香蕉果实发育成熟过程中多酚物质的变化规律

高鹏钊+苗红霞+张建斌+贾彩红+徐碧玉+金志强+刘菊华

摘 要 以3个香蕉品种‘巴西蕉‘粉蕉‘皇帝蕉为供试材料，利用福林酚法测定其整个生育及成熟期果皮、果肉的多酚含量，探索不同香蕉品种在发育成熟过程中的多酚含量变化规律，及其与果实发育成熟的关系。结果显示，在香蕉果实整个生育期，多酚物质含量果皮均大于果肉。多酚物质在香蕉果皮、果肉生长发育期迅速积累，到采收期下降，采后果皮多酚物质含量随着成熟度的增加而增加，而果肉多酚物质基本维持不变。用外源乙烯和1-MCP处理后发现，与对照果实相比，乙烯促进其多酚物质的积累，而1-MCP抑制其积累。

关键词 香蕉 ；多酚 ；果实发育 ；成熟 ；乙烯

中图分类号 S668.1 文献标志码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.11.013

Abstract In this paper the characteristics of the polyphenols and banana fruit developing and ripening were studied. In the experiment Folin-reagent was applied and 'Baxijiao'， 'Fenjiao' and 'Huangdijiao' were served as experimental material.The results showed that the polyphenols of three banana varieties in peel were significantly higher than that in pulp during fruit developing stages. Banana polyphenol substances in peel and pulp quickly accumulated in developing stages and then declined in postharvest stage. Polyphenols content in the peel of postharvest fruit increased with the increase of maturity. However， polyphenols in the pulp remained unchanged or slightly increased.The polyphenols contents of three varieties were greatly induced by exogenous ethylene and significantly inhibited by 1-MCP.These results will provide theoretical basis for fruit quality evaluation and genetic improvement and also provide reference for commercialized production of flavonoids from banana. These results will provide theoretical basis for fruit quality evaluation and genetic improvement.provide theoretical basis for fruit quality evaluation and genetic improvement.

Keywords banana ； polyphenols ； fruit development ； mature ； ethylene

植物多酚是多羟基酚类化合物的总称，广泛存在于蔬菜、水果、豆类、谷物类、茶等植物中，参与植物生长繁殖过程，为植物带来五彩缤纷的颜色，赋予植物酸、甜、苦、涩的味道，协助植物防御病原、天敌等侵害[1]。水果中的多酚物质不仅具有很高的药用价值，也是水果成熟度的重要指标之一，其种类及含量与新鲜水果及其加工制品的色泽、风味及稳定性密切相关[2-3]。植物多酚在自然界的储量非常丰富，含多酚较多的常见植物超过600种，主要存在于植物的皮、根、茎、叶、果中[4]，目前已分离鉴定8 000多种酚类物质[5]。近年来，大量研究结果表明，由于植物中多酚类成分在抗氧化、抗菌、抗病毒、抗微生物、调血脂和降血糖等多方面有良好效果[6-8]。因此，受到国内外广泛专注。

香蕉是全球约4亿人的主食，被联合国粮农组织列为世界第四大粮食作物[9]。目前，对香蕉多酚的研究主要集中在多酚提取工艺[10-12]、多酚的生物学功能[13-15]和总多酚的含量测定[16-17]等方面。且大都局限于单一品种或若干品种的某个特定时期，而系统地对香蕉从采前发育至采后成熟过程中的多酚含量动态变化规律进行研究的报道尚未见到。本实验以‘巴西蕉‘粉蕉‘皇帝蕉3个香蕉品种为试材，根据香蕉果实发育成熟特点，选取抽蕾、断蕾、采收、采后成熟度Ⅱ和Ⅵ五个关键点进行多酚含量分析，以揭示不同品种和不同时期多酚类的含量差异，明确香蕉果实生长发育和采后成熟过程中多酚含量的变化规律以及与果实发育成熟的关系，从而为酚类物质的开发利用提供数据支持，也为香蕉品质改良和果实品质评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

3个品种香蕉果实（‘巴西蕉 ‘皇帝蕉 ‘粉蕉）采自中国热带农业科学院生物技术研究所澄迈香蕉种植园。采取抽蕾、断蕾期香蕉去轴落梳，分成单个果支，表面消毒后，用液氮速冻，放于-80℃冰箱保存备用。

取饱满度七至八成，生长期110 d的香蕉果实，当天运回实验室。将香蕉去轴落梳，分成单个香蕉果指，选取大小均匀、无病虫害、无机械损伤的果实，去掉顶部干花，用0.1%次氯酸钠表面消毒10 min，晾干过夜后，随机取3个果实装入一个保鲜袋，每个处理准备12袋。

外源乙烯处理：以采后0 d香蕉果指为材料，密闭注射100 μL/L乙烯，于22℃恒温箱放置。

1-甲基环丙烯（1-MCP）处理：以采后0 d香蕉果指为材料，按照1 μL/L浓度称取1-MCP粉末加水处理，于22℃密闭恒温培养。

设置对照组（自然成熟的香蕉果实），于22℃恒温放置。

当乙烯处理和自然成熟的香蕉果实达到成熟度Ⅱ和Ⅵ时，与此时相对应的1-MCP处理下的果实分别进行取样，置于-80℃保存备用。

1.2 方法

1.2.1 样品的制备

将香蕉果实迅速切片、沸水中热烫3～5 min，以钝化多酚氧化酶的活性，然后40℃烘烤24 h。烘干后用研钵研磨成细粉，过40目筛，待用。

1.2.2 测试液的制备

称取0.200 0 g样品于10 mL离心管中，加入在70℃中预热过的70%乙醇溶液5 mL，用玻璃棒充分搅拌均匀湿润，立即移入70℃水浴中，浸提30 min（隔10 min搅拌1次），浸提后冷却至室温，3 500 r/min离心10 min，将上清液转移至10 mL容量瓶。残渣用5 mL的70%乙醇溶液再提1次，重复以上操作。合并提取液，定容至10 mL，摇匀，待用（4℃下保存<24 h）。

1.2.3 测定

用移液器分别移取没食子酸工作液、水（空白对照）及测试液各1.0 mL于10 mL刻度试管内，每个试管分别加入5.0 mL的10%福林酚试剂，摇匀，反应6 min。然后加入4.0 mL 7.5% Na2CO3溶液，摇匀，室温下反应1 h。在765 nm波长条件下用分光光度计测定吸光度。

2 结果与分析

2.1 粉蕉发育成熟过程中多酚物质的变化规律

如图1所示，‘粉蕉果皮中总多酚含量显著大于果肉中多酚含量。采前果实发育阶段的果皮、果肉多酚含量均大于采后成熟阶段，不同的是，‘粉蕉果皮在抽蕾期含量已达到最高（64.2 mg/g），而果肉在断蕾期达到最高（57.8 mg/g）。采后成熟阶段随着成熟度的增加，果肉多酚含量基本保持不变，果皮多酚含量随着成熟度的增加而升高。其中，果肉多酚含量从13.3升至13.8 mg/g，升高0.5 mg/g；果皮多酚含量从27.6升至37.6 mg/g，升高10 mg/g。采后成熟过程中分别用乙烯和1-MCP处理后发现，相对于对照，乙烯促进其成熟过程中多酚物质的积累，果肉从13.8升至14 mg/g，升高0.2 mg/g；果皮从37.6升至48.5 mg/g，升高10.9 mg/g。而1-MCP抑制其积累，果肉从13.8降至12.3 mg/g，降低1.5 mg/g；果皮从37.6降至30 mg/g，降低7.6 mg/g。

如图2所示，‘巴西蕉果皮中总多酚含量显著大于果肉中多酚含量。采前果实发育阶段的果皮、果肉多酚含量均大于采后成熟阶段。果皮和果肉在断蕾期多酚含量均达到最高，分别为果皮33.6 mg/g，果肉42.1 mg/g。采后随着果实成熟，果肉多酚含量基本维持不变，从2.9降至2.7 mg/g。果皮多酚含量则有所增高，从19.5升至27.2 mg/g。采后成熟过程中，用乙烯和1-MCP处理后发现，乙烯处理后的果肉多酚含量相比对照明显升高，从2.7升至8.1 mg/g，升高5.4 mg/g；1-MCP处理的果肉多酚含量略有下降，从2.7降至2.0 mg/g，降低0.7 mg/g。但1-MCP处理后的果皮多酚含量有所下降，从26.3降至23.9 mg/g，降低2.4 mg/g。乙烯处理后果皮多酚含量几乎不变，从26.27降至26.26 mg/g，降低0.01 mg/g。

如图3所示，‘皇帝蕉果皮中多酚含量显著大于果肉中多酚含量。采前果实发育阶段的果皮、果肉多酚含量均大于采后成熟阶段。不同的是，‘皇帝蕉果皮在抽蕾期含量已达到最高（58.4 mg/g），而果肉在断蕾期达到最高（16.3 mg/g）。采后至成熟阶段，果肉多酚含量基本维持不变，仅从2.3降至2.2 mg/g。果皮多酚含量则有所增高，从32.7升至39.3 mg/g。采后成熟过程中，用乙烯和1-MCP处理后发现，乙烯促进了果肉多酚含量的增加，从6.0升至11.3 mg/g，升高了5.3 mg/g。1-MCP抑制其果肉多酚含量，从6.0降至2.9 mg/g，降低了3.1 mg/g。乙烯处理后的果皮多酚含量与对照相比，差别不大，仅从39.6降至39.2 mg/g，降低0.4 mg/g。1-MCP处理后抑制了果皮多酚含量，从39.6降至30.3 mg/g，降低9.3 mg/g。

3 讨论与结论

除了糖、有机酸、维生素及矿物质等营养物质以外，多酚类也是香蕉的重要组成之一。在日本，有人将其称之为继第六类营养素膳食纤维之后的第七类营养素[18]。随着人们饮食理念的改变，水果、蔬菜中的多酚、黄酮类等成为国内外研究的热点，香蕉也成为其中备受关注的水果之一。由于香蕉是典型的呼吸跃变型水果，伴随着果实采后成熟过程，会出现乙烯生物合成启动和跃变高峰。本实验前期研究结果表明，自然成熟的香蕉果实，采后成熟度Ⅱ是乙烯生物合成开始启动期，成熟度Ⅵ是乙烯生物合成高峰期[19]。本试验根据香蕉果实发育和成熟的特点，选取抽蕾、断蕾、采收、采后成熟度Ⅱ和Ⅵ五个关键点进行多酚含量的分析，以明确多酚含量的动态变化规律与果实发育与成熟的关系。

目前，有关多酚在水果中的研究极为广泛，但水果中多酚物质的组成十分复杂，各种多酚物质在不同种类水果中的分布与含量存在很大差异，每种水果在多酚的组成与含量上都具有各自的特征[20]。本研究发现，香蕉果实不同部位多酚含量在果实发育成熟过程中的变化趋势与苹果[21]、苹果梨[22]、桃[23]、石榴[24]中基本一致，即发育初期含量均较高，随着果实成熟度的增加，香蕉果实中酚类物质的含量逐渐降低。本研究结果表明，在发育早期有一个上升的过程，至采收期含量下降，这说明香蕉果实发育早期多酚物质合成较为迅速，随后的成熟过程中合成变缓或停止。随着储藏时间的延长，香蕉果实多酚含量有所提高，这是由于在室温较高的条件下，伴随着果实后熟，果实的呼吸强度提高，代谢旺盛，从而刺激了果实内部多酚物质的合成。研究表明，乙烯处理后，从采收期到成熟度Ⅱ、再到成熟度Ⅵ，‘皇帝蕉和‘巴西蕉果肉多酚含量明显升高，而1-MCP的处理后的3种香蕉果实多酚含量随着成熟度的增加几乎无变化。

弄清果实多酚物质的动态变化规律，可以直观地确定多酚物质在果实发育成熟过程中的积累情况，更有利于掌握果实生长发育的规律和果实品质的形成过程。此外，随着香蕉贮藏时间延长，香蕉果实成熟度越高，其PPO、POD活性越低[16]。因此，在蕉类果实多酚物质提取过程中，选择成熟度较高的蕉类果实作为原料提取多酚，除了提取量较大提升外，提取效果也会有所改善。因为PPO、POD活性越低，催化多酚产生酶促褐变的能力就越弱[16]。

随着香蕉的深加工，同时会产生大量的香蕉皮（占果实重量的40%），而香蕉皮传统处置方式为直接丢弃，既浪费资源又污染环境。本实验研究的香蕉品种中，果实的多酚含量均是果皮大于果肉，且成熟度越高，果实多酚含量越高。因此，利用香蕉皮产业化提取多酚物质，具有极大的开发价值和发展前景。

参考文献

[1] 冯 丽，宋曙辉，赵 霖，等. 植物多酚种类及其生理功能的研究进展[J]. 江西农业学报，2007，19（10）：105-107.

[2] Lattanzio V. Bioactive Polyphenols： Their role in quality and storability of fruit and vegetables[J]. Journal of Applied Botany & Food Quality， 2003， 77（5）： 128-146.

[3] Muchuweti M， Zenda G， Ndhlala A R， et al. Sugars， organic acid and phenolic compounds of Ziziphus mauritiana， Fruit[J]. European Food Research & Technology， 2005， 221（3）： 570-574.

[4] 于 喆，金哲雄. 植物单宁的应用及研究进展[J]. 黑龙江医药，2015（1）：20-23.

[5] 莫仁楠，夏园园，曲 玮，等. 枸杞子多酚类化合物研究进展[J]. 海峡药学，2016，28（4）：1-4.

[6] Jia Q， Liu X， Wu X， et al. Hypoglycemic activity of a polyphenolic oligomer-rich extract of Cinnamomum parthenoxylon， bark in normal and streptozotocin-induced diabetic rats[J]. Phytomedicine International Journal of Phytotherapy & Phytopharmacology， 2009， 16（8）： 744-50.

[7] Cao H， Polansky M M， Anderson R A. Cinnamon extract and polyphenols affect the expression of tristetraprolin， insulin receptor， and glucose transporter 4 in mouse 3T3-L1 adipocytes[J]. Archives of Biochemistry & Biophysics， 2007， 459（2）： 214-22.

[8] Anderson R A， Broadhurst C L， Polansky M M， et al. Isolation and characterization of polyphenol type-A polymers from cinnamon with insulin-like biological activity[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry， 2004， 52（1）： 65-70.

[9] Penarrubia L， Kim R， Giovannoni J， et al. Production of the sweet protein monellin in transgenic plants. Bio/Technol， 1992， 19： 561-564.

[10] 陈 晨，胡文忠，田沛源，等. 超声辅助提取香蕉皮多酚工艺优化及其抗氧化性的分析[J]. 食品科学，2014，35（2）：12-17.

[11] 常秀莲，王芬芬，张园园，等. 香蕉多酚提取工艺的优化研究[J]. 烟台大学学报：自然科学与工程版，2016，29（1）：36-39.

[12] 严义芳，周立邦，梁 燕. 香蕉皮多酚提取工艺条件的研究[J]. 农业机械，2011（8）：156-158.

[13] 郭丽萍. 香蕉皮中多酚物质抗氧化性能的研究[D]. 南宁：广西大学，2006.

[14] 郭丽萍，卢家炯，仇宏伟. 香蕉皮多酚清除自由基作用的初步研究[J]. 食品科技，2007（6）：131-134.

[15] 刘 莎，唐玉芬，赵巧林，等. 香蕉皮多酚类物质的提取及其抗真菌作用研究[J]. 湖南师范大学学报（医学版），2009，6（4）：12-14.

[16] 李 健，杨昌鹏. 蕉类果实催熟过程中多酚含量、多酚氧化酶和过氧化物酶活性变化研究[J]. 广东农业科学，2011，38（14）：94-96.

[17] 王志远，李清彪，杨翠娴，等. 八种水果中的多酚含量及其抗氧化性[J]. 天然产物研究与开发，2007，19（6）：1 040-1 043.

[18] 凌关庭. 有“第七类营养素”之称的多酚类物质[J]. 中国食品添加剂，2000（1）：28-37.

[19] Hu W， Liu J H， Yang X Y， et al. Identification of a gene encoding glutamate decarboxylase involved in the postharvest fruit ripening process in banana[J]. Hortscience， 2014， 49（8）： 1 056-1 060.

[20] Ryan D， Robards K， Prenzler P， et al. Liquid chromatography with electrospray ionisation mass spectrometric detection of phenolic compounds from Olea europaea[J]. Journal of Chromatography A， 1999， 855（2）： 529-537.

[21] 郝少莉. 苹果生长期多酚组成变化及SPE-HPLC分析测定方法的建立[D]. 西安：陕西师范大学，2008.

[22] 赵金伟，李范洙，崔泰花，等. 苹果梨生育期酚类物质的分析[J]. 食品工业科技，2009（9）：105-107.

[23] 周 君，陈宗玲，张 琼，等. 套袋对桃果实成熟过程中酚酸类和类黄酮类物质积累的影响[J]. 园艺学报，2009，36（12）：1 717-1 724.

[24] 韩玲玲. 石榴果实发育过程中多酚组分及含量变化比较[D]. 山东农业大学，2013.