不同品种香蕉的多酚含量比较及其提取工艺优化

摘要：香蕉种质资源丰富，基因类型多样，鲜有对其多酚含量与品种关系的研究。文章以香蕉果肉为原材料，测定AAA、ABB和AAB基因型的17个品种香蕉的多酚含量，并考察其含量与品种之间的相关性；探究东莞大蕉（ABB）、中蕉8号（AAA）和美食蕉2号（AAB）在后熟期间多酚含量的变化规律；优化香蕉多酚的提取工艺。结果表明，在17个品种中，ABB基因型东莞大蕉多酚含量最高，为11.09 mg/g，聚类分析表明ABB基因型香蕉多酚含量普遍高于AAB和AAA基因型香蕉。东莞大蕉和中蕉8号中多酚含量在后熟第3天时最高，分别为14.21，7.45 mg/g，而美食蕉2号中多酚含量在后熟第2天时最高，为3.57 mg/g。在乙醇浓度70%、料液比1∶30、提取温度20 ℃、提取时间10 min的条件下，香蕉多酚得率最高，为1.37%。香蕉多酚含量与其基因型可能存在相关性，后熟第3天的东莞大蕉适合作为多酚提取的原料。

关键词：香蕉多酚；品种比较；成熟度；提取工艺；优化

中图分类号：TS255.1""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：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

基金项目：广东省农业厅现代种业提升项目“香蕉良种重大科研联合攻关”（2022-NPY-00-003）；国家香蕉产业技术体系（CARS-32-01）；广东省现代农业产业技术体系创新团队项目（2022KJ109）；广东省农业科学院人才项目（R2020PY-JX002）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（2022ZYGXZR102）

作者简介：王倩（1999—），女，硕士，研究方向：食品科学与工程。

*通信作者：王娟（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品营养与健康。

香蕉（Musa nana Lour.）为芭蕉科芭蕉属植物，果肉细腻可口，富含淀粉、糖分、维生素、多种微量元素和多酚类物质[1-4]，栽培区域广泛[5]、历史悠久，经过长期杂交选育，有二倍体和三倍体之分[6]。三倍体香蕉是主要的食用品种，又可分为AAA型鲜食水果蕉（desert banana）、AAB型烹饪蕉（cooking banana）和ABB型烹饪蕉，是香蕉贸易的主要品种[7]。

多酚是植物体内重要的次生代谢产物，主要存在于人们日常食用的果蔬中，具有降血糖、抗氧化、抗癌、抑菌消炎[8]等多种生理功能，应用前景广阔[9]。香蕉消费量大，多酚是其重要的生理活性物质，故香蕉具有成为食源性多酚原料的潜力。多酚提取是天然产物研究的重要课题，现有的超声波辅助提取植物多酚的研究很多[10-12]，不同原料的提取条件各不相同，香蕉多酚提取中研究较多的是香蕉皮多酚[13-15]，以果肉为主体的多酚提取研究相对较少。

本实验选取17个具有代表性的三倍体香蕉，对比它们的多酚含量差异，探究东莞大蕉（ABB）、中蕉8号（AAA）和美食蕉2号（AAB）多酚含量在后熟期间的变化规律，优化香蕉多酚的提取条件，以期为香蕉多酚的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香蕉：由广东省农业科学院果树研究所香蕉品种资源圃提供（见表1）；福林酚试剂、没食子酸标准品、碳酸钠等试剂：均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

KQ-300DE超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司；JXYM-GL全自动液氮组织研磨仪 上海净信实业发展有限公司；RE-52AA旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；721可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

青香蕉用乙烯利催熟[16]，催熟当天记为第0天，后续连续取样7 d，依次记为第1～7天。香蕉经过去皮、果肉切片、液氮冷冻后打粉，于-80 ℃冰箱中冷冻保藏备用。

1.3.2 17个品种香蕉的多酚含量比较

选择17个品种（基因型ABB、AAB、AAA）、后熟第7天的香蕉作为实验原料，按T/AHFIA 005—2018 《植物提取物及其制品中总多酚含量的测定 分光光度法》测定香蕉提取液中多酚质量浓度，以没食子酸质量浓度为横坐标（x）、吸光度为纵坐标（y），得到标准曲线方程为y=0.009 9x+0.017 8，按照公式（1）计算香蕉多酚含量。

Q=c×Vm×（1-ω）。（1）

式中：Q为香蕉多酚含量，mg/g DW；c为香蕉多酚提取液质量浓度，mg/mL；V为提取液体积，mL；m为香蕉质量，g；ω为香蕉含水率，%。

1.3.3 后熟期间香蕉多酚含量的变化

按照1.3.1中的方法处理东莞大蕉、中蕉8号和美食蕉2号青香蕉，按照T/AHFIA 005—2018《植物提取物及其制品中总多酚含量的测定 分光光度法》测定催熟后0～7 d的香蕉多酚含量。

1.3.4 香蕉多酚提取条件优化

以后熟第1天的东莞大蕉为实验原料，称取2 g粉状香蕉于100 mL锥形瓶中，加入乙醇溶液，在超声波清洗机中提取，冷却离心后取上清液，用福林酚法测得吸光度，按照公式（2）计算多酚得率。

W=c×D×Vm×100%。（2）

式中：W为香蕉多酚得率，%；c为香蕉多酚提取液质量浓度，mg/mL；D为提取液稀释倍数；V为提取液体积，mL；m为粉状香蕉果肉质量，mg。

1.3.4.1 单因素实验

乙醇浓度：配制浓度分别为10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液作为提取溶剂，设置料液比为1∶20，提取时间为30 min，提取温度为50 ℃。料液比：设置提取液乙醇浓度为50%，料液比分别为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，提取时间为30 min，提取温度为50 ℃。提取温度：设置提取液乙醇浓度为50%，料液比为1∶20，提取时间为30 min，提取温度分别为20，30，40，50，60 ℃。提取时间：设置提取液乙醇浓度为50%，料液比为1∶20，提取温度为50 ℃，提取时间分别为10，30，50，70，90 min。

1.3.4.2 工艺优化

在单因素实验的基础上，选用L9（34）正交实验表（见表2），以乙醇浓度、料液比、提取温度和提取时间为考察因素，以多酚得率为考察指标，优化香蕉多酚的提取工艺。

2 结果与分析

2.1 香蕉品种多酚含量对比

由图1可知，17个具有代表性的香蕉品种中，东莞大蕉（ABB）多酚含量最高，为11.09 mg/g DW，粤蕉2号（AAA）的多酚含量最低，与Mpotogoma（AAA）无显著性差异。多酚含量排序为东莞大蕉（ABB）gt;金粉1号（ABB）gt;广粉1号（ABB）gt;红蕉1号（AAA）gt;Saba（ABB）gt;Maiden Plantain（AAB）gt;中蕉8号（AAA）gt;GN 60A（AAA）gt;美食蕉2号（AAB）gt;Poingo（AAB）gt;美食蕉1号（AAB）gt;Kazirakwe（AAA）gt;Tigua（AAB）gt;Ingagara（AAA）gt;粤蕉1号（AAB）gt;Mpotogoma（AAA）gt;粤蕉2号（AAA）。

对香蕉多酚含量进行聚类分析，由图2可知，在欧氏距离3处可将17个香蕉品种分为4组：A组为高多酚含量品种，B组为较高多酚含量品种，C组为中多酚含量品种，D组为低多酚含量品种。ABB基因型香蕉品种集中于A组和B组，只有Saba（ABB）位于C组，而AAB型和AAA型多集中于D组；ABB型香蕉多酚含量均值最高，为7.78 mg/g DW，AAB型香蕉多酚含量均值次之，为2.38 mg/g DW，AAA型香蕉多酚含量均值最低，为2.13 mg/g DW，ABB型香蕉多酚含量一般高于AAA型和AAB型。植物多酚生物学活性主要是抗逆性，在非生物胁迫条件下，植物体内活性氧的产生加剧，会破坏其正常生理活动，可通过合成抗氧化剂（如酚类物质）清除活性氧，保护植物免受胁迫损害[17]。有研究表明，香蕉的抗逆性与香蕉基因型相关，以耐盐性为例，粉蕉（ABB）的耐盐性强于巴西蕉（AAA），两种香蕉中含B基因组越多，耐盐性越强[18]。香蕉抗旱性研究也出现类似的结果，基因型并非是抗旱性强弱的决定因素，但有趋势表明含A基因组越多，抗旱性越差，含B基因组越多，抗旱性越强[19]。因此，可以推测香蕉多酚含量与香蕉基因型存在一定相关性，含B基因组多的香蕉品种多酚含量普遍较高，多酚含量可以增强香蕉的抗逆性。东莞大蕉（ABB）具有易管理、抗逆性强等优点，在17个香蕉品种中，ABB型东莞大蕉多酚含量最高，为11.09 mg/g DW，与上述推测相符。

2.2 香蕉多酚含量在后熟期间的变化

在17个香蕉品种中，ABB型东莞大蕉多酚含量最高；美食蕉2号是广东省农业科学院果树研究所选育的新品种烹饪蕉（cooking banana），因其具有高抗枯萎病、亩产高等优势而被大力推广。香牙蕉是国内消费最多的食用水果蕉（desert banana），中蕉8号是香牙蕉的一种。因此，选择东莞大蕉、中蕉8号和美食蕉2号进行成熟度实验，探索其多酚含量随成熟度的变化规律。

由图3可知，在后熟期间，3个品种香蕉的多酚含量均呈现先上升后下降的趋势，在后熟前期，青香蕉在乙烯利的刺激下呼吸强度升高，代谢旺盛，酚类物质积累，香蕉成熟后多酚被消耗，含量逐渐降低。美食蕉2号（AAB）在后熟第2天时多酚含量最高，为3.57 mg/g DW，东莞大蕉（ABB）和中蕉8号（AAA）在后熟第3天时多酚含量最高，分别为14.21 mg/g DW和7.45 mg/g DW。后熟时间相同时，香蕉多酚含量差异显著，按品种排序为东莞大蕉（ABB）gt;中蕉8号（AAA）gt;美食蕉2号（AAB）。

2.3 香蕉多酚提取工艺优化

2.3.1 单因素实验结果

乙醇浓度对香蕉多酚得率的影响见图4。

由图4可知，乙醇浓度越高，香蕉多酚得率越高，在乙醇浓度为70%时多酚得率达到最大。不同种类多酚从植物中溶出所需要的溶剂极性不同，实验结果说明，香蕉的大部分多酚溶出的极性相对较高，水、乙醇混合会增加溶剂极性，破坏氢键[20]，有利于多酚溶出。根据显著性分析结果来看，乙醇浓度为50%和70%时，多酚得率差异不显著，依据减少化学试剂使用、绿色环保的理念，因此，在正交实验中将50%乙醇浓度设为中间值。

料液比增加有利于多酚溶出，但是多酚溶出达到最大限度后，料液比继续增加对多酚得率的影响效果降低。由图5可知，当料液比为1∶30时，多酚得率最大，为1.02%，当料液比为1∶20时，两者多酚得率差异不显著，因此，在正交实验中将料液比1∶20设为中间值。

提取温度升高，分子运动更剧烈，有利于香蕉多酚溶出，同时，热量可能会使香蕉中的单宁转变成单体酚[21]，有利于提取液中酚类物质的增加，但是温度过高会破坏多酚结构，降低提取液中多酚含量。由图6可知，随着提取温度的升高，香蕉多酚得率呈现先升高后降低的趋势，提取温度为30 ℃时，香蕉多酚得率最高，为1.03%。因此，在正交实验中将提取温度30 ℃设为中间值。

由图7可知，香蕉多酚得率随着提取时间的延长呈先上升后下降的趋势，原因可能是超声波破坏了植物细胞壁，使得多酚被释放[22]；青香蕉中含有大量抗性淀粉[23]，在多酚提取过程中淀粉发生溶胀，增加了提取液与香蕉的接触面积，有助于多酚溶出[24]。但是，提取时间过长会使香蕉多酚发生氧化，导致多酚含量降低。提取时间为70 min时，香蕉多酚得率最高，但数据分析结果表明，提取时间为30 min与70 min时差异不显著。考虑到提取效率，选择30 min为正交实验的中间值。

2.3.2 正交实验优化

由表3可知，各因素对香蕉多酚得率的影响大小顺序为Bgt;Agt;Dgt;C。在9组实验中，第9组A3B3C2D1的多酚得率最高，为1.30%；香蕉多酚提取的最优条件为A3B3C1D1，不在正交实验的9个组别中，该条件下多酚得率为1.37%，优于正交实验中得率最高的第9组，因此，可以确定香蕉多酚超声辅助提取的最优条件为乙醇浓度70%、料液比1∶30、提取温度20 ℃、提取时间10 min。

3 结论

大量研究结果表明，多酚类化合物具有多种生理功能，在抗氧化[25]、抗菌[26]、降血脂和降血糖[27]等方面表现良好，市场需求庞大。同时，多酚类物质结构复杂、化学性质不稳定，对提取方式和条件要求较高，提取困难，多酚提取方法和条件的选择是多酚研究的重点之一。香蕉中含有的多酚是其氧化褐变的基础，也是使它具有保健功能的重要有效成分，对香蕉多酚的研究为香蕉功能食品的开发提供了依据。

本研究对比了17个香蕉品种的多酚含量，探究了多酚含量在催熟期间的变化规律，优化了多酚提取条件，可以为香蕉多酚的提取提供参考。研究结果显示，首先，在17个具有代表性的香蕉品种中，东莞大蕉（ABB）的多酚含量最高，为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，而香蕉基因型与多酚含量的关系此前尚无定论，本研究为香蕉种质资源的选育提供了新思路。

其次，香蕉是典型的呼吸跃变型水果，乙烯气体在香蕉成熟过程中扮演着至关重要的角色[28]。香蕉成熟过程中会伴随着诸多物理和化学变化，多酚作为植物代谢产物也会随果实的成熟而发生一系列变化，因此，研究香蕉在人工催熟过程中多酚类化合物的变化规律具有必要性。有研究表明，黄绿阶段的Plantain香蕉多酚含量最高，完全成熟时含量有所降低[29]，与本研究中随着后熟时间的增加，香蕉的多酚含量先上升后下降的实验结果相符。结果显示，在后熟第3天时，东莞大蕉多酚含量最高，为14.21 mg/g DW，因此可作为香蕉多酚的提取原料。

最后，经正交实验优化，确定了香蕉多酚超声辅助提取的最优条件为乙醇浓度70%、料液比1∶30、提取温度20 ℃、提取时间10 min，此时，香蕉多酚的得率提高至1.37%。

总之，本研究可为香蕉多酚的提取提供基础数据支持，为香蕉资源的综合利用奠定基础，具有一定的社会和经济价值。本实验研究对象为三倍体香蕉，后续还可针对二倍体和四倍体香蕉基因型与多酚含量的关系进行研究。

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