香蕉中5 种矿物质元素含量测定及营养评价

梁水连，吕岱竹，周若浩，马 晨，张利强，酒元达，王明月,3,*

（1.中国热带农业科学院分析测试中心，海南 海口 571101；2.海南大学热带作物学院，海南 海口 570228；3.华中农业大学食品科学技术学院，湖北 武汉 430000）

香蕉是世界上进出口贸易最大的水果之一，且中国是香蕉的源产地之一，也是世界第二大香蕉种植国。中国香蕉主要产区集中分布在云南、广莫、广东、福建、海南[1-2]。香蕉含有丰富的钾、镁等矿物质元素，而矿物质元素在维持人体健康和生长发育过程中起重要的作用，是机体组织的重要构成部分，并参与机体的各项生命活动[3-5]。目前关于香蕉营养品质研究报道较多，但多集中于营养物质变化规律、品种间营养成分含量差异和不同的栽培管理措施对香蕉产量、品质的影响，却鲜见对香蕉矿物质元素营养质量的研究。杨苞梅等[6]对海南香蕉从种植到回获全生长期的养分进行研究，得出香蕉各营养器官及不同月份的大中量元素的养分含量存在明显差异以及香蕉氮素、磷素、钾素及镁素的适宜诊断部位为叶片。姚艳丽等[7]研究香蕉果实生长发育过程主要营养物质的变化，结果显示不同品种果实生长趋势及糖、淀粉、单宁和VC的变化趋势一致，并且在此期间单宁和VC含量呈下降趋势。杨宇等[8]采用植物解析法对海南的巴莫和宝岛2 个主栽香蕉品种各个生育期不同器官的磷、氮、钾含量进行测定和分析累积、分配规律，结果表明2 个品种香蕉全生育期不同部位氮、磷、钾含量及累积量特征一致，均为钾＞氮＞磷。王乙羽等[9]研究香蕉果皮的褐变程度与果肉营养物质的相关性，结果显示香蕉果皮褐化程度在20%～30%时，其果肉蛋白质含量最高，褐化程度在40%～50%时，其果肉VC含量最高，褐化程度在60%～70%时，其果肉还原性糖及可溶性糖含量最高。李涛等[10]对香蕉15 种酚酸化合物含量进行差异性分析，结果表明异阿魏酸＞阿魏酸＞对香豆酸＞3,5-二羟基苯甲酸＞芥子酸＞香草酸＞咖啡酸＞对羟基苯甲酸＞鞣花酸＞丁香酸＞反式肉桂酸＞水杨酸。李敬阳等[11]研究7 个海南香蕉品种糖、酸、VC、粗蛋白、矿物质含量差异及对人体膳食摄入量的贡献，结果表明香蕉品种间的果实营养含量表现出较大的变异幅度，且果实对推荐摄入量的部分指标具有较大贡献。当前，关于农产品营养质量的研究报道较少，较集中在复配玉米粉、甘薯、灰枣、食用菌、禽肉、蔬菜等方面[12-16]，对于在香蕉营养质量方面的研究却鲜有报道。

本实验以广东、广莫、海南、云南4 个香蕉主产区的宝岛蕉、巴莫蕉、南天黄、威廉斯B6为研究对象，在分析香蕉中钾、镁、锌、铁、磷5 种矿物质元素含量的基础上，通过营养质量指数（index of nutritional quality，INQ）法研究评价5 种矿物质的营养价值，以期明确香蕉中营养成分的营养质量，为人们膳食选择提供合理参考，促进食用香蕉的多样化研究。

1 材料与方法

1.1 材料

香蕉供试品种为宝岛蕉16 份、巴莫蕉25 份、威廉斯B618 份、南天黄22 份共81 份样品，供试品种材料分别来源于4 个主产区的香蕉基地及主产区水果市场，其中广东20 份、广莫19 份、海南24 份、云南18 份。

1.2 仪器与设备

Mars型微波消解仪 美国CEM公司；NEXION 300X型电感耦合等离子体质谱仪 美国PE公司；Milli-Q超纯水机 美国Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 矿物质元素的测定

采用电感耦合等离子体质谱法测定香蕉果实中钾、镁、锌、铁、磷共5 种矿物质含量。

1.3.2 样品前处理

准确称取0.5 g样品于微波消解罐中，加入5 mL浓硫酸、2 mL过氧化氢，拧紧消解罐盖子，放入微波消解仪，按表1微波消解条件进行消解反应。消解完毕，冷却至室温后，取出消解仪放置电热板上加热赶酸，冷却后转移到25 mL容量瓶中，加超纯水定容，混匀备用。每个样品制备平行样，同时制备试剂空白实验。

表1 微波消解条件Table 1 Procedure of microwave digestion

1.3.3 仪器操作参数

电感耦合等离子体质谱法测定条件：射频功率1 300 W、等离子气流量16.00 L/min、辅助气流量1.2 L/min、氩气压力0.75 MPa、氦气压力0.25 MPa、积分时间1 000 ms、检测电压0.25 V、KED采集模式、自动检测方式、每次扫描数20 ms、重复2 次，钾、镁、锌、铁、磷元素检测质量数分别为38.963 7、23.985 0、65.926 0、56.935 4、30.993 8。

1.3.4 营养质量评价

INQ法是国际上膳食评价时对食物中的各营养素对人体需要的满足程度的判定以及对热能的满足程度衡量该种食物的营养质量[15,17-19]；本实验采用食物INQ法对香蕉以及芒果等5 种热带水果、葡萄等3 种浆果中的钾、镁、锌、铁、磷矿物质元素进行营养评价。运用该方法可以反映当某种食物满足人体热量需求时，该种食物所含的某种营养素是否也能够满足人体需求。即：INQ＜1，说明该类营养素含量低于推荐供给量，长期食用，可能引发这一类营养素摄入不足的危害；INQ＞1，表明该营养素含量高于或等于推荐供给量，并且说明其营养质量好；INQ＞2，表明某种食物可作为该类营养素的良好来源[20-23]。此外，本次计算过程各营养素的每日参考摄入量均参考2018中国食物成分表标准版《中国居民膳食营养素参考摄入量》中18～50 周岁的推荐值[24]，INQ按下式计算，各营养素参考摄入量见表2。注：能量、铁、锌的参考摄入量均以男、女推荐摄入量的均值进行计算；能量以18～50 周岁成人身体活动水平（中度）的推荐值计算[25-26]。

表2 5 种营养素及能量参考摄入量Table 2 Dietary reference intakes of five mineral elements and total energy intake

1.4 数据统计

采用Excel 2019软件进行数据处理，显著性检验采用SPSS 24.0进行单因素Duncan统计分析。

2 结果与分析

2.1 香蕉中5 种矿物质元素含量分析与营养评价

表3 香蕉不同品种间矿物质元素的含量差异分析Table 3 Varietal differences in contents of mineral elements mg/100 g

由表3可知，香蕉果实中钾含量为286.00～428.00 mg/100 g；4 个品种差异不显著，其中宝岛蕉和威廉斯B6含量相当，巴莫蕉和南天黄的钾含量稍低。香蕉果实中镁含量为14.60～40.70 mg/100 g，4 个香蕉品种含量从高到底依次为宝岛蕉、南天黄、巴莫蕉、威廉斯B6。锌元素在香蕉果实中的含量为0.08～0.32 mg/100 g，各个品种间含量差异不显著。铁元素在香蕉果实中的含量为0.14～1.04 mg/100 g，4 个香蕉品种间的铁元素含量差异显著，含量依次为宝岛蕉＞南天黄＞巴莫蕉＞威廉斯B6。磷元素在香蕉果实中含量为17.52～40.98 mg/100 g，其中4 个香蕉品种间的磷元素含量差异显著，宝岛蕉和巴莫蕉的均值含量相近，4 个香蕉品种含量为宝岛蕉＞巴莫蕉＞威廉斯B6＞南天黄。此外，宝岛蕉和威廉斯B6中钾元素的含量较高，巴莫蕉和南天黄中镁的含量较高，宝岛蕉和巴莫蕉的磷元素含量较高。

表4 香蕉各品种间矿物质元素的INQ分析Table 4 INQ values of mineral elements in banana varieties

由表4可知，香蕉果实中钾的INQ范围在3.62～5.41之间，4 个品种间宝岛蕉和威廉斯B6的INQ较高，巴莫蕉和南天黄的INQ相近，说明宝岛蕉和威廉斯B6中钾元素营养质量水平略高于巴莫蕉和南天黄。香蕉果实中镁的INQ介于1.12～3.12之间，4 个品种间镁的INQ为宝岛蕉＞南天黄＞巴莫蕉＞威廉斯B6。香蕉果实中锌元素的INQ范围为0.20～0.80，各品种锌的INQ均小于1。香蕉果实中铁元素的INQ范围在0.21～1.65之间，4 个品种的铁元素INQ为宝岛蕉＞南天黄＞巴莫蕉＞威廉斯B6。香蕉果实中磷元素的INQ范围为0.62～1.44，其中宝岛蕉、巴莫蕉中磷的INQ略高于威廉斯B6和南天黄。

由该结果可知，香蕉果实中钾、镁的营养质量水平较高，INQ分别为4.40和2.10，表明香蕉提供营养素钾、镁的能力大于提供能量能力，尤其是宝岛蕉、威廉斯B6中的钾和宝岛蕉、南天黄中镁的营养质量较为突出，此外，香蕉果实中锌、铁、磷元素的INQ小于1，说明香蕉果实提供这3 种矿物质营养素含量低于推荐供给量。

2.2 香蕉中5 种矿物元素含量分析与营养评价

表5 香蕉的5 种矿物质元素含量及INQ比较Table 5 Comparison of contents and INQ values of five mineral elements in bananas from different producing areas

从表5看出，4 个香蕉主产区的钾含量差异显著，其中云南产区较高，广东、广莫、海南3 个主产区的钾含量相近。4 个香蕉主产区的镁、磷含量差异显著，各产区间含量为云南＞海南＞广莫＞广东。4 个主产区间香蕉的锌含量差异不显著，含量在0.16～0.19 mg/100 g之间。4 个主产区间香蕉的铁含量差异显著，其中海南和云南最高，其次是广东，最后是广莫。INQ表明，4 个香蕉主产区钾的INQ均大于4，其中以云南INQ（4.90）最高，其余依次为广莫、海南、广东。4 个主产区镁的INQ均大于1，INQ高低依次为云南、海南、广莫、广东。各个产区的锌、铁、磷元素的INQ均小于1，其中云南和海南香蕉的磷INQ接近于1，分别为0.97、0.91，海南香蕉的铁INQ接近于1，为0.90。4 个香蕉主产区的锌INQ均较小。从该结果可看出，4 个主产区香蕉的钾、镁元素均能满足人体对这2 种营养素的需求，其中钾的营养质量情况以云南、广莫产区香蕉较为明显，镁以云南、海南产区香蕉较为明显。

2.3 香蕉与热带水果中5 种矿物质元素的含量及营养价值比较分析

为了解香蕉与其他热带水果、浆果在5 种矿物质元素在营养价值上的差异，本研究将所测得香蕉数据与芒果、荔枝、葡萄、柿子等5 种热带水果、3 种浆果进行比较。

表6 香蕉与5 种热带水果的5 种矿物质元素含量及INQ比较Table 6 Comparison of contents and INQ values five mineral elements contents in banana and five other tropical fruits

由表6可知，6 种热带水果中香蕉钾、镁元素含量最高，香蕉钾含量是荔枝、菠萝的2～3 倍，香蕉镁含量约是菠萝的4 倍。榴莲、龙眼、香蕉的磷元素含量较高，其中香蕉磷含量是菠萝、芒果的2～3 倍。锌、铁元素在6 种热带水果中含量较低。INQ分析结果表明，香蕉中除锌、铁的INQ低于芒果外，其他3 种矿物质元素的INQ均高于芒果；香蕉中除锌、磷的INQ比荔枝略低外，钾、镁、铁的INQ均高于荔枝。香蕉中除锌和磷的INQ低于龙眼外，其他3 种矿物质元素均高于龙眼。香蕉除锌、铁的INQ低于菠萝，其他3 种矿物质的INQ均高于菠萝。香蕉中钾、镁等5 种矿物质元素的INQ均比榴莲高。

从上述结果及表5可以得出，几种热带水果中香蕉的钾、镁元素的INQ最高，INQ分别为4.40、2.10，说明香蕉果实中钾、镁元素的营养价值比芒果、荔枝、龙眼、菠萝、榴莲热带水果高；香蕉中锌的营养质量低于芒果等4 种热带水果，香蕉中铁元素INQ低于菠萝和芒果，高于荔枝、龙眼、榴莲。由此分析可知，香蕉的营养素钾、镁的营养价值高于芒果、荔枝等5 种热带水果，香蕉可作为特殊人群钾、镁矿物质元素补充的良好来源。香蕉的铁、磷INQ低于1，说明提供铁、磷营养素能力的水平低于提供能量能力，人们在食用香蕉的同时可合理搭配其他水果满足膳食营养补充。

2.4 香蕉与浆果中5 种矿物质元素的含量及营养价值比较分析

表7 香蕉与3 种浆果的5 种矿物质元素含量及INQ的比较Table 7 Comparison of contents and INQ values of five mineral elements in banana and three berries

由表7可知，香蕉与3 种浆果相比较，钾、镁元素含量最高，是葡萄、猕猴桃、柿子中钾含量的2～3 倍，香蕉的镁元素含量是葡萄、猕猴桃、柿子的1～4 倍。磷元素含量高于葡萄、柿子；锌元素含量低于葡萄和猕猴桃，但高于柿子。INQ法分析结果表明，香蕉与葡萄、猕猴桃、柿子相比较，钾、镁INQ均为最高，分别是4.40和2.10；钾元素在香蕉中的INQ最高，其次是葡萄和猕猴桃、最后是柿子；镁元素的INQ在香蕉中最高，是3 种浆果的1～3 倍；香蕉的锌、铁、磷元素的INQ小于1，且均小于葡萄、猕猴桃。从该结果可以看出，香蕉的钾、镁元素的营养价值高于3 种浆果，而香蕉中锌、铁、磷矿物质元素的营养质量低于猕猴桃和葡萄。

3 结 论

香蕉含有钾、镁、锌、铁、磷等矿物质元素，结果显示香蕉中钾含量347.75 mg/100 g、镁含量27.42 mg/100 g、锌含量0.17 mg/100 g、磷含量25.54 mg/100 g，与王春兰等[27]所测得的香蕉中钾含量333.10 mg/100 g、镁含量28.80 mg/100 g、锌含量0.26 mg/100 g、磷含量23.91 mg/100 g结果相近。这些元素是人体进行生长发育和生理代谢活动所必需的营养物质，且它们在人体内不能自行合成，必须通过外界食物摄入满足人体需求。对5 种矿物质在香蕉、5 种热带水果和3 种浆果中的含量进行比较分析，结果表明9 种水果中香蕉的钾（347.75 mg/100 g）含量最高，钾可维持人体渗透压及酸碱平衡，维持肌肉、神经的他感作用[28]，香蕉是高钾低钠食物，可很好地调控血压水平，多食用香蕉对预防高血压等疾病有一定的积极影响[27,29]。同时在9 种水果中香蕉的镁（27.42 mg/100 g）含量最高，其次是榴莲、柿子、荔枝，镁是细胞液中重要的阳离子，可以激活人体生理活动的众多酶系，还可以缓解骨质疏松，同时高寿地区食物中镁含量较高[27,30]，居民可多食用此类水果，有益于人体健康。香蕉果实中锌、铁、磷的含量及INQ较低，因此可根据个人对矿物质的需要，在日常饮食中合理选择和科学搭配食用多种水果。本研究对4 个香蕉主产区的主栽品种宝岛蕉、巴莫蕉、南天黄、威廉斯B6中5 种矿物质元素进行差异性分析并采用INQ法对其进行营养质量评价，结果表明不同品种间矿物质含量有明显的差异，4 个品种间宝岛蕉的钾、镁、铁、磷含量较高。同时结果显示，不同产区间香蕉果实矿物质含量存在一定的差异，其中云南和海南产区香蕉的镁、铁、磷含量相对较高，云南和广莫产区香蕉的钾、锌含量较为丰富。营养质量评价研究结果表明，不同品种、产区香蕉的钾元素的INQ大于4，镁元素的INQ大于2，说明香蕉钾、镁的供给量高于能量供给量，表明香蕉是钾、镁营养价值高，能量低的食物，也是钾、镁矿物元素的良好来源。