香蕉單寧的提取、結(jié)構(gòu)及功能研究進(jìn)展

曾祥權(quán)，李倩倩，姜微波，楊 倩，奚 宇，李學(xué)杰，李 巖，惠博文，李 健,*

（1.北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京 100048；2.北京市農(nóng)林科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，北京 100097；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201）

單寧屬于植物次生代謝產(chǎn)物，是酚類家族的重要成員，其生物學(xué)作用主要與保護(hù)植物免受病菌、真菌、昆蟲和食草動(dòng)物的侵害有關(guān)[1]。通常將相對(duì)分子質(zhì)量在500～3 000的植物多酚定義為單寧[2]，其在自然界中分布廣泛，通常存在于高等植物的根、莖、葉、花、果實(shí)、種子和樹(shù)皮中，因具有多個(gè)酚羥基，易被氧化，通常呈米黃色、棕色或褐色無(wú)定形粉末狀[3]。許多谷物（如大米、高粱和大麥等）、水果（如葡萄、柿子和莓類等）、飲料（如葡萄酒、茶和可可等）和可食海藻（如深海褐藻等）中都含有豐富的單寧[4]。研究表明，單寧具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥、抗菌、降血糖、降血脂和減緩金屬對(duì)機(jī)體損傷等活性[5-7]，且已經(jīng)被成功應(yīng)用于制革、食品、醫(yī)藥、飼料、包裝等行業(yè)[8]。

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，單寧通常被分為水解單寧和縮合單寧兩大類[9]。如圖1所示，水解單寧是由葡萄糖和沒(méi)食子酸/鞣花酸結(jié)合形成的多元酯類化合物，包括沒(méi)食子酸吡喃葡萄糖、沒(méi)食子單寧、鞣花單寧及其衍生物[10]。其中，水解單寧的重要特征之一是在酸、堿及酶的作用下發(fā)生水解，破壞其原有的化學(xué)結(jié)構(gòu)?？s合單寧也被稱為原花色素，是由黃烷-3-醇結(jié)構(gòu)單元通過(guò)A型或B型連接形成的寡聚體或多聚體（圖2）[11]。根據(jù)黃烷-3-醇結(jié)構(gòu)單元的不同，縮合單寧能夠被分為原花青素、原翠雀素、原菲瑟素和原刺槐亭醇[12]?？s合單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，與其黃烷-3-醇結(jié)構(gòu)單元的種類、連接方式、數(shù)量及C環(huán)C2、C3和C4的立體構(gòu)型密切相關(guān)[13]。常見(jiàn)的黃烷-3-醇結(jié)構(gòu)單元包括兒茶素、表兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯等。縮合單寧結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量（即聚合度）對(duì)其功能活性同樣具有重要影響。在特定條件下，具有更高聚合度的縮合單寧可能比低聚合度的縮合單寧具有強(qiáng)的生理功能。

圖2 縮合單寧的結(jié)構(gòu)單元及不同類型的原花色素二聚體[11-12]Fig. 2 Structural units of condensed tannins and different types of proanthocyanidin dimers[11-12]

香蕉是芭蕉科（Musaceae）芭蕉屬（Musa）的大型單子葉多年生草本植物，其果實(shí)是一種典型的呼吸躍變型水果，風(fēng)味獨(dú)特，深受消費(fèi)者喜愛(ài)[14]。根據(jù)植株的外形特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)特征，香蕉主要分為香牙蕉、大蕉、粉蕉、龍牙蕉和貢蕉五大類，而目前市場(chǎng)上消費(fèi)者普遍意義上說(shuō)的香蕉多指香芽蕉[14]。作為世界四大水果之一，香蕉年產(chǎn)量超過(guò)1億 t，產(chǎn)量排名居世界第二，僅次于柑橘[15]。香蕉喜高溫多濕的環(huán)境，主要分布在南北緯度30°以內(nèi)的熱帶、亞熱帶地區(qū)，全世界共有120個(gè)香蕉生產(chǎn)國(guó)和地區(qū)，產(chǎn)量排名前5的國(guó)家分別是印度、中國(guó)、印度尼西亞、巴西和厄瓜多爾[16]。香蕉富含多種營(yíng)養(yǎng)功能成分，如糖類、維生素、多酚、礦質(zhì)元素、膳食纖維、蛋白質(zhì)和脂肪等[17]，經(jīng)常食用香蕉不僅有利于維持體內(nèi)電解質(zhì)平衡及酸堿代謝平衡，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，還可預(yù)防憂郁癥、神經(jīng)退行性疾病和心血管疾病。此外，香蕉中含有一定量的單寧[18]，香蕉單寧具有抗氧化、抗菌、降血糖、降血脂、降膽固醇、清除有機(jī)磷農(nóng)藥、結(jié)合二價(jià)金屬離子等多方面的生理活性[19-25]，但是鮮有綜述介紹香蕉單寧近年來(lái)的研究進(jìn)展?；诖?，本綜述旨在對(duì)香蕉單寧的提取工藝、結(jié)構(gòu)及功能活性研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)性概述，為后續(xù)擴(kuò)大香蕉單寧在食品行業(yè)中的應(yīng)用提供一定的理論指導(dǎo)。

1 香蕉單寧的提取工藝

目前常見(jiàn)的單寧提取方法有溶劑提取法，超聲波輔助提取法、微波輔助提取法和酶輔助提取法等，其中溶劑提取法和超聲波輔助提取法的應(yīng)用范圍最廣，溶劑提取法對(duì)原料、設(shè)備、時(shí)間和能耗等成本的需求低于其他方法，經(jīng)濟(jì)性和便捷性最高。但在提取率方面，與超聲波輔助提取法（0.5%～1.3%）、微波輔助提取法（0.8%）和溶劑提取法（0.02%～0.50%）相比，酶輔助提取法（1.7%）提取香蕉單寧的效果最好。

1.1 溶劑提取法

溶劑提取法的原理是相似相溶，基于活性成分與雜質(zhì)在不同溶劑中的溶解度差異從而得到目標(biāo)產(chǎn)物，具有便捷和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。但與此同時(shí)，溶劑提取法也存在提取率低、耗時(shí)長(zhǎng)和產(chǎn)品安全性低等缺點(diǎn)。對(duì)于香蕉單寧來(lái)說(shuō)，常用水、丙酮、乙醇、甲醇和乙酸乙酯等溶劑進(jìn)行提取。Kyamuhangire等[26]對(duì)4個(gè)品種香蕉果肉中的單寧進(jìn)行水提，發(fā)現(xiàn)‘Kayinja’香蕉果肉中的水溶性單寧含量要遠(yuǎn)高于‘Katalibwambuzi’‘Musakara’和‘Kibuzi’香蕉，且未成熟和成熟‘Kayinja’香蕉果肉中單寧含量分別為0.841、4.799 g/kg。楊賢松等[27]利用丙酮溶液作為提取劑對(duì)鮮香蕉皮中單寧進(jìn)行優(yōu)化提取，當(dāng)丙酮體積分?jǐn)?shù)為50%、料液比為1∶12、提取溫度為50 ℃、提取時(shí)間為2 h時(shí)，鮮香蕉皮中的單寧提取效果最佳。而Wu Tingru等[28]則利用響應(yīng)面法優(yōu)化得到香蕉皮中單寧的最佳提取工藝為提取溫度62.85 ℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)75.44%、料液比1∶35.34、提取時(shí)間7.94 h，在此條件下單寧提取率為57.42%。與前兩者不同的是，鮑金勇等[29]對(duì)比了不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇、丙酮和甲醇水溶液分別對(duì)香蕉皮單寧的提取效果，確定在料液比1∶14、提取溫度40 ℃、提取時(shí)間10 h的條件下，采用體積分?jǐn)?shù)60%的丙酮溶液作為提取劑，單寧的得率最高，約為0.901%。Laeliocattleya等[30]研究體積分?jǐn)?shù)均為96%的乙醇、乙酸乙酯溶液對(duì)香蕉果肉中單寧的提取效果，結(jié)果表明采用乙醇溶液提取得到的香蕉單寧含量更高，約為209.83 mg/kg。

1.2 超聲波輔助提取法

單寧屬于細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)物，而細(xì)胞壁是從植物細(xì)胞中提取單寧的主要障礙。超聲波輔助提取法能夠通過(guò)超聲波的機(jī)械、空化和熱效應(yīng)有效破壞植物組織的細(xì)胞壁，顯著增強(qiáng)有機(jī)溶劑的穿透力，加速胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解，具有省時(shí)、能耗低、效率高、不破壞活性成分等優(yōu)點(diǎn)，因此在單寧提取方面具有廣闊的應(yīng)用前景[31]。賴曉琳等[32]對(duì)香蕉葉中縮合單寧的超聲提取工藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)利用體積分?jǐn)?shù)85%乙醇溶液為提取劑、料液比為1∶28、提取時(shí)間25 min時(shí)，提取效果最佳，縮合單寧提取率為7.15 mg/g。劉濤等[33]借助超聲波細(xì)胞破碎法提取香蕉皮粉末中的水解單寧，響應(yīng)面優(yōu)化最佳工藝條件為超聲功率120 W、丙酮體積分?jǐn)?shù)50%、料液比1∶30、提取時(shí)間40 min，此條件下水解單寧的提取率為78.11%。Vu等[34]優(yōu)化香蕉皮中縮合單寧的提取工藝參數(shù)，結(jié)果表明當(dāng)超聲功率150 W、丙酮體積分?jǐn)?shù)60%、料液比1∶12.5、超聲溫度30 ℃、超聲時(shí)間5 min時(shí)，縮合單寧的得率最高，可達(dá)到13.11 mg/g。

1.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法的原理主要是利用穿透力極強(qiáng)的微波滲透到植物細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)部，使極性物質(zhì)定向排列，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)溫度急劇上升，同時(shí)內(nèi)壓增大，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜形成裂紋或孔洞從而促進(jìn)單寧的溶出[35]。微波輔助提取法不僅具有提取效率高、提取物質(zhì)純、能夠有效保護(hù)單寧的優(yōu)點(diǎn)，還可以有效降低溶劑消耗及廢物產(chǎn)生量[31]。劉寧等[36]對(duì)香蕉皮粉末中的水解單寧進(jìn)行微波提取，結(jié)果表明丙酮體積分?jǐn)?shù)70%、料液比1∶40、提取溫度50 ℃、提取4 min時(shí)水解單寧的提取率最高，約為72.37%。而王虹玲等[37]對(duì)香蕉皮單寧的微波提取工藝進(jìn)行正交優(yōu)化，結(jié)果表明體積分?jǐn)?shù)75%乙醇溶液、微波功率375 W、料液比1∶30、提取時(shí)間80 s時(shí)，單寧的提取率高達(dá)87.04%。

1.4 酶輔助提取法

酶輔助提取技術(shù)是基于酶反應(yīng)的高度專一性，通過(guò)利用纖維素、半纖維素或果膠酶對(duì)植物細(xì)胞壁進(jìn)行水解，從而使單寧溶出，具有條件溫和、選擇性強(qiáng)的特點(diǎn)[31]。賈寶珠等[38]采用酶解輔助提取物法優(yōu)化香蕉皮中的縮合單寧提取工藝，并評(píng)價(jià)單寧在不同反應(yīng)體系下的穩(wěn)定性。當(dāng)復(fù)合植物水解酶添加量0.8%、酶解溫度50 ℃、酶解45 min，縮合單寧的提取率可達(dá)到1.655%。隨著貯藏溫度和貯藏時(shí)間的增加，香蕉皮縮合單寧的穩(wěn)定性逐漸降低。此外，VC、檸檬酸和蘋果酸的添加能夠提高香蕉皮縮合單寧的穩(wěn)定性，而苯甲酸鈉、山梨酸鉀和鈉離子、鈣離子、鉀離子、銅離子、鐵離子等金屬離子對(duì)其則具有明顯破壞作用。

2 香蕉單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)

如表1所示，目前對(duì)香蕉單寧結(jié)構(gòu)的研究主要圍繞香蕉果皮、果肉和莖稈中的水解單寧或縮合單寧展開(kāi)，借助紅外光譜法、凝膠滲透色譜、核磁共振技術(shù)、高效液相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜連用技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)等對(duì)其結(jié)構(gòu)單元、分子質(zhì)量分布范圍、聚合度范圍、主要化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)單元連接方式等進(jìn)行表征。徐樹(shù)英等[39]測(cè)定香蕉莖稈中水解單寧的相對(duì)分子質(zhì)量，凝膠滲透色譜的結(jié)果表明香蕉莖稈水解單寧的Z均相對(duì)分子質(zhì)量、重均相對(duì)分子質(zhì)量和數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量分別為44 300.9、38 829.6、34 354.5，屬于高分子多羥基苯酚酯類化合物。與之相比，Rebello等[40]鑒定香蕉皮縮合單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明香蕉皮縮合單寧主要由B型原花青素和原翠雀素組成，平均聚合度為19.2，結(jié)構(gòu)單元包括兒茶素、表兒茶素、沒(méi)食子兒茶素和表沒(méi)食子兒茶素。其中，表沒(méi)食子兒茶素是擴(kuò)展單元的主要成分，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)約為70%，而表兒茶素是末端單元的主要成分，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)約為65%。對(duì)于香蕉果肉縮合單寧來(lái)說(shuō)，Santos等[41]利用液質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)27個(gè)品種綠熟期香蕉果肉中縮合單寧間苯三酚水解產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)表沒(méi)食子兒茶素和表兒茶素是香蕉果肉縮合單寧的主要結(jié)構(gòu)單元，其中表沒(méi)食子兒茶素物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)占88%～98%，并且鮮食香蕉縮合單寧中的表沒(méi)食子兒茶素與表兒茶素的物質(zhì)的量比（25.39～64.36）要普遍高于烹食香蕉（6.41～45.73）。而本課題組前期研究[20]發(fā)現(xiàn)從綠熟‘巴西蕉’果肉中提取得到的縮合單寧為相對(duì)分子質(zhì)量866～1 522、聚合度3～5的B型原花青素和原翠雀素寡聚體，其中三聚體為主要成分，原翠雀素含量比原花青素高。此外，表兒茶素和表沒(méi)食子兒茶素是香蕉果肉縮合單寧的主要結(jié)構(gòu)單元，且表沒(méi)食子兒茶素和表兒茶素的物質(zhì)的量比約為2.64。

常見(jiàn)水果單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)如表2所示，包括從柿子、葡萄、酸石榴、藍(lán)莓、黑桑葚、蔓越莓、蘋果和龍眼中提取得到的單寧[42-49]。其中，柿子果肉縮合單寧的結(jié)構(gòu)單元組成和連接方式最復(fù)雜，且具有最高的聚合度，酸石榴果皮水解單寧的結(jié)構(gòu)單元數(shù)量較低，組成相對(duì)簡(jiǎn)單。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)香蕉水解單寧的相對(duì)分子質(zhì)量遠(yuǎn)高于酸石榴果皮和黑桑葚籽水解單寧，但化學(xué)結(jié)構(gòu)尚不清楚，有待進(jìn)一步解析。而香蕉縮合單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)比較明晰，包含2～4種基本結(jié)構(gòu)單元，主要化學(xué)組成是原翠雀素，其相對(duì)分子質(zhì)量與聚合度與蔓越莓果肉縮合單寧較為接近，結(jié)構(gòu)單元連接方式與葡萄籽和蘋果果肉縮合單寧相同，均為B型連接。

表1 香蕉單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)Table 1 Chemical structures of banana tannins

表2 常見(jiàn)水果單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)Table 2 Chemical structures of tannins from common fruits

3 香蕉單寧的功能活性

單寧的功能活性與其多元酚結(jié)構(gòu)所具有的獨(dú)特理化性質(zhì)（如蛋白質(zhì)結(jié)合能力、金屬離子絡(luò)合能力、自由基清除能力和還原性等）密不可分。研究人員目前已經(jīng)報(bào)道了香蕉單寧的抗氧化、抗菌、降血脂、降血糖、降低農(nóng)藥對(duì)機(jī)體毒性、吸收紫外線和結(jié)合金屬離子等作用。

3.1 抗氧化活性

自由基能夠通過(guò)攻擊生物大分子破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能誘導(dǎo)機(jī)體的氧化應(yīng)激。單寧具有大量酚羥基，使其具有強(qiáng)還原性，從而能與自由基反應(yīng)實(shí)現(xiàn)清除體內(nèi)過(guò)剩自由基的目的，延緩機(jī)體的衰老。李曉靜等[50]采用超聲波法提取香蕉皮單寧，對(duì)其抗氧化活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明香蕉皮單寧對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、超氧陰離子自由基和羥自由基具有明顯的清除能力，且半數(shù)抑制質(zhì)量濃度（50% inhibitory concentration，IC50）分別為0.300、1.185、0.730 mg/mL，其中DPPH自由基和羥自由基IC50均低于VC對(duì)照組。此外，香蕉皮單寧對(duì)大豆油的自氧化具有很好的抑制作用，當(dāng)體系中香蕉皮單寧添加量為0.04%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)大豆油的過(guò)氧化值最低。因此，香蕉皮單寧具有被開(kāi)發(fā)為新型油脂氧化抑制劑的潛力。Bennett等[18]分析從‘Terra’和‘Mysore’香蕉果肉中提取得到的縮合單寧的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)兩種香蕉果肉縮合單寧提取物在體外均能有效清除DPPH自由基，其中‘Mysore’的清除能力顯著高于‘Terra’，可能是由于‘Mysore’中縮合單寧含量（204.7～259.4 μg/g（原花青素寡聚體當(dāng)量））遠(yuǎn)高于前者（37.5～46.3 μg/g（原花青素寡聚體當(dāng)量））所致。Rosales-Reynoso等[51]對(duì)比了墨西哥4個(gè)品種綠熟香蕉果肉中的縮合單寧和水解單寧含量差異及其2,2’-聯(lián)氮-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）陽(yáng)離子自由基清除能力，結(jié)果表明，‘Morado’香蕉果肉中的縮合單寧（44.65 mg/g（沒(méi)食子酸當(dāng)量））含量最高，縮合單寧的ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力為55.87 μmol/g（Trolox當(dāng)量）。與之相比，‘Enano’香蕉果肉中的水解單寧（19.65 mg/g（沒(méi)食子酸當(dāng)量））含量最高，水解單寧的ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力為13.14 μmol/g（Trolox當(dāng)量）。

從香蕉不同組織和器官中提取得到的單寧抗氧化活性存在一定的差異。在最近的一項(xiàng)研究中，Bashmil等[52]分別測(cè)定6個(gè)澳大利亞品種成熟和未成熟香蕉果皮和果肉單寧含量及總抗氧化能力。對(duì)于果皮，成熟‘Ducasse’香蕉皮中單寧含量（3.34 mg/g（兒茶素當(dāng)量））最高，但總抗氧化能力最強(qiáng)的是從成熟‘Plantain’香蕉果肉中提取得到的單寧，約為0.25 mg/g（VC當(dāng)量）。但就果肉而言，未成熟‘Ladyfinger’香蕉果肉中的單寧含量及單寧總抗氧化能力均顯著高于其他果肉，分別為1.52 mg/g（兒茶素當(dāng)量）和1.03 mg/g（VC當(dāng)量）。而Sasipriya等[53]比較了Musaspp.Ensete superbum和Musa paradisiacavar.Monthan香蕉花和果肉丙酮提取物中單寧的含量和總抗氧化能力。其中Ensete superbum香蕉花提取物中的單寧含量為276.2 mg/g（單寧酸當(dāng)量），DPPH自由基、ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力和鐵還原能力分別是441.0 mol/g（Trolox當(dāng)量）、125.7 mol/g（Trolox當(dāng)量）和64.4 mol/g（Fe2+當(dāng)量），均比其他提取物高。

3.2 抗菌活性

研究表明，單寧能夠通過(guò)影響細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的完整性干擾細(xì)菌的黏附力從而發(fā)揮抗菌效應(yīng)[54]。與傳統(tǒng)的抗菌藥物（如抗生素和磺胺類藥物）相比，單寧具有安全和無(wú)毒副作用的優(yōu)點(diǎn)，因而具有被開(kāi)發(fā)為新型抑菌劑的潛力。目前，關(guān)于香蕉單寧抗菌活性的研究大多圍繞從香蕉皮中提取得到的單寧展開(kāi)。趙立[55]測(cè)定了香蕉皮單寧對(duì)不同細(xì)菌、霉菌和酵母菌的體外抑制活性，結(jié)果表明香蕉皮單寧對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑制劑量（minimal inhibitory concentration，MIC）為0.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，此段同），對(duì)枯草芽孢桿菌的MIC為0.2%，對(duì)黑曲霉和黃曲霉的MIC均為1%，對(duì)啤酒酵母幾乎沒(méi)有抑制作用。此外，香蕉皮單寧對(duì)細(xì)菌的抑制作用強(qiáng)于山梨酸鉀，表明其可能是一種具有開(kāi)發(fā)前景的新型細(xì)菌抑制劑。而李麗等[56]研究表明香蕉皮單寧對(duì)細(xì)菌、霉菌和酵母菌均具有明顯抑制效果，且對(duì)酵母菌的抑制作用最強(qiáng)，抑菌效果為啤酒酵母＞米曲霉＞根霉＞大腸桿菌＞枯草芽孢桿菌，這可能與提取得到的香蕉皮單寧化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。此外，李麗等[56]還考察了溫度、pH值和鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)等因素對(duì)香蕉皮單寧抑菌性能的影響，發(fā)現(xiàn)單寧的抑菌能力不受高溫處理影響，但隨著pH值的增加（2.0～8.0）逐漸減弱，隨著鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加（1%～7%）顯著增強(qiáng)。一方面，香蕉皮單寧屬于酸性物質(zhì)，可能在堿性環(huán)境中被氧化從而失去抑菌活性；另一方面，鹽的存在對(duì)于單寧的抗菌能力具有一定的協(xié)同作用。李海帆等[19]研究香蕉皮單寧提取物對(duì)大腸桿菌的抑菌機(jī)理，結(jié)果表明提取物對(duì)大腸桿菌的MIC為2.5 mg/mL，經(jīng)MIC單寧處理后大腸桿菌菌液中的核酸質(zhì)量濃度（0.054 mg/L）顯著增加。因此，香蕉皮單寧對(duì)大腸桿菌細(xì)胞膜完整性的破壞對(duì)其抗菌活性具有重要貢獻(xiàn)。

3.3 降血脂活性

心腦血管疾病是全球范圍內(nèi)高死亡率的一類疾病，而高血脂是心血管疾病的主要風(fēng)險(xiǎn)因子之一。近年來(lái)的研究結(jié)果表明許多單寧具有顯著的降血脂活性，與其對(duì)脂質(zhì)在胃腸道的吸收、血清和肝臟脂蛋白的分布、脂質(zhì)代謝基因和相關(guān)酶表達(dá)、小腸膽固醇膠束溶解度和糞便脂肪排泄的多重作用有關(guān)[57-60]。Li Xiangxin等[23-25]對(duì)香蕉果肉縮合單寧的體內(nèi)外降血脂活性開(kāi)展了一系列研究。首先，在模擬小腸條件下分析香蕉果肉縮合單寧與模擬消化液及各組分之間的相互作用，并探究單寧對(duì)脂質(zhì)消化的影響，結(jié)果表明，香蕉果肉縮合單寧能夠使模擬消化液、胰脂肪酶、膽固醇酯酶、膽酸鹽、膽固醇和氯化鈣溶液的濁度和平均粒徑增大，并使消化液及其成分溶液的Zeta電位和熱力學(xué)特性發(fā)生改變，說(shuō)明縮合單寧與上述組分之間發(fā)生絮凝和聚集。因此，認(rèn)為香蕉果肉縮合單寧能夠通過(guò)與消化液及各組分之間相互作用抑制脂質(zhì)在小腸內(nèi)的消化吸收。其次，探究香蕉果肉縮合單寧與膽固醇酯酶、膽固醇和4種膽酸鹽的相互作用機(jī)制?？s合單寧能夠通過(guò)混合競(jìng)爭(zhēng)抑制模式降低膽固醇酯酶活性，其與酶結(jié)合形成復(fù)合物的過(guò)程是放熱的且自發(fā)的，分子之間主要作用力為氫鍵、疏水相互作用和范德華力，且這種結(jié)合能夠改變酶的二級(jí)結(jié)構(gòu)組成。此外，香蕉果肉縮合單寧能夠通過(guò)氫鍵、疏水相互作用和范德華力等非共價(jià)作用與膽固醇或膽酸鹽發(fā)生絮凝和沉淀，這種結(jié)合是由熵、焓共同驅(qū)動(dòng)的。最后，該研究團(tuán)隊(duì)以C57BL-6小鼠為研究對(duì)象，建立高膽固醇小鼠模型，探究香蕉果肉縮合單寧對(duì)小鼠體內(nèi)膽固醇代謝的調(diào)節(jié)作用[61]。縮合單寧處理（200 mg/kg（原花青素B2當(dāng)量），48 d）能夠顯著降低高膽固醇攝入組小鼠血液中谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶和谷胱甘肽-S轉(zhuǎn)移酶活力及肝臟中丙二醛含量，提高肝臟總抗氧化能力、總超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶水平，減少肝臟和血液中總膽固醇、總甘油三酯、總膽汁酸、低密度脂蛋白膽固醇水平，同時(shí)增加高密度脂蛋白膽固醇含量，還能促進(jìn)小鼠糞便中膽固醇的排泄。代謝組學(xué)分析結(jié)果表明，高膽固醇攝入組和膽固醇香蕉果肉縮合單寧復(fù)合處理組小鼠肝臟的差異表達(dá)基因數(shù)目分別為1 967、2 178個(gè)。相比于高膽固醇攝入組，膽固醇香蕉果肉縮合單寧復(fù)合處理組小鼠肝臟差異基因表達(dá)以下調(diào)為主。香蕉果肉縮合單寧能夠通過(guò)調(diào)節(jié)CETP、LCAT、LDL-R、ABCG5/8、ABCA1、Hmgcr、CYP7A1、CYP8B1、Strada、Camkk2、Adra1a、Adipor2、Ppp2r5b和Ppp2r5e基因的表達(dá)調(diào)控機(jī)體內(nèi)膽固醇代謝過(guò)程（膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)、膽固醇合成、膽汁酸代謝和腺苷酸活化蛋白激酶途徑），進(jìn)而減少膽固醇在小鼠肝臟中的蓄積。以上研究結(jié)果表明，香蕉果肉縮合單寧是一種能夠有效減少脂質(zhì)吸收和降低過(guò)量膽固醇攝入誘導(dǎo)代謝性脂肪肝病風(fēng)險(xiǎn)的功能性成分。

3.4 降血糖活性

單寧的降血糖活性與其對(duì)參與葡萄糖代謝相關(guān)基因表達(dá)和酶活性的影響、對(duì)胃腸道葡萄糖的吸收干擾及對(duì)蛋白質(zhì)非酶糖基化的抑制作用有關(guān)[62-63]。de Angelis-Pereira等[64]評(píng)價(jià)富含單寧的綠熟香蕉皮粉和果粉對(duì)正常Wistar大鼠血糖水平的影響，其中香蕉皮粉和果粉中單寧的含量分別為1 259、1 670 mg/100 g。盡管香蕉皮粉和果粉干預(yù)15 d后對(duì)大鼠餐后血糖變化無(wú)明顯影響，但在飼料中分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%和15%香蕉果粉后大鼠的血糖指數(shù)僅為對(duì)照組的87.7%和88.2%。由此可知，攝入一定劑量富含單寧的綠熟香蕉果粉可能有助于預(yù)防糖尿病。雖然單寧在體內(nèi)外的降血糖活性顯著，但是依然存在黏附性差、溶解度低、苦澀味重、易氧化降解等缺點(diǎn)，很難在常見(jiàn)食品藥品中直接添加應(yīng)用，這是制約其在食品工業(yè)和醫(yī)療保健行業(yè)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難題[65]。因此，將單寧改性進(jìn)而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的相關(guān)研究在近年來(lái)受到了一定關(guān)注。在最新的一項(xiàng)研究中，本研究團(tuán)隊(duì)借助自由基介導(dǎo)法將香蕉果肉縮合單寧接枝到菊糖上成功制備得到香蕉果肉縮合單寧-菊糖共價(jià)復(fù)合物，共價(jià)復(fù)合物的接枝比率和接枝效率分別為（357.54±2.98）g/kg和（74.57±1.44）%?？寡趸钚栽u(píng)價(jià)的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示香蕉果肉縮合單寧-菊糖共價(jià)復(fù)合物的ABTS陽(yáng)離子自由基、DPPH自由基清除能力、銅離子和鐵離子還原能力均顯著高于菊糖。表征結(jié)果證明了香蕉果肉縮合單寧與菊糖成功接枝，且兩者的結(jié)合位點(diǎn)可能在與菊糖C6位連接的羥基和香蕉果肉縮合單寧黃烷-3-醇結(jié)構(gòu)單元C6/C8位之間。香蕉果肉縮合單寧在與菊糖接枝后貯藏穩(wěn)定性顯著增加，化學(xué)改性也明顯提高了菊糖的體外降血糖活性。香蕉果肉縮合單寧-菊糖共價(jià)復(fù)合物的葡萄糖吸附能力和葡萄糖透析延遲指數(shù)均比菊糖高。同時(shí)，共價(jià)復(fù)合物還表現(xiàn)出明顯的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性，且顯著高于菊糖。香蕉果肉縮合單寧-菊糖共價(jià)復(fù)合物對(duì)α-淀粉酶的抑制作用是可逆的，但卻是α-葡萄糖苷酶的不可逆抑制劑，共價(jià)復(fù)合物對(duì)兩種酶的抑制均為混合型抑制模式，能夠通過(guò)靜態(tài)機(jī)制對(duì)酶的熒光進(jìn)行猝滅，與酶的結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)均大于菊糖[21]?；谝陨涎芯拷Y(jié)果認(rèn)為，改性后的香蕉果肉縮合單寧在被開(kāi)發(fā)為新型降血糖功能性成分方面具有一定潛力。

3.5 降低農(nóng)藥對(duì)機(jī)體的毒性

盡管農(nóng)藥在農(nóng)作物生產(chǎn)上對(duì)控制害蟲、雜草和病害的效果不可忽視，但近年來(lái)過(guò)度使用農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染也逐漸成為棘手的問(wèn)題。長(zhǎng)期暴露于高濃度的農(nóng)藥會(huì)對(duì)機(jī)體造成多方面損害，如顯著增加呼吸、神經(jīng)、免疫和生殖系統(tǒng)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)等[66]。農(nóng)藥對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的一系列損傷被證明能被許多天然產(chǎn)物緩解，其中就包括植物單寧。單寧可能通過(guò)抗氧化、抗炎癥、抗凋亡、抗突變、抗抑郁、刺激免疫系統(tǒng)、調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)和激素水平、脂質(zhì)和能量代謝、促進(jìn)農(nóng)藥排泄及改善器官功能等相關(guān)機(jī)制降低農(nóng)藥對(duì)機(jī)體的毒性[67]。因此，農(nóng)藥暴露人群可以通過(guò)攝入富含單寧的膳食從而促進(jìn)機(jī)體損傷的修復(fù)。本研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究香蕉果肉縮合單寧與草甘膦的體外直接相互作用，發(fā)現(xiàn)香蕉果肉縮合單寧能夠通過(guò)和草甘膦分子在水溶液中形成不溶性顆粒從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的清除（表3）。隨著縮合單寧含量的增加（0.25～1.00 mg/g（原花青素B2當(dāng)量）），香蕉果肉縮合單寧的草甘膦清除能力逐漸增強(qiáng)（10.2%～59.14%）。靜電相互作用、氫鍵和疏水相互作用在香蕉果肉縮合單寧的體外草甘膦清除能力中扮演著重要角色。此外，香蕉果肉縮合單寧-草甘膦共沉物的光譜學(xué)性質(zhì)和表面形貌特征也證實(shí)了香蕉果肉縮合單寧和草甘膦分子之間的直接相互作用[22]。

類似的結(jié)果在香蕉果肉縮合單寧與百草枯和丙溴磷的相互作用研究中也被觀察到[68-69]。研究人員發(fā)現(xiàn)百草枯和丙溴磷均能在體外與香蕉果肉縮合單寧反應(yīng)產(chǎn)生絮狀沉淀，可能與兩者之間的非共價(jià)相互作用有關(guān)，且隨著香蕉果肉縮合單寧濃度的增加，單寧對(duì)兩種農(nóng)藥的清除率顯著上升。而在體內(nèi)，香蕉果肉縮合單寧通過(guò)促進(jìn)百草枯排泄、調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激水平和改善肺纖維化水平從而減緩百草枯暴露引起的小鼠損傷。其中，香蕉縮合單寧百草枯復(fù)合處理組在24 h代謝實(shí)驗(yàn)第8小時(shí)收集的糞便中農(nóng)藥含量是百草枯對(duì)照組的1.16 倍，而肺損傷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示復(fù)合處理組小鼠肺組織中的羥脯氨酸和丙二醛含量分別比百草枯對(duì)照組低18.1%和21.7%，過(guò)氧化氫酶活性高5%，且肺纖維化程度明顯減弱。丙溴磷在小鼠中的毒性也能被香蕉果肉縮合單寧明顯緩解。一次性同時(shí)灌胃高劑量單寧（10.4 mg/kg（表兒茶素當(dāng)量））和丙溴磷（89.5 mg/kg）組小鼠糞便中的農(nóng)藥含量比丙溴磷對(duì)照組高61.23%，預(yù)先1 h灌胃高劑量單寧同樣使小鼠糞便中丙溴磷排出量較對(duì)照組增加48%。綜上，香蕉果肉縮合單寧可能通過(guò)在小鼠胃腸道內(nèi)沉淀丙溴磷和百草枯從而降低兩種農(nóng)藥的生物毒性。

表3 香蕉單寧的功能活性Table 3 Functional properties of banana tannins

3.6 結(jié)合金屬離子

作為優(yōu)良的金屬螯合劑，單寧被證明能夠通過(guò)配位作用與金屬離子發(fā)生結(jié)合[5,70]。而這種配位作用能夠使單寧吸附在金屬表面形成保護(hù)層從而表現(xiàn)出明顯的緩蝕效果[71]。任雪峰等[72]首次評(píng)估了香蕉皮單寧對(duì)A4碳鋼的緩蝕作用，結(jié)果表明當(dāng)酸洗時(shí)間8 h、酸洗溫度40 ℃、HCl濃度0.8 mol/L時(shí)，添加10 mL香蕉皮單寧提取液對(duì)碳鋼的緩蝕率可達(dá)81.35%，緩蝕速率為18.13 g/（m2·h）。將香蕉皮單寧與烏洛托品和乙酸鋅復(fù)配能夠大大改善其對(duì)碳鋼的緩蝕效果，且緩蝕率能超過(guò)90%。本研究團(tuán)隊(duì)采用光譜和質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)一步研究香蕉果肉縮合單寧與3種二價(jià)金屬離子（銅離子、鋅離子和亞鐵離子）之間的相互作用機(jī)制[20]。結(jié)果表明，二價(jià)金屬離子對(duì)香蕉果肉縮合單寧熒光的猝滅模式為靜態(tài)猝滅。香蕉果肉縮合單寧可以通過(guò)離子交換和絡(luò)合作用與金屬離子結(jié)合，但鄰苯二酚和焦棓酚離子交換是主要的結(jié)合作用。香蕉果肉縮合單寧與金屬離子相互作用的結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)、吉布斯自由能絕對(duì)值、對(duì)金屬離子結(jié)合能力大小均為香蕉果肉縮合單寧亞鐵離子復(fù)合處理組＞香蕉果肉縮合單寧銅離子復(fù)合處理組＞香蕉果肉縮合單寧鋅離子復(fù)合處理組，說(shuō)明香蕉果肉縮合單寧對(duì)亞鐵離子的親和性高于銅離子和鋅離子。對(duì)3種香蕉果肉縮合單寧-金屬離子共沉物進(jìn)行表征，相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了香蕉果肉縮合單寧對(duì)二價(jià)金屬離子的結(jié)合作用。研究結(jié)果有助于理解縮合單寧在與金屬離子有關(guān)的生命系統(tǒng)中所發(fā)揮生物學(xué)作用，包括縮合單寧的自由基清除活性，對(duì)機(jī)體中金屬暴露介導(dǎo)毒性的保護(hù)作用，對(duì)具有金屬活性中心相關(guān)酶的抑制活性，以及對(duì)胃腸道中礦質(zhì)元素吸收的抑制作用等。此外，還可能有助于縮合單寧-金屬納米粒子、基于縮合單寧用于識(shí)別金屬離子的傳感器及用于金屬離子吸附膜材料的開(kāi)發(fā)和利用。

3.7 吸收紫外線

過(guò)度紫外線暴露會(huì)導(dǎo)致皮膚色素沉積，提高機(jī)體患皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，植物單寧具有一定的紫外線保護(hù)作用，這與其結(jié)構(gòu)中存在能夠吸收紫外波長(zhǎng)的苯環(huán)有關(guān)[73]。Laeliocattleya等[74]初步探究了‘Candi’香蕉皮單寧提取物對(duì)紫外線的吸收作用，發(fā)現(xiàn)提取物中單寧含量約為6.90 mg/g，防曬系數(shù)可達(dá)7.34，初步推測(cè)香蕉皮單寧提取物在防曬化妝品中具有應(yīng)用潛力。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文總結(jié)了香蕉單寧的提取工藝、化學(xué)結(jié)構(gòu)及功能活性的研究進(jìn)展，對(duì)推動(dòng)香蕉功能性成分開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)香蕉資源的合理利用具有一定的指導(dǎo)意義。盡管如此，目前的研究依然存在一定的局限性。今后，研究人員可以圍繞以下6個(gè)方面繼續(xù)開(kāi)展相關(guān)工作。首先，開(kāi)發(fā)提取香蕉單寧的新工藝，包括超臨界萃取法、離子沉淀提取法和吸附分離提取法等。其次，完善香蕉單寧的分離純化方法。目前關(guān)于香蕉單寧的分離純化研究十分鮮見(jiàn)，而香蕉單寧粗提物中通常含有蛋白、多糖、色素和脂類等雜質(zhì)，因此需要采用大孔樹(shù)脂吸附法、膜分離法、高速逆流色譜法和凝膠色譜法等對(duì)其分離純化以便后續(xù)的結(jié)構(gòu)分析或功能性研究。第三，進(jìn)一步鑒定香蕉單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)，包括水解單寧的種類及各組分含量、縮合單寧各寡聚體的物質(zhì)的量比及擴(kuò)展單元和末端單元的具體排列方式等。第四，探究香蕉單寧的其他潛在功能活性，包括抗腫瘤、抗炎癥、抗病毒活性及對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)作用等。第五，對(duì)香蕉單寧進(jìn)行適當(dāng)改性，如與不同蛋白或多糖共價(jià)接枝，解決單寧黏附性差、溶解度低、苦澀味重進(jìn)而易氧化降解等問(wèn)題。最后，擴(kuò)大香蕉單寧在食品工業(yè)中應(yīng)用，可以嘗試將其開(kāi)發(fā)成食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、防腐劑、抗氧化劑、飲料和酒類的澄清劑以及新型功能包裝材料等。