香蕉中活性成分分析方法研究進展

羅云　馬晨　呂岱竹

摘要：隨著社會的發展，人們生活水平的提高，不僅對食品安全高度重視，也逐漸關注食品營養，對營養品質的追求逐漸提高。香蕉中的活性成分如多糖、多酚、多巴胺、脂肪酸、類胡蘿卜素等越來越受關注。對香蕉中活性成分的檢測方法進行綜述，歸納總結不同活性成分的檢測方法，以期為開發更快、更高效、更準確的檢測方法提供依據。

關鍵詞：分光光度法；熒光分析法；薄層色譜法；氣相色譜-質譜法；高效液相色譜法；液相色譜質譜聯用法

中圖分類號：S668.1 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著社會的發展，人們生活水平的提高，人們不僅對食品安全高度重視，也逐漸關注食品營養，對營養品質的追求逐漸提高[1]。香蕉風味獨特，作為世界四大水果之一，因其口感獨特，香甜美味，深受廣大消費者的喜愛。香蕉食用價值高，不僅富含糖、蛋白質、維生素、微量元素等營養成分，還含有多糖、多酚、類胡蘿卜素、兒茶酚胺等活性成分，具有抗氧化、抗潰瘍、治腹瀉、降血糖、抗抑郁、抗腫瘤等保健功效[2-10]。大量學者對其營養價值進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進行綜述，歸納總結不同活性成分的檢測方法，以期為開發更快、更高效的檢測方法提供依據。

1 香蕉中活性成分的前處理方法

香蕉中各種活性物質的極性各不相同，針對不同的物質采用不同的提取溶劑。糖易溶于水，微溶于醇，因此多數學者常采用水或乙醇水溶液提取低聚糖和多糖。類胡蘿卜素為非極性物質，常采用丙酮、石油醚、二氯甲烷等有機溶劑提取，并且需要皂化處理提高提取率。多酚易溶于醇和水，常采用乙醇水溶液提取，提取時加酸能提高提取率。常用的提取方法有回流提取、超聲提取或微波提取。回流提取是傳統提取方法，目前香蕉中活性成分用這種方法的多見于多酚的提取。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。但現在大多數學者傾向于采用效率更高的提取方法——超聲提取和微波提取。陳晨等[12]采用超聲輔助提取香蕉中多酚，提取率為2.16%。朱開梅等[13]采用微波提取香蕉中多酚，提取率為2.931%。相較于回流提取，超聲提取和微波提取不僅縮短了提取時間，而且提取液中雜質含量降低，有效成分高且提取率高，用于提取多糖[14，15]、類胡蘿卜素[16]等多種活性成分的效果也比較理想，在香蕉活性物質提取中得到廣泛應用。香蕉樣品基質復雜，提取后的凈化處理是分析檢測中的關鍵步驟。凝膠層析技術被用于純化香蕉中的多糖及低聚糖，唐雪娟[17]采用被水溶脹的葡聚糖凝膠Sephadex G-25顆粒制作層析柱，蒸餾水洗脫，蒽酮-硫酸法跟蹤監測，合并單一峰的低聚糖，收集得到香蕉低聚糖純品。大孔吸附樹脂被廣泛應用于各種植物中多酚提取物的純化。王娜[18]通過樹脂靜態吸附、洗脫試驗比較了D-101樹脂、DM-11樹脂、DM-1180樹脂、AB-90C樹脂以及XAD-7樹脂5種大孔吸附樹脂對香蕉多酚的分離純化效果。大孔樹脂經過用乙醇浸泡除雜，酸堿處理至中性，裝填于層析柱中，上樣，用60%的乙醇溶液洗脫，對比得知XAD-7適于分離純化香蕉皮多酚。但近年在植物活性成分的研究中，大量學者采用固相萃取小柱凈化處理。王金英等[19]測定玉米、水稻種子中褪黑素時，采用C18固相萃取小柱凈化樣品，回收率高，操作簡單，成本相對較低。固相萃取技術有操作簡單、凈化效果好等優點，因此被廣泛應用于樣品的凈化。

2 香蕉中活性成分的儀器方法

目前，報道的用于檢測香蕉中活性成分含量的方法主要分為光譜法和色譜法。光譜法有紫外分光光度法（Spectrophotometry，SP）和熒光分光光度法（Fluorescence analysis，FL）；色譜法有薄層色譜法（Thin Layer Chromatography，TLC）、氣相色譜-質譜法（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）、高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、液相色譜-質譜法（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）等。

2.1 光譜法

用于香蕉中活性成分的光譜法主要有紫外分光光度法和熒光分光光度法。紫外分光光度法是根據不同物質的吸收波長不同的特點定性，根據吸光物質濃度與吸光度成正比的原理進行定量分析。王妙飛等[20]以蘆丁的含量為考察指標，用紫外分光光度法測定了香蕉皮中總黃酮的含量，測得香蕉皮中總黃酮的含量為0.946%。龍云等[21]應用電荷轉移反應，將多巴胺與四氯苯醌的反應產物在60 ℃保溫1 h形成粉紅色絡合物，測得香蕉中多巴胺的含量為0.084%～0.099%。Guo等[22]基于多巴胺定量還原Fe（Ⅲ）為Fe（Ⅱ），Fe（Ⅱ）與鐵氰化鉀生成普魯士藍的反應建立了測定多巴胺的分光光度法，測得香蕉中多巴胺鹽酸鹽含量為89.75 mg/100 g。熒光分光光度法是基于特定物質被紫外光照射能激發出熒光的特性，從而根據熒光強度進行定性或定量分析的方法。雷國強等[23]將香蕉用丙酮浸漬，在激發波長為305 nm，發射波長為340 nm的條件下對香蕉中5-羥色胺進行熒光測定，其平均回收率為90.6%。蕉肉的5-羥色胺含量為4～30 μg/mL，蕉皮的5-羥色胺含量為0.4～1.8 μg/mL。

紫外分光光度法和熒光分光光度法都是成本低廉、操作簡單、靈敏度高、選擇性強的分析方法。能快速測定大批量樣品，但也有一定的局限性，如王妙飛等[20]以蘆丁為標準品，利用紫外分光光度法測定香蕉總黃酮含量，各種黃酮類物質的最大吸收波長與蘆丁有差異，因此影響定量結果；熒光分光光度法只適用于檢測帶有特定熒光基團的物質，導致了熒光分光光度法的適用范圍較窄；紫外分光光度法和熒光分光光度法都無法實現多個目標物質的分離并對其進行同時測定，無法用于對分離要求高的分析。

2.2 色譜法

2.2.1 薄層色譜法 薄層色譜法是選擇合適的固定相涂抹于玻璃板、塑料或鋁基片上，選擇合適的溶劑為展開劑，利用不同物質在展開劑中流動速度不同的原理，對混合樣品進行分離、定性的技術。唐雪娟[17]利用薄層層析色譜分析香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉3個品種香蕉低聚糖的單糖組成，香蕉樣品經超聲提取，Sephadex G-25分離純化，樣品加入三氟乙酸（TFA）進行水解，收集上清液在硅膠板上點樣，展開劑為正丁醇∶無水乙醇∶水=10∶1∶2，顯色劑為2%二苯胺丙酮溶液，混合2%苯胺丙酮溶液、三氯乙酸5 g配制的改良顯色劑，推測香牙蕉由甘露糖和葡萄糖2種單糖組成；粉蕉由甘露糖組成，可能含有葡萄糖和果糖；皇帝蕉由甘露糖組成。沈建林等[24]用纖維素酶和果膠酶酶解香蕉，得到的香蕉水提物經乙醇分級沉淀，Seohadex G-150凝膠柱（11×1 000 mm）層析分離純化得到單一峰，進而得到純品香蕉多糖。純品香蕉多糖的酸性水解液經薄層層析分析，其單糖組成為葡萄糖和木糖。雷國強等[23]將香蕉用丙酮浸漬，浸出液經酸處理后濃縮，濃縮液用于薄層鑒定，展開劑為正丁醇-乙醇-水（1∶1∶5），顯色劑為鄰苯二甲醛，在365 nm的熒光燈下觀察，斑點顯黃棕色熒光。

薄層色譜法也是設備簡單、操作方便的分析方法，展開速度快，能快速分離混合物，既能分離鑒定微量樣品，又能用于常量樣品的分離制備；顯色劑的選擇范圍也較廣，適合分離諸如脂肪酸、氨基酸、生物堿及其他多種物質，應用非常廣泛。但是薄層色譜法對大分子物質的分離效果不理想；其次TLC法只能定性分析，無法滿足定量分析的要求。

2.2.2 氣相色譜-質譜法 香蕉被稱為“快樂水果”，能使食用者感到愉悅放松，與其獨特的香氣成分有一定關系。目前，分析香氣成分的主要分析方法是氣相色譜-質譜法。朱虹等[25]利用頂空固相微萃取技術提取不同成熟階段香蕉的香氣成分，GC-MS分析測定香氣成分的組成。綠熟階段，香蕉揮發性物質中絕大部分是醛類；黃熟階段，主要成分是酯類；過熟階段，醇類物質增多，酯類成分的比例發生明顯變化。研究分析了不同萃取頭對不同香氣成分的萃取效果，DVB/CAR/PDMS型萃取頭對醛類和醇類的富集能力最好；PDMS型萃取頭能萃取到的小分子組分最多；CW/DVB型萃取頭對醇類物質的萃取量最高。郭先霞等[26]利用索氏提取法提取脂肪酸，KOH皂化，乙醚萃取，得到總脂肪酸，采用酸催化方法對脂肪酸進行甲酯化，利用GC-MS法鑒定出了21種成分及各種成分的相對含量。十六碳酸的含量最高，為45.90%，2種必需脂肪酸α-亞麻酸和亞油酸的含量分別為20.75%和19.56%。

GC-MS法具有分辨率高、靈敏度高和重現性好等優點，適合揮發性物質和小分子的檢測。GC-MS法是香蕉香氣成分和脂肪酸最理想的分析方法。近年來，在實際應用中發現，GC-MS法的衍生化處理操作比較復雜，步驟相對繁瑣，影響試驗的精密度；不適合高沸點、強極性、熱穩定性差、相對分子量大的物質的分析。

2.2.3 高效液相色譜法 高效液相色譜法是目前營養品質分析應用最多的方法，其檢測器有紫外吸收檢測器（UVD）、二極管陣列檢測器（PDAD）、電化學檢測器（ECD）、熒光檢測器（FLD）、蒸發光散射檢測器（ELSD）、示差折光檢測器（RID）等。其中，最常用的檢測器是紫外檢測器，適用于大多數有機物的分析檢測。張晉芬等[27]采用微波提取，卡瑞（Carrez）試劑凈化，HPLC-UV分析檢測了香蕉中多酚的組成和含量，其中兒茶素的含量最高，為0.248 8 mg/g。對于無紫外吸收的物質，需通過衍生反應得到有紫外吸收的衍生物然后進行分析。唐雪娟[17]利用HPLC分析香蕉低聚糖的單糖組成，香蕉樣品經超聲提取，Sephadex G-25分離純化得到粗提液加入三氟乙酸（TFA）進行水解，收集上清液加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑酮（PMP）在堿性條件下水浴振蕩加熱，加酸中和后加入三氯甲烷萃取，取上層水相得到PMP衍生化樣品進行色譜分析。分析得到香牙蕉中低聚糖可能由1個D-葡萄糖和7個D-甘露糖分子組成；粉蕉中低聚糖可能由1個D-葡萄糖、7個D-甘露糖、1個D-果糖分子組成；皇帝蕉中低聚糖可能由4個D-葡萄糖和6個D-甘露糖分子組成。除紫外吸收檢測器，PDA和EC也被學者用于分析香蕉中的活性成分。王娟等[28]采用亞臨界萃取，HPLC-PDA法測定了香蕉中6種多酚的含量，測得香蕉中原兒茶酸為1.124 mg/g、兒茶素為2.568 mg/g、綠原酸為2.014 mg/g、咖啡酸為0.568 mg/g、阿魏酸為0.735 mg/g、蘆丁為0.471 mg/g。Kanazawa等[29]利用HPLC分析了不同成熟度的卡文迪許香蕉中多巴胺等抗氧化活性成分的含量，香蕉樣品經過提取透析的上清液進入氧化鋁色譜柱，分別用水、乙酸、鹽酸洗滌得到不同的提取物，然后用硅膠色譜分離得到黃酮類物質、兒茶酚胺、多巴胺。采用HPLC-EC法測得多巴胺含量為80～560 mg/100 g，類胡蘿卜素含量為0.28～0.78 mg/100 g；采用HPLC-PDA法測得蘆丁含量為11～16 mg/100 g。

HPLC法適用范圍廣，前處理簡單，檢測速度快，適合檢測香蕉中大多數活性成分。對于多酚、類胡蘿卜素等物質分離效果好，靈敏度高，是目前分析檢測的應用熱點，但也有缺點。首先，HPLC法存在“柱外效應”，目標物質在柱外死體積中擴散或滯留會導致色譜峰加寬以及柱效降低；其次，HPLC法分離異構體、手性分子的能力差。

2.2.4 液相色譜質譜聯用法 液相色譜-質譜法是集液相色譜對復雜化合物的高分離能力和質譜的高靈敏度和高選擇性于一體的檢測分析方法。 Facundo等[30]利用HPLC-DAD-MS/MS檢測香蕉中類胡蘿卜素的含量，流動相中加入三乙胺和甲基叔丁基醚提高類胡蘿卜素的響應。LC-MS法不需要進行柱前衍生，前處理簡單，分析速度快，選擇性強，靈敏度高。從發展趨勢看，LC-MS法是今后研究熱點。然而LC-MS法也存在局限性。LC-MS法因受基質效應干擾嚴重而限制了在植物中活性物質研究領域中的應用廣泛性。基質效應絕大多數是由于基質中的雜質與分析物共流出，產生離子抑制或增強，從而影響到定量分析的準確度。農藥殘留或食品添加劑檢測通常用空白樣品配制基質標準考察基質效應，然而植物中的活性成分為內源物質，因此難以找到空白樣品考察待測物在不同基質中的介質效應情況，最好采用同位素內標法校正；其次根據不同成分對基質效應的敏感度不同，選擇有針對性的樣品前處理方法，采用有效的樣品凈化方法，如固相萃取、凝膠滲透色譜、液液萃取、冷凍離心等，盡量減少基質背景，是消除基質效應最有效的方法。丁俊[31]將QuEChERS方法、硼親和色譜、親水作用色譜、富集衍生一體化這幾種新原理與磁固相萃取（MSPE）、聚合物整體柱微萃取（PMME）、管內固相微萃取（In-tube SPME）、原位衍生（ISD）這幾種新技術集成起來，發展內源性油菜素甾醇的樣品前處理技術，采用同位素內標[2H3]BL、[2H3]CS校正，建立了多種新型油菜素甾醇的HPLC-MS/MS分析方法，降低了基質效應，提高了方法的選擇性以及靈敏度。

3 小結

由于人們對營養的關注，目前國內外對香蕉中部分營養成分有相應的檢測標準，然而有關香蕉中活性成分的檢測標準鮮見報到，因此大量學者投入到香蕉中活性成分的檢測工作中。目前，在實驗室應用的檢測香蕉中活性成分方法各種各樣，這幾種方法各有其檢測優勢及不足之處，SP法、FL法以及TLC法設備簡單操作方便，SP法能快速分析香蕉中的總酚含量以及有特殊顯色反應的活性物質；FL法對帶有熒光基團物質的檢測有極高的選擇性；TLC法能快速分離鑒定低聚糖、多糖的單糖組成，但是都不能對化學物質進行精確定性定量，往往測定的是一類化合物的總量，并且無法消除雜質干擾，無法滿足對多種物質的分離和精確檢測；GC-MS法是檢測香蕉香氣成分和脂肪酸最理想的分析方法，但需要進行復雜的柱前衍生，操作繁瑣，靈敏度低。目前，學者們集中報道高效液相色譜同各種檢測器相結合是分析兒香蕉活性成分的主要方法。HPLC法具備高靈敏度、高速、高效的優勢，并且有廣泛的應用范圍，前處理不復雜，與多種檢測器連接，應用于檢測多酚類化合物、類胡蘿卜素、兒茶酚胺等有較好的效果。LC-MS法前處理簡單，分析速度快，靈敏度高，選擇性高，但因受基質效應干擾嚴重而限制了在營養品質評價研究領域中的應用。解決LC-MS法的基質效應將是未來食品營養品質分析領域的熱點。

參考文獻：

[1] 劉燕群，曾小紅，方 佳.海南香蕉產業風險及預警對策研究[J].安徽農業科學，2011，39（18）：11354-11356.

[2] 趙國建，鮑金勇，楊公明.香蕉營養保健價值及綜合利用[J].食品研究與開發，2005，26（6）：175-178.

[3] 賈寶珠，鮑金勇，楊公明.香蕉皮中功能性成分的研究進展[J].食品研究與開發，2014，35（14）：128-134.

[4] WAALKES T P，SJOERDSMA A，CREVELING C，et al. Serotonin，norepinephrine， and related compounds in banana[J].Pediatrics，1958，127：648-650.

[5] ENGLBERGER L，WILLS R B H，BLADES B，et al. Carotenoid content and flesh color of selected banana cultivars growing in Australia[J].Food & Nutrition Bulletin，2006，27（4）：281-291.

[6] KOZUKUE N. Determination of alpha-keto acids in banana pulp by high performance liquid chromatography[J].Journal of Food Science，1981，46（1）：156-160.

[7] EKESA B，NABUUMA D，BLOMME G，et al. Provitamin a carotenoid content of unripe and ripe banana cultivars for potential adoption in eastern Africa[J].Journal of Food Composition & Analysis，2015，43：1-6.

[8] LULI？魡SKI P，MACIEJEWSKA D.Effective separation of dopamine from bananas on 2-（3，4-dimethoxyphenyl）ethylamine imprinted polymer[J].Journal of Separation Science，2012，35（8）：1050-1057.

[9] ENGLBERGER L，LYONS G，FOLEY W，et al. Carotenoid and riboflavin content of banana cultivars from Makira，Solomon Islands[J].Journal of Food Composition & Analysis，2010，23（6）：624-632.

[10] 王 娟，程燕鋒，蘇錦明，等.香蕉低聚糖的分離純化及理化性質研究[J].食品與發酵工業，2008，34（12）：176-179.

[11] 李 健，楊昌鵬，李群梅，等.香蕉果肉多酚提取工藝[J].食品研究與開發，2010，31（5）：58-61.

[12] 陳 晨，胡文忠，田沛源，等.超聲輔助提取香蕉皮多酚工藝優化及其抗氧化性的分析[J].食品科學，2014，35（2）：12-17.

[13] 朱開梅，顧生玖，駱彩珍，等.微波輔助提取香蕉皮總多酚的工藝優選[J].中國實驗方劑學雜志，2013，19（15）：35-37.

[14] 朱開梅，顧生玖，唐世錠，等.超聲波法提取香蕉皮多糖的條件優化及其生物活性[J].安徽農業科學，2011，39（25）：15779-15782.

[15] 唐 潔，王 柯，羅聰佩，等.微波輔助技術提取香蕉皮粗多糖的研究[J].西華大學學報（自然科學版），2009，28（3）：79-81.

[16] 吳青瑩，宋瑩瑩，邢思熙，等.香蕉皮類胡蘿卜素提取工藝條件的研究[J].中國食物與營養，2016，22（4）：32-34.

[17] 唐雪娟.香蕉低聚糖的分離、結構鑒定及品種比較[D].廣州： 華南理工大學，2014.

[18] 王 娜.香蕉皮中多酚物質的提取分離及含量測定[D].西安： 西安理工大學，2010.

[19] 王金英，江 川，李書柯，等.褪黑素測定方法及玉米、水稻種子中褪黑素含量的分析研究[J].中國農學通報，2009，25（17）：20-24.

[20] 王妙飛，陳嬌婷，張兆峰，等.香蕉皮中總黃酮的提取工藝[J].光譜實驗室，2012，29（4）：2204-2207.

[21] 龍 云，周旭光，馮建章，等.食品中多巴胺測定方法研究[J].北京大學學報（自然科學版），1994，30（4）：425-428.

[22] GUO L，ZHANG Y，LI Q. Spectrophotometric determination of dopamine hydrochloride in pharmaceutical，banana，urine and serum samples by potassium ferricyanide-Fe（III）[J].Analytical Sciences the International Journal of the Japan Society for Analytical Chemistry，2009，25（12）：1451-1455.

[23] 雷國強，李厚望.香蕉中5-羥色胺的熒光測定和薄層鑒定[J].中藥材，1995，18（3）：142-144.

[24] 沈建林，余龍江，金文聞，等.香蕉多糖的分離純化及其性質研究[J].食品科學，2004，25（8）：73-75.

[25] 朱 虹，陳玉芬，李雪萍，等.頂空固相微萃取氣—質聯用分析香蕉的香氣成分[J].園藝學報，2007，34（2）：485-488.

[26] 郭先霞，宋文東，朱圣文，等.香蕉皮脂肪酸的提取及GC—MS分析[J].果樹學報，2008，25（4）：604-606.

[27] 張晉芬，袁 冰，冷 平，等.梨、蘋果和香蕉中8種多酚類物質的微波提取與高效液相色譜法測定[J].分析測試學報，2008， 27（12）：1371-1374.

[28] 王 娟，謝 靜，張 偉，等.香蕉皮中6種多酚的HPLC檢測及制備工藝研究[J].食品工業，2016（3）：187-190.

[29] KANAZAWA K，SAKAKIBARA H. High content of dopamine，a strong antioxidant，in Cavendish banana[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry，2000，48（3）：844-848.

[30] FACUNDO H V D V，GURAK P D，MERCADANTE A Z， et al. Storage at low temperature differentially affects the colour and carotenoid composition of two cultivars of banana[J].Food Chemistry，2015，170：102-109.

[31] 丁 俊.植物組織中內源性油菜素甾醇的分析方法研究[D].武漢：武漢大學，2014.