3个香蕉品种黄酮含量与果实发育成熟的关系

高鹏钊 苗红霞 张建斌 徐碧玉 刘菊华

摘 要 为了明确香蕉果实发育及成熟过程中黄酮含量变化规律，对巴西香蕉、粉蕉和皇帝蕉果实采前发育和采后成熟过程中的黄酮含量进行测定。结果表明：3个香蕉品种在果实发育成熟过程中果皮中黄酮含量均显著高于果肉中黄酮含量。从抽蕾、断蕾到采收，3个品种果皮中的黄酮含量逐渐降低，表现出与发育负相关。采前巴西蕉和黄帝蕉果肉中黄酮含量也是逐渐降低，但粉蕉果肉中黄酮含量呈先升后降的趋势。在采后成熟过程中，3个香蕉品种果皮果肉中的黄酮含量逐渐升高。且用外源乙烯和1-MCP处理后发现，香蕉果皮和果肉中的黄酮含量明显受外源乙烯诱导而增加，受1-MCP的抑制而减少，表现出与成熟正相关。

关键词 香蕉；黄酮；果实发育；成熟

中图分类号 S668.1 文献标识码 A

Abstract Flavonoids is one of the important indices of measuring banana fruit quality. In order to understand the characteristics of the flavonoids during banana fruit developing and ripening， the flavonoids contents of‘Baxijiao， ‘Fenjiaoand‘Huangdijiaowere investigated during fruit developing and postharvest stages. The results showed that the flavonoids of the three banana varieties in peel were significantly higher than that in pulp during fruit developing stages. From flower emerging to flower cutting to fruit harvest， the flavonoids of the three varieties in peel gradually reduced， which displayed negatively related with fruit developing. The flavonoids contents of‘Baxijiaoand‘Huangdijiaoin pulp gradually decreased， but the flavonoids in‘Fenjiaopulp gradually increased and then decreased. The flavonoids contents of the three varieties were greatly induced by exogenous ethylene and significantly inhibited by 1-MCP， which displayed positively related with fruit ripening. These results would provide a theoretical basis for fruit quality evaluation and genetic improvement and also provide reference for commercialized production of flavonoids from banana.

Key words Banana； Flavonoids； Fruit development； Mature

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.10.008

黄酮类化合物是一类重要的天然有机化合物，是植物在长期自然选择过程中产生的一类次级代谢产物[1]。它广泛存在于高等植物的根、茎、叶、花、果实中[2]，不仅数量种类繁多，而且结构复杂多样。黄酮类化合物因其独特的化学结构而对哺乳动物和其他类型的细胞具有许多重要的生理生化作用[3]。一方面，黄酮类化合物具有高度的化学反应性，如它能清除生物体内的自由基，具有抗氧化作用[4]。另一方面，黄酮类化合物又具有很多重要的药理作用，对许多人类疾病具有治疗价值[5]。此外，黄酮类化合物还是茶及众多中草药如黄芩、银杏、沙棘等的活性成分，具有抗癌、抗肿瘤、抗心脑血管疾病、抗炎镇痛、免疫调节、降血糖、治疗骨质疏松、抑菌抗病毒、抗氧化、抗衰老、抗辐射等功效[6-9]，对该类化合物的研究已成为国内外研究的热门课题，引起了国内外化学家、药物学家的广泛重视，研究进展很快。

香蕉是世界贸易量最大的水果之一，同时也是世界热区近4亿人口的主食。黄酮含量是香蕉果实品质的重要生理指标之一。然而目前对于香蕉黄酮的研究主要集中在对其体外抗氧化作用[10]和抑菌防腐作用的研究[11]，系统地对香蕉从采前发育至采后成熟期的黄酮含量变化规律尚未见报导。

香蕉是典型的呼吸跃变型果实，在果实采后的成熟过程中，可根据其果皮颜色变化人为的划分为7个成熟度[12]。抽蕾期和断蕾期是香蕉果实采前发育的2个关键时间点。本实验室前期研究结果表明，自然成熟的香蕉果实，采后成熟度Ⅱ是乙烯生物合成开始启动期，成熟度Ⅵ是乙烯生物合成高峰期[13]，本研究根据香蕉果实发育和成熟的特点，选取抽蕾、断蕾、采收、采后成熟度Ⅱ和Ⅵ 5个关键点进行黄酮含量的分析，以期明确黄酮含量的动态变化规律及其与果实发育成熟的关系，为香蕉品质改良和果实品质评价提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

香蕉（巴西蕉、皇帝蕉、粉蕉）果实采自中国热带农业科学院生物技术研究所澄迈香蕉种植园。采取抽蕾、断蕾期香蕉分单个果指，表面消毒后，用液氮速冻，放于-80 ℃冰箱保存备用。

取饱满度为七到八成，生长期为110 d的果实，当天运回实验室。将香蕉去轴落梳，分成单个香蕉果指，挑取大小均匀，无病虫害，无机械损伤的果实，去掉顶部干花，用0.1%次氯酸钠表面消毒10 min，晾干过夜后随机取3个果实装进1个保鲜袋中，每个处理准备12袋。

外源乙烯处理：以采后0 d香蕉果指为材料，密闭注射100 μL/L乙烯，于22 ℃恒温箱放置。

1-甲基环丙烯（1-MCP）处理：以采后0 d香蕉果指为材料，按照1 μL/L浓度称取1-MCP粉末加水处理，于22 ℃密闭恒温培养。

设置对照组（自然成熟的香蕉果实），于22 ℃恒温放置。

当自然成熟的香蕉果实达到成熟度Ⅱ和Ⅵ时，与此时相对应的乙烯和1-MCP处理下的果实分别进行取样，置于-80 ℃保存备用。

1.2 方法

1.2.1 材料处理 从-80 ℃冰箱取出后先称取适量材料（在解冻过程中迅速完成，一般2～3片即可），然后用0.5%～1.5%（W/V）NaHSO3溶液浸泡15 min（防褐化），然后40 ℃烘烤24 h。烘干后用研钵研磨成细粉待用。

1.2.2 样品制备 称取0.6～0.8 g待测材料，用滤纸包好，置于索氏提取器中，在圆底烧瓶中加入90 mL 60%乙醇，90 ℃回流提取4次（约2 h），得到的提取液过滤、定容至100 mL。

1.2.3 黄酮含量测定 吸取样品2.0 mL（样品量根据样品的吸光度调整），放入10 mL容量瓶内（若样品量不足2.0 mL则用60%乙醇加到2.0 mL）；加入5% NaNO2溶液0.5 mL摇匀，放置6 min；加入10% Al（NO3）3溶液0.5 mL，放置6 min后；加入4% NaOH溶液4.0 mL，摇匀后，加60%乙醇定容至10 mL，放置15 min；在510 nm处测定吸光度。根据标准曲线计算总黄酮的含量。每个结果重复3次。

2 结果与分析

2.1 巴西香蕉黄酮含量的变化规律与果实发育成熟关系

如图1所示，巴西香蕉果皮中的黄酮含量显著高于果肉中黄酮含量。在采前的果实发育阶段（图1-A1～A3），从抽蕾至断蕾到采收，巴西香蕉果实黄酮含量呈明显的下降趋势，至采收时下降到最低点（图1-B、C）。其中果皮中的黄酮含量由25.8 mg/g下降至14.8 mg/g，下降了11 mg/g；果肉中黄酮含量由9.1 mg/g降至0.8 mg/g，下降了8.3 mg/g。在采后不同处理条件下，伴随着果实成熟（图1-A3～A5），果皮中黄酮含量逐渐增加，到乙烯高峰时含量达到最大值，果肉中黄酮含量却出现先上升后又逐渐下降的变化规律。具体说来，在自然成熟条件下（图1-B2、C2）果皮中黄酮含量从采收时的14.8 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至17.1 mg/g，到乙烯高峰时达到最大值20.3 mg/g，上升了5.5 mg/g；而果肉中黄酮含量从采收时的0.8 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至1.3 mg/g，到乙烯高峰时又下降至最小值0.4 mg/g。在乙烯催熟条件下（图1-B1、C1），果皮中黄酮含量从采收时的14.8 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至21.1 mg/g，到乙烯高峰时达到最大值27.0 mg/g，上升了12.2 mg/g；而果肉中黄酮含量从采收时的0.8 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至3.1 mg/g，到乙烯高峰时又下降至2.2 mg/g。在1-MCP处理条件下（图1-B3、C3），果皮中黄酮含量从采收时的14.8 mg/g到与乙烯峰前相对应点缓慢上升至19.5 mg/g，到与乙烯高峰时对应点达到最大值20.2 mg/g，上升了5.4 mg/g；而果肉中黄酮含量从采收时的0.8 mg/g到与乙烯峰前相对应点缓慢上升至1.5 mg/g，到与乙烯高峰时对应点又下降至0.9 mg/g。

2.2 粉蕉黄酮含量的变化规律与果实发育成熟关系

如图2所示，粉蕉果皮中的黄酮含量也是高于果肉中黄酮含量。在采前的果实发育阶段（图2-A1～A3），从抽蕾断蕾到采收，粉蕉果皮黄酮含量呈明显的下降趋势，至采收时下降到最低点（图2-B）。而果肉中（图2-C）黄酮含量则呈现先上升后下降的变化规律，其中果皮中的黄酮含量由29.3 mg/g下降至19.5 mg/g，下降了9.8 mg/g； 果肉中黄酮含量由抽蕾时的5.4 mg/g上升至断蕾时的10.7 mg/g，然后下降，到采收时降至3.1 mg/g。在采后乙烯处理和自然成熟条件下，伴随着果实成熟（图2-A3～A5），果皮中黄酮含量也逐渐增加，到乙烯峰前含量达到最大值，然后下降，果肉中黄酮含量也出现先上升后又逐渐下降的变化规律。具体说来，在自然成熟条件下（图2-B2、C2）果皮中黄酮含量从采收时的19.5 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至最大值31.7 mg/g，到乙烯高峰时又下降至19.1 mg/g；同样，果肉中黄酮含量从采收时的3.1 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至最高峰5.1 mg/g，到乙烯高峰时又下降至4.2 mg/g。在乙烯催熟条件下（图2-B1、C1），果皮中黄酮含量从采收时的19.5 mg/g到乙烯峰前上升至最高峰35.3 mg/g，然后下降，到乙烯高峰时下降至25.4 mg/g；同样，果肉中黄酮含量从采收时的3.1 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至最高峰7.9 mg/g，到乙烯高峰时又下降至5.4 mg/g。在1-MCP处理条件下（图2-B3、C3），果皮与果肉中黄酮含量的变化规律一致。果皮中黄酮含量从采收时的19.5 mg/g到与乙烯峰前相对应点缓慢上升至22.8 mg/g，到与乙烯高峰时对应点达到最大值23.1 mg/g，上升了3.6 mg/g；而果肉中黄酮含量从采收时的3.1 mg/g到与乙烯峰前相对应点缓慢上升至3.9 mg/g，到与乙烯高峰时对应点达到最大值4.9 mg/g，上升了1.8 mg/g。

2.3 皇帝蕉黄酮含量的变化规律与果实发育成熟关系

如图3所示，皇帝蕉果皮中的黄酮含量也是显著高于果肉中黄酮含量。在采前的果实发育阶段（图3-A1～A3），从抽蕾至断蕾到采收，皇帝蕉果皮果肉中黄酮含量都是呈明显的下降趋势，至采收时下降到最低点（图3-B、C）。其中果皮中的黄酮含量由39.6 mg/g下降至22.6 mg/g，下降了17.0 mg/g；果肉中黄酮含量由抽蕾时的6.7 mg/g下降至断蕾时的6.4 mg/g，然后继续下降，到采收时降至最低点2.0 mg/g，下降了5.7 mg/g。在采后乙烯处理和自然成熟条件下，伴随着果实成熟（图3-A3～A5），果皮果肉中黄酮含量也逐渐增加，到乙烯高峰含量达到最大值。具体说来，在自然成熟条件下（图3-B2、C2）果皮中黄酮含量从采收时的22.6 mg/g到乙烯峰前逐渐上升，到乙烯高峰时达到最大值29.1 mg/g，上升了6.5 mg/g；同样，果肉中黄酮含量从采收时的2.0 mg/g到乙烯峰前逐渐上升为3.7 mg/g，到乙烯高峰时达到最大值5.8 mg/g，上升了3.8 mg/g。在乙烯催熟条件下（图3-B1、C1），果皮中黄酮含量从采收时的22.6 mg/g到乙烯峰前上升至24.9 mg/g，然后继续升高，到乙烯高峰时达到最高峰31.0 mg/g，上升了8.4 mg/g；同样，果肉中黄酮含量从采收时的2.0 mg/g到乙烯峰前逐渐上升至4.4 mg/g，到乙烯高峰时达到最大值7.0 mg/g，上升了5.0 mg/g。在1-MCP处理条件下（图3-B3、C3），果皮与果肉中黄酮含量的变化规律基本一致，都呈现出显著的抑制作用。果皮中黄酮含量从采收时的22.6 mg/g到与乙烯峰前相对应点缓慢上升至25.3 mg/g，到与乙烯高峰时对应点又下降至23.6 mg/g；而果肉中黄酮含量从采收时的2.0 mg/g到与乙烯峰前相对应点下降至1.7 mg/g，到与乙烯高峰时对应点仍然维持在1.7 mg/g的水平。

3 讨论与结论

黄酮类化合物是一类分布十分广泛的植物次生代谢产物，是评价果实品质的重要因子之一。关于其含量测定及应用于功能食品的研究较多，聂继云等[14]在苹果中的研究表明不仅果肉所含类黄酮种类少于果皮，而且含量亦明显低于果皮。王振登等[15]在柑橘中的研究表明黄酮含量因种类而异。方波等[16]对10个品种的柚及柚杂种果皮及果肉进行了黄酮的定性和定量分析，分析结果表明各品种果皮中的类黄酮含量都显著高于果肉。本研究也证实了这一点，从香蕉果皮和果肉分别测定了其黄酮含量，结果显示香蕉果皮黄酮类含量远大于果肉。在香蕉果实发育过程中，从抽蕾、断蕾到采收，巴西蕉、粉蕉和皇帝蕉果皮中的黄酮含量逐渐降低，表现出与发育负相关。巴西蕉和黄帝蕉果肉中黄酮含量也是逐渐降低，表现出与发育负相关，但粉蕉果肉中黄酮含量呈先升后降的趋势，这表明不同香蕉品种在果实发育过程中，果皮果肉中黄酮含量变化规律不尽相同，机理有待于进一步研究。

所有类黄酮化合物均通过苯丙烷途径（phenylpropanoidpathway）从两种基础化合物丙二酰-COA和对香豆酰-COA获得碳骨架[17]。高等植物中苯丙烷骨架生物合成的第一关键步骤是 L-苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia lyase， PAL）催化下脱氨生成反式肉桂酸，通常认为该反应是类黄酮生物合成的关键步骤[18]。对苹果研究中发现，苹果未成熟果实中PAL活性最高，发育过程中降至低水平，成熟期间又升高[18]。这种变化与苹果发育过程中黄酮含量变化相一致。由此，可推测PAL可能受乙烯的诱导上调表达，受1-MCP的诱导下调表达，但在香蕉中尚未验证。乙烯是果实成熟的主要调控子，对果实品质形成具有重要作用。果实成熟过程中乙烯合成的增加，诱导了色泽、质地、风味、营养等品质因子的显著变化，促进了果实品质的全面形成[19]。本研究显示香蕉果实在采后成熟过程中其黄酮类含量随成熟度的增加而增加。相比对照，乙烯处理使黄酮含量上升，而1-MCP处理使黄酮含量下降，表现出与果实成熟正相关。这足以表明香蕉果实黄酮类含量的变化会受到外源激素的诱导。已有报道证实，类黄酮的组分及含量与遗传基因型有重要关系[16]。本研究中3个香蕉品种间黄酮含量也有差异。在外源激素处理后，其抑制和促进的机制也有所不同，这可能与不同香蕉品种的遗传基因型有关。

香蕉富含类黄酮。本试验通过对3个香蕉品种总黄酮含量的测定，果皮中含14.8～39.6 mg/g，果肉中含0.4～10.7 mg/g。2010年我国香蕉产量达到了956.1万t，约占我国热带水果总产量的60%[20]。可见香蕉已成为我国人民从水果类膳食中摄入类黄酮的重要来源。近年来，随着对香蕉进行深加工的同时，会产生大量的香蕉皮（占果实重量的40%左右），而香蕉皮传统处置方式为直接丢弃，既浪费资源又污染环境。本研究表明香蕉皮中含有大量黄酮类物质，从而为从香蕉中商业化生产黄酮提供参考，具有广阔的商业应用前景。

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