香蕉色素研究進展

洪佳敏，吳水金，張 帥，林寶妹

（福建省農業科學院亞熱帶農業研究所，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、果酒等產品。近年來，隨著科技的進步，香蕉深加工產業迅速發展。對香蕉色素的種類、提取方法、穩定性及影響色素含量的因素進行研究，以期為香蕉色素的研究與開發利用提供參考。

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、金黃質、新黃質、異黃酮、β-隱黃質和α-隱黃質[4]。但有少數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行了研究。發現“紅蕉王”果皮的顏色主要由含有花青素的表皮細胞決定。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”進行種植對比試驗，發現“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理，發現次生代謝產物的差異積累導致了顏色差異。花色素苷生物合成相關基因的差異表達與閩侯野生香蕉紫色果皮的形成有關。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，發現溶劑與溶質比為15∶0.5，乙醇體積分數為53.97 mL/100 mL，花青素含量為56.98 mg/100 g。高效液相色譜結果表明，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，發現苞片花青素含量為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行研究。結果表明，溶劑提取法提取原花色素的最佳工藝條件為丙酮體積分數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數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

黑色素是酪氨酸經過一連串化學反應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生黑色素而逐漸變黑。朱慶英等人[12]將發黑的香蕉皮內層軟皮用濃鹽酸浸泡10 h以上，濾渣用2倍香蕉皮質量的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，經紅外圖譜分析其結構是鄰苯二酚型。

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%溶劑質量分數下最高，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定，不同光源照射，還原劑共存，但在室溫下穩定。

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，乙醇體積分數40%，料液比1∶20（g∶mL），超聲一次（11 min），初始溫度50℃。在優化工藝條件下提取的香蕉皮色素具有較好的耐熱水穩定性及耐酸堿穩定性。吳青瑩等人[16]研究發現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行優化。結果發現酶解試驗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，發現最佳條件為纖維素酶與果膠酶協同作用，酶的作用時間為1.5 h，酶作用環境為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 香蕉色素穩定性研究

胡會剛等人[19]研究發現香粉1號香蕉果肉的黃色素對高溫不穩定，耐光性較差，適宜在中性或堿性環境中使用；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]研究發現香蕉皮黃色素對光、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；對熱不穩定，在70℃以上極易褐變；在pH值＞6.0時不穩定，顏色發生陡然變化；且該色素對六偏磷酸鈉不穩定。賈寶珠等人[17]研究發現隨著溫度的升高和時間的延長，香蕉皮原花色素穩定性逐漸降低。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]研究發現不同品種對香蕉中類胡蘿卜素的平均含量存在相當大的差異。Aquino C F等人[22]研究發現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]發現在香蕉成熟過程中總類胡蘿卜素含量持續升高，在成熟階段達到峰值，隨后下降。Chandra R D等人[24]也證實了香蕉類胡蘿卜素含量與果實的成熟度有關。

4.2 溫度、光照的影響

Fu X等人[25]研究發現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了α-和β-胡蘿卜素生物合成途徑相關基因的轉錄水平及其編碼酶的活性。

4.3 其他因素

劉偉鑫等人[26]發現“巴西”蕉果皮在自然后熟過程中，葉綠素a、葉綠素b、總葉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，總葉綠素含量由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含量變化分別達到顯著、極顯著負相關；而1-MCP處理后類胡蘿卜素含量變化與葉綠素b相關性不顯著。

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，香蕉色素提取技術以溶劑提取、超聲輔助提取較多，可嘗試多種提取方法結合以提高提取率，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、光不穩定，是需要解決的問題。加大對香蕉色素的應用性研究，以期為香蕉色素的應用提供依據，為香蕉資源優化和深度開發提供參考。