香蕉皮研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景

張曉迪 尚朝杰 王惠敏 袁文鵬

摘要 我國香蕉皮資源豐富，但多作為固體廢棄物丟棄。香蕉皮富含多酚、類胡蘿卜素、甾醇等活性成分，在功能食品和新藥品的開發(fā)方面應(yīng)用前景廣闊。總結(jié)了香蕉皮的主要活性成分、功能特性及應(yīng)用領(lǐng)域，以期為香蕉皮資源的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞 香蕉皮;活性成分;功能活性;應(yīng)用領(lǐng)域

中圖分類號 TS209? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）24-0038-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.008

The Study Status of Banana Peel and Its Application Prospect

ZHANG Xiao-di1，SHANG Chao-jie2，WANG Hui-min1 et al （1.Heze Branch，Qilu University of Technology （Shandong Academy of Sciences），Biological Engineering Technology Innovation Center of Shandong Province，Heze，Shandong 274000;2.Research Center of Agricultural Products Processing of Henan Academy of Agriculture Sciences，Zhengzhou，Henan 450002）

Abstract China is rich in banana peel resources，but most of them are discarded as solid waste.Banana peels are abundant in active compounds，such as polyphenols，carotenoids，sterols，which has a bright future in functional foods and new drugs.The main active compounds，functional activities and application status of banana peels were summarized in this study.The research could provide theoretical reference for industrialization development of banana peel resources.

Key words Banana peel;Active compounds;Functional activities;Application area

作者簡介 張曉迪（1989—），女，山東菏澤人，研究實習(xí)員，碩士，從事農(nóng)副產(chǎn)品加工與開發(fā)研究。*通信作者，博士，研究員，從事食品科學(xué)與工程、水產(chǎn)品加工與貯藏研究。

收稿日期 2021-08-06

香蕉（Musa spp.） 屬芭蕉科（Musaceae） 芭蕉屬（Musa），是僅次于柑橘類的世界第二大水果，約占世界水果總產(chǎn)量的16%，2018年世界總產(chǎn)量約1.16億t[1]。我國香蕉資源豐富，是僅次于印度的第二大香蕉產(chǎn)量國，年產(chǎn)量在1 100萬t以上[2]，產(chǎn)地主要分布在南部的廣東、廣西、臺灣、福建、云南和貴州等地。香蕉皮作為香蕉的副產(chǎn)物，占香蕉鮮重的30%～40%，這意味著我國每年有330萬～440萬t的香蕉皮資源。目前，香蕉皮的利用率很低，通常作為有機(jī)肥料甚至被當(dāng)垃圾直接丟棄，不僅浪費(fèi)資源而且污染環(huán)境[3]。香蕉皮中含有多糖、多酚、有機(jī)酸、縮合鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、油脂類等多種營養(yǎng)物質(zhì)，還富含多種維生素、無機(jī)鹽、鉀、鈣、鎂、磷等[4]，具有極高的研究和應(yīng)用價值。如何高效利用香蕉皮資源，提高香蕉的綜合利用價值日益引起了產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。基于此，該研究對國內(nèi)外關(guān)于香蕉皮中主要活性成分和功能活性的研究以及目前香蕉皮的主要應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)和展望，為進(jìn)一步充分利用香蕉皮資源和提高香蕉綜合利用價值提供參考。

1 香蕉皮的活性成分

1.1 多糖

香蕉皮多糖作為一種植物多糖，有良好的生物學(xué)活性，且毒副作用小，具有很高的開發(fā)利用價值。研究表明，香蕉皮多糖為雜多糖，由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖和巖藻糖等多種單糖組成[5]。目前，對香蕉皮中多糖的提取常結(jié)合微波技術(shù)或超聲波輔助法。閆洋等[6]研究發(fā)現(xiàn)超聲輔助提取法較優(yōu)，提取的多糖對人乳腺癌MCF-7細(xì)胞的增殖有明顯抑制作用，可降低動、植物兩種不同油脂的氧化，且在體外對自由基具有一定的清除能力。林志超等[7]對香蕉皮中多糖進(jìn)行提取和純化后，粗多糖提取率為2.75%，其中中性多糖組分占65%，分子質(zhì)量為442 068 u。

1.2 多酚

香蕉皮中的酚類化合物比果肉的含量高1.5～3.0倍，總酚含量4.95～47.00 mg （GAE）/[g（DW）] [8-10]。目前，香蕉皮中已鑒定出超過40種酚類成分，它們大體上分為4類：羥基肉桂酸類、黃酮醇類、黃烷-3-醇類和兒茶酚胺類，其中最主要的是黃烷-3-醇類[11-12]。超聲波輔助提取法是多酚提取中最常用的方法，陳晨等[13]采用超聲輔助法提取香蕉皮中的多酚物質(zhì)，在最優(yōu)條件下提取率為2.931%。李哲等[14]以微波干燥的香蕉皮為原料，采用超聲波輔助法提取總酚，提取量可達(dá)36.95 mg/[g（DW）]。研究表明，香蕉皮在成熟過程中總酚含量逐漸下降，黃色香蕉皮的總酚含量比青色香蕉皮低15%～45%，而過熟果皮的降幅則高達(dá)52%[15-16]。

1.3 黑色素

黑色素是廣泛存在于動物、植物和微生物中的一類生物色素，黑色素不僅可以作為天然食品色素，還具有保健和治療疾病的功能[17-19]。劉曉娜等[20]研究發(fā)現(xiàn)酸-堿法提取香蕉皮黑色素的最佳提取條件為提取溫度80 ℃、提取時間15 min、加堿后溶液pH 11。當(dāng)黑色素的添加量為0.20% 時，對動、植物油脂的抗氧化效果最佳，且抗氧化能力優(yōu)于BHA。薛鋒等[21]研究表明香蕉皮黑色素的最佳超聲輔助提取工藝為NaOH 溶液提取劑、提取溫度80 ℃、提取時間15 min、提取料液比1（g）∶2（mL）、提取頻率24 kHz。閔莉靜等[22]對比香蕉皮黑色素堿-酸法、超聲波輔助提取法和酶-超聲雙輔助提取法3種不同提取方法發(fā)現(xiàn)，酶-超聲雙輔助提取法是香蕉皮黑色素實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)較為理想的方法。

1.4 類胡蘿卜素

Arora等[23]測量不同基因型香蕉中果肉和果皮的類胡蘿卜素含量，發(fā)現(xiàn)果皮中的β-胡蘿卜素和總類胡蘿卜素含量均明顯高于果肉（表1）。吳青瑩等[24]研究表明用超聲波輔助提取法得到香蕉皮中類胡蘿卜素提取量平均值為13.740 mg/g，在提取時間僅為20 min的情況下，比普通浸提法的提取量12.541 mg/g增加了9.56%，提取效率大大提高。Subagio等[25]研究表明香蕉皮中類胡蘿卜素的含量為3～4 μg/g （以葉黃素計），其組成為葉黃素、α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、紫黃素、異堇黃質(zhì)、新葉黃素、α-隱黃素、β-隱黃素。研究發(fā)現(xiàn)，在香蕉由青轉(zhuǎn)黃的成熟過程中，反式-α-胡蘿卜素、反式-β-胡蘿卜素、順式-β-胡蘿卜素、總類胡蘿卜素含量均略有增加，葉黃素略有下降，而順式-α-胡蘿卜素則由無到有大量產(chǎn)生，過熟后，胡蘿卜素異構(gòu)體、葉黃素和總類胡蘿卜素含量均下降[26]。

1.5 膳食纖維

膳食纖維作為人體必需的“第七營養(yǎng)素”，在人類的消化過程中發(fā)揮重要作用。香蕉皮膳食纖維的提取方法主要有堿法和酶法。經(jīng)過堿法干燥后得到的是總膳食纖維，而酶法主要是經(jīng)過兩次酶解分解掉淀粉等糖類物質(zhì)和蛋白質(zhì)，過濾后得到水不溶性膳食纖維（IDF）和水溶性膳食纖維（SDF），后者再用乙醇沉淀法獲得。研究發(fā)現(xiàn)，酶法比堿法有更大的優(yōu)勢，因為酶法提取的膳食纖維SDF 和IDF成分比約為1∶4，比較接近理想的膳食纖維成分（SDF∶IDF=1∶3）[27]。楊峰等[28]利用酶堿法和純酶法從香蕉皮中提取膳食纖維，在最佳提取條件下這兩種方法對總膳食纖維質(zhì)量的提取率均達(dá)到70%以上，其中SDF隨試驗因素變化不明顯，IDF對各個試驗因素較為敏感，在適當(dāng)?shù)募用噶?、NaOH溶液濃度、水浴時間下可得到最優(yōu)提取。王海娟等[29]利用酶解法對香蕉皮中SDF提取進(jìn)行研究，表明在料液比1∶20、α-淀粉酶用量0.28 g、胃蛋白酶用量0.22 g的條件下提取率為17.5%。

1.6 植物甾醇

植物甾醇是一種天然存在的甾醇，常被用作功能性食品的原料，具有廣泛而積極的健康促進(jìn)作用，如降低血液中的膽固醇水平和減少腸道對膽固醇的吸收[30]。香蕉果肉和果皮的親脂性提取物中的主要成分有明顯不同，果肉中主要是脂肪酸，尤其是不飽和脂肪酸，而果皮中主要是甾醇類和甾醇酯[31]。據(jù)報道，在香蕉皮的親脂性提取物中植物甾醇占49.0%～87.5%，主要成分是環(huán)桉烯酮（cycloeucalenone，圖1a）、環(huán)桉烯酮的位置異構(gòu)體（31-norcyclolaudenone，圖1b）、豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇，另外還有少量環(huán)桉烯醇和環(huán)阿屯醇等，其中環(huán)桉烯酮含量最多，達(dá)0.81～9.45 g/[kg（DW）][31-33]。

1.7 生物胺

生物胺是由氨基酸脫羧或醛、酮胺化形成的含氮化合物。Kanazawa等[34]

研究顯示，香蕉皮中多巴胺含量為80～560 mg/100 g，而在成熟的香蕉果肉中含量為 2.5～10.0 mg/100 g。González-Montelongo等[9]研究表明，香蕉皮中存在大量的多巴胺和L-左旋多巴，用甲醇提取時（25 ℃）隨著提取時間從1 min增加到120 min，多巴胺含量顯著增加。另外也有報道顯示多巴胺在香蕉皮和果肉中隨著由未成熟階段向成熟階段轉(zhuǎn)變其含量逐漸增加，而在成熟后期則含量逐漸降低[35]。

2 香蕉皮的功能活性

2.1 抗氧化

研究表明香蕉皮提取物比香蕉果肉具有更強(qiáng)的抗氧化活性[8，36]。Rebello等[12]研究表明香蕉皮粉是一種具有很高抗氧化活性的資源，這主要源于其高總酚含量[29 mg（GAE）/g]。事實上，類胡蘿卜素（比如β-胡蘿卜素和維生素）雖然不是酚類成分，但它們也有助于增強(qiáng)香蕉皮提取物的抗氧化活性[8，37]。另外，香蕉多糖也具有顯著的抗氧化活性。侯瀟等[38]對亞急性衰老小鼠模型分別用不同劑量的香蕉皮多糖灌胃，42 h后測量發(fā)現(xiàn)血清、肝臟中的丙二醛含量明顯降低，超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化酶的活性均有顯著提高，表明香蕉皮多糖對氧化損傷模型小鼠有較強(qiáng)的拮抗作用。這些研究表明香蕉皮可作為有效的抗氧化劑應(yīng)用于食品行業(yè)等領(lǐng)域。

2.2 抗菌

Niamah[39]研究發(fā)現(xiàn)300 mg/mL香蕉皮甲醇提取物具有對革蘭氏陽性菌和陰性菌、酵母菌、霉菌具有廣譜抑制性，其主要成分為焦棓酸、順式-9-十六烯醛、十五酸、苯甲酸等。Rattanavichai等[40]研究表明香蕉皮熱水提取物對1種革蘭氏陽性菌和3種革蘭氏陰性菌具有較好抗菌活性，尤其是

可用來做對加維菌對蝦病原體的抑菌劑?？罗盵41]研究表明香蕉皮多酚物質(zhì)對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉均具有抑制作用，且對細(xì)菌的抑菌效果較好，而對酵母無抑制作用。劉俊紅等[42]利用超聲波微波輔助乙醇提取香蕉皮中的抑菌物質(zhì)，在最佳工藝乙醇濃度80%、超聲波溫度30 ℃、超聲波時間20 min、超聲波功率120 W、液固比10∶1、微波功率350 W、處理60 s條件下，抑菌物質(zhì)抑菌圈直徑最大，為9.28 mm。這些研究表明香蕉皮具有一定的抗菌作用，在食品保鮮和防腐等方面具有應(yīng)用前景。

2.3 抗腫瘤

庹新蘭等[43]研究了香蕉皮提取物體外作用于宮頸癌Hela細(xì)胞和前列腺癌PC-3M細(xì)胞所致的凋亡作用，結(jié)果表明，香蕉皮提取物在體外可明顯地誘導(dǎo)宮頸癌Hela細(xì)胞和前列腺癌PC-3M細(xì)胞的凋亡。熊燕飛等[44]觀察了香蕉皮粗多糖對S180、EAC、H22 實體瘤模型化KM小鼠的腫瘤抑制作用及體外誘導(dǎo)Hela 細(xì)胞和前列腺癌PC-3M 細(xì)胞的凋亡，結(jié)果表明，粗多糖可明顯抑制體內(nèi)實體瘤生長，體外對Hela 細(xì)胞和前列腺癌PC-3M 細(xì)胞有明顯的誘導(dǎo)凋亡作用，且隨時間的延長，凋亡率增加。朱開梅等[45]研究表明香蕉皮多糖對人乳腺癌細(xì)胞（MCF-7）增殖、克隆形成有抑制作用（P<0.05）。香蕉皮多糖干預(yù)后，MCF-7細(xì)胞表達(dá)NF-κB（p65）明顯減弱，其誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞凋亡作用機(jī)制可能與下調(diào)NF-κB表達(dá)水平有關(guān)。這些研究表明香蕉皮在提高免疫力、抑制癌癥和腫瘤等方面具有一定潛力。

2.4 降血糖

Navghare等[46]研究表明，和空白組相比，香蕉皮乙醇提取物對正常大鼠葡萄糖耐受試驗在150 min時能顯著降低血糖水平。沈德鳳等[47]研究表明，香蕉皮多糖能使四氧嘧啶溶液（200 mg/kg）誘導(dǎo)的糖尿病小鼠血糖和體重維持在正常范圍內(nèi)，表明香蕉皮多糖在降血糖方面有很好的療效。Vasu等[48]研究表明香蕉皮甲醇提取物比檸檬皮和石榴皮具有更強(qiáng)的α-淀粉酶抑制活性。Shang等[49]研究發(fā)現(xiàn)香蕉皮中環(huán)桉烯酮和其位置異構(gòu)體具有較強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性，且環(huán)桉烯酮比其位置異構(gòu)體活性更強(qiáng)，而它們的相似結(jié)構(gòu)成分環(huán)桉烯醇和其位置異構(gòu)體抑制活性很弱，表明主要活性位點(diǎn)是位于C-3上的酮基和支鏈上的雙鍵。這些研究表明香蕉皮提取物可作為降血糖相關(guān)功能食品的原料，適合作為糖尿病患者的有益補(bǔ)充食物。

2.5 降血壓

香蕉皮中鉀含量豐富而且含有降血壓的植物化學(xué)成分。Sarkar等[50]發(fā)現(xiàn)與對照組相比，在健康人體冷應(yīng)激過程中，吃香蕉后收縮壓、舒張壓和平均動脈壓均顯著降低，而心跳率和峰值呼氣流量均無顯著變化。Dayanand 等[51]研究發(fā)現(xiàn)每天吃2個熟香蕉，20 d后收縮壓和舒張壓都明顯降低，表明香蕉中的某些植物化學(xué)成分具有降血壓活性。Qian 等[52]從香蕉皮中分離純化出一種化合物7，8-二羥基-3-甲基-異色酮-4，可以使雙腎一夾模型的高血壓大鼠收縮壓降低16%，舒張壓降低18%，并得到了其化學(xué)合成路徑。因此，香蕉皮在預(yù)防心血管疾病方面能夠起到積極作用。

3 香蕉皮的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 生物基質(zhì)和食品原料

香蕉皮富含纖維素，而纖維素可以被酸或酶水解，然后用來生產(chǎn)乙醇、有機(jī)酸、酶、糖等，因此，常用來做生物基質(zhì)。楊波[53]以香蕉皮為原料，發(fā)酵燃料乙醇，在最佳工藝?yán)w維素酶用量15.83 FPU/g、果膠酶用量120 IU/g、作用溫度39.78 ℃、作用時間28 h條件下，乙醇濃度可達(dá)29.11 g/L。趙廣河等[54]等通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化酸法和酶法提取香蕉皮果膠的工藝，在最佳工藝條件下果膠得率分別為16.57%和17.47%，酶法明顯優(yōu)于酸法。另外，香蕉皮也被用來生產(chǎn)食用菌，其提取物作為天然防腐劑、碳水化合物（主要是膳食纖維）或增稠劑的來源而應(yīng)用于食品工業(yè)[11，55]。

3.2 重金屬生物吸附劑

香蕉皮是一種對多種重金屬（如鉛、鉻、鎘、銅、鋅等）具有很好吸附能力且價格低廉的吸附劑[56-58]。王玉杰等[59]研究了香蕉皮廢棄物對廢水中重金屬鉛離子的吸收效果，在吸附時間為48 min、吸附劑用量為3 mg/L、Pb2+ 初始濃度為5.5 mg/L、pH 6的條件下Pb2+ 吸附率達(dá)到最大值96.90%。萬秋月等[60]建立了香蕉皮對鉛離子快速高效吸附性能的方法，在優(yōu)化的試驗條件下，鉛離子濃度與吸光度的線性相關(guān)系數(shù)高，且方法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低，表明香蕉皮對廢水中的鉛離子有良好的吸附效果，吸附率達(dá)到91.3%。

3.3 家畜飼料

香蕉皮中脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物3種主要營養(yǎng)成分含量較高，占干重的91.50%，難消化的纖維類物質(zhì)含量也很高[61]。左瑞華等[62]對香蕉皮做食品添加劑喂養(yǎng)肉雞進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，日食加入10% 的干香蕉皮粉末可顯著提高肉雞的日增重、采食量、飼料轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)。杜冰等[63]研究了用香蕉皮發(fā)酵生產(chǎn)飼料添加劑，其最適條件為尿素添加量3%、麩皮添加量25%、甘薯10%、接種量10%，發(fā)酵時間3 d，發(fā)酵后的飼料蛋白含量達(dá)到27.87%。宋平等[64]通過氣爆前處理結(jié)合固體發(fā)酵香蕉皮制作生物飼料，研究表明發(fā)酵時間為4 d 時，粗纖維降解率29.13%，粗蛋白含量提高19.60%，經(jīng)過固態(tài)發(fā)酵后的氣爆香蕉皮有望作為生物飼料。

3.4 有機(jī)肥料

香蕉皮一般被用作肥料，通過簡單的分解來補(bǔ)充土壤養(yǎng)分。隨著對有機(jī)肥料的需求和生物技術(shù)的進(jìn)步，香蕉皮已被用于生產(chǎn)各種類型的有機(jī)肥料[65]。香蕉皮與牛糞、家禽糞便或蚯蚓混合后，在好氧和厭氧條件下進(jìn)行堆肥，這些有機(jī)肥含有大量的鉀（>100 g/kg）和氮（>2%），可有效用于栽培各種類型的植物[66]。

3.5 傳統(tǒng)草藥

香蕉皮可作為草藥治療多種疾病，例如燒傷、咳嗽、潰瘍、腹瀉等。香蕉皮可用于治療燒傷引起的傷口愈合，而成熟的香蕉皮可用來制成治療傷口的膏藥，包裹在傷口周圍以減輕疼痛和腫脹[37]。此外，香蕉皮可以用來治療皮膚疣，減少蚊蟲叮咬后的腫脹和刺激，而未成熟的香蕉皮還可用來治療腹瀉[67]。香蕉皮對胃潰瘍也有抗酸作用，研究表明香蕉皮中的白矢車菊素能顯著增加胃黏膜層的厚度[68]。

4 小結(jié)和展望

香蕉皮作為香蕉產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，因其富含營養(yǎng)物質(zhì)和活性成分可廣泛應(yīng)用于食品、發(fā)酵和化工等行業(yè)。而國內(nèi)對香蕉皮的研究還主要集中在多糖、多酚等粗提物的提取方法及提取工藝的優(yōu)化上，對其功能作用的研究還處于驗證階段，對功能性成分作用機(jī)理的研究相對不足。另外，在對香蕉皮中植物甾醇、生物胺和功能色素等研究方面還相對欠缺。未來對香蕉皮中具體活性成分提取、分離純化以及其功能活性和作用機(jī)理的探究仍是研究的主要方向。

目前，國內(nèi)對香蕉皮的開發(fā)利用還主要限于實驗室階段，在加工應(yīng)用方面還十分薄弱，尤其是在精深加工方面。這可能受限于香蕉皮的本身特性，比如含有活性較高的多酚氧化酶和其他氧化酶系統(tǒng)，富含果膠、糖類、單寧，加工易褐變、產(chǎn)品難貯藏、品質(zhì)難保證[69]。隨著香蕉深加工技術(shù)和理論研究的不斷深入，可將香蕉皮中的功能性成分應(yīng)用于食品保鮮、功能食品、化妝品和現(xiàn)代醫(yī)藥，前景廣闊。

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