不同品種香蕉的多酚含量比較及其提取工藝優(yōu)化

摘要：香蕉種質(zhì)資源豐富，基因類型多樣，鮮有對(duì)其多酚含量與品種關(guān)系的研究。文章以香蕉果肉為原材料，測(cè)定AAA、ABB和AAB基因型的17個(gè)品種香蕉的多酚含量，并考察其含量與品種之間的相關(guān)性；探究東莞大蕉（ABB）、中蕉8號(hào)（AAA）和美食蕉2號(hào)（AAB）在后熟期間多酚含量的變化規(guī)律；優(yōu)化香蕉多酚的提取工藝。結(jié)果表明，在17個(gè)品種中，ABB基因型東莞大蕉多酚含量最高，為11.09 mg/g，聚類分析表明ABB基因型香蕉多酚含量普遍高于AAB和AAA基因型香蕉。東莞大蕉和中蕉8號(hào)中多酚含量在后熟第3天時(shí)最高，分別為14.21，7.45 mg/g，而美食蕉2號(hào)中多酚含量在后熟第2天時(shí)最高，為3.57 mg/g。在乙醇濃度70%、料液比1∶30、提取溫度20 ℃、提取時(shí)間10 min的條件下，香蕉多酚得率最高，為1.37%。香蕉多酚含量與其基因型可能存在相關(guān)性，后熟第3天的東莞大蕉適合作為多酚提取的原料。

關(guān)鍵詞：香蕉多酚；品種比較；成熟度；提取工藝；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TS255.1""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號(hào)：1000-9973（2024）11-0168-06

Comparison of Polyphenol Content in Different Varieties of Bananas

and Optimization of Extraction Process

WANG Qian1， WANG Juan1*， SHENG Ou2， FU Jin-feng1

（1.School of Food Science and Engineering， South China University of Technology，

Guangzhou 510640， China; 2.Institute of Fruit Tree Research， Guangdong

Academy of Agricultural Sciences， Guangzhou 510640， China）

Abstract： Bananas have abundant germplasm resources and diverse gene types， but there is little research on the relationship between their polyphenol content and varieties. In this paper， with banana pulp as the raw material， the polyphenol content of 17 varieties of bananas with AAA， ABB and AAB genotypes is determined， and the correlation between polyphenol content and varieties is investigated; the change rule of polyphenol content during post-ripening of Dongguan Dajiao （ABB）， Zhongjiao No.8 （AAA） and Plantain No.2 （AAB） is explored; the extraction process of banana polyphenols is optimized. The results show that among the 17 varieties of bananas， the polyphenol content in Dongguan Dajiao with ABB genotype is the highest of 11.09 mg/g. Cluster analysis shows that the polyphenol content of bananas with ABB genotype is generally higher than that of bananas with AAB and AAA genotypes. The polyphenol content of Dongguan Dajiao and Zhongjiao No.8 is the highest on the 3rd day of post-ripening， which is 14.21， 7.45 mg/g respectively， while the polyphenol content of Plantain No.2 is the highest on the 2nd day of post-ripening， which is 3.57 mg/g. Under the conditions of ethanol concentration of 70%， solid-liquid ratio of 1∶30， extraction temperature of 20 ℃ and extraction time of 10 min， the yield of banana polyphenols is the highest of 1.37%. There may be a correlation between banana polyphenol content and genotypes， and Dongguan Dajiao on the 3rd day of post-ripening is suitable as the raw material for polyphenol extraction.

Key words： banana polyphenols; comparison of varieties; grade of maturity; extraction process; optimization

收稿日期：2024-05-07

基金項(xiàng)目：廣東省農(nóng)業(yè)廳現(xiàn)代種業(yè)提升項(xiàng)目“香蕉良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)”（2022-NPY-00-003）；國(guó)家香蕉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-32-01）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2022KJ109）；廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院人才項(xiàng)目（R2020PY-JX002）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助（2022ZYGXZR102）

作者簡(jiǎn)介：王倩（1999—），女，碩士，研究方向：食品科學(xué)與工程。

*通信作者：王娟（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品營(yíng)養(yǎng)與健康。

香蕉（Musa nana Lour.）為芭蕉科芭蕉屬植物，果肉細(xì)膩可口，富含淀粉、糖分、維生素、多種微量元素和多酚類物質(zhì)[1-4]，栽培區(qū)域廣泛[5]、歷史悠久，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期雜交選育，有二倍體和三倍體之分[6]。三倍體香蕉是主要的食用品種，又可分為AAA型鮮食水果蕉（desert banana）、AAB型烹飪蕉（cooking banana）和ABB型烹飪蕉，是香蕉貿(mào)易的主要品種[7]。

多酚是植物體內(nèi)重要的次生代謝產(chǎn)物，主要存在于人們?nèi)粘Ｊ秤玫墓咧?，具有降血糖、抗氧化、抗癌、抑菌消炎[8]等多種生理功能，應(yīng)用前景廣闊[9]。香蕉消費(fèi)量大，多酚是其重要的生理活性物質(zhì)，故香蕉具有成為食源性多酚原料的潛力。多酚提取是天然產(chǎn)物研究的重要課題，現(xiàn)有的超聲波輔助提取植物多酚的研究很多[10-12]，不同原料的提取條件各不相同，香蕉多酚提取中研究較多的是香蕉皮多酚[13-15]，以果肉為主體的多酚提取研究相對(duì)較少。

本實(shí)驗(yàn)選取17個(gè)具有代表性的三倍體香蕉，對(duì)比它們的多酚含量差異，探究東莞大蕉（ABB）、中蕉8號(hào)（AAA）和美食蕉2號(hào)（AAB）多酚含量在后熟期間的變化規(guī)律，優(yōu)化香蕉多酚的提取條件，以期為香蕉多酚的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香蕉：由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所香蕉品種資源圃提供（見表1）；福林酚試劑、沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、碳酸鈉等試劑：均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

KQ-300DE超聲波清洗機(jī) 昆山市超聲儀器有限公司；JXYM-GL全自動(dòng)液氮組織研磨儀 上海凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；721可見分光光度計(jì) 上海菁華科技儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

青香蕉用乙烯利催熟[16]，催熟當(dāng)天記為第0天，后續(xù)連續(xù)取樣7 d，依次記為第1～7天。香蕉經(jīng)過(guò)去皮、果肉切片、液氮冷凍后打粉，于-80 ℃冰箱中冷凍保藏備用。

1.3.2 17個(gè)品種香蕉的多酚含量比較

選擇17個(gè)品種（基因型ABB、AAB、AAA）、后熟第7天的香蕉作為實(shí)驗(yàn)原料，按T/AHFIA 005—2018 《植物提取物及其制品中總多酚含量的測(cè)定 分光光度法》測(cè)定香蕉提取液中多酚質(zhì)量濃度，以沒(méi)食子酸質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（x）、吸光度為縱坐標(biāo)（y），得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.009 9x+0.017 8，按照公式（1）計(jì)算香蕉多酚含量。

Q=c×Vm×（1-ω）。（1）

式中：Q為香蕉多酚含量，mg/g DW；c為香蕉多酚提取液質(zhì)量濃度，mg/mL；V為提取液體積，mL；m為香蕉質(zhì)量，g；ω為香蕉含水率，%。

1.3.3 后熟期間香蕉多酚含量的變化

按照1.3.1中的方法處理東莞大蕉、中蕉8號(hào)和美食蕉2號(hào)青香蕉，按照T/AHFIA 005—2018《植物提取物及其制品中總多酚含量的測(cè)定 分光光度法》測(cè)定催熟后0～7 d的香蕉多酚含量。

1.3.4 香蕉多酚提取條件優(yōu)化

以后熟第1天的東莞大蕉為實(shí)驗(yàn)原料，稱取2 g粉狀香蕉于100 mL錐形瓶中，加入乙醇溶液，在超聲波清洗機(jī)中提取，冷卻離心后取上清液，用福林酚法測(cè)得吸光度，按照公式（2）計(jì)算多酚得率。

W=c×D×Vm×100%。（2）

式中：W為香蕉多酚得率，%；c為香蕉多酚提取液質(zhì)量濃度，mg/mL；D為提取液稀釋倍數(shù)；V為提取液體積，mL；m為粉狀香蕉果肉質(zhì)量，mg。

1.3.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)

乙醇濃度：配制濃度分別為10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液作為提取溶劑，設(shè)置料液比為1∶20，提取時(shí)間為30 min，提取溫度為50 ℃。料液比：設(shè)置提取液乙醇濃度為50%，料液比分別為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，提取時(shí)間為30 min，提取溫度為50 ℃。提取溫度：設(shè)置提取液乙醇濃度為50%，料液比為1∶20，提取時(shí)間為30 min，提取溫度分別為20，30，40，50，60 ℃。提取時(shí)間：設(shè)置提取液乙醇濃度為50%，料液比為1∶20，提取溫度為50 ℃，提取時(shí)間分別為10，30，50，70，90 min。

1.3.4.2 工藝優(yōu)化

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)表（見表2），以乙醇濃度、料液比、提取溫度和提取時(shí)間為考察因素，以多酚得率為考察指標(biāo)，優(yōu)化香蕉多酚的提取工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉品種多酚含量對(duì)比

由圖1可知，17個(gè)具有代表性的香蕉品種中，東莞大蕉（ABB）多酚含量最高，為11.09 mg/g DW，粵蕉2號(hào)（AAA）的多酚含量最低，與Mpotogoma（AAA）無(wú)顯著性差異。多酚含量排序?yàn)闁|莞大蕉（ABB）gt;金粉1號(hào)（ABB）gt;廣粉1號(hào)（ABB）gt;紅蕉1號(hào)（AAA）gt;Saba（ABB）gt;Maiden Plantain（AAB）gt;中蕉8號(hào)（AAA）gt;GN 60A（AAA）gt;美食蕉2號(hào)（AAB）gt;Poingo（AAB）gt;美食蕉1號(hào)（AAB）gt;Kazirakwe（AAA）gt;Tigua（AAB）gt;Ingagara（AAA）gt;粵蕉1號(hào)（AAB）gt;Mpotogoma（AAA）gt;粵蕉2號(hào)（AAA）。

對(duì)香蕉多酚含量進(jìn)行聚類分析，由圖2可知，在歐氏距離3處可將17個(gè)香蕉品種分為4組：A組為高多酚含量品種，B組為較高多酚含量品種，C組為中多酚含量品種，D組為低多酚含量品種。ABB基因型香蕉品種集中于A組和B組，只有Saba（ABB）位于C組，而AAB型和AAA型多集中于D組；ABB型香蕉多酚含量均值最高，為7.78 mg/g DW，AAB型香蕉多酚含量均值次之，為2.38 mg/g DW，AAA型香蕉多酚含量均值最低，為2.13 mg/g DW，ABB型香蕉多酚含量一般高于AAA型和AAB型。植物多酚生物學(xué)活性主要是抗逆性，在非生物脅迫條件下，植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生加劇，會(huì)破壞其正常生理活動(dòng)，可通過(guò)合成抗氧化劑（如酚類物質(zhì)）清除活性氧，保護(hù)植物免受脅迫損害[17]。有研究表明，香蕉的抗逆性與香蕉基因型相關(guān)，以耐鹽性為例，粉蕉（ABB）的耐鹽性強(qiáng)于巴西蕉（AAA），兩種香蕉中含B基因組越多，耐鹽性越強(qiáng)[18]。香蕉抗旱性研究也出現(xiàn)類似的結(jié)果，基因型并非是抗旱性強(qiáng)弱的決定因素，但有趨勢(shì)表明含A基因組越多，抗旱性越差，含B基因組越多，抗旱性越強(qiáng)[19]。因此，可以推測(cè)香蕉多酚含量與香蕉基因型存在一定相關(guān)性，含B基因組多的香蕉品種多酚含量普遍較高，多酚含量可以增強(qiáng)香蕉的抗逆性。東莞大蕉（ABB）具有易管理、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在17個(gè)香蕉品種中，ABB型東莞大蕉多酚含量最高，為11.09 mg/g DW，與上述推測(cè)相符。

2.2 香蕉多酚含量在后熟期間的變化

在17個(gè)香蕉品種中，ABB型東莞大蕉多酚含量最高；美食蕉2號(hào)是廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所選育的新品種烹飪蕉（cooking banana），因其具有高抗枯萎病、畝產(chǎn)高等優(yōu)勢(shì)而被大力推廣。香牙蕉是國(guó)內(nèi)消費(fèi)最多的食用水果蕉（desert banana），中蕉8號(hào)是香牙蕉的一種。因此，選擇東莞大蕉、中蕉8號(hào)和美食蕉2號(hào)進(jìn)行成熟度實(shí)驗(yàn)，探索其多酚含量隨成熟度的變化規(guī)律。

由圖3可知，在后熟期間，3個(gè)品種香蕉的多酚含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在后熟前期，青香蕉在乙烯利的刺激下呼吸強(qiáng)度升高，代謝旺盛，酚類物質(zhì)積累，香蕉成熟后多酚被消耗，含量逐漸降低。美食蕉2號(hào)（AAB）在后熟第2天時(shí)多酚含量最高，為3.57 mg/g DW，東莞大蕉（ABB）和中蕉8號(hào)（AAA）在后熟第3天時(shí)多酚含量最高，分別為14.21 mg/g DW和7.45 mg/g DW。后熟時(shí)間相同時(shí)，香蕉多酚含量差異顯著，按品種排序?yàn)闁|莞大蕉（ABB）gt;中蕉8號(hào)（AAA）gt;美食蕉2號(hào)（AAB）。

2.3 香蕉多酚提取工藝優(yōu)化

2.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

乙醇濃度對(duì)香蕉多酚得率的影響見圖4。

由圖4可知，乙醇濃度越高，香蕉多酚得率越高，在乙醇濃度為70%時(shí)多酚得率達(dá)到最大。不同種類多酚從植物中溶出所需要的溶劑極性不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，香蕉的大部分多酚溶出的極性相對(duì)較高，水、乙醇混合會(huì)增加溶劑極性，破壞氫鍵[20]，有利于多酚溶出。根據(jù)顯著性分析結(jié)果來(lái)看，乙醇濃度為50%和70%時(shí)，多酚得率差異不顯著，依據(jù)減少化學(xué)試劑使用、綠色環(huán)保的理念，因此，在正交實(shí)驗(yàn)中將50%乙醇濃度設(shè)為中間值。

料液比增加有利于多酚溶出，但是多酚溶出達(dá)到最大限度后，料液比繼續(xù)增加對(duì)多酚得率的影響效果降低。由圖5可知，當(dāng)料液比為1∶30時(shí)，多酚得率最大，為1.02%，當(dāng)料液比為1∶20時(shí)，兩者多酚得率差異不顯著，因此，在正交實(shí)驗(yàn)中將料液比1∶20設(shè)為中間值。

提取溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)更劇烈，有利于香蕉多酚溶出，同時(shí)，熱量可能會(huì)使香蕉中的單寧轉(zhuǎn)變成單體酚[21]，有利于提取液中酚類物質(zhì)的增加，但是溫度過(guò)高會(huì)破壞多酚結(jié)構(gòu)，降低提取液中多酚含量。由圖6可知，隨著提取溫度的升高，香蕉多酚得率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，提取溫度為30 ℃時(shí)，香蕉多酚得率最高，為1.03%。因此，在正交實(shí)驗(yàn)中將提取溫度30 ℃設(shè)為中間值。

由圖7可知，香蕉多酚得率隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)，原因可能是超聲波破壞了植物細(xì)胞壁，使得多酚被釋放[22]；青香蕉中含有大量抗性淀粉[23]，在多酚提取過(guò)程中淀粉發(fā)生溶脹，增加了提取液與香蕉的接觸面積，有助于多酚溶出[24]。但是，提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使香蕉多酚發(fā)生氧化，導(dǎo)致多酚含量降低。提取時(shí)間為70 min時(shí)，香蕉多酚得率最高，但數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，提取時(shí)間為30 min與70 min時(shí)差異不顯著?？紤]到提取效率，選擇30 min為正交實(shí)驗(yàn)的中間值。

2.3.2 正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

由表3可知，各因素對(duì)香蕉多酚得率的影響大小順序?yàn)锽gt;Agt;Dgt;C。在9組實(shí)驗(yàn)中，第9組A3B3C2D1的多酚得率最高，為1.30%；香蕉多酚提取的最優(yōu)條件為A3B3C1D1，不在正交實(shí)驗(yàn)的9個(gè)組別中，該條件下多酚得率為1.37%，優(yōu)于正交實(shí)驗(yàn)中得率最高的第9組，因此，可以確定香蕉多酚超聲輔助提取的最優(yōu)條件為乙醇濃度70%、料液比1∶30、提取溫度20 ℃、提取時(shí)間10 min。

3 結(jié)論

大量研究結(jié)果表明，多酚類化合物具有多種生理功能，在抗氧化[25]、抗菌[26]、降血脂和降血糖[27]等方面表現(xiàn)良好，市場(chǎng)需求龐大。同時(shí)，多酚類物質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)提取方式和條件要求較高，提取困難，多酚提取方法和條件的選擇是多酚研究的重點(diǎn)之一。香蕉中含有的多酚是其氧化褐變的基礎(chǔ)，也是使它具有保健功能的重要有效成分，對(duì)香蕉多酚的研究為香蕉功能食品的開發(fā)提供了依據(jù)。

本研究對(duì)比了17個(gè)香蕉品種的多酚含量，探究了多酚含量在催熟期間的變化規(guī)律，優(yōu)化了多酚提取條件，可以為香蕉多酚的提取提供參考。研究結(jié)果顯示，首先，在17個(gè)具有代表性的香蕉品種中，東莞大蕉（ABB）的多酚含量最高，為11.09 mg/g DW，ABB基因型香蕉的多酚含量普遍高于AAB基因型和AAA基因型香蕉，而香蕉基因型與多酚含量的關(guān)系此前尚無(wú)定論，本研究為香蕉種質(zhì)資源的選育提供了新思路。

其次，香蕉是典型的呼吸躍變型水果，乙烯氣體在香蕉成熟過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色[28]。香蕉成熟過(guò)程中會(huì)伴隨著諸多物理和化學(xué)變化，多酚作為植物代謝產(chǎn)物也會(huì)隨果實(shí)的成熟而發(fā)生一系列變化，因此，研究香蕉在人工催熟過(guò)程中多酚類化合物的變化規(guī)律具有必要性。有研究表明，黃綠階段的Plantain香蕉多酚含量最高，完全成熟時(shí)含量有所降低[29]，與本研究中隨著后熟時(shí)間的增加，香蕉的多酚含量先上升后下降的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。結(jié)果顯示，在后熟第3天時(shí)，東莞大蕉多酚含量最高，為14.21 mg/g DW，因此可作為香蕉多酚的提取原料。

最后，經(jīng)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，確定了香蕉多酚超聲輔助提取的最優(yōu)條件為乙醇濃度70%、料液比1∶30、提取溫度20 ℃、提取時(shí)間10 min，此時(shí)，香蕉多酚的得率提高至1.37%。

總之，本研究可為香蕉多酚的提取提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為香蕉資源的綜合利用奠定基礎(chǔ)，具有一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為三倍體香蕉，后續(xù)還可針對(duì)二倍體和四倍體香蕉基因型與多酚含量的關(guān)系進(jìn)行研究。

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