曹少謙,陳麒宇,程 亮

(1.浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院,浙江寧波 315000; 2.浙江省鎮(zhèn)海中學(xué),浙江寧波 315000)

香菇(Lentinusedodes),又名花菇、香蕈、香信等,性平味甘,味道鮮美,香氣沁人,營養(yǎng)豐富,素有“山珍之王”之稱,是高蛋白、低脂肪的營養(yǎng)保健食品[1]。香菇是我國重點(diǎn)研究的資源食用菌之一,具有預(yù)防骨骼疾病,降低心血管疾病、提高人體免疫力及抗癌防癌等生理功能[2]。

維生素D是人體必需的脂溶性類固醇衍生物,除調(diào)節(jié)鈣磷代謝的營養(yǎng)功能外,還具有抗腫瘤、預(yù)防心血管病、自身免疫性疾病及糖尿病等作用。與健康密切相關(guān)的形式有維生素D2(麥角鈣化醇)和維生素D3(膽鈣化醇)。維生素D3可通過人體表皮細(xì)胞的7-脫氫膽固醇(維生素D原)經(jīng)日光照射后異構(gòu)化獲得[3],而維生素D2人體自身無法合成。我國兒童軟骨病、佝僂病和老年骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率較高[4],因此,有必要尋求多種膳食途徑補(bǔ)充機(jī)體維生素D水平。

香菇中含有一般果蔬所缺乏的麥角固醇,當(dāng)麥角固醇受到陽光或紫外線(UV)的照射,可轉(zhuǎn)化為維生素D2,是維生素D2的前體物質(zhì)[5]。天然種植的香菇中維生素D的含量較低,但麥角固醇含量較高,故可視為提高膳食中維生素D含量的重要原料。有研究表明，UV或陽光照射可提高食用菌中維生素D2的含量。白晨等[6]從香菇中提取麥角固醇,經(jīng)UV照射1 h后，測得麥角固醇轉(zhuǎn)化成維生素D2的收率為4.5%;淼景赟等[5]和樊曉飛[7]研究了紫外光使麥角固醇轉(zhuǎn)化為維生素D2的新工藝;Guan等[8]研究表明，UV-C處理會(huì)使雙孢蘑菇中維生素D2含量增加,但對麥角固醇的含量無顯著影響。然而,也有研究表明,盡管紫外照射可有效提高食用菌中維生素D2水平,但由于紫外照射時(shí)間較長,使子實(shí)體的外觀性狀發(fā)生變化,造成子實(shí)體褐變程度增加,維生素C含量降低,產(chǎn)品的品質(zhì)和商品性大大降低[9]。因此,有必要選用更為安全有效的加工處理技術(shù)。

脈沖強(qiáng)光(intense pulsed light,IPL)是近年來興起的非熱物理殺菌技術(shù)之一,利用無汞惰性氣體光源，以脈沖的形式，發(fā)射波長從100～1100 nm的電磁波輻射,其強(qiáng)度相當(dāng)于太陽光到達(dá)海平面的20000倍,可對固態(tài)食品、包裝材料表面和透明液態(tài)食品等進(jìn)行殺菌,從而達(dá)到延長食品貨架期的目的,具有操控簡單、省時(shí)、無殘留、環(huán)境污染及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[10]。脈沖強(qiáng)光照射在殺滅香菇表面微生物,延長新鮮鮮菇的貨架期的同時(shí),能否有效地促使香菇中的麥角固醇轉(zhuǎn)化為維生素D2,以增加其營養(yǎng)功效,目前該方面的研究還未見有關(guān)報(bào)道。因此,以新鮮香菇為原料,研究不同的IPL能量照射、原料預(yù)處理方式以及干燥條件，對香菇中維生素D2含量以及其它主要成分的影響,以探索一種簡便、快速、安全的提高香菇中維生素D2含量的方法,為IPL處理在食用菌中的應(yīng)用，以及提高食用菌營養(yǎng)品質(zhì)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香菇(品種為地菇-139) 寧波市蔬菜副食品批發(fā)交易市場,選取朵形完整、菇肉肥厚、蓋面平滑、色澤正常、個(gè)體大小一致、無破損、無畸形、無病蟲害的菇體,進(jìn)行去根去泥處理;聚乙烯食品封口袋 沃爾瑪超市。維生素D2標(biāo)準(zhǔn)品(純度為HPLC≥98%) 上海晶純試劑有限公司;無水甲醇(色譜純) 天津四友生物醫(yī)學(xué)技術(shù)有限公司;乙腈(色譜純) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;3,5-二硝基水楊酸(DNS)、蒽酮、無水乙醇(分析純)、抗壞血酸、石油醚(沸程30～60 ℃)等 均為分析純。

C400(8(6.5-18型脈沖強(qiáng)光儀器設(shè)備:燈管總長170 mm,極距140 mm,直徑6 mm;紫外區(qū)能量占總能量約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%;脈沖頻率3 次/s。紫外燈設(shè)備:燈管總長170 mm,直徑6 mm;照射強(qiáng)度0.08 mJ/cm2;最大吸收波長254 nm。

Agilent 1100型高效液相色譜儀 美國Agilent科技公司;Alpha 1-2 LDplus型真空冷凍干燥儀 北京五洲東方科技發(fā)展有限公司;TQ-2型渦旋混合器 上海琪特分析儀器有限公司;centrifuge 5804R型高速冷凍離心機(jī) 德國Eppendorf股份公司;RE-2000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠;UGC-12C型氮吹儀 北京優(yōu)晟聯(lián)合科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 照射方式對香菇中維生素D2含量的影響 取完整的新鮮香菇150 g,隨機(jī)平均分成3組,用聚乙烯食品袋裝袋。紫外處理組(UV處理組),照射總時(shí)間為25 min,雙面照射,每面照射12.5 min;脈沖處理組(IPL處理組),單次脈沖能量為2.2 mJ/cm2,總照射時(shí)間為50 s,雙面照射;同時(shí)設(shè)置空白對照組。將處理后的樣品經(jīng)真空冷凍干燥后研碎,并置于-18 ℃儲(chǔ)藏備用。

1.2.2 預(yù)處理方式對IPL照射香菇中維生素D2含量的影響 取完整的新鮮香菇150 g,隨機(jī)平均分成3組。第1組為對照組,即將完整香菇直接用聚乙烯食品袋裝袋;第2組用切片器將香菇切成3 mm的薄片,用聚乙烯食品袋裝袋;第3組用切片器將香菇切成1 mm的薄片,用聚乙烯食品袋裝袋。將這3組樣品進(jìn)行IPL處理,單次脈沖能量為2.2 mJ/cm2,總照射時(shí)間為50s,雙面照射。將處理后的樣品經(jīng)真空冷凍干燥后研碎,并置于-18 ℃儲(chǔ)藏備用。

1.2.3 IPL照射能量對香菇中維生素D2含量的影響 取完整的新鮮香菇150 g,切成3 mm的薄片,混勻后隨機(jī)平均分成3組,用聚乙烯食品袋裝袋。將這3組樣品進(jìn)行IPL處理,單次脈沖能量分別為2.2、3.2、4.4 mJ/cm2,總照射時(shí)間為50 s,雙面照射。將對照組及處理后的樣品經(jīng)真空冷凍干燥后研碎,并置于-18 ℃儲(chǔ)藏備用。

1.2.4 IPL照射時(shí)間對香菇中維生素D2含量的影響 取完整的新鮮香菇150 g,切成3 mm的薄片,混勻后隨機(jī)平均分成3組,用聚乙烯食品袋裝袋。將這3組樣品進(jìn)行IPL處理,單次脈沖能量為2.2 mJ/cm2,總照射時(shí)間分別為10、50、100 s,雙面照射。將處理后的樣品經(jīng)真空冷凍干燥后研碎,并置于-18 ℃儲(chǔ)藏備用。

1.2.5 IPL照射后干燥方式對香菇中維生素D2含量的影響 取完整的新鮮香菇200 g,切成3 mm的薄片,混勻后隨機(jī)平均分成4組,用聚乙烯食品袋裝袋。將這4組樣品進(jìn)行IPL處理,單次脈沖能量為2.2 mJ/cm2,總照射時(shí)間50 s,雙面照射。將處理后的樣品分別采用真空冷凍干燥、60 ℃真空干燥(真空度-0.08 MPa)、60 ℃熱風(fēng)干燥和80 ℃熱風(fēng)干燥,干燥結(jié)束后研碎,并置于-18 ℃儲(chǔ)藏備用。

1.2.6 維生素D2含量測定 測定方法依照參考文獻(xiàn)[11]。樣品處理:準(zhǔn)確稱取樣品粉末3 g左右,于50 mL塑料離心管中,加入15 mL 70%的乙醇溶液,混勻后超聲提取10 min。在室溫下于渦旋混合器渦旋10 min,加入20 mL石油醚渦旋30 min,將混合液于4 ℃以8000 r/min的條件下離心10 min,取出上清液,在相同條件下重復(fù)萃取2次,合并2次提取液。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(帶棕色茄型燒瓶)濃縮至少量,用石油醚少量多次洗下殘留液,用氮吹儀將石油醚吹干后加3 mL無水乙醇溶解,再用0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后待測。

維生素D2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:準(zhǔn)確稱取一定量的維生素D2標(biāo)準(zhǔn)品于5 mL容量瓶,用少量無水乙醇溶解后定容至刻度線,標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的濃度為2100 μg/mL。取適量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用無水乙醇稀釋成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,用0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后待測。

HPLC分析法:色譜柱:Hypersil ODS C-18柱(Agilent,250 mm×4.6 mm×5μm);流動(dòng)相:甲醇與乙腈的體積比為10∶90;流速:1.2 mL/min;進(jìn)樣量:20 μL;柱溫:30 ℃;檢測波長:265 nm。在該色譜條件下,以保留時(shí)間進(jìn)行定性,峰面積進(jìn)行定量。維生素D2的標(biāo)準(zhǔn)曲線為:y=13.85183x+9.88318,(R2=0.998)。

1.2.7 IPL處理和UV處理對香菇中其他成分的影響 香菇參照1.2.1方法處理,分析照射方式對香菇中水分、總糖、還原糖、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素C以及甲醛的影響。

1.2.7.1 水分含量的測定 干燥法[12]

1.2.7.2 總糖的測定 蒽酮比色法測定[13]

1.2.7.3 還原糖的測定 3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法測定[14]

1.2.7.4 蛋白質(zhì)的測定 凱氏定氮法測定[12]

1.2.7.5 脂肪的測定 索氏抽提法測定[12]

1.2.7.6 維生素C的測定 紫外分光光度法測定[15]

1.2.7.7 甲醛的測定 乙酰丙酮法測定[16]

1.3 數(shù)據(jù)處理

各組數(shù)據(jù)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,用SAS專用軟件進(jìn)行單因素方差分析,觀察其顯著性。當(dāng)p<0.05為差異顯著,當(dāng)p>0.05為差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 照射方式對香菇中維生素D2含量的影響

圖1 照射方式對香菇中維生素D2含量的影響Fig.1 The effect of irradiation method on VD2 content in Lentinus edodes注:不同小寫字母之間有顯著性差異,p<0.05;圖2～圖5同。

2.2 香菇預(yù)處理方式對IPL照射后維生素D2含量的影響

由圖2可知,不同厚度的香菇切片經(jīng)IPL處理后，維生素D2含量相差較大,不切片的香菇經(jīng)IPL處理后，維生素D2含量為34.30 μg/g,切成3 mm厚度的香菇片后,維生素D2含量升至124.16 μg/g,而1 mm厚度的香菇片維生素D2為150.27 μg/g。由此可見,香菇切片后,IPL處理可使麥角固醇向維生素D2轉(zhuǎn)化的效率增大,且切片越薄,轉(zhuǎn)化效率越高。這是由于香菇的菌褶比菌蓋形態(tài)精細(xì)且有更大的表面積,切片后菌褶曝光面積增大,且切片越薄,菌褶曝光面積也越大,使其麥角固醇轉(zhuǎn)化為維生素D2的效率顯著提高。

圖2 預(yù)處理方式對IPL照射香菇后維生素D2含量的影響Fig.2 The effect of pretreatment on VD2 content in Lentinus edodes irradiated by IPL

2.3 IPL單次照射能量對香菇中維生素D2含量的影響

由圖3可知,在所測定的單次脈沖能量范圍內(nèi),隨著脈沖能量的增大,香菇中維生素D2含量不斷增加,表明麥角固醇向維生素D2轉(zhuǎn)化的效率與脈沖能量呈正相關(guān)。

圖3 IPL單次照射能量對香菇中維生素D2含量的影響Fig.3 The effect of IPL energy on VD2 content in Lentinus edodes

2.4 IPL照射時(shí)間對香菇中維生素D2含量的影響

由圖4可知,未經(jīng)IPL照射的香菇維生素D2含量為2.03 μg/g;經(jīng)過10 s的短暫閃照,其維生素D2含量迅速增加至45.44μg/g,增加了21.38倍;閃照100 s后,增加至151.83μg/g,增加了73.79倍。表明隨著閃照時(shí)間的延長,香菇中維生素D2含量不斷增加。

圖4 IPL照射時(shí)間對香菇中維生素D2含量的影響Fig.4 The effect of IPL time on VD2 content in Lentinus edodes

2.5 IPL照射后干燥方式對香菇中維生素D2含量的影響

由圖5可知,IPL處理后的香菇經(jīng)不同的干燥方式處理,其維生素D2含量變化較少,但60 ℃熱風(fēng)干燥樣品其維生素D2含量比同溫下真空干燥的低6.93%,與真空冷凍干燥和60 ℃真空干燥樣品相比有顯著差異(p<0.05),而與80 ℃熱風(fēng)干燥樣品相比無顯著差異(p>0.05)。表明IPL處理后的香菇，在后續(xù)熱加工處理中，維生素D2損失較少,但盡量在低溫隔氧條件下進(jìn)行。

圖5 IPL照射后干燥方式對香菇中維生素D2含量的影響Fig.5 The effect of drying method on VD2 content in Lentinus edodes irradiated by IPL

2.6 不同處理對香菇中其它成分的影響

由表1可知,脈沖強(qiáng)光以及紫外光處理對香菇中水分、蛋白質(zhì)和脂肪的含量無顯著性影響(p>0.05),但可增加香菇中總糖、還原糖和維生素C的含量(p<0.05)。這可能是由于脈沖強(qiáng)光以及紫外光處理減低氧化酶以及呼吸強(qiáng)度,延緩菇體衰老,因而降低了還原糖和維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)的損耗[19-20]。

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

香菇中的甲醛是香菇生長發(fā)育過程中逐步形成的,是香菇特有正常生理代謝產(chǎn)物。由表1可知,對照組香菇中甲醛的含量為8.22 mg/kg,經(jīng)過紫外照射和脈沖強(qiáng)光照射后,甲醛含量有所變化,但與空白組均無顯著性差異(p>0.05)，且樣品中含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國質(zhì)檢總局與日方暫定的香菇中甲醛含量的新標(biāo)準(zhǔn)[21](鮮香菇為63 mg/kg,干香菇為300 mg/kg)。

3 結(jié)論

UV和IPL處理均可大幅增加香菇麥角固醇向維生素D2轉(zhuǎn)化的效率,提高香菇維生素D2含量,且IPL處理效果優(yōu)于UV處理;香菇切片后菌褶曝光面積增大,使其麥角固醇轉(zhuǎn)化為維生素D2的效率快速提高;隨著單次脈沖能量的增加及脈沖時(shí)間的延長,香菇中的維生素D2含量不斷增加;香菇中維生素D2比較穩(wěn)定,不同干燥方式對其含量影響相對較小,真空干燥方式略好于熱風(fēng)干燥。此外,UV和IPL處理可增加糖和維生素C的含量,對食品中蛋白質(zhì)和脂肪無顯著性影響,尤其是沒有引起香菇中甲醛含量的增加,表明該方法安全高效,可有效提高食用菌營養(yǎng)品質(zhì),具有很好的發(fā)展應(yīng)用前景。