3個香蕉品種黃酮含量與果實發育成熟的關系

高鵬釗 苗紅霞 張建斌 徐碧玉 劉菊華

摘 要 為了明確香蕉果實發育及成熟過程中黃酮含量變化規律，對巴西香蕉、粉蕉和皇帝蕉果實采前發育和采后成熟過程中的黃酮含量進行測定。結果表明：3個香蕉品種在果實發育成熟過程中果皮中黃酮含量均顯著高于果肉中黃酮含量。從抽蕾、斷蕾到采收，3個品種果皮中的黃酮含量逐漸降低，表現出與發育負相關。采前巴西蕉和黃帝蕉果肉中黃酮含量也是逐漸降低，但粉蕉果肉中黃酮含量呈先升后降的趨勢。在采后成熟過程中，3個香蕉品種果皮果肉中的黃酮含量逐漸升高。且用外源乙烯和1-MCP處理后發現，香蕉果皮和果肉中的黃酮含量明顯受外源乙烯誘導而增加，受1-MCP的抑制而減少，表現出與成熟正相關。

關鍵詞 香蕉；黃酮；果實發育；成熟

中圖分類號 S668.1 文獻標識碼 A

Abstract Flavonoids is one of the important indices of measuring banana fruit quality. In order to understand the characteristics of the flavonoids during banana fruit developing and ripening， the flavonoids contents of‘Baxijiao， ‘Fenjiaoand‘Huangdijiaowere investigated during fruit developing and postharvest stages. The results showed that the flavonoids of the three banana varieties in peel were significantly higher than that in pulp during fruit developing stages. From flower emerging to flower cutting to fruit harvest， the flavonoids of the three varieties in peel gradually reduced， which displayed negatively related with fruit developing. The flavonoids contents of‘Baxijiaoand‘Huangdijiaoin pulp gradually decreased， but the flavonoids in‘Fenjiaopulp gradually increased and then decreased. The flavonoids contents of the three varieties were greatly induced by exogenous ethylene and significantly inhibited by 1-MCP， which displayed positively related with fruit ripening. These results would provide a theoretical basis for fruit quality evaluation and genetic improvement and also provide reference for commercialized production of flavonoids from banana.

Key words Banana； Flavonoids； Fruit development； Mature

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.10.008

黃酮類化合物是一類重要的天然有機化合物，是植物在長期自然選擇過程中產生的一類次級代謝產物[1]。它廣泛存在于高等植物的根、莖、葉、花、果實中[2]，不僅數量種類繁多，而且結構復雜多樣。黃酮類化合物因其獨特的化學結構而對哺乳動物和其他類型的細胞具有許多重要的生理生化作用[3]。一方面，黃酮類化合物具有高度的化學反應性，如它能清除生物體內的自由基，具有抗氧化作用[4]。另一方面，黃酮類化合物又具有很多重要的藥理作用，對許多人類疾病具有治療價值[5]。此外，黃酮類化合物還是茶及眾多中草藥如黃芩、銀杏、沙棘等的活性成分，具有抗癌、抗腫瘤、抗心腦血管疾病、抗炎鎮痛、免疫調節、降血糖、治療骨質疏松、抑菌抗病毒、抗氧化、抗衰老、抗輻射等功效[6-9]，對該類化合物的研究已成為國內外研究的熱門課題，引起了國內外化學家、藥物學家的廣泛重視，研究進展很快。

香蕉是世界貿易量最大的水果之一，同時也是世界熱區近4億人口的主食。黃酮含量是香蕉果實品質的重要生理指標之一。然而目前對于香蕉黃酮的研究主要集中在對其體外抗氧化作用[10]和抑菌防腐作用的研究[11]，系統地對香蕉從采前發育至采后成熟期的黃酮含量變化規律尚未見報導。

香蕉是典型的呼吸躍變型果實，在果實采后的成熟過程中，可根據其果皮顏色變化人為的劃分為7個成熟度[12]。抽蕾期和斷蕾期是香蕉果實采前發育的2個關鍵時間點。本實驗室前期研究結果表明，自然成熟的香蕉果實，采后成熟度Ⅱ是乙烯生物合成開始啟動期，成熟度Ⅵ是乙烯生物合成高峰期[13]，本研究根據香蕉果實發育和成熟的特點，選取抽蕾、斷蕾、采收、采后成熟度Ⅱ和Ⅵ 5個關鍵點進行黃酮含量的分析，以期明確黃酮含量的動態變化規律及其與果實發育成熟的關系，為香蕉品質改良和果實品質評價提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

香蕉（巴西蕉、皇帝蕉、粉蕉）果實采自中國熱帶農業科學院生物技術研究所澄邁香蕉種植園。采取抽蕾、斷蕾期香蕉分單個果指，表面消毒后，用液氮速凍，放于-80 ℃冰箱保存備用。

取飽滿度為七到八成，生長期為110 d的果實，當天運回實驗室。將香蕉去軸落梳，分成單個香蕉果指，挑取大小均勻，無病蟲害，無機械損傷的果實，去掉頂部干花，用0.1%次氯酸鈉表面消毒10 min，晾干過夜后隨機取3個果實裝進1個保鮮袋中，每個處理準備12袋。

外源乙烯處理：以采后0 d香蕉果指為材料，密閉注射100 μL/L乙烯，于22 ℃恒溫箱放置。

1-甲基環丙烯（1-MCP）處理：以采后0 d香蕉果指為材料，按照1 μL/L濃度稱取1-MCP粉末加水處理，于22 ℃密閉恒溫培養。

設置對照組（自然成熟的香蕉果實），于22 ℃恒溫放置。

當自然成熟的香蕉果實達到成熟度Ⅱ和Ⅵ時，與此時相對應的乙烯和1-MCP處理下的果實分別進行取樣，置于-80 ℃保存備用。

1.2 方法

1.2.1 材料處理 從-80 ℃冰箱取出后先稱取適量材料（在解凍過程中迅速完成，一般2～3片即可），然后用0.5%～1.5%（W/V）NaHSO3溶液浸泡15 min（防褐化），然后40 ℃烘烤24 h。烘干后用研缽研磨成細粉待用。

1.2.2 樣品制備 稱取0.6～0.8 g待測材料，用濾紙包好，置于索氏提取器中，在圓底燒瓶中加入90 mL 60%乙醇，90 ℃回流提取4次（約2 h），得到的提取液過濾、定容至100 mL。

1.2.3 黃酮含量測定 吸取樣品2.0 mL（樣品量根據樣品的吸光度調整），放入10 mL容量瓶內（若樣品量不足2.0 mL則用60%乙醇加到2.0 mL）；加入5% NaNO2溶液0.5 mL搖勻，放置6 min；加入10% Al（NO3）3溶液0.5 mL，放置6 min后；加入4% NaOH溶液4.0 mL，搖勻后，加60%乙醇定容至10 mL，放置15 min；在510 nm處測定吸光度。根據標準曲線計算總黃酮的含量。每個結果重復3次。

2 結果與分析

2.1 巴西香蕉黃酮含量的變化規律與果實發育成熟關系

如圖1所示，巴西香蕉果皮中的黃酮含量顯著高于果肉中黃酮含量。在采前的果實發育階段（圖1-A1～A3），從抽蕾至斷蕾到采收，巴西香蕉果實黃酮含量呈明顯的下降趨勢，至采收時下降到最低點（圖1-B、C）。其中果皮中的黃酮含量由25.8 mg/g下降至14.8 mg/g，下降了11 mg/g；果肉中黃酮含量由9.1 mg/g降至0.8 mg/g，下降了8.3 mg/g。在采后不同處理條件下，伴隨著果實成熟（圖1-A3～A5），果皮中黃酮含量逐漸增加，到乙烯高峰時含量達到最大值，果肉中黃酮含量卻出現先上升后又逐漸下降的變化規律。具體說來，在自然成熟條件下（圖1-B2、C2）果皮中黃酮含量從采收時的14.8 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至17.1 mg/g，到乙烯高峰時達到最大值20.3 mg/g，上升了5.5 mg/g；而果肉中黃酮含量從采收時的0.8 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至1.3 mg/g，到乙烯高峰時又下降至最小值0.4 mg/g。在乙烯催熟條件下（圖1-B1、C1），果皮中黃酮含量從采收時的14.8 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至21.1 mg/g，到乙烯高峰時達到最大值27.0 mg/g，上升了12.2 mg/g；而果肉中黃酮含量從采收時的0.8 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至3.1 mg/g，到乙烯高峰時又下降至2.2 mg/g。在1-MCP處理條件下（圖1-B3、C3），果皮中黃酮含量從采收時的14.8 mg/g到與乙烯峰前相對應點緩慢上升至19.5 mg/g，到與乙烯高峰時對應點達到最大值20.2 mg/g，上升了5.4 mg/g；而果肉中黃酮含量從采收時的0.8 mg/g到與乙烯峰前相對應點緩慢上升至1.5 mg/g，到與乙烯高峰時對應點又下降至0.9 mg/g。

2.2 粉蕉黃酮含量的變化規律與果實發育成熟關系

如圖2所示，粉蕉果皮中的黃酮含量也是高于果肉中黃酮含量。在采前的果實發育階段（圖2-A1～A3），從抽蕾斷蕾到采收，粉蕉果皮黃酮含量呈明顯的下降趨勢，至采收時下降到最低點（圖2-B）。而果肉中（圖2-C）黃酮含量則呈現先上升后下降的變化規律，其中果皮中的黃酮含量由29.3 mg/g下降至19.5 mg/g，下降了9.8 mg/g； 果肉中黃酮含量由抽蕾時的5.4 mg/g上升至斷蕾時的10.7 mg/g，然后下降，到采收時降至3.1 mg/g。在采后乙烯處理和自然成熟條件下，伴隨著果實成熟（圖2-A3～A5），果皮中黃酮含量也逐漸增加，到乙烯峰前含量達到最大值，然后下降，果肉中黃酮含量也出現先上升后又逐漸下降的變化規律。具體說來，在自然成熟條件下（圖2-B2、C2）果皮中黃酮含量從采收時的19.5 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至最大值31.7 mg/g，到乙烯高峰時又下降至19.1 mg/g；同樣，果肉中黃酮含量從采收時的3.1 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至最高峰5.1 mg/g，到乙烯高峰時又下降至4.2 mg/g。在乙烯催熟條件下（圖2-B1、C1），果皮中黃酮含量從采收時的19.5 mg/g到乙烯峰前上升至最高峰35.3 mg/g，然后下降，到乙烯高峰時下降至25.4 mg/g；同樣，果肉中黃酮含量從采收時的3.1 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至最高峰7.9 mg/g，到乙烯高峰時又下降至5.4 mg/g。在1-MCP處理條件下（圖2-B3、C3），果皮與果肉中黃酮含量的變化規律一致。果皮中黃酮含量從采收時的19.5 mg/g到與乙烯峰前相對應點緩慢上升至22.8 mg/g，到與乙烯高峰時對應點達到最大值23.1 mg/g，上升了3.6 mg/g；而果肉中黃酮含量從采收時的3.1 mg/g到與乙烯峰前相對應點緩慢上升至3.9 mg/g，到與乙烯高峰時對應點達到最大值4.9 mg/g，上升了1.8 mg/g。

2.3 皇帝蕉黃酮含量的變化規律與果實發育成熟關系

如圖3所示，皇帝蕉果皮中的黃酮含量也是顯著高于果肉中黃酮含量。在采前的果實發育階段（圖3-A1～A3），從抽蕾至斷蕾到采收，皇帝蕉果皮果肉中黃酮含量都是呈明顯的下降趨勢，至采收時下降到最低點（圖3-B、C）。其中果皮中的黃酮含量由39.6 mg/g下降至22.6 mg/g，下降了17.0 mg/g；果肉中黃酮含量由抽蕾時的6.7 mg/g下降至斷蕾時的6.4 mg/g，然后繼續下降，到采收時降至最低點2.0 mg/g，下降了5.7 mg/g。在采后乙烯處理和自然成熟條件下，伴隨著果實成熟（圖3-A3～A5），果皮果肉中黃酮含量也逐漸增加，到乙烯高峰含量達到最大值。具體說來，在自然成熟條件下（圖3-B2、C2）果皮中黃酮含量從采收時的22.6 mg/g到乙烯峰前逐漸上升，到乙烯高峰時達到最大值29.1 mg/g，上升了6.5 mg/g；同樣，果肉中黃酮含量從采收時的2.0 mg/g到乙烯峰前逐漸上升為3.7 mg/g，到乙烯高峰時達到最大值5.8 mg/g，上升了3.8 mg/g。在乙烯催熟條件下（圖3-B1、C1），果皮中黃酮含量從采收時的22.6 mg/g到乙烯峰前上升至24.9 mg/g，然后繼續升高，到乙烯高峰時達到最高峰31.0 mg/g，上升了8.4 mg/g；同樣，果肉中黃酮含量從采收時的2.0 mg/g到乙烯峰前逐漸上升至4.4 mg/g，到乙烯高峰時達到最大值7.0 mg/g，上升了5.0 mg/g。在1-MCP處理條件下（圖3-B3、C3），果皮與果肉中黃酮含量的變化規律基本一致，都呈現出顯著的抑制作用。果皮中黃酮含量從采收時的22.6 mg/g到與乙烯峰前相對應點緩慢上升至25.3 mg/g，到與乙烯高峰時對應點又下降至23.6 mg/g；而果肉中黃酮含量從采收時的2.0 mg/g到與乙烯峰前相對應點下降至1.7 mg/g，到與乙烯高峰時對應點仍然維持在1.7 mg/g的水平。

3 討論與結論

黃酮類化合物是一類分布十分廣泛的植物次生代謝產物，是評價果實品質的重要因子之一。關于其含量測定及應用于功能食品的研究較多，聶繼云等[14]在蘋果中的研究表明不僅果肉所含類黃酮種類少于果皮，而且含量亦明顯低于果皮。王振登等[15]在柑橘中的研究表明黃酮含量因種類而異。方波等[16]對10個品種的柚及柚雜種果皮及果肉進行了黃酮的定性和定量分析，分析結果表明各品種果皮中的類黃酮含量都顯著高于果肉。本研究也證實了這一點，從香蕉果皮和果肉分別測定了其黃酮含量，結果顯示香蕉果皮黃酮類含量遠大于果肉。在香蕉果實發育過程中，從抽蕾、斷蕾到采收，巴西蕉、粉蕉和皇帝蕉果皮中的黃酮含量逐漸降低，表現出與發育負相關。巴西蕉和黃帝蕉果肉中黃酮含量也是逐漸降低，表現出與發育負相關，但粉蕉果肉中黃酮含量呈先升后降的趨勢，這表明不同香蕉品種在果實發育過程中，果皮果肉中黃酮含量變化規律不盡相同，機理有待于進一步研究。

所有類黃酮化合物均通過苯丙烷途徑（phenylpropanoidpathway）從兩種基礎化合物丙二酰-COA和對香豆酰-COA獲得碳骨架[17]。高等植物中苯丙烷骨架生物合成的第一關鍵步驟是 L-苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia lyase， PAL）催化下脫氨生成反式肉桂酸，通常認為該反應是類黃酮生物合成的關鍵步驟[18]。對蘋果研究中發現，蘋果未成熟果實中PAL活性最高，發育過程中降至低水平，成熟期間又升高[18]。這種變化與蘋果發育過程中黃酮含量變化相一致。由此，可推測PAL可能受乙烯的誘導上調表達，受1-MCP的誘導下調表達，但在香蕉中尚未驗證。乙烯是果實成熟的主要調控子，對果實品質形成具有重要作用。果實成熟過程中乙烯合成的增加，誘導了色澤、質地、風味、營養等品質因子的顯著變化，促進了果實品質的全面形成[19]。本研究顯示香蕉果實在采后成熟過程中其黃酮類含量隨成熟度的增加而增加。相比對照，乙烯處理使黃酮含量上升，而1-MCP處理使黃酮含量下降，表現出與果實成熟正相關。這足以表明香蕉果實黃酮類含量的變化會受到外源激素的誘導。已有報道證實，類黃酮的組分及含量與遺傳基因型有重要關系[16]。本研究中3個香蕉品種間黃酮含量也有差異。在外源激素處理后，其抑制和促進的機制也有所不同，這可能與不同香蕉品種的遺傳基因型有關。

香蕉富含類黃酮。本試驗通過對3個香蕉品種總黃酮含量的測定，果皮中含14.8～39.6 mg/g，果肉中含0.4～10.7 mg/g。2010年我國香蕉產量達到了956.1萬t，約占我國熱帶水果總產量的60%[20]。可見香蕉已成為我國人民從水果類膳食中攝入類黃酮的重要來源。近年來，隨著對香蕉進行深加工的同時，會產生大量的香蕉皮（占果實重量的40%左右），而香蕉皮傳統處置方式為直接丟棄，既浪費資源又污染環境。本研究表明香蕉皮中含有大量黃酮類物質，從而為從香蕉中商業化生產黃酮提供參考，具有廣闊的商業應用前景。

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