基于GC-MS技術分析香蕉成熟前后香味物質變化①

蔣盈盈 卿志星

(湖南農業大學食品科學技術學院 湖南長沙410128)

香蕉（Musa nanaL.）為芭蕉科（Musaceae）芭蕉屬（MusaL.）的多年生大型草木熱帶果樹，原產于東南亞、中國和馬來西亞。香蕉是熱帶、亞熱帶四大水果（荔枝、菠蘿、椰子、香蕉）之一。中國香蕉的主要產地為廣東、廣西、云南、海南、福建［1-3]。香蕉在中國已有3000 多年的栽培歷史［4]。香蕉不僅便于食用，而且植株生長迅速、全年均可豐收。有關學者采用不同的研究方法對香蕉的揮發性成分進行測定，已從香蕉的香氣成分中鑒定出了150 多種化學成分［5-12]，香蕉的果肉與果皮中含有酚類化合物、黃酮類、類胡蘿卜素、兒茶酚胺等，這些化合物與香蕉的抗潰瘍、治腹瀉、降血糖、抗腫瘤、抗抑郁、抗氧化等保健功能密切相關。有研究顯示，香蕉變熟過程中的揮發性成分及其含量具有明顯的差異［13]，但關于熟香蕉香味分析研究較少，本研究采用頂空固相微萃取法并且結合氣相色譜-質譜聯用技術，對生香蕉和熟香蕉果實的揮發性成分進行測定，以期闡明香蕉變熟之后，香味變得更加濃郁的原因。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

香蕉材料購自于興盛優選小程序，供應商為付洋平水果店，品牌為“付四果業”，產地為老撾。生香蕉表皮為青色，熟香蕉表皮為黃色且有少許黑斑出現。分別取生香蕉與熟香蕉果實進行實驗。

1.1.2 儀器與設備

GC/MS-QP2010 型氣相色譜-質譜聯用儀、GC/MS Solution 色譜工作站和NIST.17 質譜數據庫（日本島津公司）；固相微萃取儀、Stableflex 固相微萃取纖維頭（灰色）、頂空萃取瓶（上海安譜實驗科技股份有限公司）；MM400 混合型研磨儀（廣州艾威儀器科技有限公司）；AE200 型電子天平（瑞士Mettler-Toledo）。

1.2 方法

1.2.1 試驗樣品制備

分別將生香蕉和熟香蕉樣品用球磨儀進行打磨（頻率為23 Hz，時間為30 s），精密稱取磨碎后的生香蕉和熟香蕉樣品各2.0 g，置于10 mL頂空萃取瓶中，并使其均勻分布在瓶底，待檢測。

1.2.2 萃取方法

為去除空氣中或纖維頭上的殘余雜質，先對萃取纖維頭進行老化處理。氣化室溫度設定為240℃，將萃取纖維頭插入氣相色譜儀氣化室中，老化40 min即可。

固相微萃取裝置的溫度設定為45℃，把萃取瓶放置于固相微萃取裝置上并固定好，預熱40 min；取磨碎生香蕉樣品時，以遞減的方式對取樣量進行優化，分別取2、1、0.5 g 樣品置于頂空萃取瓶中；放入磁力攪拌子并開啟磁力攪拌（1600 r/min）；將萃取進樣手柄插入頂空樣品瓶中，推出萃取纖維頭萃取45 min 后，縮回萃取纖維頭，取出萃取手柄。

1.2.3 GC-MS條件

CD-WAX 色譜柱（30.0 m×0.25 mm×0.25 μm，上海安譜實驗科技股份有限公司）；柱箱的溫度：60℃；進樣口的溫度：240℃；進樣的方式：不分流；載氣：高純He（含有量為99.99%）；載氣氣體體積流速：0.98 mL/min；分割比例：-0.1；程序升溫條件：初始溫度為60℃，保持3 min 后，以3℃/min 升至140℃，保持3 min 后，再以5℃/min升至210℃，保持5 min，分析檢測時間共50 min。

離子源：EI源；離子源溫度：200 ℃；接口溫度：220 ℃；電子能量：70 eV；質核比掃描范圍：45～500 m/z；將所得質譜圖利用NIST.17 譜庫進行檢索比對。

1.2.4 柱溫條件

柱溫是氣相色譜分離時的一個重要參數，氣相色譜柱柱溫一般選擇接近或略低于組分平均沸點時的溫度（50和60℃）。

2 結果與分析

2.1 取樣量的優化

結果顯示，3 種取樣量的揮發性成分種類區別不大，但由于1 g 及0.5 g 樣品量較少，2-己烯醛含量所占的比例較高，使得其他離子豐度較低，影響總離子流圖中峰型整體美觀度，因此選用2 g為本實驗的取樣量。

2.2 柱溫條件的選擇

結果顯示，揮發性成分的種類表現為：60℃（10種）＞50℃（7種）。因此選擇吸附揮發性成分種類較多、分離效果好的柱溫，即以60℃柱溫作為實驗條件。

2.3 生香蕉和熟香蕉果實的揮發性成分解析

利用氣相色譜-質譜技術分別對生香蕉和熟香蕉果實的揮發性成分進行測定，得總離子流圖（圖1）。經過檢索NIST.17 質譜數據庫，從各離子相對豐度等方面進行比較，采用面積歸一法計算色譜峰占總峰面積的百分比，測得2種果實揮發性成分的相對百分含量及其種類（表1）。

由表1可以看出，從生香蕉到熟香蕉，醛類物質、醇類物質和酸類物質的相對百分含量均減少。因此，成熟香蕉果實中的酯類物質，很有可能是生香蕉果實中的醛類物質被氧化成酸，酸類物質進一步與醇類物質發生酯化反應或酸類物質直接與醇類物質發生酯化反應生成酯類物質。

表1 香蕉成熟前后果實中揮發性成分種類的相對含量 單位：%

由表2 可知，共鑒定出46 種不同化合物，其中生香蕉果實中共鑒定出10種，特有的化合物有7種；熟香蕉果實中共鑒定出39 種，特有的化合物有36 種（圖2）。生、熟香蕉中揮發性成分種類差異較大，生香蕉中含量最高的化合物為2-己烯醛，其次為正己醛；熟香蕉中化合物含量最高的是異丁酸異戊酯，其次是反-2-己烯醛和乙酸異戊酯。上述化合物均為允許添加的食用香料。

表2 生香蕉與熟香蕉果實揮發性成分分析表

續表2 生香蕉與熟香蕉果實揮發性成分分析表

3 討論

本研究采用頂空固相微萃取法結合色譜條件為氣相色譜-質譜聯用技術，對生香蕉和熟香蕉果實中的揮發性成分進行測定。共鑒定46 種揮發性成分，其中生香蕉果實有10 種，熟香蕉果實中有39 種。結果表明，2 種香蕉共有的揮發性成分僅3種，包括正己醛、反-2-己烯醛和正己醇。

生香蕉果實中的揮發性物質絕大部分都是醛類，而大多數的醛類物質都具有類似于青草的氣味，為香蕉的特征性氣味。此外，青草味的首類代表分子是順-3-己烯醛，它的嗅覺閾值十分低，只有0.25 ppb（ppb＝parts per billion，十億分率），即只需空氣中稍微有一點點就能夠被聞到［14]，但這種化合物不太穩定，很容易重排成反式-2-己烯醛（生香蕉中含量最高的化合物）。由于生香蕉中所含的酯類物質很少，所以此時的香蕉果香味特別淡。

成熟香蕉果實中，酯類成分含量明顯升高，這對熟香蕉濃郁的果香味影響很大。揮發性酯類、醇類、酸類和羰基類化合物是香蕉香氣中的4種主要成分。研究認為，酯類是香蕉中特有的風味化合物，尤其是乙酸異戊酯和乙酸異丁酯代表了成熟香蕉果實中的特征果香味［15]。

市面上各種香蕉味的產品味道大多都比新鮮香蕉更加濃厚，可能是因為這些食品里面沒有成熟的天然香蕉成分，僅是添加了香蕉味的人造香精；若是香精的制作工藝不佳，或者沒有按照優化的比例添加，將會導致香蕉的味道失真。因此，在制作此類香精時，可以成熟香蕉中的主要揮發性成分為原料。

中國是香蕉的原產地之一，而香蕉生長迅速，全年均可收獲。本實驗對生香蕉和熟香蕉果實揮發性成分進行鑒定，共鑒定出46 種不同的揮發性化合物，生香蕉果實中的揮發性物質絕大部分是醛類，且具有淡淡的青草氣味；熟香蕉果實中的揮發性成分以酯類為主，賦予香蕉果實特殊的果香味。本研究結論為了解香蕉從生到熟過程中的芳香特性提供一定的參考價值。