云南特色香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分差異研究

只佳增，胡永亮，杜 浩，周勁松，趙麗娟，張建春，劉學(xué)敏，岳建偉

（1.云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南 河口 661300；2.云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南 瑞麗 678600）

【研究意義】香蕉（Musaspp.）為芭蕉科（Musaceae）芭蕉屬（Musa）大型草本植物，原產(chǎn)于亞洲東南部，是熱帶、亞熱帶地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)和糧食作物，廣泛分布于全球的熱帶、亞熱帶地區(qū)［1］。與蘋(píng)果（Malus pumilaMill.）、葡萄(Vitis viniferaLinn.) 和柑橘（Citrus）被列為世界四大水果。香蕉種質(zhì)資源豐富，種類品種繁多，根據(jù)植株的經(jīng)濟(jì)性狀和形態(tài)特征，主栽品種分為貢蕉（MusaAA Pisang Mas）、粉蕉（MusaABB Pisang Awak）、大蕉（MusaABB）、龍牙蕉（MusaAAB Silk）和香牙蕉（MusaAAA Cavendish）5 大類［2］。目前我國(guó)栽培的品種以香牙蕉最多，其中云南省是我國(guó)香蕉原產(chǎn)地之一，也是全國(guó)的香蕉主產(chǎn)地之一，在北回歸線附近的紅河流域、怒江流域、瀾滄江流域的熱帶和亞熱帶地區(qū)，屬典型的山地地貌、生態(tài)環(huán)境優(yōu)良的香蕉種植區(qū)，是世界上生產(chǎn)“山地香蕉”的典型環(huán)境［3-4］?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】香蕉果肉不僅氣味芬芳，甘甜爽口，肉軟滑膩，而且富含各種營(yíng)養(yǎng)成分，不同品種、不同地區(qū)甚至不同階段的香蕉，其營(yíng)養(yǎng)成分含量也存在差異。研究表明，在后熟過(guò)程中，不同香蕉品種的可溶性固形物、還原糖和總淀粉酶活性呈逐漸上升趨勢(shì)，可滴定酸和α-淀粉酶活性呈先上升后下降的趨勢(shì)，淀粉含量呈逐漸下降趨勢(shì)［5］。而同一品種種植于不同海拔高度會(huì)對(duì)香蕉生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)的積累存在一定程度影響，果實(shí)品質(zhì)隨著海拔高度的增加呈現(xiàn)顯著提升趨勢(shì)［6］。有研究發(fā)現(xiàn)，香蕉在后熟過(guò)程中，蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、鉀含量基本保持不變，而其他營(yíng)養(yǎng)成分隨著成熟度而改變［7］。【本研究切入點(diǎn)】云南生產(chǎn)的山地香蕉具有口感甜、風(fēng)味好、營(yíng)養(yǎng)成分高等特點(diǎn)［8］。營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)已成為增強(qiáng)云南香蕉產(chǎn)品綜合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要屬性。不同栽培措施對(duì)香蕉果實(shí)品質(zhì)方面的影響研究已有報(bào)道，但對(duì)云南特色香蕉品種果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的研究還未見(jiàn)報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究對(duì)紅研二號(hào)、紅研五號(hào)、滇蕉一號(hào)3 個(gè)自主選育的香蕉新品種果實(shí)的蛋白質(zhì)、總氮、水分、灰分、總糖、微量元素等含量進(jìn)行測(cè)定，從營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的角度分析云南特色香蕉新品種果實(shí)的品質(zhì)特點(diǎn)和差異性，為香蕉新品種的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于云南河口縣紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田內(nèi)，該地年平均溫度22.6 ℃，平均降水1 587.3 mm，日照1 605 h，土壤為紅河流域沖積的酸性黃色沙壤土，0～20 cm 土層的土壤pH 值在4.5～7.5 范圍，含有機(jī)質(zhì)11.09 g/kg、全氮0.71 g/kg、速效磷28.60 mg/kg、速效鉀256.0 mg/kg［9］。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為紅研二號(hào)（H2）、紅研五號(hào)（H5）、滇蕉一號(hào)（D1），以巴西蕉（BX）為對(duì)照品種。供試的無(wú)病幼苗由云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所組培生產(chǎn)。幼苗于2019 年4 月移栽定植，按照常規(guī)株行距2.0 m×2.4 m 進(jìn)行栽培，每667 m2定植約140 株，共定植約4 hm2。在定植前對(duì)試驗(yàn)地施生石灰殺菌消毒，每株施有機(jī)肥6 kg 作為底肥，幼苗期施復(fù)合肥600 g、尿素180 g、硫酸鉀660 g，花芽分化期施復(fù)合肥400 g、尿素120 g、硫酸鉀440 g，在果實(shí)期施有機(jī)肥6 kg。定期松土培土，控制病蟲(chóng)害。試驗(yàn)設(shè)置3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)均包含4 個(gè)品種，約2 000 株。

1.3 試驗(yàn)方法

于2020 年1 月采收八成熟的香蕉果實(shí)，每個(gè)重復(fù)每個(gè)品種隨機(jī)選取5 株，每株取樣1 kg 作為試驗(yàn)材料，經(jīng)l 500 mg/L 乙烯利催熟處理后晾干，再分別裝在內(nèi)襯塑料薄膜袋的紙箱內(nèi)，于25（±1）℃、相對(duì)濕度90%條件下貯藏后熟，測(cè)定香蕉完全成熟時(shí)的營(yíng)養(yǎng)、功能成分含量。其中蛋白質(zhì)含量、氨基酸含量、礦物質(zhì)元素含量、灰分含量、糖含量、有機(jī)酸含量、Vc 含量等指標(biāo)的測(cè)定方法參照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［10-15］。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2007 統(tǒng)計(jì)，用SPSS19.0對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），LSD法配合Duncan法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，采用主成分分析、Topsis 綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)香蕉果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南特色香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分特征

云南特色香蕉與對(duì)照品種BX的果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量如表1 所示，蛋白質(zhì)含量為1.06%～1.33%，其中H2、H5 低于BX；總氮含量為0.17%～0.21%，以H2 最低，H5、D1 與BX 差異不顯著；水分含量為74.86%～77.16%，以H2 最高，H5、D1 低于BX；灰分為0.77%～0.86%，以D1 最低，其余差異不顯著。每100 g 果肉總糖含量為2.84～6.80 g，以H5 與BX 最高，H2 顯著低于其他品種；果糖為0.17～0.82 g，以H5 最高，H2、D1 顯著低于BX；葡萄糖為0.16～0.60 g，以H5 最高、H2 最低；蔗糖為0.69～1.10 g，以H5 最高、H2 最低；維生素C 為4.50～5.84 mg，以H2 最高、D1 最低，各主要營(yíng)養(yǎng)成分的含量存在差異。參試品種果實(shí)含有的氨基酸種類豐富，均含16 種氨基酸，每100 g 果肉氨基酸總含量為559.75～789.35 mg，其中H2 還含有蛋氨酸，不同品種氨基酸的含量有一定差異。4 種香蕉果實(shí)礦質(zhì)元素含量存在顯著差異性，其中H2 每100 g 果肉鈣含量12.87 mg，顯著高于其他品種；鉀含量均較高，每100 g 果肉鉀含量在403～439 mg 范圍內(nèi)，品種間差異不顯著；H5 鐵含量最高；BX 錳含量是其他3 個(gè)品種的2 倍以上。4 種香蕉果實(shí)均含有酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸等少量有機(jī)酸。4 個(gè)品種果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)存在差異性，因此后續(xù)進(jìn)行主成分分析。

表1 不同品種香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)比較Table 1 Comparison of nutritional components in fruits of different banana varieties

2.2 香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)主成分分析

對(duì)4 個(gè)參試品種23 個(gè)果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)（表2）進(jìn)行主成分分析，計(jì)算各主成分的特征向量和貢獻(xiàn)率，共提取出3 個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)94.26%，且特征值均大于1，表明3 個(gè)主成分已經(jīng)把4 種香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分94.26%的信息反映出來(lái)，因此選取這3 個(gè)主成分作為4 種香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的綜合分析指標(biāo)。由表2 可知，第1 主成分（PC1）的貢獻(xiàn)率達(dá)到57.18%，包括蛋白質(zhì)（載荷量為0.99）、總氮（0.98）、總糖（0.97）、果糖（0.75）、蔗糖（0.84）、維生素C（-0.87）、氨基酸（-0.94）、鈣（-0.90）、磷（-0.81）、鎂（0.79）、鋅（0.94）、蘋(píng)果酸（0.98）、檸檬酸（0.94）13個(gè)指標(biāo)的原始信息，其中蛋白質(zhì)、總氮、總糖、蘋(píng)果酸的載荷值明顯大于其他指標(biāo)，是該成分的主導(dǎo)因子。第2 主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率為20.96%，包括灰分（0.85）、葡萄糖（0.69）、鈉（-0.87）、鐵（0.71）4 個(gè)指標(biāo)的原始信息。第3 主成分（PC3）的貢獻(xiàn)率為16.12%，包括水分（0.70）、錳（0.70）、富馬酸（0.95）3 個(gè)指標(biāo)的原始信息。

表2 不同品種香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)的主成分分析Table 2 Principal component analysis of nutritional components in fruits of different banana varieties

2.3 香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合性評(píng)價(jià)

以香蕉各主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)在PC1、PC2、PC3的特征向量和貢獻(xiàn)率的權(quán)重為系數(shù)，用蛋白質(zhì)、總氮、水分、灰分、總糖、蔗糖、鈉、維生素C、蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸11 個(gè)指標(biāo)的累積貢獻(xiàn)總得分來(lái)綜合評(píng)價(jià)香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，其中水分、灰分、有機(jī)酸（蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸）含量高會(huì)影響口感，作為負(fù)向指標(biāo)，其余作為正向指標(biāo)，果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)排序?yàn)椋篐5 ＞BX ＞D1 ＞H2（表3）。

表3 香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)Table 3 Comprehensive evaluation results of nutritional quality of banana fruits

3 討論

果糖、葡萄糖、礦質(zhì)元素等是果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)［16］。本研究從4 個(gè)香蕉品種果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)看，成熟的香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)富含蛋白質(zhì)、果糖、葡萄糖和Vc，品種間營(yíng)養(yǎng)成分存在一定差異，但各具特色。不同糖組分對(duì)甜度風(fēng)味的貢獻(xiàn)有所不同［17］，果實(shí)積累的還原性糖絕大部分是果糖和葡萄糖，果糖、葡萄糖的甜度比值分別為1.75、0.75，因此積累相同含量的糖，果實(shí)中果糖含量越高，甜度越高［18-19］。紅研五號(hào)的總糖、果糖含量較高，甜度較甜；紅研二號(hào)的糖分含量顯著小于其他3 個(gè)品種，甜度低于其他幾個(gè)品種，但其Vc和鈣含量最高，其Vc 含量較高可能與其假莖含有豐富的花青苷有關(guān)［20］；水分含量最低的為紅研五號(hào)，說(shuō)明其耐保存性較強(qiáng)。果實(shí)的氨基酸種類和含量都很豐富，均含有人體必需的6 種氨基酸，分別是賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸，其中紅研二號(hào)還含有人體必需的蛋氨酸；紅研二號(hào)、紅研五號(hào)、滇蕉一號(hào)、巴西蕉氨基酸總含量分別高達(dá)789.35、569.00、645.85、559.75 mg/100g；鉀含量在403～439 mg/100g 范圍，這與王春蘭等［21］、莊軍平等［22］報(bào)道的香蕉鉀含量347.75 mg/100g的結(jié)果相近，鐵含量在3.89～4.52 mg/kg 范圍，鈉含量在0.24～0.65 mg/100g范圍，屬于高鉀、高鐵、低鈉水果，香蕉的鉀含量是葡萄、獼猴桃、柿子的2～3 倍。不同營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響不同，如鋅、氮、錳對(duì)果肉硬度影響最大［23］，巴西蕉果實(shí)的鋅、錳含量最高，其中錳的含量是其他品種的2 倍以上，其果實(shí)的硬度比其他品種大；果實(shí)色澤主要受鉀、鋅、磷的影響［23］，幾個(gè)品種果實(shí)色澤差異不大，這與果實(shí)中鉀、鋅、磷含量差異不顯著一致。在主成分分析中，第1 主成分Vc、氨基酸、鈣、磷，第2 主成分鈉的特征載荷值為負(fù)，說(shuō)明這些指標(biāo)對(duì)該成分的貢獻(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，對(duì)蛋白質(zhì)、總氮、總糖等指標(biāo)的增加呈負(fù)向調(diào)控作用。

4 結(jié)論

云南是世界香蕉起源地之一，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程中馴化出一批各具特色的地方品種，豐富了云南香蕉品種的多樣性。通過(guò)對(duì)云南特色香蕉品種果實(shí)營(yíng)養(yǎng)特征分析表明，蛋白質(zhì)、總氮、總糖、灰分、蘋(píng)果酸、富馬酸在主成分分析中載荷值較大，是香蕉果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分差異的主導(dǎo)因子。綜合評(píng)價(jià)果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，結(jié)果表明，紅研五號(hào)＞巴西蕉＞滇蕉一號(hào)＞紅研二號(hào)。不同品種香蕉果實(shí)中有些營(yíng)養(yǎng)成分的含量變異較大，但各具特色，均具有較好的推廣利用價(jià)值。本研究?jī)H探討自主選育香蕉的營(yíng)養(yǎng)成分差異，關(guān)于香蕉營(yíng)養(yǎng)和基因的關(guān)系，香蕉營(yíng)養(yǎng)與地域的關(guān)系還需要進(jìn)一步研究闡明，從而為香蕉育種及推廣奠定基礎(chǔ)。