香蕉中5 種礦物質元素含量測定及營養評價

梁水連，呂岱竹，周若浩，馬 晨，張利強，酒元達，王明月,3,*

（1.中國熱帶農業科學院分析測試中心，海南 海口 571101；2.海南大學熱帶作物學院，海南 海口 570228；3.華中農業大學食品科學技術學院，湖北 武漢 430000）

香蕉是世界上進出口貿易最大的水果之一，且中國是香蕉的源產地之一，也是世界第二大香蕉種植國。中國香蕉主要產區集中分布在云南、廣莫、廣東、福建、海南[1-2]。香蕉含有豐富的鉀、鎂等礦物質元素，而礦物質元素在維持人體健康和生長發育過程中起重要的作用，是機體組織的重要構成部分，并參與機體的各項生命活動[3-5]。目前關于香蕉營養品質研究報道較多，但多集中于營養物質變化規律、品種間營養成分含量差異和不同的栽培管理措施對香蕉產量、品質的影響，卻鮮見對香蕉礦物質元素營養質量的研究。楊苞梅等[6]對海南香蕉從種植到回獲全生長期的養分進行研究，得出香蕉各營養器官及不同月份的大中量元素的養分含量存在明顯差異以及香蕉氮素、磷素、鉀素及鎂素的適宜診斷部位為葉片。姚艷麗等[7]研究香蕉果實生長發育過程主要營養物質的變化，結果顯示不同品種果實生長趨勢及糖、淀粉、單寧和VC的變化趨勢一致，并且在此期間單寧和VC含量呈下降趨勢。楊宇等[8]采用植物解析法對海南的巴莫和寶島2 個主栽香蕉品種各個生育期不同器官的磷、氮、鉀含量進行測定和分析累積、分配規律，結果表明2 個品種香蕉全生育期不同部位氮、磷、鉀含量及累積量特征一致，均為鉀＞氮＞磷。王乙羽等[9]研究香蕉果皮的褐變程度與果肉營養物質的相關性，結果顯示香蕉果皮褐化程度在20%～30%時，其果肉蛋白質含量最高，褐化程度在40%～50%時，其果肉VC含量最高，褐化程度在60%～70%時，其果肉還原性糖及可溶性糖含量最高。李濤等[10]對香蕉15 種酚酸化合物含量進行差異性分析，結果表明異阿魏酸＞阿魏酸＞對香豆酸＞3,5-二羥基苯甲酸＞芥子酸＞香草酸＞咖啡酸＞對羥基苯甲酸＞鞣花酸＞丁香酸＞反式肉桂酸＞水楊酸。李敬陽等[11]研究7 個海南香蕉品種糖、酸、VC、粗蛋白、礦物質含量差異及對人體膳食攝入量的貢獻，結果表明香蕉品種間的果實營養含量表現出較大的變異幅度，且果實對推薦攝入量的部分指標具有較大貢獻。當前，關于農產品營養質量的研究報道較少，較集中在復配玉米粉、甘薯、灰棗、食用菌、禽肉、蔬菜等方面[12-16]，對于在香蕉營養質量方面的研究卻鮮有報道。

本實驗以廣東、廣莫、海南、云南4 個香蕉主產區的寶島蕉、巴莫蕉、南天黃、威廉斯B6為研究對象，在分析香蕉中鉀、鎂、鋅、鐵、磷5 種礦物質元素含量的基礎上，通過營養質量指數（index of nutritional quality，INQ）法研究評價5 種礦物質的營養價值，以期明確香蕉中營養成分的營養質量，為人們膳食選擇提供合理參考，促進食用香蕉的多樣化研究。

1 材料與方法

1.1 材料

香蕉供試品種為寶島蕉16 份、巴莫蕉25 份、威廉斯B618 份、南天黃22 份共81 份樣品，供試品種材料分別來源于4 個主產區的香蕉基地及主產區水果市場，其中廣東20 份、廣莫19 份、海南24 份、云南18 份。

1.2 儀器與設備

Mars型微波消解儀 美國CEM公司；NEXION 300X型電感耦合等離子體質譜儀 美國PE公司；Milli-Q超純水機 美國Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 礦物質元素的測定

采用電感耦合等離子體質譜法測定香蕉果實中鉀、鎂、鋅、鐵、磷共5 種礦物質含量。

1.3.2 樣品前處理

準確稱取0.5 g樣品于微波消解罐中，加入5 mL濃硫酸、2 mL過氧化氫，擰緊消解罐蓋子，放入微波消解儀，按表1微波消解條件進行消解反應。消解完畢，冷卻至室溫后，取出消解儀放置電熱板上加熱趕酸，冷卻后轉移到25 mL容量瓶中，加超純水定容，混勻備用。每個樣品制備平行樣，同時制備試劑空白實驗。

表1 微波消解條件Table 1 Procedure of microwave digestion

1.3.3 儀器操作參數

電感耦合等離子體質譜法測定條件：射頻功率1 300 W、等離子氣流量16.00 L/min、輔助氣流量1.2 L/min、氬氣壓力0.75 MPa、氦氣壓力0.25 MPa、積分時間1 000 ms、檢測電壓0.25 V、KED采集模式、自動檢測方式、每次掃描數20 ms、重復2 次，鉀、鎂、鋅、鐵、磷元素檢測質量數分別為38.963 7、23.985 0、65.926 0、56.935 4、30.993 8。

1.3.4 營養質量評價

INQ法是國際上膳食評價時對食物中的各營養素對人體需要的滿足程度的判定以及對熱能的滿足程度衡量該種食物的營養質量[15,17-19]；本實驗采用食物INQ法對香蕉以及芒果等5 種熱帶水果、葡萄等3 種漿果中的鉀、鎂、鋅、鐵、磷礦物質元素進行營養評價。運用該方法可以反映當某種食物滿足人體熱量需求時，該種食物所含的某種營養素是否也能夠滿足人體需求。即：INQ＜1，說明該類營養素含量低于推薦供給量，長期食用，可能引發這一類營養素攝入不足的危害；INQ＞1，表明該營養素含量高于或等于推薦供給量，并且說明其營養質量好；INQ＞2，表明某種食物可作為該類營養素的良好來源[20-23]。此外，本次計算過程各營養素的每日參考攝入量均參考2018中國食物成分表標準版《中國居民膳食營養素參考攝入量》中18～50 周歲的推薦值[24]，INQ按下式計算，各營養素參考攝入量見表2。注：能量、鐵、鋅的參考攝入量均以男、女推薦攝入量的均值進行計算；能量以18～50 周歲成人身體活動水平（中度）的推薦值計算[25-26]。

表2 5 種營養素及能量參考攝入量Table 2 Dietary reference intakes of five mineral elements and total energy intake

1.4 數據統計

采用Excel 2019軟件進行數據處理，顯著性檢驗采用SPSS 24.0進行單因素Duncan統計分析。

2 結果與分析

2.1 香蕉中5 種礦物質元素含量分析與營養評價

表3 香蕉不同品種間礦物質元素的含量差異分析Table 3 Varietal differences in contents of mineral elements mg/100 g

由表3可知，香蕉果實中鉀含量為286.00～428.00 mg/100 g；4 個品種差異不顯著，其中寶島蕉和威廉斯B6含量相當，巴莫蕉和南天黃的鉀含量稍低。香蕉果實中鎂含量為14.60～40.70 mg/100 g，4 個香蕉品種含量從高到底依次為寶島蕉、南天黃、巴莫蕉、威廉斯B6。鋅元素在香蕉果實中的含量為0.08～0.32 mg/100 g，各個品種間含量差異不顯著。鐵元素在香蕉果實中的含量為0.14～1.04 mg/100 g，4 個香蕉品種間的鐵元素含量差異顯著，含量依次為寶島蕉＞南天黃＞巴莫蕉＞威廉斯B6。磷元素在香蕉果實中含量為17.52～40.98 mg/100 g，其中4 個香蕉品種間的磷元素含量差異顯著，寶島蕉和巴莫蕉的均值含量相近，4 個香蕉品種含量為寶島蕉＞巴莫蕉＞威廉斯B6＞南天黃。此外，寶島蕉和威廉斯B6中鉀元素的含量較高，巴莫蕉和南天黃中鎂的含量較高，寶島蕉和巴莫蕉的磷元素含量較高。

表4 香蕉各品種間礦物質元素的INQ分析Table 4 INQ values of mineral elements in banana varieties

由表4可知，香蕉果實中鉀的INQ范圍在3.62～5.41之間，4 個品種間寶島蕉和威廉斯B6的INQ較高，巴莫蕉和南天黃的INQ相近，說明寶島蕉和威廉斯B6中鉀元素營養質量水平略高于巴莫蕉和南天黃。香蕉果實中鎂的INQ介于1.12～3.12之間，4 個品種間鎂的INQ為寶島蕉＞南天黃＞巴莫蕉＞威廉斯B6。香蕉果實中鋅元素的INQ范圍為0.20～0.80，各品種鋅的INQ均小于1。香蕉果實中鐵元素的INQ范圍在0.21～1.65之間，4 個品種的鐵元素INQ為寶島蕉＞南天黃＞巴莫蕉＞威廉斯B6。香蕉果實中磷元素的INQ范圍為0.62～1.44，其中寶島蕉、巴莫蕉中磷的INQ略高于威廉斯B6和南天黃。

由該結果可知，香蕉果實中鉀、鎂的營養質量水平較高，INQ分別為4.40和2.10，表明香蕉提供營養素鉀、鎂的能力大于提供能量能力，尤其是寶島蕉、威廉斯B6中的鉀和寶島蕉、南天黃中鎂的營養質量較為突出，此外，香蕉果實中鋅、鐵、磷元素的INQ小于1，說明香蕉果實提供這3 種礦物質營養素含量低于推薦供給量。

2.2 香蕉中5 種礦物元素含量分析與營養評價

表5 香蕉的5 種礦物質元素含量及INQ比較Table 5 Comparison of contents and INQ values of five mineral elements in bananas from different producing areas

從表5看出，4 個香蕉主產區的鉀含量差異顯著，其中云南產區較高，廣東、廣莫、海南3 個主產區的鉀含量相近。4 個香蕉主產區的鎂、磷含量差異顯著，各產區間含量為云南＞海南＞廣莫＞廣東。4 個主產區間香蕉的鋅含量差異不顯著，含量在0.16～0.19 mg/100 g之間。4 個主產區間香蕉的鐵含量差異顯著，其中海南和云南最高，其次是廣東，最后是廣莫。INQ表明，4 個香蕉主產區鉀的INQ均大于4，其中以云南INQ（4.90）最高，其余依次為廣莫、海南、廣東。4 個主產區鎂的INQ均大于1，INQ高低依次為云南、海南、廣莫、廣東。各個產區的鋅、鐵、磷元素的INQ均小于1，其中云南和海南香蕉的磷INQ接近于1，分別為0.97、0.91，海南香蕉的鐵INQ接近于1，為0.90。4 個香蕉主產區的鋅INQ均較小。從該結果可看出，4 個主產區香蕉的鉀、鎂元素均能滿足人體對這2 種營養素的需求，其中鉀的營養質量情況以云南、廣莫產區香蕉較為明顯，鎂以云南、海南產區香蕉較為明顯。

2.3 香蕉與熱帶水果中5 種礦物質元素的含量及營養價值比較分析

為了解香蕉與其他熱帶水果、漿果在5 種礦物質元素在營養價值上的差異，本研究將所測得香蕉數據與芒果、荔枝、葡萄、柿子等5 種熱帶水果、3 種漿果進行比較。

表6 香蕉與5 種熱帶水果的5 種礦物質元素含量及INQ比較Table 6 Comparison of contents and INQ values five mineral elements contents in banana and five other tropical fruits

由表6可知，6 種熱帶水果中香蕉鉀、鎂元素含量最高，香蕉鉀含量是荔枝、菠蘿的2～3 倍，香蕉鎂含量約是菠蘿的4 倍。榴蓮、龍眼、香蕉的磷元素含量較高，其中香蕉磷含量是菠蘿、芒果的2～3 倍。鋅、鐵元素在6 種熱帶水果中含量較低。INQ分析結果表明，香蕉中除鋅、鐵的INQ低于芒果外，其他3 種礦物質元素的INQ均高于芒果；香蕉中除鋅、磷的INQ比荔枝略低外，鉀、鎂、鐵的INQ均高于荔枝。香蕉中除鋅和磷的INQ低于龍眼外，其他3 種礦物質元素均高于龍眼。香蕉除鋅、鐵的INQ低于菠蘿，其他3 種礦物質的INQ均高于菠蘿。香蕉中鉀、鎂等5 種礦物質元素的INQ均比榴蓮高。

從上述結果及表5可以得出，幾種熱帶水果中香蕉的鉀、鎂元素的INQ最高，INQ分別為4.40、2.10，說明香蕉果實中鉀、鎂元素的營養價值比芒果、荔枝、龍眼、菠蘿、榴蓮熱帶水果高；香蕉中鋅的營養質量低于芒果等4 種熱帶水果，香蕉中鐵元素INQ低于菠蘿和芒果，高于荔枝、龍眼、榴蓮。由此分析可知，香蕉的營養素鉀、鎂的營養價值高于芒果、荔枝等5 種熱帶水果，香蕉可作為特殊人群鉀、鎂礦物質元素補充的良好來源。香蕉的鐵、磷INQ低于1，說明提供鐵、磷營養素能力的水平低于提供能量能力，人們在食用香蕉的同時可合理搭配其他水果滿足膳食營養補充。

2.4 香蕉與漿果中5 種礦物質元素的含量及營養價值比較分析

表7 香蕉與3 種漿果的5 種礦物質元素含量及INQ的比較Table 7 Comparison of contents and INQ values of five mineral elements in banana and three berries

由表7可知，香蕉與3 種漿果相比較，鉀、鎂元素含量最高，是葡萄、獼猴桃、柿子中鉀含量的2～3 倍，香蕉的鎂元素含量是葡萄、獼猴桃、柿子的1～4 倍。磷元素含量高于葡萄、柿子；鋅元素含量低于葡萄和獼猴桃，但高于柿子。INQ法分析結果表明，香蕉與葡萄、獼猴桃、柿子相比較，鉀、鎂INQ均為最高，分別是4.40和2.10；鉀元素在香蕉中的INQ最高，其次是葡萄和獼猴桃、最后是柿子；鎂元素的INQ在香蕉中最高，是3 種漿果的1～3 倍；香蕉的鋅、鐵、磷元素的INQ小于1，且均小于葡萄、獼猴桃。從該結果可以看出，香蕉的鉀、鎂元素的營養價值高于3 種漿果，而香蕉中鋅、鐵、磷礦物質元素的營養質量低于獼猴桃和葡萄。

3 結 論

香蕉含有鉀、鎂、鋅、鐵、磷等礦物質元素，結果顯示香蕉中鉀含量347.75 mg/100 g、鎂含量27.42 mg/100 g、鋅含量0.17 mg/100 g、磷含量25.54 mg/100 g，與王春蘭等[27]所測得的香蕉中鉀含量333.10 mg/100 g、鎂含量28.80 mg/100 g、鋅含量0.26 mg/100 g、磷含量23.91 mg/100 g結果相近。這些元素是人體進行生長發育和生理代謝活動所必需的營養物質，且它們在人體內不能自行合成，必須通過外界食物攝入滿足人體需求。對5 種礦物質在香蕉、5 種熱帶水果和3 種漿果中的含量進行比較分析，結果表明9 種水果中香蕉的鉀（347.75 mg/100 g）含量最高，鉀可維持人體滲透壓及酸堿平衡，維持肌肉、神經的他感作用[28]，香蕉是高鉀低鈉食物，可很好地調控血壓水平，多食用香蕉對預防高血壓等疾病有一定的積極影響[27,29]。同時在9 種水果中香蕉的鎂（27.42 mg/100 g）含量最高，其次是榴蓮、柿子、荔枝，鎂是細胞液中重要的陽離子，可以激活人體生理活動的眾多酶系，還可以緩解骨質疏松，同時高壽地區食物中鎂含量較高[27,30]，居民可多食用此類水果，有益于人體健康。香蕉果實中鋅、鐵、磷的含量及INQ較低，因此可根據個人對礦物質的需要，在日常飲食中合理選擇和科學搭配食用多種水果。本研究對4 個香蕉主產區的主栽品種寶島蕉、巴莫蕉、南天黃、威廉斯B6中5 種礦物質元素進行差異性分析并采用INQ法對其進行營養質量評價，結果表明不同品種間礦物質含量有明顯的差異，4 個品種間寶島蕉的鉀、鎂、鐵、磷含量較高。同時結果顯示，不同產區間香蕉果實礦物質含量存在一定的差異，其中云南和海南產區香蕉的鎂、鐵、磷含量相對較高，云南和廣莫產區香蕉的鉀、鋅含量較為豐富。營養質量評價研究結果表明，不同品種、產區香蕉的鉀元素的INQ大于4，鎂元素的INQ大于2，說明香蕉鉀、鎂的供給量高于能量供給量，表明香蕉是鉀、鎂營養價值高，能量低的食物，也是鉀、鎂礦物元素的良好來源。