据支撑。