不同品種香蕉的多酚含量比較及其提取工藝優(yōu)化

摘要：香蕉種質資源豐富，基因類型多樣，鮮有對其多酚含量與品種關系的研究。文章以香蕉果肉為原材料，測定AAA、ABB和AAB基因型的17個品種香蕉的多酚含量，并考察其含量與品種之間的相關性；探究東莞大蕉（ABB）、中蕉8號（AAA）和美食蕉2號（AAB）在后熟期間多酚含量的變化規(guī)律；優(yōu)化香蕉多酚的提取工藝。結果表明，在17個品種中，ABB基因型東莞大蕉多酚含量最高，為11.09 mg/g，聚類分析表明ABB基因型香蕉多酚含量普遍高于AAB和AAA基因型香蕉。東莞大蕉和中蕉8號中多酚含量在后熟第3天時最高，分別為14.21，7.45 mg/g，而美食蕉2號中多酚含量在后熟第2天時最高，為3.57 mg/g。在乙醇濃度70%、料液比1∶30、提取溫度20 ℃、提取時間10 min的條件下，香蕉多酚得率最高，為1.37%。香蕉多酚含量與其基因型可能存在相關性，后熟第3天的東莞大蕉適合作為多酚提取的原料。

關鍵詞：香蕉多酚；品種比較；成熟度；提取工藝；優(yōu)化

中圖分類號：TS255.1""""" 文獻標志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）11-0168-06

Comparison of Polyphenol Content in Different Varieties of Bananas

and Optimization of Extraction Process

WANG Qian1， WANG Juan1*， SHENG Ou2， FU Jin-feng1

（1.School of Food Science and Engineering， South China University of Technology，

Guangzhou 510640， China; 2.Institute of Fruit Tree Research， Guangdong

Academy of Agricultural Sciences， Guangzhou 510640， China）

Abstract： Bananas have abundant germplasm resources and diverse gene types， but there is little research on the relationship between their polyphenol content and varieties. In this paper， with banana pulp as the raw material， the polyphenol content of 17 varieties of bananas with AAA， ABB and AAB genotypes is determined， and the correlation between polyphenol content and varieties is investigated; the change rule of polyphenol content during post-ripening of Dongguan Dajiao （ABB）， Zhongjiao No.8 （AAA） and Plantain No.2 （AAB） is explored; the extraction process of banana polyphenols is optimized. The results show that among the 17 varieties of bananas， the polyphenol content in Dongguan Dajiao with ABB genotype is the highest of 11.09 mg/g. Cluster analysis shows that the polyphenol content of bananas with ABB genotype is generally higher than that of bananas with AAB and AAA genotypes. The polyphenol content of Dongguan Dajiao and Zhongjiao No.8 is the highest on the 3rd day of post-ripening， which is 14.21， 7.45 mg/g respectively， while the polyphenol content of Plantain No.2 is the highest on the 2nd day of post-ripening， which is 3.57 mg/g. Under the conditions of ethanol concentration of 70%， solid-liquid ratio of 1∶30， extraction temperature of 20 ℃ and extraction time of 10 min， the yield of banana polyphenols is the highest of 1.37%. There may be a correlation between banana polyphenol content and genotypes， and Dongguan Dajiao on the 3rd day of post-ripening is suitable as the raw material for polyphenol extraction.

Key words： banana polyphenols; comparison of varieties; grade of maturity; extraction process; optimization

收稿日期：2024-05-07

基金項目：廣東省農(nóng)業(yè)廳現(xiàn)代種業(yè)提升項目“香蕉良種重大科研聯(lián)合攻關”（2022-NPY-00-003）；國家香蕉產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-32-01）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系創(chuàng)新團隊項目（2022KJ109）；廣東省農(nóng)業(yè)科學院人才項目（R2020PY-JX002）；中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助（2022ZYGXZR102）

作者簡介：王倩（1999—），女，碩士，研究方向：食品科學與工程。

*通信作者：王娟（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品營養(yǎng)與健康。

香蕉（Musa nana Lour.）為芭蕉科芭蕉屬植物，果肉細膩可口，富含淀粉、糖分、維生素、多種微量元素和多酚類物質[1-4]，栽培區(qū)域廣泛[5]、歷史悠久，經(jīng)過長期雜交選育，有二倍體和三倍體之分[6]。三倍體香蕉是主要的食用品種，又可分為AAA型鮮食水果蕉（desert banana）、AAB型烹飪蕉（cooking banana）和ABB型烹飪蕉，是香蕉貿(mào)易的主要品種[7]。

多酚是植物體內(nèi)重要的次生代謝產(chǎn)物，主要存在于人們?nèi)粘Ｊ秤玫墓咧校哂薪笛恰⒖寡趸⒖拱⒁志譡8]等多種生理功能，應用前景廣闊[9]。香蕉消費量大，多酚是其重要的生理活性物質，故香蕉具有成為食源性多酚原料的潛力。多酚提取是天然產(chǎn)物研究的重要課題，現(xiàn)有的超聲波輔助提取植物多酚的研究很多[10-12]，不同原料的提取條件各不相同，香蕉多酚提取中研究較多的是香蕉皮多酚[13-15]，以果肉為主體的多酚提取研究相對較少。

本實驗選取17個具有代表性的三倍體香蕉，對比它們的多酚含量差異，探究東莞大蕉（ABB）、中蕉8號（AAA）和美食蕉2號（AAB）多酚含量在后熟期間的變化規(guī)律，優(yōu)化香蕉多酚的提取條件，以期為香蕉多酚的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香蕉：由廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所香蕉品種資源圃提供（見表1）；福林酚試劑、沒食子酸標準品、碳酸鈉等試劑：均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

KQ-300DE超聲波清洗機 昆山市超聲儀器有限公司；JXYM-GL全自動液氮組織研磨儀 上海凈信實業(yè)發(fā)展有限公司；RE-52AA旋轉蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；721可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

青香蕉用乙烯利催熟[16]，催熟當天記為第0天，后續(xù)連續(xù)取樣7 d，依次記為第1～7天。香蕉經(jīng)過去皮、果肉切片、液氮冷凍后打粉，于-80 ℃冰箱中冷凍保藏備用。

1.3.2 17個品種香蕉的多酚含量比較

選擇17個品種（基因型ABB、AAB、AAA）、后熟第7天的香蕉作為實驗原料，按T/AHFIA 005—2018 《植物提取物及其制品中總多酚含量的測定 分光光度法》測定香蕉提取液中多酚質量濃度，以沒食子酸質量濃度為橫坐標（x）、吸光度為縱坐標（y），得到標準曲線方程為y=0.009 9x+0.017 8，按照公式（1）計算香蕉多酚含量。

Q=c×Vm×（1-ω）。（1）

式中：Q為香蕉多酚含量，mg/g DW；c為香蕉多酚提取液質量濃度，mg/mL；V為提取液體積，mL；m為香蕉質量，g；ω為香蕉含水率，%。

1.3.3 后熟期間香蕉多酚含量的變化

按照1.3.1中的方法處理東莞大蕉、中蕉8號和美食蕉2號青香蕉，按照T/AHFIA 005—2018《植物提取物及其制品中總多酚含量的測定 分光光度法》測定催熟后0～7 d的香蕉多酚含量。

1.3.4 香蕉多酚提取條件優(yōu)化

以后熟第1天的東莞大蕉為實驗原料，稱取2 g粉狀香蕉于100 mL錐形瓶中，加入乙醇溶液，在超聲波清洗機中提取，冷卻離心后取上清液，用福林酚法測得吸光度，按照公式（2）計算多酚得率。

W=c×D×Vm×100%。（2）

式中：W為香蕉多酚得率，%；c為香蕉多酚提取液質量濃度，mg/mL；D為提取液稀釋倍數(shù)；V為提取液體積，mL；m為粉狀香蕉果肉質量，mg。

1.3.4.1 單因素實驗

乙醇濃度：配制濃度分別為10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液作為提取溶劑，設置料液比為1∶20，提取時間為30 min，提取溫度為50 ℃。料液比：設置提取液乙醇濃度為50%，料液比分別為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，提取時間為30 min，提取溫度為50 ℃。提取溫度：設置提取液乙醇濃度為50%，料液比為1∶20，提取時間為30 min，提取溫度分別為20，30，40，50，60 ℃。提取時間：設置提取液乙醇濃度為50%，料液比為1∶20，提取溫度為50 ℃，提取時間分別為10，30，50，70，90 min。

1.3.4.2 工藝優(yōu)化

在單因素實驗的基礎上，選用L9（34）正交實驗表（見表2），以乙醇濃度、料液比、提取溫度和提取時間為考察因素，以多酚得率為考察指標，優(yōu)化香蕉多酚的提取工藝。

2 結果與分析

2.1 香蕉品種多酚含量對比

由圖1可知，17個具有代表性的香蕉品種中，東莞大蕉（ABB）多酚含量最高，為11.09 mg/g DW，粵蕉2號（AAA）的多酚含量最低，與Mpotogoma（AAA）無顯著性差異。多酚含量排序為東莞大蕉（ABB）gt;金粉1號（ABB）gt;廣粉1號（ABB）gt;紅蕉1號（AAA）gt;Saba（ABB）gt;Maiden Plantain（AAB）gt;中蕉8號（AAA）gt;GN 60A（AAA）gt;美食蕉2號（AAB）gt;Poingo（AAB）gt;美食蕉1號（AAB）gt;Kazirakwe（AAA）gt;Tigua（AAB）gt;Ingagara（AAA）gt;粵蕉1號（AAB）gt;Mpotogoma（AAA）gt;粵蕉2號（AAA）。

對香蕉多酚含量進行聚類分析，由圖2可知，在歐氏距離3處可將17個香蕉品種分為4組：A組為高多酚含量品種，B組為較高多酚含量品種，C組為中多酚含量品種，D組為低多酚含量品種。ABB基因型香蕉品種集中于A組和B組，只有Saba（ABB）位于C組，而AAB型和AAA型多集中于D組；ABB型香蕉多酚含量均值最高，為7.78 mg/g DW，AAB型香蕉多酚含量均值次之，為2.38 mg/g DW，AAA型香蕉多酚含量均值最低，為2.13 mg/g DW，ABB型香蕉多酚含量一般高于AAA型和AAB型。植物多酚生物學活性主要是抗逆性，在非生物脅迫條件下，植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生加劇，會破壞其正常生理活動，可通過合成抗氧化劑（如酚類物質）清除活性氧，保護植物免受脅迫損害[17]。有研究表明，香蕉的抗逆性與香蕉基因型相關，以耐鹽性為例，粉蕉（ABB）的耐鹽性強于巴西蕉（AAA），兩種香蕉中含B基因組越多，耐鹽性越強[18]。香蕉抗旱性研究也出現(xiàn)類似的結果，基因型并非是抗旱性強弱的決定因素，但有趨勢表明含A基因組越多，抗旱性越差，含B基因組越多，抗旱性越強[19]。因此，可以推測香蕉多酚含量與香蕉基因型存在一定相關性，含B基因組多的香蕉品種多酚含量普遍較高，多酚含量可以增強香蕉的抗逆性。東莞大蕉（ABB）具有易管理、抗逆性強等優(yōu)點，在17個香蕉品種中，ABB型東莞大蕉多酚含量最高，為11.09 mg/g DW，與上述推測相符。

2.2 香蕉多酚含量在后熟期間的變化

在17個香蕉品種中，ABB型東莞大蕉多酚含量最高；美食蕉2號是廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所選育的新品種烹飪蕉（cooking banana），因其具有高抗枯萎病、畝產(chǎn)高等優(yōu)勢而被大力推廣。香牙蕉是國內(nèi)消費最多的食用水果蕉（desert banana），中蕉8號是香牙蕉的一種。因此，選擇東莞大蕉、中蕉8號和美食蕉2號進行成熟度實驗，探索其多酚含量隨成熟度的變化規(guī)律。

由圖3可知，在后熟期間，3個品種香蕉的多酚含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在后熟前期，青香蕉在乙烯利的刺激下呼吸強度升高，代謝旺盛，酚類物質積累，香蕉成熟后多酚被消耗，含量逐漸降低。美食蕉2號（AAB）在后熟第2天時多酚含量最高，為3.57 mg/g DW，東莞大蕉（ABB）和中蕉8號（AAA）在后熟第3天時多酚含量最高，分別為14.21 mg/g DW和7.45 mg/g DW。后熟時間相同時，香蕉多酚含量差異顯著，按品種排序為東莞大蕉（ABB）gt;中蕉8號（AAA）gt;美食蕉2號（AAB）。

2.3 香蕉多酚提取工藝優(yōu)化

2.3.1 單因素實驗結果

乙醇濃度對香蕉多酚得率的影響見圖4。

由圖4可知，乙醇濃度越高，香蕉多酚得率越高，在乙醇濃度為70%時多酚得率達到最大。不同種類多酚從植物中溶出所需要的溶劑極性不同，實驗結果說明，香蕉的大部分多酚溶出的極性相對較高，水、乙醇混合會增加溶劑極性，破壞氫鍵[20]，有利于多酚溶出。根據(jù)顯著性分析結果來看，乙醇濃度為50%和70%時，多酚得率差異不顯著，依據(jù)減少化學試劑使用、綠色環(huán)保的理念，因此，在正交實驗中將50%乙醇濃度設為中間值。

料液比增加有利于多酚溶出，但是多酚溶出達到最大限度后，料液比繼續(xù)增加對多酚得率的影響效果降低。由圖5可知，當料液比為1∶30時，多酚得率最大，為1.02%，當料液比為1∶20時，兩者多酚得率差異不顯著，因此，在正交實驗中將料液比1∶20設為中間值。

提取溫度升高，分子運動更劇烈，有利于香蕉多酚溶出，同時，熱量可能會使香蕉中的單寧轉變成單體酚[21]，有利于提取液中酚類物質的增加，但是溫度過高會破壞多酚結構，降低提取液中多酚含量。由圖6可知，隨著提取溫度的升高，香蕉多酚得率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，提取溫度為30 ℃時，香蕉多酚得率最高，為1.03%。因此，在正交實驗中將提取溫度30 ℃設為中間值。

由圖7可知，香蕉多酚得率隨著提取時間的延長呈先上升后下降的趨勢，原因可能是超聲波破壞了植物細胞壁，使得多酚被釋放[22]；青香蕉中含有大量抗性淀粉[23]，在多酚提取過程中淀粉發(fā)生溶脹，增加了提取液與香蕉的接觸面積，有助于多酚溶出[24]。但是，提取時間過長會使香蕉多酚發(fā)生氧化，導致多酚含量降低。提取時間為70 min時，香蕉多酚得率最高，但數(shù)據(jù)分析結果表明，提取時間為30 min與70 min時差異不顯著。考慮到提取效率，選擇30 min為正交實驗的中間值。

2.3.2 正交實驗優(yōu)化

由表3可知，各因素對香蕉多酚得率的影響大小順序為Bgt;Agt;Dgt;C。在9組實驗中，第9組A3B3C2D1的多酚得率最高，為1.30%；香蕉多酚提取的最優(yōu)條件為A3B3C1D1，不在正交實驗的9個組別中，該條件下多酚得率為1.37%，優(yōu)于正交實驗中得率最高的第9組，因此，可以確定香蕉多酚超聲輔助提取的最優(yōu)條件為乙醇濃度70%、料液比1∶30、提取溫度20 ℃、提取時間10 min。

3 結論

大量研究結果表明，多酚類化合物具有多種生理功能，在抗氧化[25]、抗菌[26]、降血脂和降血糖[27]等方面表現(xiàn)良好，市場需求龐大。同時，多酚類物質結構復雜、化學性質不穩(wěn)定，對提取方式和條件要求較高，提取困難，多酚提取方法和條件的選擇是多酚研究的重點之一。香蕉中含有的多酚是其氧化褐變的基礎，也是使它具有保健功能的重要有效成分，對香蕉多酚的研究為香蕉功能食品的開發(fā)提供了依據(jù)。

本研究對比了17個香蕉品種的多酚含量，探究了多酚含量在催熟期間的變化規(guī)律，優(yōu)化了多酚提取條件，可以為香蕉多酚的提取提供參考。研究結果顯示，首先，在17個具有代表性的香蕉品種中，東莞大蕉（ABB）的多酚含量最高，為11.09 mg/g DW，ABB基因型香蕉的多酚含量普遍高于AAB基因型和AAA基因型香蕉，而香蕉基因型與多酚含量的關系此前尚無定論，本研究為香蕉種質資源的選育提供了新思路。

其次，香蕉是典型的呼吸躍變型水果，乙烯氣體在香蕉成熟過程中扮演著至關重要的角色[28]。香蕉成熟過程中會伴隨著諸多物理和化學變化，多酚作為植物代謝產(chǎn)物也會隨果實的成熟而發(fā)生一系列變化，因此，研究香蕉在人工催熟過程中多酚類化合物的變化規(guī)律具有必要性。有研究表明，黃綠階段的Plantain香蕉多酚含量最高，完全成熟時含量有所降低[29]，與本研究中隨著后熟時間的增加，香蕉的多酚含量先上升后下降的實驗結果相符。結果顯示，在后熟第3天時，東莞大蕉多酚含量最高，為14.21 mg/g DW，因此可作為香蕉多酚的提取原料。

最后，經(jīng)正交實驗優(yōu)化，確定了香蕉多酚超聲輔助提取的最優(yōu)條件為乙醇濃度70%、料液比1∶30、提取溫度20 ℃、提取時間10 min，此時，香蕉多酚的得率提高至1.37%。

總之，本研究可為香蕉多酚的提取提供基礎數(shù)據(jù)支持，為香蕉資源的綜合利用奠定基礎，具有一定的社會和經(jīng)濟價值。本實驗研究對象為三倍體香蕉，后續(xù)還可針對二倍體和四倍體香蕉基因型與多酚含量的關系進行研究。

參考文獻：

[1]王險峰.香蕉復合果汁飲料對網(wǎng)球運動員運動營養(yǎng)的支持及優(yōu)化[J].食品研究與開發(fā)，2023，44（6）：231-232.

[2]王娟，汪雨亭，楊公明.香蕉不溶性膳食纖維的理化特性與通便功能研究[J].食品工業(yè)科技，2017，38（2）：337-341.

[3]傅金鳳，王娟，王琳，等.特色香蕉類型‘美食蕉’品種果肉中淀粉與礦物質在后熟期的變化[J].食品科學，2021，42（1）：86-92.

[4]汪雨亭，陳挺強，王娟.香蕉低聚糖的通便功能評價[J].食品工業(yè)科技，2017，38（3）：357-360，364.

[5]Banana-producing countries[DB/OL].http：//www.promusa.org/Banana-producing+countries+portal#contentotalprod-tabs-2018-1，2023-08-23.

[6]DEBNATH S， KHAN A A， DAS A， et al. Genetic Diversity in Banana[M]//Genetic Diversity in Horticultural Plants，Berlin：Springer，2019：217-241.

[7]周海琪，夏玲，呂順，等.89份香蕉種質資源SRAP分子標記親緣關系分析[J].熱帶作物學報，2024，45（4）：703-711.

[8]陳亮，李醫(yī)明，陳凱先，等.植物多酚類成分提取分離研究進展[J].中草藥，2013，44（11）：1501-1507.

[9]ARSHAD M.Management of hyperuricemia through dietary polyphenols as a natural medicament： a comprehensive review[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2019，59（9）：1433-1455.

[10]郭彩慧，朱毅，馬雪穎，等.優(yōu)化青花椒多酚提取工藝及多酚成分測定和抗氧化性研究[J].中國調(diào)味品，2021，46（3）：1-6.

[11]曹葉霞，李慧卿，尹愛萍，等.超聲輔助提取羅望子中總多酚及其抗氧化性研究[J].糧食與油脂，2023，36（1）：131-134，138.

[12]寧志雪，朱立斌，朱丹，等.響應面法優(yōu)化超聲波輔助提取黑加侖多酚工藝及其抗氧化活性分析[J].食品工業(yè)科技，2022，43（22）：221-228.

[13]彭思琪，王娟.香蕉皮總黃酮的提取及其抗氧化和抑制酪氨酸酶的活性[J].食品研究與開發(fā)，2022，43（20）：132-140.

[14]閆洋，李秋霖，鄭中兵.香蕉皮多酚和多糖的提取工藝及其抗氧化性[J].分子植物育種，2019，17（7）：2408-2411.

[15]RAFAELA G M， LOBO G M， MO＇NICA G. Antioxidant activity in banana peel extracts： testing extraction conditions and related bioactive compounds[J].Food Chemistry，2010，119（3）：1030-1039.

[16]李芬芳，李奕星，袁德保，等.不同乙烯利濃度及貯藏溫度對“南天黃”香蕉果實后熟品質的影響[J].中國南方果樹，2022，51（2）：72-77，83.

[17]CONDE-HERNNDEZ L A， GUERRERO-BELTRN J . Total phenolics and antioxidant activity of Piper auritum and Porophyllum ruderale[J].Food Chemistry，2014，142：455-460.

[18]周雙云.2種不同基因組類型香蕉耐鹽生理響應及其鹽脅迫下Ca2+的動態(tài)調(diào)節(jié)[D].海口：海南大學，2014.

[19]王蕊.不同基因組類型香蕉的抗旱生理機制[D].海口：海南大學，2010.

[20]ALEKSANDRA A J， VERICA B -D， GORDANA M Z， et al， Optimization of the extraction process of polyphenols from Thymus serpyllum L. herb using maceration， heat- and ultrasound-assisted techniques[J].Separation and Purification Technology，2017，179：369-380.

[21]OBOH G. Effect of blanching on the antioxidant properties of some tropical green leafy vegetables[J].LWT-Food Science and Technology，2005，38（5）：513-517.

[22]BOTH S， CHEMAT F， STRUBE J. Extraction of polyphenols from black tea conventional and ultrasound-assisted extraction[J].Ultrasonics Sonochemistry，2014，21（3）：1030-1034.

[23]ACEVEDO E A， MARIA C， RAMIREZ J A， et al. Physicochemical， digestibility and structural characteristics of starch isolated from banana cultivars[J].Carbohydrate Polymers，2015，124：17-24.

[24]YANG Y， ZHANG F. Ultrasound-assisted extraction of rutin and quercetin from Euonymus alatus （Thunb.） Sieb[J].Ultrasonics Sonochemistry，2008，15（4）：308-313.

[25]李典典，郝曉慶，張培培，等.植物多酚抑菌性及其復合保鮮技術在水產(chǎn)品中的應用進展[J].中國食品添加劑，2022，33（2）：210-217.

[26]魏江存，秦祖杰，覃麗萍，等.赪桐總黃酮抗炎作用及抗氧化活性研究[J].中華中醫(yī)藥雜志，2023，38（1）：135-140.

[27]陳亮，李醫(yī)明，陳凱先，等.植物多酚類成分提取分離研究進展[J].中草藥，2013，44（11）：1501-1507.

[28]郭素霞，孫佩光，程志號，等.不同乙烯處理對4種香蕉果實采后品質變化的影響[J].分子植物育種，2022，20（18）：6160-6166.

[29]BORGES C V， MINATEL I O， AMORIM E P， et al. Ripening and cooking processes influence the carotenoid content in bananas and plantains （Musa spp.）[J].Food Research International，2019，124：129-136.