特色香蕉類型‘美食蕉’品種果肉中淀粉與礦物質在后熟期的變化

傅金鳳，王 娟，王 琳，盛 鷗

（1.華南理工大學食品科學與工程學院，廣東 廣州 510641；2.廣東省農業科學院果樹研究所，農業農村部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室，廣東省熱帶亞熱帶果樹研究重點實驗室，廣東 廣州 510640）

香蕉（Musaspp.）為芭蕉科（Musaceae）、芭蕉屬（Musa），是熱帶特色水果之一[1]，聯合國糧食及農業組織認為它是繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食[2]。中國是香蕉生產第二大國，2017年我國香蕉種植面積約為38萬 hm2，產量約為1 100萬 t[3]。全世界香蕉栽培品種約300 種，可大致分為兩類：鮮食香蕉和煮食香蕉[4]。香蕉主要成分為碳水化合物，并含有多種營養物質，如礦物質、維生素、膳食纖維、多糖、多酚、黃酮及有機酸[5-6]，具有潤腸通便[7-8]、改善代謝綜合征[9-11]等保健功能。Plantain品種的香蕉是非洲中西部國家的主糧作物之一，據統計，尼日利亞每年人均Plantain食用量可達190 kg[12]。Plantain品種蕉果果面有明顯的3～5 根果棱，類似國內種植的大蕉類型，但果指更長、更大，產量更高[13]。成熟的Plantain蕉果不易軟化腐爛，富含淀粉、類胡蘿卜素，適合加工烹飪[14]。一方面Plantain作為主食在人們日常膳食中提供能源來源；另一方面其也被加工為香蕉粉[12]、休閑零食[15]、無麩質意大利面[16]等商品供消費者食用。廣東省農業科學院果樹研究所對Plantain品種進行了系統評價，并培育出適合我國栽培的品種，將其命名為‘美食蕉’。‘美食蕉’不僅產量高，更具有抗枯萎病的特點[17]，因此，對‘美食蕉’的營養及加工性能評價研究有較高的產業價值。

香蕉是典型的呼吸躍變型水果[18]，在后熟過程中果實內部會發生一系列成熟與衰老的生理變化，營養成分也會發生一定的改變，影響蕉果的貯運保鮮。目前已有學者對香蕉后熟期營養成分進行研究，Wang Juan等[19]研究了‘香牙蕉’和‘粉蕉’后熟期抗性淀粉的變化，以期為制備香蕉抗性淀粉選擇合適的品種和成熟度；Wang Juan等[20]研究發現4 個品種的香蕉（‘香牙蕉’、‘大蕉’、‘粉蕉’、‘皇帝蕉’）抗性淀粉的結構及理化特性（持水性、溶解度、膨脹度、透明度、碘吸收曲線、黏度）不同；Yuan Yunfei等[21]對香蕉進行采后代謝組學研究發現，其主要代謝產物是糖、氨基酸、有機酸和脂肪酸，香豆素衍生物為次生代謝產物；陳海強等[22]對3 種香蕉（‘粉蕉’、‘大蕉’、‘香牙蕉’）成熟期間營養成分進行測定，結果表明制備香蕉淀粉用青香蕉為宜，‘香牙蕉’適于鮮食，‘大蕉’適于加工，‘粉蕉’則兩者兼具；賴長鴻等[23]以不同成熟度的香蕉粉為研究對象，發現成熟香蕉中的礦物質更有利于被人體消化吸收；黃少波[24]比較分析‘香牙蕉’、‘Plantain’和‘粉蕉’果實淀粉降解的差異，發現后熟期3 種香蕉的抗性淀粉與直鏈淀粉含量呈正相關。

目前，關于‘美食蕉’后熟期營養物質的變化規律鮮見報道，本實驗以廣東省農業科學院果樹研究所新選育的Plantain（‘美食蕉1號’和‘美食蕉2號’）作為研究對象，并用‘香牙蕉’品種‘中蕉8號’作比較，對催熟后的香蕉進行成熟度評價（成熟度分級、色差、硬度）、淀粉（總淀粉、抗性淀粉、非抗性淀粉）質量分數測定以及礦物質元素（K、P、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Cu、Zn、Na）含量測定，探究‘美食蕉’品種的加工價值，以期為香蕉品種的選育及精深加工產品的開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘中蕉8號’（Musaspp.，Cavendish AAA group）、‘美食蕉1號’（Musaspp.，Plantain AAB group）、‘美食蕉2號’（Musaspp.，Plantain AAB group）果實均由廣東省農業科學院果樹研究所香蕉品種資源圃提供。

K-RSTAR抗性淀粉檢測試劑盒 愛爾蘭Megazyme公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

SCIENTZ-100F冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司；FW135中草藥粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；XW-80A旋渦混合器 上海精科實業有限公司；CJJ-931磁力加熱攪拌器 常州普天儀器制造有限公司；X-rite SP60便攜式色差儀 美國愛色麗公司；GY-4-J數顯式水果硬度計 浙江托普儀器有限公司；SHA-B恒溫振蕩器 常州澳華儀器有限公司；Vanox BHS-2光學顯微鏡 日本Olympus公司；UV-1800紫外-可見分光光度計 日本島津公司；ICP-OES-5110發射光譜儀美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理及香蕉粉的制備

采集‘中蕉8號’、‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’的青蕉果實樣品，用乙烯利（體積分數40%的乙烯利稀釋至1 500 mg/kg，浸果30 s后分別裝袋置于黑塑料筐中，22 ℃條件下放置）催熟[25]，每天拍照記錄表皮顏色的變化。香蕉果實按催熟時間依次取樣，每日所取的香蕉樣品去皮并切成厚約5 mm的均勻薄片，編號，冷凍保存于－80 ℃冰箱中，全部取樣結束后，統一將所有香蕉樣品經真空冷凍干燥后粉碎，過40 目篩，得到香蕉粉。實驗用果采摘后迅速轉至實驗室，當天進行乙烯利處理；“0 d”表示采摘當天且未經乙烯利處理的樣品；“1 d”表示乙烯利處理后即第1天的樣品，以此類推。‘中蕉8號’的催熟期為1～6 d，‘美食蕉1號’和‘美食蕉2號’的催熟期均為1～8 d。后熟期指香蕉采摘后沒有進行乙烯處理的第0天以及后續的催熟期，‘中蕉8號’后熟期為0～6 d；‘美食蕉1號’和‘美食蕉2號’1～8 d。

1.3.2 香蕉成熟度評價

根據SH Pratt公司提供的比色卡來判定香蕉成熟度[26]（圖1[26]），用便攜式色差儀測定催熟期內（1～6 d或1～8 d）果皮色度（L、a、b值）的變化[27]，用硬度計測定果肉硬度[28]。

圖1 香蕉成熟度比色卡[26]Fig.1 Appearance of banana fruit in various stages[26]

1.3.3 淀粉質量分數測定

按照Megazyme抗性淀粉檢測試劑盒說明書測定抗性淀粉質量分數[29]。

1.3.4 香蕉粉顆粒形態觀察

取少量香蕉粉溶于體積分數50%甘油溶液，滴于載玻片上，用光學顯微鏡觀察香蕉粉顆粒形態并拍攝照片[29]。

1.3.5 礦物質元素含量測定

用發射光譜儀測定樣品的礦質元素含量[30]。稱取0.5 g樣品，置于馬弗爐550 ℃灰化5 h，加入10 mL體積分數60%王水溶液（濃鹽酸和濃硝酸體積比3∶1）溶解，過濾后稀釋至一定倍數，用發射光譜儀測定。

1.4 數據處理與分析

所有實驗均重復3 次，采用Origin 9.1軟件繪制圖表，采用SPSS 24.0軟件對數據進行單因素方差分析和差異顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 3 種香蕉的成熟度評價分析結果

2.1.1 果皮顏色的變化

圖2 3 種香蕉后熟期果皮顏色的變化Fig.2 Change in peel color of Cavendish and Plantain during postharvest ripening

圖2為3 種香蕉后熟期果皮顏色的變化，表1為3 種香蕉后熟期成熟度分級變化，香蕉催熟后放置的時間越長，成熟度越高、色澤變化明顯，顏色由青綠色變成淡黃色再到金黃色，出現黑色斑點、黑斑擴大的現象。表2為3 種香蕉后熟期L、a、b值的變化，后熟期間3 種香蕉的L、b值均呈先上升后下降的趨勢，且在第3天達到最大。L值可以反映香蕉的外觀品質，L值越大、亮度越大[4]。L值和b值的上升表明香蕉果皮從青綠色變為黃色時亮度增加，而二者下降則體現了香蕉后熟期的顏色褐化。‘中蕉8號’在第4天時a值由負值變為正值，成熟度從3級成熟躍變為6級成熟。‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’在第3天時a值由負值變為正值，成熟度從4級成熟躍變為6級成熟。由此可以推測a值與香蕉成熟度的躍變現象有關。綜上，可以看出‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’褪綠較‘中蕉8號’快且后熟期果皮顏色更穩定。

表1 3 種香蕉后熟期成熟度分級Table 1 Maturity grading of Cavendish and Plantain during postharvest ripening

表2 3 種香蕉后熟期L、a、b值的變化Table 2 Changes in L,aandb values in Cavendish and Plantain during postharvest ripening

2.1.2 果肉硬度的變化

圖3 3 種香蕉后熟期果肉硬度的變化Fig.3 Changes in fruit firmness of Cavendish and Plantain during postharvest ripening

圖3為3 種香蕉后熟期果肉硬度的變化，香蕉催熟后放置時間越長，其果實硬度越低。催熟前‘美食蕉1號’和‘美食蕉2號’的硬度顯著大于‘中蕉8號’（P＜0.05），后熟期間硬度大小基本保持為‘美食蕉2號’＞‘美食蕉1號’＞‘中蕉8號’（第3天除外）。

‘中蕉8號’、‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’在后熟前期（0～3 d）硬度分別下降了61.44%、86.96%、88.38%，后熟后期（3～6 d或3～8 d）硬度分別下降了76.39%、15.02%、8.63%。由此可看出‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’在后熟前期硬度變化較‘中蕉8號’大，這可能與上述‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’褪綠較快以及較早進入6級成熟度有關。但‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’在后熟后期的較長時間內仍能保持穩定的硬度，且果皮顏色維持在金黃色，實驗結果說明美食蕉品種更耐貯藏。

2.2 3 種香蕉淀粉物理性質的變化

2.2.1 淀粉質量分數的測定結果

圖4 3 種香蕉催熟前的淀粉質量分數Fig.4 Starch contents in freshly harvested Cavendish and Plantain

淀粉是香蕉的主要成分，后熟期間香蕉的淀粉質量分數也不相同。青香蕉是抗性淀粉的重要來源[31]，抗性淀粉作為益生元具有預防結直腸癌、改善代謝綜合征、增強礦物質利用、促進腸道益生菌生長等生理作用[32-36]。如圖4所示，催熟前‘中蕉8號’、‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’的總淀粉質量分數分別為（78.23±3.36）%、（89.03±3.63）%、（77.24±4.05）%；非抗性淀粉質量分數從大到小依次為‘中蕉8號’＞‘美食蕉1號’＞‘美食蕉2號’，其中，‘中蕉8號’的非抗性淀粉質量分數為（40.18±3.18）%，顯著高于其他兩種香蕉（P＜0.05）；抗性淀粉質量分數從小到大依次為‘美食蕉1號’＞‘美食蕉2號’＞‘中蕉8號’，品種間差異顯著（P＜0.05），其中，‘美食蕉1號’的抗性淀粉質量分數最高，為（66.76±3.19）%。

后熟過程中3 種香蕉的淀粉質量分數變化如圖5所示，總淀粉、抗性淀粉質量分數均呈先快速下降后趨于平緩的趨勢，可能是因為后熟過程中在淀粉酶的作用下，香蕉中的淀粉逐步降解形成不同糖類物質[37]，而非抗性淀粉質量分數在后熟過程中也持續下降，但趨勢較平緩。3 種香蕉在后熟前期（0～3 d）均出現抗性淀粉質量分數驟降的現象，‘中蕉8號’、‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’在后熟前期（0～3 d）淀粉降解率分別為80.58%、94.12%、84.48%，這可能是香蕉果實的呼吸躍變和成熟需要能量，因此淀粉被大量消耗為其提供能量來源，導致淀粉的降解加快[38]。因此，香蕉成熟度越高，抗性淀粉相對含量越低，催熟前3 個品種間抗性淀粉的質量分數有顯著性差異（P＜0.05），催熟第6天‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’的抗性淀粉質量分數分別是‘中蕉8號’的2.11 倍和4.21 倍，因此，‘美食蕉’品種在抗性淀粉的產品開發利用方面更具優勢。

圖5 3 種香蕉后熟期淀粉質量分數的變化Fig.5 Changes in starch contents of Cavendish and Plantain during postharvest ripening

2.2.2 香蕉粉顆粒形態的變化

圖6 3 種香蕉后熟期間香蕉粉顆粒形態光學顯微鏡圖（×400）Fig.6 Optical microscopic pictures of flours of Cavendish and Plantain during postharvest ripening (× 400)

如圖6所示，3 種香蕉的香蕉粉顆粒表面較為粗糙，可能是因為淀粉顆粒被果膠、蛋白等包裹從而呈現不光滑的表面形態[39]。催熟前，‘中蕉8號’香蕉粉顆粒呈不規則狀居多，顆粒大小不一。催熟后1、2 d，香蕉粉顆粒逐漸裂解變小、輪廓逐漸模糊，顆粒數目明顯減少，說明在酶作用下香蕉粉中的淀粉顆粒被侵蝕降解[40]。催熟后3、4 d基本沒有完整的顆粒，并呈現出大小不一、形狀不規則且表面模糊的塊狀。這種現象可能是因為后熟期間淀粉酶活性增大，與淀粉顆粒接觸反應從而使其結構松散，隨著催熱時間的延長，整個顆粒的形狀被破壞[41]。催熟前，‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’香蕉粉顆粒大多呈長橢圓形，顆粒較大且結構完整、表面較為光滑。催熟后1、2 d，顆粒數目減少，由長橢圓形逐漸變成圓形。催熟后3、4 d，‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’部分顆粒結構松散，其中，‘美食蕉1號’結構松散的顆粒比例較高，但兩者仍可觀察到完整的顆粒形態。后熟期間，‘美食蕉’的香蕉粉顆粒降解較慢，可能與其后期的高硬度和高抗性淀粉質量分數有關。

2.3 3 種香蕉礦物元素含量的變化

表3 3 種香蕉礦物元素含量的變化Table 3 Changes in mineral contents in Cavendish andPlantain

如表3所示，不同品種、不同成熟度香蕉的礦物質含量有較大的差異。‘中蕉8號’的Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、Na元素含量在催熟前后顯著高于‘美食蕉1號’和‘美食蕉2號’（P＜0.05），說明‘香牙蕉’的礦物元素含量較‘美食蕉’高，因此，‘香牙蕉’在鮮食市場中更有優勢。香蕉含多種人體所需礦物元素，是典型的高K低Na水果，日常膳食中增加香蕉攝入量有預防心血管疾病的作用。催熟前后3 種香蕉品種的K元素含量從高到低均為‘中蕉8號’＞‘美食蕉2 號’＞‘美食蕉1 號’，其中，催熟前‘中蕉8號’的K含量最高，為（18.18±1.92）g/kg；催熟后，‘中蕉8號’、‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’的K元素含量分別下降了40.54%、32.03%、31.70%，且三者K含量并無顯著差異（P＞0.05），說明‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’K的保留率較‘中蕉8號’高。礦物元素主要存在于細胞液中，‘中蕉8號’果肉較軟，細胞液在切片中流失較多，而‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’果肉較硬，細胞液流失較少，這可能是‘美食蕉’對礦物質保留得更好的原因。

3 結 論

本實驗研究了兩種‘美食蕉’（‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’）及‘香牙蕉’（‘中蕉8號’）后熟期成熟度、色度、硬度、淀粉質量分數、礦物質元素含量的變化。結果發現，‘美食蕉’褪綠較快且果皮保持金黃色澤的時間更長，果肉硬度較‘香牙蕉’大，說明‘美食蕉’采摘和運輸過程中不易損傷且耐貯藏；‘美食蕉’的抗性淀粉質量分數在催熟前顯著高于香牙蕉（P＜0.05），催熟第6天‘美食蕉1號’、‘美食蕉2號’抗性淀粉質量分數分別是‘中蕉8號’的2.11 倍和4.21 倍，由此推斷‘美食蕉’是更適合于制備抗性淀粉的香蕉品種；‘香牙蕉’的K含量最高，但經過后熟切片后‘美食蕉’對K的保留率更高。綜上，相比‘香牙蕉’，‘美食蕉’品種更適合于加工用途，如香蕉抗性淀粉、香蕉零食的加工，在香蕉深加工和健康食品開發方面具有更廣闊的應用前景。