香蕉中活性成分分析方法研究进展

罗云　马晨　吕岱竹

摘要：随着社会的发展，人们生活水平的提高，不仅对食品安全高度重视，也逐渐关注食品营养，对营养品质的追求逐渐提高。香蕉中的活性成分如多糖、多酚、多巴胺、脂肪酸、类胡萝卜素等越来越受关注。对香蕉中活性成分的检测方法进行综述，归纳总结不同活性成分的检测方法，以期为开发更快、更高效、更准确的检测方法提供依据。

关键词：分光光度法；荧光分析法；薄层色谱法；气相色谱-质谱法；高效液相色谱法；液相色谱质谱联用法

中图分类号：S668.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）09-0005-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.09.001

Research Progress in the Determination of Active Components in Banana

LUO Yun1，2，MA Chen1，LYU Dai-zhu1，WANG Ming-yue1

（1.Analysis and Testing Center，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Haikou 571101，China；

2.College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Abstract： With the development of society， people's living standards have been improved. People not only pay high attention to food safety，but also food nutrition. The pursuit of nutrient quality has gradually improved. The active ingredients in bananas， such as polysaccharides， polyphenols， dopamine， fatty acids， carotenoids and et al， are more and more concerned. This paper reviews the detection methods of active ingredients in bananas， summarizes the detection methods of different active ingredients，and provides the basis for the development of faster， more efficient and more accurate detection methods.

Key words： spectrophotometry；fluorescence analysis；thin layer chromatography；gas chromatography-mass spectrometer；high performance liquid chromatography；liquid chromatography-mass spectrometry

隨着社会的发展，人们生活水平的提高，人们不仅对食品安全高度重视，也逐渐关注食品营养，对营养品质的追求逐渐提高[1]。香蕉风味独特，作为世界四大水果之一，因其口感独特，香甜美味，深受广大消费者的喜爱。香蕉食用价值高，不仅富含糖、蛋白质、维生素、微量元素等营养成分，还含有多糖、多酚、类胡萝卜素、儿茶酚胺等活性成分，具有抗氧化、抗溃疡、治腹泻、降血糖、抗抑郁、抗肿瘤等保健功效[2-10]。大量学者对其营养价值进行了多方面深入研究。本研究就香蕉中活性成分的分析方法进行综述，归纳总结不同活性成分的检测方法，以期为开发更快、更高效的检测方法提供依据。

1 香蕉中活性成分的前处理方法

香蕉中各种活性物质的极性各不相同，针对不同的物质采用不同的提取溶剂。糖易溶于水，微溶于醇，因此多数学者常采用水或乙醇水溶液提取低聚糖和多糖。类胡萝卜素为非极性物质，常采用丙酮、石油醚、二氯甲烷等有机溶剂提取，并且需要皂化处理提高提取率。多酚易溶于醇和水，常采用乙醇水溶液提取，提取时加酸能提高提取率。常用的提取方法有回流提取、超声提取或微波提取。回流提取是传统提取方法，目前香蕉中活性成分用这种方法的多见于多酚的提取。李健等[11]用40%乙醇在90 ℃回流提取5 h，得到香蕉果肉多酚的提取量大于1.4 mg/g。但现在大多数学者倾向于采用效率更高的提取方法——超声提取和微波提取。陈晨等[12]采用超声辅助提取香蕉中多酚，提取率为2.16%。朱开梅等[13]采用微波提取香蕉中多酚，提取率为2.931%。相较于回流提取，超声提取和微波提取不仅缩短了提取时间，而且提取液中杂质含量降低，有效成分高且提取率高，用于提取多糖[14，15]、类胡萝卜素[16]等多种活性成分的效果也比较理想，在香蕉活性物质提取中得到广泛应用。香蕉样品基质复杂，提取后的净化处理是分析检测中的关键步骤。凝胶层析技术被用于纯化香蕉中的多糖及低聚糖，唐雪娟[17]采用被水溶胀的葡聚糖凝胶Sephadex G-25颗粒制作层析柱，蒸馏水洗脱，蒽酮-硫酸法跟踪监测，合并单一峰的低聚糖，收集得到香蕉低聚糖纯品。大孔吸附树脂被广泛应用于各种植物中多酚提取物的纯化。王娜[18]通过树脂静态吸附、洗脱试验比较了D-101树脂、DM-11树脂、DM-1180树脂、AB-90C树脂以及XAD-7树脂5种大孔吸附树脂对香蕉多酚的分离纯化效果。大孔树脂经过用乙醇浸泡除杂，酸碱处理至中性，装填于层析柱中，上样，用60%的乙醇溶液洗脱，对比得知XAD-7适于分离纯化香蕉皮多酚。但近年在植物活性成分的研究中，大量学者采用固相萃取小柱净化处理。王金英等[19]测定玉米、水稻种子中褪黑素时，采用C18固相萃取小柱净化样品，回收率高，操作简单，成本相对较低。固相萃取技术有操作简单、净化效果好等优点，因此被广泛应用于样品的净化。

2 香蕉中活性成分的仪器方法

目前，报道的用于检测香蕉中活性成分含量的方法主要分为光谱法和色谱法。光谱法有紫外分光光度法（Spectrophotometry，SP）和荧光分光光度法（Fluorescence analysis，FL）；色谱法有薄层色谱法（Thin Layer Chromatography，TLC）、气相色谱-质谱法（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）、高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、液相色谱-质谱法（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）等。

2.1 光谱法

用于香蕉中活性成分的光谱法主要有紫外分光光度法和荧光分光光度法。紫外分光光度法是根据不同物质的吸收波长不同的特点定性，根据吸光物质浓度与吸光度成正比的原理进行定量分析。王妙飞等[20]以芦丁的含量为考察指标，用紫外分光光度法测定了香蕉皮中总黄酮的含量，测得香蕉皮中总黄酮的含量为0.946%。龙云等[21]应用电荷转移反应，将多巴胺与四氯苯醌的反应产物在60 ℃保温1 h形成粉红色络合物，测得香蕉中多巴胺的含量为0.084%～0.099%。Guo等[22]基于多巴胺定量还原Fe（Ⅲ）为Fe（Ⅱ），Fe（Ⅱ）与铁氰化钾生成普鲁士蓝的反应建立了测定多巴胺的分光光度法，测得香蕉中多巴胺盐酸盐含量为89.75 mg/100 g。荧光分光光度法是基于特定物质被紫外光照射能激发出荧光的特性，从而根据荧光强度进行定性或定量分析的方法。雷国强等[23]将香蕉用丙酮浸渍，在激发波长为305 nm，发射波长为340 nm的条件下对香蕉中5-羟色胺进行荧光测定，其平均回收率为90.6%。蕉肉的5-羟色胺含量为4～30 μg/mL，蕉皮的5-羟色胺含量为0.4～1.8 μg/mL。

紫外分光光度法和荧光分光光度法都是成本低廉、操作简单、灵敏度高、选择性强的分析方法。能快速测定大批量样品，但也有一定的局限性，如王妙飞等[20]以芦丁为标准品，利用紫外分光光度法测定香蕉总黄酮含量，各种黄酮类物质的最大吸收波长与芦丁有差异，因此影响定量结果；荧光分光光度法只适用于检测带有特定荧光基团的物质，导致了荧光分光光度法的适用范围较窄；紫外分光光度法和荧光分光光度法都无法实现多个目标物质的分离并对其进行同时测定，无法用于对分离要求高的分析。

2.2 色谱法

2.2.1 薄层色谱法 薄层色谱法是选择合适的固定相涂抹于玻璃板、塑料或铝基片上，选择合适的溶剂为展开剂，利用不同物质在展开剂中流动速度不同的原理，对混合样品进行分离、定性的技术。唐雪娟[17]利用薄层层析色谱分析香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉3个品种香蕉低聚糖的单糖组成，香蕉样品经超声提取，Sephadex G-25分离纯化，样品加入三氟乙酸（TFA）进行水解，收集上清液在硅胶板上点样，展开剂为正丁醇∶无水乙醇∶水=10∶1∶2，显色剂为2%二苯胺丙酮溶液，混合2%苯胺丙酮溶液、三氯乙酸5 g配制的改良显色剂，推测香牙蕉由甘露糖和葡萄糖2种单糖组成；粉蕉由甘露糖组成，可能含有葡萄糖和果糖；皇帝蕉由甘露糖组成。沈建林等[24]用纤维素酶和果胶酶酶解香蕉，得到的香蕉水提物经乙醇分级沉淀，Seohadex G-150凝胶柱（11×1 000 mm）层析分离纯化得到单一峰，进而得到纯品香蕉多糖。纯品香蕉多糖的酸性水解液经薄层层析分析，其单糖组成为葡萄糖和木糖。雷国强等[23]将香蕉用丙酮浸渍，浸出液经酸处理后浓缩，浓缩液用于薄层鉴定，展开剂为正丁醇-乙醇-水（1∶1∶5），显色剂为邻苯二甲醛，在365 nm的荧光灯下观察，斑点显黄棕色荧光。

薄层色谱法也是设备简单、操作方便的分析方法，展开速度快，能快速分离混合物，既能分离鉴定微量样品，又能用于常量样品的分离制备；显色剂的选择范围也较广，适合分离诸如脂肪酸、氨基酸、生物碱及其他多种物质，应用非常广泛。但是薄层色谱法对大分子物质的分离效果不理想；其次TLC法只能定性分析，无法满足定量分析的要求。

2.2.2 气相色谱-质谱法 香蕉被称为“快乐水果”，能使食用者感到愉悦放松，与其独特的香气成分有一定关系。目前，分析香气成分的主要分析方法是气相色谱-质谱法。朱虹等[25]利用顶空固相微萃取技术提取不同成熟阶段香蕉的香气成分，GC-MS分析测定香气成分的组成。绿熟阶段，香蕉挥发性物质中绝大部分是醛类；黄熟阶段，主要成分是酯类；过熟阶段，醇类物质增多，酯类成分的比例发生明显变化。研究分析了不同萃取头对不同香气成分的萃取效果，DVB/CAR/PDMS型萃取头对醛类和醇类的富集能力最好；PDMS型萃取头能萃取到的小分子组分最多；CW/DVB型萃取头对醇类物质的萃取量最高。郭先霞等[26]利用索氏提取法提取脂肪酸，KOH皂化，乙醚萃取，得到总脂肪酸，采用酸催化方法对脂肪酸进行甲酯化，利用GC-MS法鉴定出了21种成分及各种成分的相对含量。十六碳酸的含量最高，为45.90%，2种必需脂肪酸α-亚麻酸和亚油酸的含量分别为20.75%和19.56%。

GC-MS法具有分辨率高、灵敏度高和重现性好等优点，适合挥发性物质和小分子的检测。GC-MS法是香蕉香气成分和脂肪酸最理想的分析方法。近年来，在实际应用中发现，GC-MS法的衍生化处理操作比较复杂，步骤相对繁琐，影响试验的精密度；不适合高沸点、强极性、热稳定性差、相对分子量大的物质的分析。

2.2.3 高效液相色谱法 高效液相色谱法是目前营养品质分析应用最多的方法，其检测器有紫外吸收检测器（UVD）、二极管阵列检测器（PDAD）、电化学检测器（ECD）、荧光检测器（FLD）、蒸发光散射检测器（ELSD）、示差折光检测器（RID）等。其中，最常用的检测器是紫外检测器，适用于大多数有机物的分析检测。张晋芬等[27]采用微波提取，卡瑞（Carrez）试剂净化，HPLC-UV分析检测了香蕉中多酚的组成和含量，其中儿茶素的含量最高，为0.248 8 mg/g。对于无紫外吸收的物质，需通过衍生反应得到有紫外吸收的衍生物然后进行分析。唐雪娟[17]利用HPLC分析香蕉低聚糖的单糖组成，香蕉样品经超声提取，Sephadex G-25分离纯化得到粗提液加入三氟乙酸（TFA）进行水解，收集上清液加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑酮（PMP）在堿性条件下水浴振荡加热，加酸中和后加入三氯甲烷萃取，取上层水相得到PMP衍生化样品进行色谱分析。分析得到香牙蕉中低聚糖可能由1个D-葡萄糖和7个D-甘露糖分子组成；粉蕉中低聚糖可能由1个D-葡萄糖、7个D-甘露糖、1个D-果糖分子组成；皇帝蕉中低聚糖可能由4个D-葡萄糖和6个D-甘露糖分子组成。除紫外吸收检测器，PDA和EC也被学者用于分析香蕉中的活性成分。王娟等[28]采用亚临界萃取，HPLC-PDA法测定了香蕉中6种多酚的含量，测得香蕉中原儿茶酸为1.124 mg/g、儿茶素为2.568 mg/g、绿原酸为2.014 mg/g、咖啡酸为0.568 mg/g、阿魏酸为0.735 mg/g、芦丁为0.471 mg/g。Kanazawa等[29]利用HPLC分析了不同成熟度的卡文迪许香蕉中多巴胺等抗氧化活性成分的含量，香蕉样品经过提取透析的上清液进入氧化铝色谱柱，分别用水、乙酸、盐酸洗涤得到不同的提取物，然后用硅胶色谱分离得到黄酮类物质、儿茶酚胺、多巴胺。采用HPLC-EC法测得多巴胺含量为80～560 mg/100 g，类胡萝卜素含量为0.28～0.78 mg/100 g；采用HPLC-PDA法测得芦丁含量为11～16 mg/100 g。

HPLC法適用范围广，前处理简单，检测速度快，适合检测香蕉中大多数活性成分。对于多酚、类胡萝卜素等物质分离效果好，灵敏度高，是目前分析检测的应用热点，但也有缺点。首先，HPLC法存在“柱外效应”，目标物质在柱外死体积中扩散或滞留会导致色谱峰加宽以及柱效降低；其次，HPLC法分离异构体、手性分子的能力差。

2.2.4 液相色谱质谱联用法 液相色谱-质谱法是集液相色谱对复杂化合物的高分离能力和质谱的高灵敏度和高选择性于一体的检测分析方法。 Facundo等[30]利用HPLC-DAD-MS/MS检测香蕉中类胡萝卜素的含量，流动相中加入三乙胺和甲基叔丁基醚提高类胡萝卜素的响应。LC-MS法不需要进行柱前衍生，前处理简单，分析速度快，选择性强，灵敏度高。从发展趋势看，LC-MS法是今后研究热点。然而LC-MS法也存在局限性。LC-MS法因受基质效应干扰严重而限制了在植物中活性物质研究领域中的应用广泛性。基质效应绝大多数是由于基质中的杂质与分析物共流出，产生离子抑制或增强，从而影响到定量分析的准确度。农药残留或食品添加剂检测通常用空白样品配制基质标准考察基质效应，然而植物中的活性成分为内源物质，因此难以找到空白样品考察待测物在不同基质中的介质效应情况，最好采用同位素内标法校正；其次根据不同成分对基质效应的敏感度不同，选择有针对性的样品前处理方法，采用有效的样品净化方法，如固相萃取、凝胶渗透色谱、液液萃取、冷冻离心等，尽量减少基质背景，是消除基质效应最有效的方法。丁俊[31]将QuEChERS方法、硼亲和色谱、亲水作用色谱、富集衍生一体化这几种新原理与磁固相萃取（MSPE）、聚合物整体柱微萃取（PMME）、管内固相微萃取（In-tube SPME）、原位衍生（ISD）这几种新技术集成起来，发展内源性油菜素甾醇的样品前处理技术，采用同位素内标[2H3]BL、[2H3]CS校正，建立了多种新型油菜素甾醇的HPLC-MS/MS分析方法，降低了基质效应，提高了方法的选择性以及灵敏度。

3 小结

由于人们对营养的关注，目前国内外对香蕉中部分营养成分有相应的检测标准，然而有关香蕉中活性成分的检测标准鲜见报到，因此大量学者投入到香蕉中活性成分的检测工作中。目前，在实验室应用的检测香蕉中活性成分方法各种各样，这几种方法各有其检测优势及不足之处，SP法、FL法以及TLC法设备简单操作方便，SP法能快速分析香蕉中的总酚含量以及有特殊显色反应的活性物质；FL法对带有荧光基团物质的检测有极高的选择性；TLC法能快速分离鉴定低聚糖、多糖的单糖组成，但是都不能对化学物质进行精确定性定量，往往测定的是一类化合物的总量，并且无法消除杂质干扰，无法满足对多种物质的分离和精确检测；GC-MS法是检测香蕉香气成分和脂肪酸最理想的分析方法，但需要进行复杂的柱前衍生，操作繁琐，灵敏度低。目前，学者们集中报道高效液相色谱同各种检测器相结合是分析儿香蕉活性成分的主要方法。HPLC法具备高灵敏度、高速、高效的优势，并且有广泛的应用范围，前处理不复杂，与多种检测器连接，应用于检测多酚类化合物、类胡萝卜素、儿茶酚胺等有较好的效果。LC-MS法前处理简单，分析速度快，灵敏度高，选择性高，但因受基质效应干扰严重而限制了在营养品质评价研究领域中的应用。解决LC-MS法的基质效应将是未来食品营养品质分析领域的热点。

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