曹少谦,陈麒宇,程 亮

(1.浙江万里学院生物与环境学院,浙江宁波 315000; 2.浙江省镇海中学,浙江宁波 315000)

香菇(Lentinusedodes),又名花菇、香蕈、香信等,性平味甘,味道鲜美,香气沁人,营养丰富,素有“山珍之王”之称,是高蛋白、低脂肪的营养保健食品[1]。香菇是我国重点研究的资源食用菌之一,具有预防骨骼疾病,降低心血管疾病、提高人体免疫力及抗癌防癌等生理功能[2]。

维生素D是人体必需的脂溶性类固醇衍生物,除调节钙磷代谢的营养功能外,还具有抗肿瘤、预防心血管病、自身免疫性疾病及糖尿病等作用。与健康密切相关的形式有维生素D2(麦角钙化醇)和维生素D3(胆钙化醇)。维生素D3可通过人体表皮细胞的7-脱氢胆固醇(维生素D原)经日光照射后异构化获得[3],而维生素D2人体自身无法合成。我国儿童软骨病、佝偻病和老年骨质疏松症的发病率较高[4],因此,有必要寻求多种膳食途径补充机体维生素D水平。

香菇中含有一般果蔬所缺乏的麦角固醇,当麦角固醇受到阳光或紫外线(UV)的照射,可转化为维生素D2,是维生素D2的前体物质[5]。天然种植的香菇中维生素D的含量较低,但麦角固醇含量较高,故可视为提高膳食中维生素D含量的重要原料。有研究表明，UV或阳光照射可提高食用菌中维生素D2的含量。白晨等[6]从香菇中提取麦角固醇,经UV照射1 h后，测得麦角固醇转化成维生素D2的收率为4.5%;淼景赟等[5]和樊晓飞[7]研究了紫外光使麦角固醇转化为维生素D2的新工艺;Guan等[8]研究表明，UV-C处理会使双孢蘑菇中维生素D2含量增加,但对麦角固醇的含量无显著影响。然而,也有研究表明,尽管紫外照射可有效提高食用菌中维生素D2水平,但由于紫外照射时间较长,使子实体的外观性状发生变化,造成子实体褐变程度增加,维生素C含量降低,产品的品质和商品性大大降低[9]。因此,有必要选用更为安全有效的加工处理技术。

脉冲强光(intense pulsed light,IPL)是近年来兴起的非热物理杀菌技术之一,利用无汞惰性气体光源，以脉冲的形式，发射波长从100～1100 nm的电磁波辐射,其强度相当于太阳光到达海平面的20000倍,可对固态食品、包装材料表面和透明液态食品等进行杀菌,从而达到延长食品货架期的目的,具有操控简单、省时、无残留、环境污染及应用范围广等优点[10]。脉冲强光照射在杀灭香菇表面微生物,延长新鲜鲜菇的货架期的同时,能否有效地促使香菇中的麦角固醇转化为维生素D2,以增加其营养功效,目前该方面的研究还未见有关报道。因此,以新鲜香菇为原料,研究不同的IPL能量照射、原料预处理方式以及干燥条件，对香菇中维生素D2含量以及其它主要成分的影响,以探索一种简便、快速、安全的提高香菇中维生素D2含量的方法,为IPL处理在食用菌中的应用，以及提高食用菌营养品质提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香菇(品种为地菇-139) 宁波市蔬菜副食品批发交易市场,选取朵形完整、菇肉肥厚、盖面平滑、色泽正常、个体大小一致、无破损、无畸形、无病虫害的菇体,进行去根去泥处理;聚乙烯食品封口袋 沃尔玛超市。维生素D2标准品(纯度为HPLC≥98%) 上海晶纯试剂有限公司;无水甲醇(色谱纯) 天津四友生物医学技术有限公司;乙腈(色谱纯) 国药集团化学试剂有限公司;3,5-二硝基水杨酸(DNS)、蒽酮、无水乙醇(分析纯)、抗坏血酸、石油醚(沸程30～60 ℃)等 均为分析纯。

C400(8(6.5-18型脉冲强光仪器设备:灯管总长170 mm,极距140 mm,直径6 mm;紫外区能量占总能量约20%,其中C波段(220～280 nm)占8%,B波段(380～320 nm)占4%,A波段(320～400 nm)占8%;脉冲频率3 次/s。紫外灯设备:灯管总长170 mm,直径6 mm;照射强度0.08 mJ/cm2;最大吸收波长254 nm。

Agilent 1100型高效液相色谱仪 美国Agilent科技公司;Alpha 1-2 LDplus型真空冷冻干燥仪 北京五洲东方科技发展有限公司;TQ-2型涡旋混合器 上海琪特分析仪器有限公司;centrifuge 5804R型高速冷冻离心机 德国Eppendorf股份公司;RE-2000型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂;UGC-12C型氮吹仪 北京优晟联合科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 照射方式对香菇中维生素D2含量的影响 取完整的新鲜香菇150 g,随机平均分成3组,用聚乙烯食品袋装袋。紫外处理组(UV处理组),照射总时间为25 min,双面照射,每面照射12.5 min;脉冲处理组(IPL处理组),单次脉冲能量为2.2 mJ/cm2,总照射时间为50 s,双面照射;同时设置空白对照组。将处理后的样品经真空冷冻干燥后研碎,并置于-18 ℃储藏备用。

1.2.2 预处理方式对IPL照射香菇中维生素D2含量的影响 取完整的新鲜香菇150 g,随机平均分成3组。第1组为对照组,即将完整香菇直接用聚乙烯食品袋装袋;第2组用切片器将香菇切成3 mm的薄片,用聚乙烯食品袋装袋;第3组用切片器将香菇切成1 mm的薄片,用聚乙烯食品袋装袋。将这3组样品进行IPL处理,单次脉冲能量为2.2 mJ/cm2,总照射时间为50s,双面照射。将处理后的样品经真空冷冻干燥后研碎,并置于-18 ℃储藏备用。

1.2.3 IPL照射能量对香菇中维生素D2含量的影响 取完整的新鲜香菇150 g,切成3 mm的薄片,混匀后随机平均分成3组,用聚乙烯食品袋装袋。将这3组样品进行IPL处理,单次脉冲能量分别为2.2、3.2、4.4 mJ/cm2,总照射时间为50 s,双面照射。将对照组及处理后的样品经真空冷冻干燥后研碎,并置于-18 ℃储藏备用。

1.2.4 IPL照射时间对香菇中维生素D2含量的影响 取完整的新鲜香菇150 g,切成3 mm的薄片,混匀后随机平均分成3组,用聚乙烯食品袋装袋。将这3组样品进行IPL处理,单次脉冲能量为2.2 mJ/cm2,总照射时间分别为10、50、100 s,双面照射。将处理后的样品经真空冷冻干燥后研碎,并置于-18 ℃储藏备用。

1.2.5 IPL照射后干燥方式对香菇中维生素D2含量的影响 取完整的新鲜香菇200 g,切成3 mm的薄片,混匀后随机平均分成4组,用聚乙烯食品袋装袋。将这4组样品进行IPL处理,单次脉冲能量为2.2 mJ/cm2,总照射时间50 s,双面照射。将处理后的样品分别采用真空冷冻干燥、60 ℃真空干燥(真空度-0.08 MPa)、60 ℃热风干燥和80 ℃热风干燥,干燥结束后研碎,并置于-18 ℃储藏备用。

1.2.6 维生素D2含量测定 测定方法依照参考文献[11]。样品处理:准确称取样品粉末3 g左右,于50 mL塑料离心管中,加入15 mL 70%的乙醇溶液,混匀后超声提取10 min。在室温下于涡旋混合器涡旋10 min,加入20 mL石油醚涡旋30 min,将混合液于4 ℃以8000 r/min的条件下离心10 min,取出上清液,在相同条件下重复萃取2次,合并2次提取液。用旋转蒸发仪(带棕色茄型烧瓶)浓缩至少量,用石油醚少量多次洗下残留液,用氮吹仪将石油醚吹干后加3 mL无水乙醇溶解,再用0.22 μm有机滤膜过滤后待测。

维生素D2标准溶液的配制:准确称取一定量的维生素D2标准品于5 mL容量瓶,用少量无水乙醇溶解后定容至刻度线,标准储备液的浓度为2100 μg/mL。取适量标准储备液用无水乙醇稀释成系列标准溶液,用0.22 μm有机滤膜过滤后待测。

HPLC分析法:色谱柱:Hypersil ODS C-18柱(Agilent,250 mm×4.6 mm×5μm);流动相:甲醇与乙腈的体积比为10∶90;流速:1.2 mL/min;进样量:20 μL;柱温:30 ℃;检测波长:265 nm。在该色谱条件下,以保留时间进行定性,峰面积进行定量。维生素D2的标准曲线为:y=13.85183x+9.88318,(R2=0.998)。

1.2.7 IPL处理和UV处理对香菇中其他成分的影响 香菇参照1.2.1方法处理,分析照射方式对香菇中水分、总糖、还原糖、蛋白质、脂肪、维生素C以及甲醛的影响。

1.2.7.1 水分含量的测定 干燥法[12]

1.2.7.2 总糖的测定 蒽酮比色法测定[13]

1.2.7.3 还原糖的测定 3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法测定[14]

1.2.7.4 蛋白质的测定 凯氏定氮法测定[12]

1.2.7.5 脂肪的测定 索氏抽提法测定[12]

1.2.7.6 维生素C的测定 紫外分光光度法测定[15]

1.2.7.7 甲醛的测定 乙酰丙酮法测定[16]

1.3 数据处理

各组数据用实验结果的平均值±标准差表示,用SAS专用软件进行单因素方差分析,观察其显著性。当p<0.05为差异显著,当p>0.05为差异不显著。

2 结果与分析

2.1 照射方式对香菇中维生素D2含量的影响

图1 照射方式对香菇中维生素D2含量的影响Fig.1 The effect of irradiation method on VD2 content in Lentinus edodes注:不同小写字母之间有显著性差异,p<0.05;图2～图5同。

2.2 香菇预处理方式对IPL照射后维生素D2含量的影响

由图2可知,不同厚度的香菇切片经IPL处理后，维生素D2含量相差较大,不切片的香菇经IPL处理后，维生素D2含量为34.30 μg/g,切成3 mm厚度的香菇片后,维生素D2含量升至124.16 μg/g,而1 mm厚度的香菇片维生素D2为150.27 μg/g。由此可见,香菇切片后,IPL处理可使麦角固醇向维生素D2转化的效率增大,且切片越薄,转化效率越高。这是由于香菇的菌褶比菌盖形态精细且有更大的表面积,切片后菌褶曝光面积增大,且切片越薄,菌褶曝光面积也越大,使其麦角固醇转化为维生素D2的效率显著提高。

图2 预处理方式对IPL照射香菇后维生素D2含量的影响Fig.2 The effect of pretreatment on VD2 content in Lentinus edodes irradiated by IPL

2.3 IPL单次照射能量对香菇中维生素D2含量的影响

由图3可知,在所测定的单次脉冲能量范围内,随着脉冲能量的增大,香菇中维生素D2含量不断增加,表明麦角固醇向维生素D2转化的效率与脉冲能量呈正相关。

图3 IPL单次照射能量对香菇中维生素D2含量的影响Fig.3 The effect of IPL energy on VD2 content in Lentinus edodes

2.4 IPL照射时间对香菇中维生素D2含量的影响

由图4可知,未经IPL照射的香菇维生素D2含量为2.03 μg/g;经过10 s的短暂闪照,其维生素D2含量迅速增加至45.44μg/g,增加了21.38倍;闪照100 s后,增加至151.83μg/g,增加了73.79倍。表明随着闪照时间的延长,香菇中维生素D2含量不断增加。

图4 IPL照射时间对香菇中维生素D2含量的影响Fig.4 The effect of IPL time on VD2 content in Lentinus edodes

2.5 IPL照射后干燥方式对香菇中维生素D2含量的影响

由图5可知,IPL处理后的香菇经不同的干燥方式处理,其维生素D2含量变化较少,但60 ℃热风干燥样品其维生素D2含量比同温下真空干燥的低6.93%,与真空冷冻干燥和60 ℃真空干燥样品相比有显著差异(p<0.05),而与80 ℃热风干燥样品相比无显著差异(p>0.05)。表明IPL处理后的香菇，在后续热加工处理中，维生素D2损失较少,但尽量在低温隔氧条件下进行。

图5 IPL照射后干燥方式对香菇中维生素D2含量的影响Fig.5 The effect of drying method on VD2 content in Lentinus edodes irradiated by IPL

2.6 不同处理对香菇中其它成分的影响

由表1可知,脉冲强光以及紫外光处理对香菇中水分、蛋白质和脂肪的含量无显著性影响(p>0.05),但可增加香菇中总糖、还原糖和维生素C的含量(p<0.05)。这可能是由于脉冲强光以及紫外光处理减低氧化酶以及呼吸强度,延缓菇体衰老,因而降低了还原糖和维生素C等营养物质的损耗[19-20]。

表1 照射方式对香菇中其它成分的影响Table 1 The effect of irradiation method on other components of Lentinus edodes

香菇中的甲醛是香菇生长发育过程中逐步形成的,是香菇特有正常生理代谢产物。由表1可知,对照组香菇中甲醛的含量为8.22 mg/kg,经过紫外照射和脉冲强光照射后,甲醛含量有所变化,但与空白组均无显著性差异(p>0.05)，且样品中含量均远远低于我国质检总局与日方暂定的香菇中甲醛含量的新标准[21](鲜香菇为63 mg/kg,干香菇为300 mg/kg)。

3 结论

UV和IPL处理均可大幅增加香菇麦角固醇向维生素D2转化的效率,提高香菇维生素D2含量,且IPL处理效果优于UV处理;香菇切片后菌褶曝光面积增大,使其麦角固醇转化为维生素D2的效率快速提高;随着单次脉冲能量的增加及脉冲时间的延长,香菇中的维生素D2含量不断增加;香菇中维生素D2比较稳定,不同干燥方式对其含量影响相对较小,真空干燥方式略好于热风干燥。此外,UV和IPL处理可增加糖和维生素C的含量,对食品中蛋白质和脂肪无显著性影响,尤其是没有引起香菇中甲醛含量的增加,表明该方法安全高效,可有效提高食用菌营养品质,具有很好的发展应用前景。