香蕉香气成分的研究进展

◎ 麻少莹，吴 亨，戴 霏，黄 杰

（广西农业职业技术大学，广西 南宁 530007）

1 香蕉简介

香蕉是中国重要的亚热带、热带水果之一。香蕉具有独特怡人的香气，营养价值高，自古以来受到人们的喜爱。在20世纪90年代之后，香蕉种植与加工逐渐发展成为产业，是我国南方地区最大的水果产业。2019年，中国香蕉收获面积330.30千hm2，居世界第5位，产量1165.57万t，占世界香蕉产量的12.96%，居世界第2位[1]。香蕉食用方法主要是鲜食，目前也有很多的深加工产品面市，提高了香蕉附加值。近年来，国内外主要研究香蕉果深加工与副产物的综合利用，目前已成熟并形成产业的深加工产品有香蕉干、香蕉果醋、香蕉酒。香蕉副产物的综合利用成熟产品有饲料添加剂、香蕉果胶、膳食纤维。近年来，国内外对香蕉香气研究的重点在于不同品种、产地、成熟度、加工过程等果肉香气物质，而果皮香气成分的研究鲜有报道。本文综述了香蕉香气物质成分、提取香蕉香气成分的方法及其检测与鉴定方法的研究进展。

2 香蕉香气的主要成分

香蕉的香气成分主要由醇类、酸类、醛类、酯类、酮类、酚类化合物组成，其中醇类物质主要为甲醇、正丙醇、乙醇、正丁醇、正戊醇等；酸类物质主要有乙酸，醛类物质主要为己醛、2-己醛、E-2-壬烯醛；酯类物质主要为乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酯、乙酸异戊酯、异戊酸异戊酯等；酮类物质主要为2-戊酮，酚类物质主要为丁子香酚、黄樟素、榄香素等[2-4]。

3 香蕉香气成分提取与分析研究进展

天然香精香料的提取技术有水蒸气蒸馏法、浸提法、压榨法、吸收法、精馏法、超临界CO2萃取法、化学纯化法和结晶分离技术，不同的原料以及香精香料适宜的提取技术方法不一。目前，果实香气物质提取技术主要有固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）、同时蒸馏萃取、溶剂萃取、顶空进样和超临界萃取等，当前最为广泛使用的是SPME法[4-5]。SPME法最初由ARHTURHE和PAWLISZYN创立，经后续研究者多次改进后已日趋成熟，被广泛运用于化工、环境、医药等各领域[6]。SPME法具有操作简便、无需有机溶剂、便于实现自动化，可用于气体、液体和固体等样品中各类挥发性与半挥发性物质的分析，可与多种检测仪器联用，已在各个领域中得到成功应用[7]。

3.1 顶空固相微萃取（SPME）法提取香蕉中香气成分

固相微萃取技术是一种采用涂有固定相的熔融石英纤维来吸附、富集样品中待测物质的分离技术，该技术最大的优点是萃取与浓缩同步进行。SPME是一种集采样、萃取、富集、脱附、进样于一体的样品预处理技术，其装置小巧，便于携带，能精确分析样品中的挥发性成分，在环境、医药、化工等领域广泛运用[8]。近年来，国内外研究学者在提取香蕉香气成分时多采用SPME法[9-10]。

朱虹等[11]采用SPME-GC-MS的方法提取与分析不同成熟阶段“巴西”香蕉的挥发性物质。其着重研究3种极性不同的萃取头对香蕉香气成分萃取的影响，优化了分析条件，建立了稳定的萃取与气质联用分析测定的方法。香蕉香气成分的种类与含量在香蕉不同成熟阶段具有较大差异。不同成熟阶段的分析测定采用的萃取头也不一样。在绿熟阶段，醛类物质是香蕉特征香气的主要来源，大部分醛类具有类似青草味的典型气味。香蕉在进入后熟期前，合成酯类的前体物质较少，相关合成酶活性较低，所以绿熟香蕉中酯类含量较少，此阶段香蕉的果香很淡。酯类物质的含量在黄熟阶段大量增加，特别是乙酸酯和丁酸酯两个主要物质，这对于形成香蕉浓郁的酯香气影响很大。参考Guadagn香气值理论，乙酸酯和丁酸酯代表了黄熟香蕉的特征香气。

陶晨等[12]采用固相微萃取法提取香蕉中的香气成分，利用GC-MS进行分析，共鉴定出39种化学成分，占总峰面积的82.46%；酯类占总峰面积的66.99%，其中异戊酸2－甲基丁酯（19.59%）、丁酸异戊酯（13.45%）和丁酸己酯（8.01%）为主要组份；有机酸类占总峰面积的12.87%，其中亚油酸（7.06%）和十八酸（2.43%）所占的比例较大。王素雅等[13]利用SPME法提取“广东芝麻蕉”香蕉汁香气物质，用GC-MS分析与鉴定各种香气成分。相较于新鲜香蕉，香蕉汁保留了新鲜香蕉特征性香味成分含量约71.50%，主要为如乙酸异戊酯、异戊酸异戊酯、丁酸异戊酯等。但果汁中有机酸、醇类与羰基化合物含量增多，并产生二甲硫醚、呋喃等热加工产物。

黎源[14]研究“巴西”香蕉和“广粉一号”粉蕉的香气成分。“巴西”香蕉不同季节成熟的香气成分有较大差异。不同季节成熟的香蕉香气成分差异的主要物质是乙酸异戊酯、1-甲基乙酸丁酯、丁酸异戊酯、丁酸丁酯、2-甲基丁酸-3-甲基丁酯、丁酸己酯、3-甲基丁酸戊酯、1-辛烯-3-丁酸酯、己醛。3月份成熟的香蕉，其香气物质中酯、醛类物质共有26种，含量为92.72%，其中乙酸酯和丁酸酯类物质分别有6种和14种，其含量分别为23.53%、28.85%。9月份成熟的香蕉香气物质中，酯、醛类物质共有31种，其含量为83.87%，乙酸酯和丁酸酯类物质分别有8种和12种，其含量分别为11.73%、36.91%。不同季节成熟的‘广粉一号’粉蕉香气成分亦有较大差异。3月份成熟的粉蕉香气物质中，酯、醛类物质共有16种，含量为90.9%。9月份成熟的粉蕉香气成分中，酯、醛类物质为22种，含量98.61%。不同季节成熟的‘广粉一号’粉蕉香气成分差异的主要物质是乙酸异戊酯、丁酸异戊酯、己醛、异戊酸异戊酯。

DOU等[15]研究香蕉在不同收货季节挥发性化合物的变化，利用电子鼻技术对3月和9月收获的巴西和广粉1号的挥发性化合物进行了评价，并结合气相固相色谱质谱法（HS-SPME-GC-MS）测定挥发性化合物含量。电子鼻成分分析和雷达指纹图结果表明，3月份收获的巴西香蕉和广粉1号的风味和挥发性成分较9月份收获的有显著不同，3月份收获的香蕉中，巴西香蕉酯类含量为95.29%，广粉1号的相对含量为90.96%，明显高于9月份收货的巴西（59.11%）和广粉1号（61.62%）。只有3月份收获的香蕉果实中含有异丁酸异丁酯、丁酸异丁酯和己酸异丁酯，而9月份收获的香蕉中只含有乙酸己酯。结果表明，3月份收获的果实中挥发性香气成分含量 较高。

ZHU等[16-17]研究了1-甲基环丙烯（1-MCP）对粉蕉果实生理和品质的影响及转录组谱进行了研究。研究结果表明，1-MCP通过抑制果实软化、抑制呼吸速率和乙烯的产生，能显著延缓果实成熟。1-MCP处理延缓了糖的积累，影响了香气挥发物生物合成前体的含量。1-MCP减少了异戊酯、乙酸异戊酯和反式-2-己烯醛和己醛含量，但成熟期，乙酸己酯含量显著增加。转录组分析表明1-MCP显著影响了果实成熟过程中的转录谱，特别是参与氨基酸代谢，其次是代谢产物的生物合成、碳水化合物代谢、脂质代谢、信号转导。1-MCP处理严重抑制了乙烯合成过程中的关键基因及其酶活性。1-MCP处理通过减少前体影响挥发性成分、生长素和挥发物代谢途径相关基因的产生和表达水平，可有效延缓粉蕉果实成熟。

梁水连等[18]对不同后熟时期的“桂蕉1号”香蕉果实进行挥发性物质的分析，并使用气味“ABC”法对果实的香韵进行了分析。结果表明，“桂蕉1号”香蕉的绿熟、黄熟和过熟期共检测出24种相对含量大于1%的挥发性物质，包括醛类、酯类和其他烷烃挥发性物质。其中绿熟期以反式-2-壬烯醛和反式-2-,顺-6-壬二烯醛为主的挥发性物质；黄熟期以反式-2-己烯醛、异丁酸异戊酯和己醛为主的挥发性物质；在过熟期相对含量最高的是乙酸异戊酯。香韵分析结果表明，绿熟期涵盖15种香型，其中脂肪香味香型载荷较大，黄熟期和过熟期分别包含13种和14种香型，其中黄熟期以青香载荷最大，过熟期以果香载荷最大。在不同的成熟阶段，其香气成分的种类和相对含量有较大的变化，并随着果实成熟度的增加，其香韵的种类也有明显的变化，绿熟期和过熟期的香型种类最多，是食品香精开发的最佳时期。

XU等[19]采用固相微萃取、气-质联用技术，研究了香蕉香气在不同干燥阶段随时间的变化规律，以期制备优质香蕉干。结果表明，在正常干燥过程中，总香气类型和主要成分变化不大，酯类物质含量较高，种类最多。干燥至无水状态时，主要成分物质丁酸异戊酯转移为糠醛，醛类、酮类、呋喃类物质明显增多。这些变化与物质成分的物理扩散、生化合成和化学分解有关。

3.2 同时蒸馏萃取（SDE）法提取香蕉中香气成分

同时蒸馏萃取法（Simultaneous Distillation Extraction， SDE）是一种将样品与有机溶剂同时加热至沸腾，少量溶剂就能将样品中的香气成分提取浓缩，是对微量成分萃取浓缩率较高的提取技术[20-22]。

张文灿等[23]采用SDE-GC-MS法分别对“威廉斯”香蕉果肉、香蕉果皮、香蕉果肉果汁及香蕉全果汁的香气成分进行萃取与分析鉴定。研究表明，香蕉全果汁保留了新鲜香蕉的特征香气成分，如乙酸异戊酯、异丁酸异戊酯等，相同成分占全果汁的70.42%。与果肉果汁相比，二者相同成分占全果汁的78.53%，全果汁香气成分与果肉果汁的基本一致，部分成分的含量有较小差异，表明果皮会对香蕉汁的风味产生一定的影响，全果汁与果肉果汁风味基本相似。

DONG等[24]研究矮卡文迪什香蕉品种在传统（Tr）与有机（Or）栽培下，成熟果实的香气特征，主要对比两种栽培方式下其挥发性有机化合物（VOCs）的差异。通过感官面板分析，两种香蕉的提取物都具有典型的香蕉气味。在Tr香蕉和Or香蕉中分别鉴定了66种 和76种VOCs。Or香蕉中挥发性有机物的含量在质和量上都较高。所有被检测到的芳香化合物中酯的浓度最高，其次是醛。其中主要酯类为异戊基醋酸酯、 2-戊醇醋酸酯、丁酸异戊酯、3-甲基丁基-3-甲基丁酸酯、乙酸正丁酯。总Tr香蕉中酯类含量为 28.27 mg·kg-1，Or香蕉中酯类含量为36.34 mg·kg-1。基于感官面板分析，Tr香蕉各方面感官评价优于 Or香蕉。通过化学和生化分析也得到了类似的结论。有机可溶性固形物含量（SSC）、果实硬度、总糖、 D-果糖和蔗糖差异有统计学意义（P≤0.05）。

3.3 超临界萃取法提取香蕉中香气成分

CO2萃取与其他方法相比，因为具有萃取温度低，溶质性质不活泼的特点，所以能提供一种更接近某种天然植物的香味和口味。

麻少莹等[25]采用超临界CO2萃取法提取香蕉皮中香气成分，萃取物为黄色黏稠状物质且具有怡人的香蕉香气，经GC-MS联用仪分析检测，香气成分主要为酯类化合物、醛类化合物、酸类化合物、醇类化合物，其中酯类物质含量约60%，酸类化合物含量约16%，醛类化合物含量约15%，醇类化合物含量约4.5%。

4 展望

结合国内外研究文献报道，SPME法、SDE法、超临界CO2萃取法均可以提取香蕉中的香气成分，但研究者大多采用SPME法；检测分析技术方面主要采用GC-MS法，气味“ABC”法使用较少；研究结果也因香蕉品种、产地、成熟程度、提取方法、检测技术不同而变化。目前各位学者都只是对个别品种进行研究，香蕉香气成分缺乏比较系统的研究，目前的研究不能为制备天然香蕉香精香料提供充分的理论研究基础，后续仍需学者在目前研究的基础上进行系统、全面、深入的研究。