3個(gè)香蕉品種黃酮含量與果實(shí)發(fā)育成熟的關(guān)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(shí)發(fā)育及成熟過程中黃酮含量變化規(guī)律，對(duì)巴西香蕉、粉蕉和皇帝蕉果實(shí)采前發(fā)育和采后成熟過程中的黃酮含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：3個(gè)香蕉品種在果實(shí)發(fā)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(gè)品種果皮中的黃酮含量逐漸降低，表現(xiàn)出與發(fā)育負(fù)相關(guān)。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(shì)。在采后成熟過程中，3個(gè)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(fā)現(xiàn)，香蕉果皮和果肉中的黃酮含量明顯受外源乙烯誘導(dǎo)而增加，受1-MCP的抑制而減少，表現(xiàn)出與成熟正相關(guān)。

關(guān)鍵詞 香蕉；黃酮；果實(shí)發(fā)育；成熟

中圖分類號(hào) S668.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jī)化合物，是植物在長(zhǎng)期自然選擇過程中產(chǎn)生的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物[1]。它廣泛存在于高等植物的根、莖、葉、花、果實(shí)中[2]，不僅數(shù)量種類繁多，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。黃酮類化合物因其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)而對(duì)哺乳動(dòng)物和其他類型的細(xì)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(xué)反應(yīng)性，如它能清除生物體內(nèi)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(duì)許多人類疾病具有治療價(jià)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(zhèn)痛、免疫調(diào)節(jié)、降血糖、治療骨質(zhì)疏松、抑菌抗病毒、抗氧化、抗衰老、抗輻射等功效[6-9]，對(duì)該類化合物的研究已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱門課題，引起了國(guó)內(nèi)外化學(xué)家、藥物學(xué)家的廣泛重視，研究進(jìn)展很快。

香蕉是世界貿(mào)易量最大的水果之一，同時(shí)也是世界熱區(qū)近4億人口的主食。黃酮含量是香蕉果實(shí)品質(zhì)的重要生理指標(biāo)之一。然而目前對(duì)于香蕉黃酮的研究主要集中在對(duì)其體外抗氧化作用[10]和抑菌防腐作用的研究[11]，系統(tǒng)地對(duì)香蕉從采前發(fā)育至采后成熟期的黃酮含量變化規(guī)律尚未見報(bào)導(dǎo)。

香蕉是典型的呼吸躍變型果實(shí)，在果實(shí)采后的成熟過程中，可根據(jù)其果皮顏色變化人為的劃分為7個(gè)成熟度[12]。抽蕾期和斷蕾期是香蕉果實(shí)采前發(fā)育的2個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)室前期研究結(jié)果表明，自然成熟的香蕉果實(shí)，采后成熟度Ⅱ是乙烯生物合成開始啟動(dòng)期，成熟度Ⅵ是乙烯生物合成高峰期[13]，本研究根據(jù)香蕉果實(shí)發(fā)育和成熟的特點(diǎn)，選取抽蕾、斷蕾、采收、采后成熟度Ⅱ和Ⅵ 5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行黃酮含量的分析，以期明確黃酮含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其與果實(shí)發(fā)育成熟的關(guān)系，為香蕉品質(zhì)改良和果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

香蕉（巴西蕉、皇帝蕉、粉蕉）果實(shí)采自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所澄邁香蕉種植園。采取抽蕾、斷蕾期香蕉分單個(gè)果指，表面消毒后，用液氮速凍，放于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

取飽滿度為七到八成，生長(zhǎng)期為110 d的果實(shí)，當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。將香蕉去軸落梳，分成單個(gè)香蕉果指，挑取大小均勻，無病蟲害，無機(jī)械損傷的果實(shí)，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(jī)取3個(gè)果實(shí)裝進(jìn)1個(gè)保鮮袋中，每個(gè)處理準(zhǔn)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(huán)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(yǎng)。

設(shè)置對(duì)照組（自然成熟的香蕉果實(shí)），于22 ℃恒溫放置。

當(dāng)自然成熟的香蕉果實(shí)達(dá)到成熟度Ⅱ和Ⅵ時(shí)，與此時(shí)相對(duì)應(yīng)的乙烯和1-MCP處理下的果實(shí)分別進(jìn)行取樣，置于-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

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(xì)粉待用。

1.2.2 樣品制備 稱取0.6～0.8 g待測(cè)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(cè)定 吸取樣品2.0 mL（樣品量根據(jù)樣品的吸光度調(diào)整），放入10 mL容量瓶?jī)?nèi)（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(cè)定吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總黃酮的含量。每個(gè)結(jié)果重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 巴西香蕉黃酮含量的變化規(guī)律與果實(shí)發(fā)育成熟關(guān)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(shí)發(fā)育階段（圖1-A1～A3），從抽蕾至斷蕾到采收，巴西香蕉果實(shí)黃酮含量呈明顯的下降趨勢(shì)，至采收時(shí)下降到最低點(diǎn)（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?xiàng)l件下，伴隨著果實(shí)成熟（圖1-A3～A5），果皮中黃酮含量逐漸增加，到乙烯高峰時(shí)含量達(dá)到最大值，果肉中黃酮含量卻出現(xiàn)先上升后又逐漸下降的變化規(guī)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(shí)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(shí)達(dá)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)達(dá)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(shí)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(shí)又下降至2.2 mg/g。在1-MCP處理?xiàng)l件下（圖1-B3、C3），果皮中黃酮含量從采收時(shí)的14.8 mg/g到與乙烯峰前相對(duì)應(yīng)點(diǎn)緩慢上升至19.5 mg/g，到與乙烯高峰時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)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(shí)的0.8 mg/g到與乙烯峰前相對(duì)應(yīng)點(diǎn)緩慢上升至1.5 mg/g，到與乙烯高峰時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)又下降至0.9 mg/g。

2.2 粉蕉黃酮含量的變化規(guī)律與果實(shí)發(fā)育成熟關(guān)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(shí)發(fā)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(shì)，至采收時(shí)下降到最低點(diǎn)（圖2-B）。而果肉中（圖2-C）黃酮含量則呈現(xiàn)先上升后下降的變化規(guī)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(shí)的5.4 mg/g上升至斷蕾時(shí)的10.7 mg/g，然后下降，到采收時(shí)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(shí)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(dá)到最大值，然后下降，果肉中黃酮含量也出現(xiàn)先上升后又逐漸下降的變化規(guī)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(shí)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(shí)又下降至19.1 mg/g；同樣，果肉中黃酮含量從采收時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)下降至25.4 mg/g；同樣，果肉中黃酮含量從采收時(shí)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(shí)又下降至5.4 mg/g。在1-MCP處理?xiàng)l件下（圖2-B3、C3），果皮與果肉中黃酮含量的變化規(guī)律一致。果皮中黃酮含量從采收時(shí)的19.5 mg/g到與乙烯峰前相對(duì)應(yīng)點(diǎn)緩慢上升至22.8 mg/g，到與乙烯高峰時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)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(shí)的3.1 mg/g到與乙烯峰前相對(duì)應(yīng)點(diǎn)緩慢上升至3.9 mg/g，到與乙烯高峰時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)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(guī)律與果實(shí)發(fā)育成熟關(guān)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(shí)發(fā)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(shì)，至采收時(shí)下降到最低點(diǎn)（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(shí)的6.7 mg/g下降至斷蕾時(shí)的6.4 mg/g，然后繼續(xù)下降，到采收時(shí)降至最低點(diǎn)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(shí)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(dá)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(shí)的22.6 mg/g到乙烯峰前逐漸上升，到乙烯高峰時(shí)達(dá)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(shí)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(shí)達(dá)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(shí)的22.6 mg/g到乙烯峰前上升至24.9 mg/g，然后繼續(xù)升高，到乙烯高峰時(shí)達(dá)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(shí)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(shí)達(dá)到最大值7.0 mg/g，上升了5.0 mg/g。在1-MCP處理?xiàng)l件下（圖3-B3、C3），果皮與果肉中黃酮含量的變化規(guī)律基本一致，都呈現(xiàn)出顯著的抑制作用。果皮中黃酮含量從采收時(shí)的22.6 mg/g到與乙烯峰前相對(duì)應(yīng)點(diǎn)緩慢上升至25.3 mg/g，到與乙烯高峰時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)又下降至23.6 mg/g；而果肉中黃酮含量從采收時(shí)的2.0 mg/g到與乙烯峰前相對(duì)應(yīng)點(diǎn)下降至1.7 mg/g，到與乙烯高峰時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)仍然維持在1.7 mg/g的水平。

3 討論與結(jié)論

黃酮類化合物是一類分布十分廣泛的植物次生代謝產(chǎn)物，是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要因子之一。關(guān)于其含量測(cè)定及應(yīng)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(duì)10個(gè)品種的柚及柚雜種果皮及果肉進(jìn)行了黃酮的定性和定量分析，分析結(jié)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(shí)了這一點(diǎn)，從香蕉果皮和果肉分別測(cè)定了其黃酮含量，結(jié)果顯示香蕉果皮黃酮類含量遠(yuǎn)大于果肉。在香蕉果實(shí)發(fā)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(xiàn)出與發(fā)育負(fù)相關(guān)。巴西蕉和黃帝蕉果肉中黃酮含量也是逐漸降低，表現(xiàn)出與發(fā)育負(fù)相關(guān)，但粉蕉果肉中黃酮含量呈先升后降的趨勢(shì)，這表明不同香蕉品種在果實(shí)發(fā)育過程中，果皮果肉中黃酮含量變化規(guī)律不盡相同，機(jī)理有待于進(jìn)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(chǔ)化合物丙二酰-COA和對(duì)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(guān)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(rèn)為該反應(yīng)是類黃酮生物合成的關(guān)鍵步驟[18]。對(duì)蘋果研究中發(fā)現(xiàn)，蘋果未成熟果實(shí)中PAL活性最高，發(fā)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(fā)育過程中黃酮含量變化相一致。由此，可推測(cè)PAL可能受乙烯的誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，受1-MCP的誘導(dǎo)下調(diào)表達(dá)，但在香蕉中尚未驗(yàn)證。乙烯是果實(shí)成熟的主要調(diào)控子，對(duì)果實(shí)品質(zhì)形成具有重要作用。果實(shí)成熟過程中乙烯合成的增加，誘導(dǎo)了色澤、質(zhì)地、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)因子的顯著變化，促進(jìn)了果實(shí)品質(zhì)的全面形成[19]。本研究顯示香蕉果實(shí)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(duì)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(xiàn)出與果實(shí)成熟正相關(guān)。這足以表明香蕉果實(shí)黃酮類含量的變化會(huì)受到外源激素的誘導(dǎo)。已有報(bào)道證實(shí)，類黃酮的組分及含量與遺傳基因型有重要關(guān)系[16]。本研究中3個(gè)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(jìn)的機(jī)制也有所不同，這可能與不同香蕉品種的遺傳基因型有關(guān)。

香蕉富含類黃酮。本試驗(yàn)通過對(duì)3個(gè)香蕉品種總黃酮含量的測(cè)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(guó)香蕉產(chǎn)量達(dá)到了956.1萬t，約占我國(guó)熱帶水果總產(chǎn)量的60%[20]?？梢娤憬兑殉蔀槲覈?guó)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(duì)香蕉進(jìn)行深加工的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的香蕉皮（占果實(shí)重量的40%左右），而香蕉皮傳統(tǒng)處置方式為直接丟棄，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。本研究表明香蕉皮中含有大量黃酮類物質(zhì)，從而為從香蕉中商業(yè)化生產(chǎn)黃酮提供參考，具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。

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