中波紫外照射對茶樹菇維生素D和鈣元素的影響

魏　偉，劉　揚，童玉珍，張國義

(1.中山大學，電子與信息工程學院，廣東 廣州　510006；2.東莞市中鎵半導體科技有限公司,廣東 東莞　523000；3.北京大學東莞光電研究院，廣東 東莞　523000；)

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中波紫外照射對茶樹菇維生素D和鈣元素的影響

魏偉1,2,3，劉揚1，童玉珍2,3，張國義2,3

(1.中山大學，電子與信息工程學院，廣東 廣州510006；2.東莞市中鎵半導體科技有限公司,廣東 東莞523000；3.北京大學東莞光電研究院，廣東 東莞523000；)

中波紫外線照射茶樹菇兩個小時以后，茶樹菇所含維生素D2以及鈣含量會發生顯著的變化。實驗數據顯示，未經過中波紫外線照射的茶樹菇檢測到維生素D2含量小于0.1μg/g，而經過中波紫外照射的茶樹菇的維生素D2含量達9.2μg/g；照射前檢測到的鈣含量為299μg/g，在照射之后茶樹菇含鈣314μg/g。由此可以得出結論，中波紫外線處理在保持鈣含量不劇烈波動的情況下，能明顯提高茶樹菇維生素D2的含量，經過照射的茶樹菇為人體補充維生素D、同時補鈣是可行的。這一研究成果蘊含巨大的應用價值和市場商機。

中波紫外線；維生素D；麥角固醇；光化學

引言

茶樹菇，又名茶薪菇、楊樹菇等，田頭菇屬。茶樹菇口感和風味俱佳，營養豐富，且具有較高的市場價格，被稱為“貴族食品”[1]。茶樹菇同時具有食補和藥療的作用，被稱為“中華神菇”[2]。茶樹菇富含多糖[3]和多種礦質元素[4]；茶樹菇含有的能增加人記憶能力的賴氨酸比金針菇菇還高[5]，還富含能提高人智力的鋅[6]。

盡管茶樹菇富含增強人記憶力、增加人智力的物質，但茶樹菇基本不含增強體格、預防佝僂病的維生素D。陽光合成人體必需的80%以上的維生素D，因此維生素D又被稱為陽光維生素[7]。人體因缺少太陽光而造成維生素D缺乏，維生素D的缺乏會導致很多生物指標的正常調節，包括對能量代謝的調節[8]，對糖的調節[9]，對免疫力的調節[10]以及對腎素的調節[11]。缺乏維生素的情況下，人對鈣和磷的吸收效果不好。維生素D缺乏是一個普遍存在的問題，包括高緯度地區生活的人群，現代都市乘地鐵上班的人群，老年人，婦女和兒童。據估計，世界上平均每7個人就有1個人缺少足夠的維生素D[13-14]。資料表明，中國原發性骨質疏松人群在8800萬以上，約占總人口的7%[15]。

解決部分人群維生素D缺乏的現有方式是直接吃鈣片，然而，補鈣片濃度大，如果用量過大，容易產生不良反應；同時服用鈣片容易使相關人群感覺自己是病人，造成心理負擔。

有研究表明在中波紫外線照射香菇，平菇，雙孢蘑菇和鮑魚菇，能使其維生素D的含量增加[16-17]。本文預期通過生物光照后的茶樹菇在生成維生素D時，且富含鈣。人食用后，能補充維生素D；并在維生素D的作用下，促進人體對鈣和磷的調節吸收。預期通過照射得到的富含維生素D以及鈣的茶樹菇，食療來解決人體維生素D缺乏癥，更為缺鈣人群提供幫助。

1　實驗準備

1.1實驗設備

本研究中采用中波紫外線燈管作為基本光源，另外加以可見光光源。

檢測設備采用高效液相色譜儀，儀器型號：島津LC20A，柱子：Agilent Eclipse XDB-C18。帶紫外檢測器，旋轉蒸發器，恒溫磁力攪拌器：20℃～80℃，氮吹儀，離心機：轉速≥5000r/min，培養箱：60℃±2℃，天平：感量為0.1mg。

測量鈣含量主要用原子吸收分光光度計連續光源火焰/石墨爐原子吸收光譜儀(ContrAA700)，打碎機，電熱板。

1.2實驗試劑和材料

本研究所用試劑均為分析純或以上規格(除另有說明外)，水為GB/T 6682規定的一級水。

測量維生素D2所用試劑和材料包含：α-淀粉酶：酶活力≥1.5U/mg，無水硫酸鈉；色譜純：異丙醇、乙醇；氫氧化鉀水溶液：稱取固體氫氧化鉀250g，加入200mL水溶解；石油醚：沸程30℃～60℃；色譜純：甲醇、正己烷、環己烷；維生素C的乙醇溶液(15g/L)。維生素D2標準儲備液(100μg/mL)：精確稱取10mg的維生素D2標準品，用乙醇溶解并定容于100mL棕色容量瓶中。

測量鈣含量所用試劑和材料包含：鹽酸；硝酸，包含0.5mol/L的硝酸；高氯酸；混合液消化液，硝酸+高氯酸；20g/L的氯化鑭；鈣標準儲備溶液；鈣標準使用液。所有實驗器皿需要用硫酸-重鉻酸鉀浸泡數小時，后用水反復沖洗，最后用去離子水沖洗晾干或烘干。

2　實驗過程、數據結果與分析

將600克茶樹菇按重量平均分為A，B兩部分樣品，將樣品B放入中波紫外線燈管下方，如圖1所示，經過兩個小時的中波紫外線照射后拿出；樣品A未經任何處理。

圖1　紫外照射設備Fig.1　The device of UV illumination

2.1測量鈣含量

精確稱取均勻試樣0.5g～1.5g于250mL高型燒杯，加混合酸消化液20mL～30mL，加熱消化，直到無色透明。加幾毫升水，加熱去除多余的酸。待燒杯中液體接近2mL～3mL時，取下冷卻。用20g/L氧化鑭溶液洗并轉移于10mL刻度試管中，并定容至刻度。

取與消化試樣相同量的混合酸消化液，按上述操作做試劑空白試驗測定。

將鈣標準使用液分別配置不同濃度系列的標準稀釋液，標準系列濃度范圍在0.5～3.0μg/mL。

將導入原子吸收分光光度計中(試驗儀器為島津原子吸收分光光度計 AA-6300C，如圖2所示)，經火焰原子化后，吸收422.7nm的共振線，其吸收量與含量成正比，與標準系列化比較定量。詳細步驟可參考標準GB/T 5009.92—2003 食品中鈣的測定[18]。經過測定，得出如圖3所示標準曲線。

圖2　島津原子吸收分光光度計 AA-6300CFig.2　Shimadzu atomic absorption Spectrophotometer AA-6300C

圖3　元素鈣的標準曲線Fig.3　The standard curve of Ca

將以上數據代入公式(1)得出樣品A和樣品的B的鈣元素含量，如表1所示。

(1)

式中：X——測定試樣中元素鈣的含量，單位為微克每百克(mg/100 g)；

C1——試樣液中元素的濃度，單位為微克每毫升(μg/mL)；

C0——試劑空白液中元素的濃度，單位為微克每毫升(μg/mL)；

V——試樣的定容體積，單位為毫升(mL)；

f——稀釋倍數。

m——試樣質量，單位為克(g)。

表1中結果以重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的算術平均值表示。數據的精密度：在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值，樣品中鈣含量不得超過算術平均值的10 %。樣品A、B鈣含量如表1所示。

表1　樣品A、B鈣含量

可以發現，處理前后，樣品中鈣含量變化不大，略微有增加。可能的原因如下：樣品本身的濃度差別起伏；樣品測量的誤差范圍之內；樣品經過處理時，可能引起茶樹菇的揮發性物質揮發[19]。

2.2測量維生素D含量

測量維生素D詳細步驟可參考國家標準GB 5413.9—2010和論文《紫外線輻照對金針菇維生素D含量的影響》[20-21]。

圖4　高效液相色譜儀LC—20ATFig.4　High performance Liquid Chromatograph LC-20AT

樣品經過皂化后，用正相色譜法凈化，反相色譜法分離，得到維生素D標準儲備液。

將維生素D標準儲備液分為五份，分別配成工作液濃度為0.200μg/mL、0.400μg/mL、0.600μg/mL、0.800μg/mL、1.000μg/mL；然后注入高效液相色譜儀進行測試(測量儀器為LC—20AT型高效液相色譜儀，如圖4所示)，得到數據；以測試樣品的色譜圖峰高(或峰面積)為縱坐標，以維生素D標準工作液濃度為橫坐標分別繪制標準曲線，得出圖5維生素D2的標準曲線。

圖5　維生素D2的標準曲線Fig.5　The standard curve of the vitamin D2

將以上數據代入公式(2)得出樣品A和樣品的B的維生素D2含量，如表2所示。

(2)

式中：X——測定試樣中元素維生素D2(維生素D3)的含量，單位為微克每百克(mg/100 g)；

Cs——從標線得到的維生素D2(維生素D3)待測液的濃度，單位為微克每毫升(μg/mL)；

f——回收率校正因子。

m——試樣質量，單位為克(g)。

表2　樣品A、B維生素D2含量

如表2所示，未經紫外線輻照的樣品A中，檢測維生素D2的含量小于0.1μg/g，而經過紫外線輻照之后樣品B中檢測到維生素D2的含量為9.2μg/g。

茶樹菇內富含麥角固醇，麥角固醇的分子式為C28H44O，與維生素D2的分子式相同，兩者屬于同分異構體。茶樹菇經過中波紫外線照射后，茶樹菇內的麥角固醇發生光化學反應：麥角固醇的四個碳環的一個發生斷裂，轉化為維生素D2，相應的結構式如圖6所示[22]。

圖6　麥角固醇在紫外線的作用下轉換成維生素D2Fig.6　Ergosterol is converted to vitamin D2 under the UV irradiation

資料表明，成人、65歲以上老人、孕婦和乳母每天適宜補充維生素D為50μg，4歲至7歲的兒童每天適宜補充維生素D 40μg，1歲兒童每天適宜補充維生素D30μg，0～12月齡嬰兒的維生素D每天適宜補充25μg[21-22]。實驗表明取得了預期的效果，經過紫外線輻照之后，茶樹菇的維生素D含量增加很多。對比兩者數據發現，每天吃幾克生物光源輻照處理過的維生素D，就足以補充每天人體所需的維生素D。并且在富含維生素D的情況下，能促使鈣的吸收率從10%～15%提高到30%～80%；在有維生素D情況下，攝入同樣鈣時，是無維生素D吸收量的2～8倍[23]。

3　總結

茶樹菇經過中波紫外線處理后，其維生素D2的含量增加到9.2μg/g，對比未經任何處理的維生素D2含量(小于0.1μg/g)，說明該波段紫外線用于處理茶樹菇以產生高維生素D含量的茶樹菇是可行的，并且可以保持茶樹菇富含鈣，其含量在299～314μg/g之間。目前需要補充維生素D和補鈣人群很多，此項技術市場前景好，發展空間大。

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Study on the Changes of Vitamin D and Calcium in Agrocybe Cylindracea under the UVB Irradiation

WEI Wei1,2,3, LIU Yang1, TONG Yuzhen2,3, ZHANG Guoyi2,3

(1.SchoolofElectronicsandInformationTechnology,SunYat-SenUniversity，Guangzhou510006,China；2.SinoNitrideSemiconductorCO.,LTD,Dongguan523000,China；3.DongguanInstituteofOpto-ElectronicsPekingUniversity,Dongguan523000,China)

Irradiated by UVB for two hours and the changes of vitamin D and calcium in agrocybe cylindracea are studied. The results showed that vitamin D2 content in agrocybe cylindracea had been detected, which reached less than 0.1 μg/g before irradiation and about 13.5 μg/g after UVB irradiation. Calcium content in agrocybe cylindracea was 299μg/g before irradiation and about 314 μg/g after UVB irradiation. The above results show that vitamin D2 content in agrocybe cylindracea can be obviously improved by using UVB irradiation when the calcium content in agrocybe cylindracea is slightly smaller before irradiation than after irradiation. It is feasible that agrocybe cylindracea after irradiation could provid vitamin D and calcium for human. The results of our experiment show huge applications value and market opportunities.

ultraviolet B; vitamin D; ergosterol; photochemical

廣東省引進創新科研團隊計劃資助(項目編號：2009010044)，廣東省自然科學基金項目資助(項目編號：2015A03312011)，東莞市社會科技發展項目——植物生長模塊化LED光源

劉揚，E-mail：liuy69@mail.sysu.edu.cn。

S646

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.02.023