香蕉香氣成分的研究進(jìn)展

◎ 麻少瑩，吳 亨，戴 霏，黃 杰

（廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)，廣西 南寧 530007）

1 香蕉簡介

香蕉是中國重要的亞熱帶、熱帶水果之一。香蕉具有獨(dú)特怡人的香氣，營養(yǎng)價(jià)值高，自古以來受到人們的喜愛。在20世紀(jì)90年代之后，香蕉種植與加工逐漸發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)，是我國南方地區(qū)最大的水果產(chǎn)業(yè)。2019年，中國香蕉收獲面積330.30千hm2，居世界第5位，產(chǎn)量1165.57萬t，占世界香蕉產(chǎn)量的12.96%，居世界第2位[1]。香蕉食用方法主要是鮮食，目前也有很多的深加工產(chǎn)品面市，提高了香蕉附加值。近年來，國內(nèi)外主要研究香蕉果深加工與副產(chǎn)物的綜合利用，目前已成熟并形成產(chǎn)業(yè)的深加工產(chǎn)品有香蕉干、香蕉果醋、香蕉酒。香蕉副產(chǎn)物的綜合利用成熟產(chǎn)品有飼料添加劑、香蕉果膠、膳食纖維。近年來，國內(nèi)外對香蕉香氣研究的重點(diǎn)在于不同品種、產(chǎn)地、成熟度、加工過程等果肉香氣物質(zhì)，而果皮香氣成分的研究鮮有報(bào)道。本文綜述了香蕉香氣物質(zhì)成分、提取香蕉香氣成分的方法及其檢測與鑒定方法的研究進(jìn)展。

2 香蕉香氣的主要成分

香蕉的香氣成分主要由醇類、酸類、醛類、酯類、酮類、酚類化合物組成，其中醇類物質(zhì)主要為甲醇、正丙醇、乙醇、正丁醇、正戊醇等；酸類物質(zhì)主要有乙酸，醛類物質(zhì)主要為己醛、2-己醛、E-2-壬烯醛；酯類物質(zhì)主要為乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酯、乙酸異戊酯、異戊酸異戊酯等；酮類物質(zhì)主要為2-戊酮，酚類物質(zhì)主要為丁子香酚、黃樟素、欖香素等[2-4]。

3 香蕉香氣成分提取與分析研究進(jìn)展

天然香精香料的提取技術(shù)有水蒸氣蒸餾法、浸提法、壓榨法、吸收法、精餾法、超臨界CO2萃取法、化學(xué)純化法和結(jié)晶分離技術(shù)，不同的原料以及香精香料適宜的提取技術(shù)方法不一。目前，果實(shí)香氣物質(zhì)提取技術(shù)主要有固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）、同時(shí)蒸餾萃取、溶劑萃取、頂空進(jìn)樣和超臨界萃取等，當(dāng)前最為廣泛使用的是SPME法[4-5]。SPME法最初由ARHTURHE和PAWLISZYN創(chuàng)立，經(jīng)后續(xù)研究者多次改進(jìn)后已日趨成熟，被廣泛運(yùn)用于化工、環(huán)境、醫(yī)藥等各領(lǐng)域[6]。SPME法具有操作簡便、無需有機(jī)溶劑、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可用于氣體、液體和固體等樣品中各類揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)的分析，可與多種檢測儀器聯(lián)用，已在各個(gè)領(lǐng)域中得到成功應(yīng)用[7]。

3.1 頂空固相微萃取（SPME）法提取香蕉中香氣成分

固相微萃取技術(shù)是一種采用涂有固定相的熔融石英纖維來吸附、富集樣品中待測物質(zhì)的分離技術(shù)，該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是萃取與濃縮同步進(jìn)行。SPME是一種集采樣、萃取、富集、脫附、進(jìn)樣于一體的樣品預(yù)處理技術(shù)，其裝置小巧，便于攜帶，能精確分析樣品中的揮發(fā)性成分，在環(huán)境、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用[8]。近年來，國內(nèi)外研究學(xué)者在提取香蕉香氣成分時(shí)多采用SPME法[9-10]。

朱虹等[11]采用SPME-GC-MS的方法提取與分析不同成熟階段“巴西”香蕉的揮發(fā)性物質(zhì)。其著重研究3種極性不同的萃取頭對香蕉香氣成分萃取的影響，優(yōu)化了分析條件，建立了穩(wěn)定的萃取與氣質(zhì)聯(lián)用分析測定的方法。香蕉香氣成分的種類與含量在香蕉不同成熟階段具有較大差異。不同成熟階段的分析測定采用的萃取頭也不一樣。在綠熟階段，醛類物質(zhì)是香蕉特征香氣的主要來源，大部分醛類具有類似青草味的典型氣味。香蕉在進(jìn)入后熟期前，合成酯類的前體物質(zhì)較少，相關(guān)合成酶活性較低，所以綠熟香蕉中酯類含量較少，此階段香蕉的果香很淡。酯類物質(zhì)的含量在黃熟階段大量增加，特別是乙酸酯和丁酸酯兩個(gè)主要物質(zhì)，這對于形成香蕉濃郁的酯香氣影響很大。參考Guadagn香氣值理論，乙酸酯和丁酸酯代表了黃熟香蕉的特征香氣。

陶晨等[12]采用固相微萃取法提取香蕉中的香氣成分，利用GC-MS進(jìn)行分析，共鑒定出39種化學(xué)成分，占總峰面積的82.46%；酯類占總峰面積的66.99%，其中異戊酸2－甲基丁酯（19.59%）、丁酸異戊酯（13.45%）和丁酸己酯（8.01%）為主要組份；有機(jī)酸類占總峰面積的12.87%，其中亞油酸（7.06%）和十八酸（2.43%）所占的比例較大。王素雅等[13]利用SPME法提取“廣東芝麻蕉”香蕉汁香氣物質(zhì)，用GC-MS分析與鑒定各種香氣成分。相較于新鮮香蕉，香蕉汁保留了新鮮香蕉特征性香味成分含量約71.50%，主要為如乙酸異戊酯、異戊酸異戊酯、丁酸異戊酯等。但果汁中有機(jī)酸、醇類與羰基化合物含量增多，并產(chǎn)生二甲硫醚、呋喃等熱加工產(chǎn)物。

黎源[14]研究“巴西”香蕉和“廣粉一號”粉蕉的香氣成分。“巴西”香蕉不同季節(jié)成熟的香氣成分有較大差異。不同季節(jié)成熟的香蕉香氣成分差異的主要物質(zhì)是乙酸異戊酯、1-甲基乙酸丁酯、丁酸異戊酯、丁酸丁酯、2-甲基丁酸-3-甲基丁酯、丁酸己酯、3-甲基丁酸戊酯、1-辛烯-3-丁酸酯、己醛。3月份成熟的香蕉，其香氣物質(zhì)中酯、醛類物質(zhì)共有26種，含量為92.72%，其中乙酸酯和丁酸酯類物質(zhì)分別有6種和14種，其含量分別為23.53%、28.85%。9月份成熟的香蕉香氣物質(zhì)中，酯、醛類物質(zhì)共有31種，其含量為83.87%，乙酸酯和丁酸酯類物質(zhì)分別有8種和12種，其含量分別為11.73%、36.91%。不同季節(jié)成熟的‘廣粉一號’粉蕉香氣成分亦有較大差異。3月份成熟的粉蕉香氣物質(zhì)中，酯、醛類物質(zhì)共有16種，含量為90.9%。9月份成熟的粉蕉香氣成分中，酯、醛類物質(zhì)為22種，含量98.61%。不同季節(jié)成熟的‘廣粉一號’粉蕉香氣成分差異的主要物質(zhì)是乙酸異戊酯、丁酸異戊酯、己醛、異戊酸異戊酯。

DOU等[15]研究香蕉在不同收貨季節(jié)揮發(fā)性化合物的變化，利用電子鼻技術(shù)對3月和9月收獲的巴西和廣粉1號的揮發(fā)性化合物進(jìn)行了評價(jià)，并結(jié)合氣相固相色譜質(zhì)譜法（HS-SPME-GC-MS）測定揮發(fā)性化合物含量。電子鼻成分分析和雷達(dá)指紋圖結(jié)果表明，3月份收獲的巴西香蕉和廣粉1號的風(fēng)味和揮發(fā)性成分較9月份收獲的有顯著不同，3月份收獲的香蕉中，巴西香蕉酯類含量為95.29%，廣粉1號的相對含量為90.96%，明顯高于9月份收貨的巴西（59.11%）和廣粉1號（61.62%）。只有3月份收獲的香蕉果實(shí)中含有異丁酸異丁酯、丁酸異丁酯和己酸異丁酯，而9月份收獲的香蕉中只含有乙酸己酯。結(jié)果表明，3月份收獲的果實(shí)中揮發(fā)性香氣成分含量 較高。

ZHU等[16-17]研究了1-甲基環(huán)丙烯（1-MCP）對粉蕉果實(shí)生理和品質(zhì)的影響及轉(zhuǎn)錄組譜進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，1-MCP通過抑制果實(shí)軟化、抑制呼吸速率和乙烯的產(chǎn)生，能顯著延緩果實(shí)成熟。1-MCP處理延緩了糖的積累，影響了香氣揮發(fā)物生物合成前體的含量。1-MCP減少了異戊酯、乙酸異戊酯和反式-2-己烯醛和己醛含量，但成熟期，乙酸己酯含量顯著增加。轉(zhuǎn)錄組分析表明1-MCP顯著影響了果實(shí)成熟過程中的轉(zhuǎn)錄譜，特別是參與氨基酸代謝，其次是代謝產(chǎn)物的生物合成、碳水化合物代謝、脂質(zhì)代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。1-MCP處理嚴(yán)重抑制了乙烯合成過程中的關(guān)鍵基因及其酶活性。1-MCP處理通過減少前體影響揮發(fā)性成分、生長素和揮發(fā)物代謝途徑相關(guān)基因的產(chǎn)生和表達(dá)水平，可有效延緩粉蕉果實(shí)成熟。

梁水連等[18]對不同后熟時(shí)期的“桂蕉1號”香蕉果實(shí)進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)的分析，并使用氣味“ABC”法對果實(shí)的香韻進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，“桂蕉1號”香蕉的綠熟、黃熟和過熟期共檢測出24種相對含量大于1%的揮發(fā)性物質(zhì)，包括醛類、酯類和其他烷烴揮發(fā)性物質(zhì)。其中綠熟期以反式-2-壬烯醛和反式-2-,順-6-壬二烯醛為主的揮發(fā)性物質(zhì)；黃熟期以反式-2-己烯醛、異丁酸異戊酯和己醛為主的揮發(fā)性物質(zhì)；在過熟期相對含量最高的是乙酸異戊酯。香韻分析結(jié)果表明，綠熟期涵蓋15種香型，其中脂肪香味香型載荷較大，黃熟期和過熟期分別包含13種和14種香型，其中黃熟期以青香載荷最大，過熟期以果香載荷最大。在不同的成熟階段，其香氣成分的種類和相對含量有較大的變化，并隨著果實(shí)成熟度的增加，其香韻的種類也有明顯的變化，綠熟期和過熟期的香型種類最多，是食品香精開發(fā)的最佳時(shí)期。

XU等[19]采用固相微萃取、氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，研究了香蕉香氣在不同干燥階段隨時(shí)間的變化規(guī)律，以期制備優(yōu)質(zhì)香蕉干。結(jié)果表明，在正常干燥過程中，總香氣類型和主要成分變化不大，酯類物質(zhì)含量較高，種類最多。干燥至無水狀態(tài)時(shí)，主要成分物質(zhì)丁酸異戊酯轉(zhuǎn)移為糠醛，醛類、酮類、呋喃類物質(zhì)明顯增多。這些變化與物質(zhì)成分的物理擴(kuò)散、生化合成和化學(xué)分解有關(guān)。

3.2 同時(shí)蒸餾萃取（SDE）法提取香蕉中香氣成分

同時(shí)蒸餾萃取法（Simultaneous Distillation Extraction， SDE）是一種將樣品與有機(jī)溶劑同時(shí)加熱至沸騰，少量溶劑就能將樣品中的香氣成分提取濃縮，是對微量成分萃取濃縮率較高的提取技術(shù)[20-22]。

張文燦等[23]采用SDE-GC-MS法分別對“威廉斯”香蕉果肉、香蕉果皮、香蕉果肉果汁及香蕉全果汁的香氣成分進(jìn)行萃取與分析鑒定。研究表明，香蕉全果汁保留了新鮮香蕉的特征香氣成分，如乙酸異戊酯、異丁酸異戊酯等，相同成分占全果汁的70.42%。與果肉果汁相比，二者相同成分占全果汁的78.53%，全果汁香氣成分與果肉果汁的基本一致，部分成分的含量有較小差異，表明果皮會(huì)對香蕉汁的風(fēng)味產(chǎn)生一定的影響，全果汁與果肉果汁風(fēng)味基本相似。

DONG等[24]研究矮卡文迪什香蕉品種在傳統(tǒng)（Tr）與有機(jī)（Or）栽培下，成熟果實(shí)的香氣特征，主要對比兩種栽培方式下其揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的差異。通過感官面板分析，兩種香蕉的提取物都具有典型的香蕉氣味。在Tr香蕉和Or香蕉中分別鑒定了66種 和76種VOCs。Or香蕉中揮發(fā)性有機(jī)物的含量在質(zhì)和量上都較高。所有被檢測到的芳香化合物中酯的濃度最高，其次是醛。其中主要酯類為異戊基醋酸酯、 2-戊醇醋酸酯、丁酸異戊酯、3-甲基丁基-3-甲基丁酸酯、乙酸正丁酯?？俆r香蕉中酯類含量為 28.27 mg·kg-1，Or香蕉中酯類含量為36.34 mg·kg-1?；诟泄倜姘宸治觯琓r香蕉各方面感官評價(jià)優(yōu)于 Or香蕉。通過化學(xué)和生化分析也得到了類似的結(jié)論。有機(jī)可溶性固形物含量（SSC）、果實(shí)硬度、總糖、 D-果糖和蔗糖差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≤0.05）。

3.3 超臨界萃取法提取香蕉中香氣成分

CO2萃取與其他方法相比，因?yàn)榫哂休腿囟鹊?，溶質(zhì)性質(zhì)不活潑的特點(diǎn)，所以能提供一種更接近某種天然植物的香味和口味。

麻少瑩等[25]采用超臨界CO2萃取法提取香蕉皮中香氣成分，萃取物為黃色黏稠狀物質(zhì)且具有怡人的香蕉香氣，經(jīng)GC-MS聯(lián)用儀分析檢測，香氣成分主要為酯類化合物、醛類化合物、酸類化合物、醇類化合物，其中酯類物質(zhì)含量約60%，酸類化合物含量約16%，醛類化合物含量約15%，醇類化合物含量約4.5%。

4 展望

結(jié)合國內(nèi)外研究文獻(xiàn)報(bào)道，SPME法、SDE法、超臨界CO2萃取法均可以提取香蕉中的香氣成分，但研究者大多采用SPME法；檢測分析技術(shù)方面主要采用GC-MS法，氣味“ABC”法使用較少；研究結(jié)果也因香蕉品種、產(chǎn)地、成熟程度、提取方法、檢測技術(shù)不同而變化。目前各位學(xué)者都只是對個(gè)別品種進(jìn)行研究，香蕉香氣成分缺乏比較系統(tǒng)的研究，目前的研究不能為制備天然香蕉香精香料提供充分的理論研究基礎(chǔ)，后續(xù)仍需學(xué)者在目前研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)、全面、深入的研究。