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香蕉加工研究进展

2017-06-22张宏康林小可李蔼琪黄育杭王韵妍陈少丽

食品研究与开发 2017年12期
关键词:香蕉皮香蕉饮料

张宏康,林小可,李蔼琪,黄育杭,王韵妍,陈少丽

(仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东广州510225)

香蕉加工研究进展

张宏康,林小可,李蔼琪,黄育杭,王韵妍,陈少丽

(仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东广州510225)

香蕉的加工具有原料物美价廉,产品丰富多样的特点。阐述了香蕉的营养价值及功效,并对香蕉汁、香蕉酸奶等香蕉产品的深加工研究进展进行综述,归纳总结了香蕉皮有效成分的提取技术,最后探讨了香蕉深加工的发展趋势。

香蕉;加工;提取技术

香蕉(学名:Musa nana Lour.),又名弓蕉、甘蕉、蕉果、大蕉、金蕉等,属于巴蕉科中的巴蕉属,产量居世界水果产量前四,主要分布在热带与亚热带地区[1]。香蕉产量极大,但由于其为跃变型水果,采收后不易贮藏,导致产后损失率较高。因此,除了直接食用以外,香蕉还常常作为原料被生产加工成其他产品。香蕉皮是廉价、量大的废弃物,而且香蕉皮本身就易褐变、易腐烂,若能使其得到合理的利用,变废为宝,将对保护环境起到一定的作用。

本文介绍了香蕉的营养价值及功效,综述了近年来香蕉和香蕉皮成分提取的不同加工工艺,对其试验方法、加工工艺及研究成果进行了归纳总结,并对该领域的发展进行了展望,为我国香蕉加工工艺的研究发展提供一定的参考价值。

1 香蕉的营养价值及功效

从中医学角度看,香蕉味甘、性寒,有清热去毒、利尿、消肿、通便、降低血压等作用,适用于便秘、烦渴、酒醉、痔疮出血症等的治疗[2]。可见多食用香蕉对人体健康还是有一定好处。

香蕉的营养成分如表1所示,香蕉和其他几种水果的营养成分对比如表2所示[3]。

表1 香蕉的营养成分Table 1 Nutritional components of banana

香蕉的功效非常多,其中一项就是能够清除自由基。尹学哲[4]进行试验,证明了香蕉可以使人血浆的氧化速率下降,阻止心血管疾病的发生和延迟衰老。此外,香蕉由于富含钾离子,而能促使人体保持钾钠和酸碱的平衡,同时使神经肌肉功能良好和心肌协调性收缩。

表2 香蕉同几种水果营养成分比较表Table 2 Nutritional components comparison among banana and several other fruits

除了能够清除自由基,香蕉有利于提高人体免疫力,阻止肿瘤的增大。日本科学家对动物进行试验,证实了香蕉的免疫活性效果,香蕉不仅能增加白细胞数量,改良免疫系统功能,还能产生对抗异常细胞的物质(肿瘤坏死因子,TNF),延长寿命[5]。

除此之外,香蕉还可以降低血压。香蕉由于富含钾盐而能够抗动脉硬化、保护心脏功能、降低血压。近几年,美国科学家进行了一系列的试验研究[1],结果证实香蕉含有能够降血压和抑制血管紧张素转化酶活性的物质,其作用机理类似于降压药。人体实验表明:若连续一周每天吃2只香蕉,人的血压将降低10%。若能每日食用5只香蕉,其降压成效与每日服用降压药所产生效果的50%相当。

多吃香蕉还有利于忧郁症的改善,这是由于香蕉中含有一定量的5-羟色胺和构成5-羟色胺的化合物,该类物质可以使人心情愉快,活泼开朗,因此起到预防和治疗忧郁症的作用[6]。

2 香蕉加工进展

近年来,香蕉的加工工艺种类不断增加,香蕉汁、香蕉酸乳、香蕉粉、香蕉复合饮料、香蕉果酒、香蕉醋等,为香蕉的加工产业提供了众多的选择。下面对香蕉主要的加工工艺和研究进展进行归纳总结,希望对香蕉加工研究的不断提高起到一定的作用。

2.1 香蕉汁

香蕉汁的研究是香蕉加工工业研究最重要的一部分,香蕉汁的制取也是香蕉加工中最难处理的一道工序。白卫东等[7]在对香蕉汁的研究中发现,在香蕉汁加工过程中,较佳的护色处理方式是在热烫前将原料浸泡在0.5%柠檬酸溶液中,并在搅拌成浆时加入0.1%异抗坏血酸。在55℃时加入0.3%的淀粉酶处理30 min,制得粗酶液,将得到的粗酶液在45℃条件下加入0.04%的果胶酶作用90 min。为了防止褐变和养分的丢失,选用121℃高温瞬时杀菌方法。

而陈智理等[8]在澄清性香蕉汁的加工工艺的研究中指出,将完全黄熟的鲜香蕉作为原料,进行正交试验,果胶酶酶解法的澄清效果最为显著,酶解香蕉汁的优化工艺条件中果胶酶的添加量为0.03%。在45℃的条件下加入酶作用2.0 h,打浆的时候酸的使用量为0.5%。味道最佳的香蕉汁糖度为150°Brix、抗坏血酸使用量为0.02%。

2.2 香蕉酸乳

酸乳产品因其味道可口,易于消化,肠道吸收快,并对肠道起到很好的保护作用,在市场上一直受到消费者的青睐。而香蕉又具有清除自由基,增强免疫力,降低血压等作用,所以研究香蕉酸奶极具发展前景。赵秋艳等[9]将复原乳加入到护色打浆后的香蕉汁中进行调配,接入比例为1∶1(质量比)的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌进行发酵,通过L9(34)正交试验得出最佳配料组合:乳酸菌、全脂乳、香蕉果肉、蔗糖的添加量分别为4%、11%、10%、5%,并添加稳定剂提高酸乳的稳定性,复合使用稳定剂0.15%黄原胶和0.5%CMC。

杜冰等[10]研究了香蕉凝固型酸奶的制作工艺,使用的发酵菌为驯化的德氏乳杆菌乳酸亚种和嗜热链球菌。结果显示,先使用非硫化学方法处理香蕉浆,接着用微波作用后,其护色效果最佳。优化的发酵工艺条件为:添加奶粉和香蕉浆的量分别为7.54%和17.47%、最初发酵pH为5.90,乳酸菌接入的量为4%,该工艺所得香蕉酸奶风味和质量最佳。

2.3 香蕉粉

香蕉粉的研究对香蕉风味产品的研发起到事半功倍的作用,香蕉汁存在褐变、浑浊等问题,香蕉粉的研制能够很好地解决这些问题。香蕉粉是国内的一种新产品,可以很好地保持香蕉的蛋白质、脂肪、碳水化合物、氨基酸、矿物质及维生素等营养成分,味道香甜、营养丰富,保存了香蕉的保健功能,此外,香蕉粉便于贮藏运输,拥有广阔的发展前景[11]。

抗性淀粉是香蕉功能性成分开发的一个重要内容。程燕锋、王娟等[12]使用青香蕉,研究了香蕉抗性淀粉的最佳提取工艺,结果显示,在pH为5.0,温度为40℃的条件下,使用0.15%的果浆酶和0.15%的淀粉酶进行酶解,可制得纯度高达99.8%的抗性淀粉。抗性淀粉进入小肠时并不会被消化吸收,而是直接进入大肠被生理性细菌发酵,对致病菌的生长有一定的抑制作用,可促进有益菌生长,被称为双岐杆菌的增殖因子,能有效防便秘、盲肠炎和痔疮、降低血糖血脂水平、控制体重、改善胰岛素抵抗和保护胃黏膜等[13],是一种新型的膳食纤维[14]。

许学勤等[15]采用香蕉为原料,经切片、护色、匀浆、酶处理后进行离心分离,得到果渣和酶解上清液,而后将果渣压滤、干燥后得到含纤维的香蕉粉,将上清液经浓缩、与麦芽糊精、抗结剂混合后进行均质,采用喷雾干燥法得到速溶香蕉粉。此方法将香蕉可食用部分利用率达到最大,且可以得到不同特点的香蕉粉。结果表明将果汁浓缩至20°Brix,并添加0.6(kg/kg香蕉固形物)DE15~20麦芽糊精、0.015(kg/kg香蕉固形物)SiO2后,产品质量最好。

朱乐敏等[16]从香蕉中分离出淀粉,利用抗高温α-淀粉酶进行水解,制得DE值等于20且适用于食品工业的香蕉麦芽糊精,香蕉淀粉水解完成后,在60℃条件下,添加淀粉葡萄糖苷酶和普鲁兰酶糖化24 h后,生成果葡糖浆,其化学性质类似于玉米中的果葡糖浆,但相比之下,香蕉果葡糖浆色泽更加清晰,色泽的稳定性也较高。

白永亮等[17]根据香蕉粉的功效将其当作一种功能性因子,结合香蕉抗性淀粉和牛奶两重有利作用,制得营养又保健的酸奶新型产品,在香蕉粉作为功能性辅料的应用上提供了新思路。

赵玲燕等[18]将香蕉粉加入花生酱中,得到香蕉花生酱。香蕉粉能够改善花生酱的风味和营养成分,又可提高花生酱的稳定性,减少稳定剂使用量。

王若敏等[19]以香蕉粉和花生仁为原料,采用正交试验得出最优配比(质量比)为花生仁∶香蕉粉∶蔗糖∶单甘醋∶食盐=83.5∶10∶4.2∶1.6∶0.7,按此配方得到的产品营养丰富、风味佳、色泽、口感良好。

香蕉粉还应用于焙烤食品中。添加一定量的香蕉粉,可以提高酥松的焙烤食品中抗性淀粉的含量。面包制作中添加约10%香蕉全粉能使面包获得较好的外观和感官评价。在某些低水分的焙烤食品中,也可添加香蕉粉,使得产品获得较好的外观和感官评分。

在南美的一些地区,除了玉米、薯类,还大量栽培香蕉,为淀粉糖制造业供应新的原料来源。

2.4 香蕉复合饮料

香蕉物美价廉,且产量大,研制香蕉复合饮料不仅能够增加饮料的风味种类,而且在工业生产中能够降低生产的成本,提高利润。吴庆智等[20]将香蕉和红枣作为原料,榨成汁后加入适量的稳定剂和护色液,再经调配、均质后杀菌冷却等加工工艺制得具有独特风味的营养价值高的复合果汁饮料,试验结果中的最佳配比为:果泥、糖度、酸和复合稳定剂的含量分别为20%、14%、0.12%和0.4%。有效防止褐变的护色液为0.15% NaHSO3。此产品一定程度上有通便、利尿的作用。

孙永杰[21]将香蕉、燕麦和牛奶混合在一起,研制出了一款富含营养、健康又方便的果奶饮料,最优工艺为:香蕉浆、燕麦浆、蔗糖和柠檬酸的添加量分别有5.3%、3.9%、2.12%和4%,复合稳定剂为含量相同的0.2%果胶、0.2%CMC-Na和0.15%柠檬酸三钠组成。

李强[22]等选取新鲜香蕉、山药,分别将其制成果浆,配合辅料后经调配、均质、脱气、灌装、杀菌、冷却等工艺制成一款营养丰富、口感细腻的香蕉山药奶饮料。

2.5 香蕉果酒

香蕉酒是采用优质香蕉为原料,经去皮、榨汁、添加稳定剂、发酵、过滤、杀菌等工艺制成,能增强抵抗力,对失眠、消化不良有一定疗效。香蕉酒的生产工艺流程图如图1。

图1 香蕉酒的制作工艺流程图Fig.1 The diagram of banana wine processing

赵文红等[23]通过试验发现NaHSO3的添加量为0.08%时护色效果良好,还可以灭菌,有利于酵母的生长和发育,提高香蕉酒的质量。而且24℃~28℃下,发酵的效果更好。通过正交试验得到的最优配比为:香蕉肉与水的比例为1∶1.5(质量比)、0.04%果胶酶、0.08%NaHSO3、10%的pH为5的经活化后的葡萄酒酵母扩培液和0.5%的异常汉逊酵母扩培液、在28℃左右的生化培养箱中发酵5 d左右,发酵后陈酿15 d。

邓红梅等[24]用香蕉全果,研究了不同护色方法、酶解条件和酒精发酵条件下,所制作的香蕉酒的质量变化。采用单因素试验、护色方法试验比较和正交试验,发现将香蕉(全果)在95℃条件下热烫5 min后取出,香蕉的护色效果最好,用Na2SO3(0.08%)和0.15%VC溶液浸泡1 h,酶解的最佳条件为温度50℃,pH4.0,酶(果胶酶+纤维素酶)用量各为0.05%,时间2.5 h;酒精发酵最佳工艺条件为酵母接种量为5%,发酵时间6 d,发酵温度28℃,初始糖度20%。该工艺条件下,酿制的香蕉酒呈浅黄色,清澈透亮、无杂质,气味浓郁,口感好。香蕉果酒的感官性质、各项理化指标、卫生程度等均符合要求。

2.6 香蕉醋

研究发现,香蕉果醋能调节酸碱平衡、消除疲劳、开胃消食、解酒保肝、减肥美容和降脂降压,是一种新型保健饮料。

黄春秋等[25]利用生产中大量的香蕉酒渣废料为原料,采用酶解法和分段发酵法的工艺,确定了香蕉醋的最佳生产条件。通过试验得出结论:使用香蕉酒渣生产香蕉醋的最好酶解条件为使用量0.4%的果胶酶加上纤维素酶的混合酶(各占二分之一),制作香蕉醋酸最优的工艺条件是:酒精的初始浓度为14%vol,在38℃下用7%的醋酸菌发酵3 d,该条件下可制得产酸量为2.941%、香气浓厚、酸甜可口、风味协调的香蕉果醋饮料。

杨晓虹等[26]将香蕉汁用产果胶酶活性强的二株霉菌的酶液处理,经二株酵母菌、三株醋酸菌共同发酵,研究制得质量最佳的果醋。条件为香蕉∶水为1∶1.5(质量比),糖度为14%,并将酒度调整为9°,选择破碎程度高的原料,酵母菌接种量为5%,醋酸菌接种量为10%,发酵温度设为25℃,由此得到的产品呈浅黄色,酸度为6.47%,口感纯正、香味浓郁、风味协调。

邓红梅等[27]将全果香蕉作为原料,使用液态表面发酵的方法,研究了香蕉醋的制作工艺和不同类型的澄清剂澄清香蕉醋的效果。试验包括单因素试验和正交试验,结果表明在以下条件下生产的香蕉果醋质量最好:酒精的初始浓度为8%vol,接入10%的醋酸菌,保持28℃发酵6 d,酸度控制到6.72 g/100 mL,另外壳聚糖的澄清效果显著,最大透光率为92.6%。酿制成的香蕉醋为浅黄色,具备香蕉特有的香味,醋香纯正、酸味柔和,澄清无异味。

苏拥军等[28]使用成熟香蕉,使用摇瓶发酵法,研究在不同条件下香蕉果醋的质量变化并总结香蕉果醋的最适营养配方。结果表明,若发酵液酒精度的初始浓度和糖的总浓度控制到6%和10%,保持30℃用10%的醋酸菌摇床发酵10 d,制得产品的总酸度可达4.4 g/100 mL,用11%香蕉原果醋、8%白砂糖和2%蜂蜜配合制成的香蕉果醋质量最好。

2.7 其他香蕉饮料

虽然香蕉主要产品的加工研究已经得到了很大程度的改善,但香蕉的其他产品的风味和功效也是非常值得去开发。撒楠等[29]用香蕉和慧米,设计正交试验,探讨香蕉饮料的最优配方,并测定了饮料的pH值、可溶性固形物、还原糖、金属元素的含量。得出香蕉慧米饮料的最佳配比组合:慧米汁与香蕉汁的比例3∶1(质量比)、柠檬酸为0.2%,蔗糖为13%。测得饮料的可溶性固形物含量有11.0%,pH为3.13,还原糖的含量为79.2 mg/mL,金属元素中Ca、K、Mg、Zn、Cu的含量分别为5.444 0、4.711 0、0.146 5、0.019 2、0.001 8 mg/L。试验制得的香蕉慧米饮料生产工艺简便,味道延绵香甜,且营养丰富。

马红梅[30]从市场上选购质量较佳的酒饼,经梯度稀释后平板分离和发酵力综合测定,从中分选出一株形态好、起始发酵速度快、产气较多且发酵能力较强的酵母菌株A12,用其发酵生产香蕉发酵饮料,挑选出制作香蕉发酵饮料的最好的工艺条件。研究得出香蕉发酵饮料的最佳加工工艺为:柠檬酸1%,葡萄糖10%,接种量3%或7%,发酵时间为6 d,通过本工艺得到的香蕉发酵饮料感官质量评定效果最佳。

3 香蕉皮成分的提取

香蕉皮中含有多糖、多酚、有机酸、色素等活性成分,能够抗氧化、抑菌和抗肿瘤等[31],越来越多的专家对其成分进行了深入的研究,下面就香蕉皮有效成分的提取技术及其研究进展作一总结。

3.1 水提取法

王立娟等[32]采用水提取法从香蕉皮干粉中提取多糖类物质,发现若料液比为1∶20(质量比),将水保持在80℃下提取4次,每次提取1.5 h,通过脱蛋白和脱色等工艺,每100克原料可提取4.25 g的香蕉皮多糖,提取率最高。

3.2 有机溶剂萃取法

鲍金勇等[33]采用比例为6∶4的丙酮-水体系,提取香蕉皮中的单宁,当液料比为14mL/g,在40℃下进行10 h的提取,可最大程度提取单宁,提取率为0.901%。赵立对该提取工艺进行改良,其他条件保持不变,将温度升高至60℃,单宁的提取率达到最高。贾冬英等对香蕉皮中多酚类化合物进行提取,发现将香蕉皮浸泡在温度保持55℃的40%丙酮溶液中60 min,其中丙酮溶液的质量为香蕉皮的8倍,最终多酚类物质提取率最高可达到1.02%[34-35]。

郭丽萍等[36]则采用乙醇-水溶解的方法提取多酚类物质,结果表明,在80℃下,选用浓度为80%的乙醇溶液浸提2次,每次提取3 h,提取率最高。

鲍金勇[37]采用盐酸萃取果胶,最佳的酸解条件为:在95℃下,用pH值为1.5的盐酸萃取2 h,此外,液料比为5 mL/g,并添加0.3%的六偏磷酸钠,再采用盐析工艺沉析出果胶,试验结果显示最佳工艺条件为:果胶液与Al2(SO4)3饱和溶液的体积比为100∶7,使用浓氨水将pH值调整至4.5左右,在70℃下保温45 min。最后进行脱盐处理得到果胶,果胶提取率达1.67%。

3.3 微波萃取法

唐洁等[38]采用微波辅助技术,从脱脂香蕉皮干粉中提取多糖物质,获得最优提取条件:1∶50的料液比,用微波处理60 s,微波炉功率为595 W,用水提取4次。此条件下,使用脱蛋白、脱色技术,可最高程度提取多糖,制得率为4.79%。

朱开梅等[39]采用超生辅助技术从香蕉皮脱脂干粉中提取多糖,结果表明使用320 W的超声作用210 s,料液比为1∶50(质量比),在50℃下用水提取2次,每次提取1 h,提取效果最好。再通过脱蛋白、脱色等操作,香蕉皮粗多糖的得率为(13.85±0.04)%。总结得,先脱脂后提取,香蕉皮粗多糖的提取效果较好,另外,提取方法的成效从高至低的排序为:超声波辅助提取法>微波辅助提取法>传统热水提取法。

4 结语

香蕉由于其众多的保健功能,在保健领域显示出越来越广阔的前景,随着更深入的研究,香蕉的其它功能逐步被发现,各功效及其作用机理将被阐明,从而推动其在功能性食品等方面应用研究的快速发展。因此,研制开发香蕉食品和香蕉保健品具有良好潜力和发展前景,特别是药食两用的香蕉保健品。研究重点应以提高香蕉活性成分提取工艺水平为基础,深入验证各种成分的功能,研究出强化香蕉加工品功能的加工技术等。

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Research Advances on the Processing of Banana

ZHANG Hong-kang,LIN Xiao-ke,LI Ai-qi,HUANG Yu-hang,WANG Yun-yan,CHEN Shao-li
(College of Light Industry and Food,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,Guangdong,China)

The processing of banana has the characteristics of high quality and inexpensive raw materials.Its products are rich and varied.In this paper,the nutritional value and efficacy of banana were introduced.The research progress of deep processing of banana,such as banana juice,banana yogurt and banana powder were reviewed.The technology of extracting effective components from banana peel were summarized.and the tendency of the development of deep processing of banana was discussed.

banana;processing;extracting technique

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.044

2016-09-22

广东省科技计划项目(2013B090600033)

张宏康(1972—),男(汉),副教授,博士后,研究方向:食品加工与分析新技术。

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