香蕉色素研究進(jìn)展

洪佳敏，吳水金，張 帥，林寶妹

（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所，福建 漳州 363005）

0 引言

香蕉是世界四大水果之一，在我國南方各地廣泛種植，其營養(yǎng)豐富，含有多酚、多糖、類胡蘿卜素等功能成分，具有抗菌、抗氧化、抗癌、降血糖[1]等功效。香蕉可鮮食，也可加工成香蕉片[2]、香蕉粉、果汁、果酒等產(chǎn)品。近年來，隨著科技的進(jìn)步，香蕉深加工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。對香蕉色素的種類、提取方法、穩(wěn)定性及影響色素含量的因素進(jìn)行研究，以期為香蕉色素的研究與開發(fā)利用提供參考。

1 香蕉色素分類

1.1 類胡蘿卜素

香蕉果皮和果肉中主要積累的類胡蘿卜素為葉黃素、α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素[3]。香蕉果皮中總類胡蘿卜素含量普遍高于果肉，其類胡蘿卜素的成分確定為葉黃素、β-胡蘿卜素、α-胡蘿卜素、紫黃質(zhì)、金黃質(zhì)、新黃質(zhì)、異黃酮、β-隱黃質(zhì)和α-隱黃質(zhì)[4]。但有少數(shù)香蕉品種的果肉中總類胡蘿卜素含量高于果皮[5]。

1.2 花青素

花青素具有抗氧化、抗病毒、抗癌、抗菌、抗炎等多種功效。香蕉中花青素主要存在紅色香蕉皮、紫色香蕉皮、花苞片等。

大部分成熟香蕉的果皮是黃色的，但也有一些品種的果皮是紅色或紫色。Fu X等人[6]對紅色品種“紅蕉王”和黃色品種“芭蕉”的果皮和果肉中色素的含量和組成進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)“紅蕉王”果皮的顏色主要由含有花青素的表皮細(xì)胞決定。蕓香苷衍生物花青素、芍藥苷、哌替啶和蘋果糖苷是紅皮香蕉特有的，可能也是香蕉皮是紅色的原因。劉潔云等人[7]對“紅粉1號”和“金粉1號”進(jìn)行種植對比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)“紅粉1號”葉柄、生果皮、熟果皮葉綠素含量低于“金粉1號”，各器官花色素苷含量、花色素苷/葉綠素的比值顯著高于“金粉1號”。Deng S等人[8]研究閩侯野生香蕉紫色果皮的形成機(jī)理，發(fā)現(xiàn)次生代謝產(chǎn)物的差異積累導(dǎo)致了顏色差異?；ㄉ剀丈锖铣上嚓P(guān)基因的差異表達(dá)與閩侯野生香蕉紫色果皮的形成有關(guān)。Begum Y A等人[9]研究超聲波輔助香蕉花苞片中提取花青素工藝，發(fā)現(xiàn)溶劑與溶質(zhì)比為15∶0.5，乙醇體積分?jǐn)?shù)為53.97 mL/100 mL，花青素含量為56.98 mg/100 g。高效液相色譜結(jié)果表明，花青素-3-O-葡萄糖苷和芍藥苷-3-O-葡萄糖苷是花青素的2種成分。Sujithra S等人[10]使用4種不同溶劑對香蕉苞片花青素提取，發(fā)現(xiàn)苞片花青素含量為32.14 mg/100 g，抗氧化活性為1.32±0.16 mg/mL。

1.3 原花色素

原花色素屬于多酚化合物，廣泛存在于植物中，具有很好的抗氧化等功效。賈寶珠等人[11]以香蕉皮為原料，采用溶劑提取法和超聲波輔助提取法對原花色素的提取工藝進(jìn)行研究。結(jié)果表明，溶劑提取法提取原花色素的最佳工藝條件為丙酮體積分?jǐn)?shù)75%，料液比1∶12（g∶mL），提取溫度50℃，提取時間90 min，原花色素提取得率為0.459%，純度為6.01%；超聲波輔助提取法原花色素的最佳工藝條件為丙酮體積分?jǐn)?shù)75%，料液比1∶10（g∶mL），超聲溫度50℃，超聲時間35 min，原花色素提取得率為0.685%，純度為9.57%。

1.4 黑色素

黑色素是酪氨酸經(jīng)過一連串化學(xué)反應(yīng)所形成的一種生物色素。香蕉皮在空氣中放置一段時間就會產(chǎn)生黑色素而逐漸變黑。朱慶英等人[12]將發(fā)黑的香蕉皮內(nèi)層軟皮用濃鹽酸浸泡10 h以上，濾渣用2倍香蕉皮質(zhì)量的1 mol/L氫氧化鈉在80℃下提取10 min后，加入堿液用量2/3的2 mol/L的鹽酸沉淀，重復(fù)此操作3次，最后將香蕉皮黑色素用去離子水洗滌至中性，常溫下真空干燥，即得晶體狀香蕉皮黑色素，產(chǎn)率約為0.6%。由紫外分光光度法測得香蕉皮黑色素的最大吸收波長為410 nm，經(jīng)紅外圖譜分析其結(jié)構(gòu)是鄰苯二酚型。

2 香蕉色素提取方法

2.1 溶劑提取

Ove T A等人[13]采用乙醇提取香蕉花苞片中的總花青素溶液，經(jīng)紫外-可見分光光度法表征，其含量為224.41±1.91 mg/kg，在pH值為4的40%溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)下最高，花青素的顏色隨著pH值的增加而降低，色相角的值在（73.69±0.33）～（-71.14±1.39），表明顏色從黃色到洋紅，是花青素的自然顏色。Li J M等人[14]以香蕉皮為原料，采用堿-酸法提取黑色素的最佳提取條件為鹽酸浸泡時間5 h，堿性溶液pH值14，提取時間20 min，提取溫度70℃，吸光度約0.309 A。香蕉皮黑色素在高溫下穩(wěn)定，不同光源照射，還原劑共存，但在室溫下穩(wěn)定。

2.2 超聲輔助提取

郭雪玲等人[15]采用超聲波提取香蕉皮色素的較佳工藝條件為超聲功率360 W，提取時間11 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，料液比1∶20（g∶mL），超聲一次（11 min），初始溫度50℃。在優(yōu)化工藝條件下提取的香蕉皮色素具有較好的耐熱水穩(wěn)定性及耐酸堿穩(wěn)定性。吳青瑩等人[16]研究發(fā)現(xiàn)用超聲波輔助提取法，得到香蕉皮中類胡蘿卜素提取量平均值為13.740 mg/g，在提取時間僅為20 min的情況下，比普通浸提法的提取量增加9.56%，提取效率大大提高。

2.3 酶輔助提取

賈寶珠等人[17]采用酶解輔助提取法對香蕉皮中原花色素的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)酶解試驗(yàn)的最佳工藝為酶添加量0.8%，酶解溫度50℃，酶解時間45 min；提取試驗(yàn)的最佳工藝為料液比1∶23（W/V，g∶mL），提取溫度65℃，提取時間75 min。在最佳的工藝條件下，原花色素的提取得率為1.702%。

2.4 協(xié)同提取

閔莉靜等人[18]以香蕉皮為原料，采用酶-超聲雙輔助提取香蕉皮黑色素，發(fā)現(xiàn)最佳條件為纖維素酶與果膠酶協(xié)同作用，酶的作用時間為1.5 h，酶作用環(huán)境為pH值4，加堿后溶液pH值14，超聲功率100 W，超聲時間10 min，鹽酸浸泡時間0 h，提取溫度70℃，吸光度0.923 A，比堿-酸法、超聲波輔助提取法效果更好。

3 香蕉色素穩(wěn)定性研究

胡會剛等人[19]研究發(fā)現(xiàn)香粉1號香蕉果肉的黃色素對高溫不穩(wěn)定，耐光性較差，適宜在中性或堿性環(huán)境中使用；可與H2O2共同使用，不能與蔗糖、NaCl、檸檬酸和NaSO3混用；Fe3+對該色素有增色作用，Al3+、Ca2+和K+有破壞作用，Mg2+和Na+對該色素基本無影響。王凌云等人[20]研究發(fā)現(xiàn)香蕉皮黃色素對光、氧化劑、還原劑、蔗糖、食鹽、檸檬酸、山梨酸鉀、亞硝酸鈉、苯甲酸鈉、維C耐性較強(qiáng)；對熱不穩(wěn)定，在70℃以上極易褐變；在pH值＞6.0時不穩(wěn)定，顏色發(fā)生陡然變化；且該色素對六偏磷酸鈉不穩(wěn)定。賈寶珠等人[17]研究發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高和時間的延長，香蕉皮原花色素穩(wěn)定性逐漸降低。抗壞血酸、檸檬酸和蘋果酸對香蕉皮原花色素具有保護(hù)作用。Na+、Ca2+、K+、Cu2+和Fe3+等金屬離子會對香蕉皮原花色素起破壞作用，其中Cu2+和Fe3+的影響最為顯著。苯甲酸鈉和山梨酸鉀會降低香蕉皮原花色素的穩(wěn)定性，但影響相對較小。

4 影響香蕉色素含量的因素

4.1 不同品種、不同成熟度的影響

不同品種、不同成熟度對香蕉中類胡蘿卜素的含量有一定的影響。Mbabazi R等人[21]研究發(fā)現(xiàn)不同品種對香蕉中類胡蘿卜素的平均含量存在相當(dāng)大的差異。Aquino C F等人[22]研究發(fā)現(xiàn)香蕉成熟果肉中葉黃素含量比未成熟果肉增加36%，α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素水平分別降低7.3%和8.5%。成熟果肉中的總類胡蘿卜素濃度比未成熟果肉中的高17%。Zhu L等人[23]發(fā)現(xiàn)在香蕉成熟過程中總類胡蘿卜素含量持續(xù)升高，在成熟階段達(dá)到峰值，隨后下降。Chandra R D等人[24]也證實(shí)了香蕉類胡蘿卜素含量與果實(shí)的成熟度有關(guān)。

4.2 溫度、光照的影響

Fu X等人[25]研究發(fā)現(xiàn)在光照和高溫下成熟香蕉果肉中的α-胡蘿卜素與β-胡蘿卜素的比例異常高，類胡蘿卜素含量顯著增加（p≤0.05）。可能是成熟過程中的高溫上調(diào)了α-和β-胡蘿卜素生物合成途徑相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平及其編碼酶的活性。

4.3 其他因素

劉偉鑫等人[26]發(fā)現(xiàn)“巴西”蕉果皮在自然后熟過程中，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量均呈下降趨勢，類胡蘿卜素含量逐漸上升；乙烯處理后0，1，2 d，總?cè)~綠素含量由32 μg/g下降到2 μg/g，同時類胡蘿卜素迅速合成；1-MCP處理延緩了果皮葉綠素含量降解和類胡蘿卜素含量積累。在自然后熟和乙烯處理后，類胡蘿卜素含量變化與葉綠素b含量變化分別達(dá)到顯著、極顯著負(fù)相關(guān)；而1-MCP處理后類胡蘿卜素含量變化與葉綠素b相關(guān)性不顯著。

Maduwanthi S D T等人[27]分析不同催熟劑對香蕉果皮和果肉中主要色素的影響，在自然成熟的樣品中，果皮和果肉中的β-胡蘿卜素含量最高，分別為553.70±52.04 μg/100 g和314.89±1.75 μg/100 g。乙烯利處理的香蕉果肉中β-胡蘿卜素和葉黃素含量顯著降低（p＜0.05），其記錄值分別為146.74±0.72 μg/100 g和189.87±2.27 μg/100 g。自然成熟香蕉果肉中葉黃素含量顯著（p＜0.05）高于處理過的香蕉。乙烯利和乙炔處理可顯著影響香蕉皮和果肉中的色素含量。

5 結(jié)語

香蕉色素包括類胡蘿卜素、花青素、原花色素、黑色素等。目前，香蕉色素提取技術(shù)以溶劑提取、超聲輔助提取較多，可嘗試多種提取方法結(jié)合以提高提取率，降低成本。一些用于香蕉色素新型提取分離方法，如超高壓提取法、超臨界CO2流體萃取法等及色素純化鮮見報道。香蕉中胡蘿卜素和原花色素對熱、光不穩(wěn)定，是需要解決的問題。加大對香蕉色素的應(yīng)用性研究，以期為香蕉色素的應(yīng)用提供依據(jù)，為香蕉資源優(yōu)化和深度開發(fā)提供參考。