香蕉色素研究进展

洪佳敏，吴水金，张 帅，林宝妹

（福建省农业科学院亚热带农业研究所，福建 漳州 363005）

0 引言

香蕉是世界四大水果之一，在我国南方各地广泛种植，其营养丰富，含有多酚、多糖、类胡萝卜素等功能成分，具有抗菌、抗氧化、抗癌、降血糖[1]等功效。香蕉可鲜食，也可加工成香蕉片[2]、香蕉粉、果汁、果酒等产品。近年来，随着科技的进步，香蕉深加工产业迅速发展。对香蕉色素的种类、提取方法、稳定性及影响色素含量的因素进行研究，以期为香蕉色素的研究与开发利用提供参考。

1 香蕉色素分类

1.1 类胡萝卜素

香蕉果皮和果肉中主要积累的类胡萝卜素为叶黄素、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素[3]。香蕉果皮中总类胡萝卜素含量普遍高于果肉，其类胡萝卜素的成分确定为叶黄素、β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、紫黄质、金黄质、新黄质、异黄酮、β-隐黄质和α-隐黄质[4]。但有少数香蕉品种的果肉中总类胡萝卜素含量高于果皮[5]。

1.2 花青素

花青素具有抗氧化、抗病毒、抗癌、抗菌、抗炎等多种功效。香蕉中花青素主要存在红色香蕉皮、紫色香蕉皮、花苞片等。

大部分成熟香蕉的果皮是黄色的，但也有一些品种的果皮是红色或紫色。Fu X等人[6]对红色品种“红蕉王”和黄色品种“芭蕉”的果皮和果肉中色素的含量和组成进行了研究。发现“红蕉王”果皮的颜色主要由含有花青素的表皮细胞决定。芸香苷衍生物花青素、芍药苷、哌替啶和苹果糖苷是红皮香蕉特有的，可能也是香蕉皮是红色的原因。刘洁云等人[7]对“红粉1号”和“金粉1号”进行种植对比试验，发现“红粉1号”叶柄、生果皮、熟果皮叶绿素含量低于“金粉1号”，各器官花色素苷含量、花色素苷/叶绿素的比值显著高于“金粉1号”。Deng S等人[8]研究闽侯野生香蕉紫色果皮的形成机理，发现次生代谢产物的差异积累导致了颜色差异。花色素苷生物合成相关基因的差异表达与闽侯野生香蕉紫色果皮的形成有关。Begum Y A等人[9]研究超声波辅助香蕉花苞片中提取花青素工艺，发现溶剂与溶质比为15∶0.5，乙醇体积分数为53.97 mL/100 mL，花青素含量为56.98 mg/100 g。高效液相色谱结果表明，花青素-3-O-葡萄糖苷和芍药苷-3-O-葡萄糖苷是花青素的2种成分。Sujithra S等人[10]使用4种不同溶剂对香蕉苞片花青素提取，发现苞片花青素含量为32.14 mg/100 g，抗氧化活性为1.32±0.16 mg/mL。

1.3 原花色素

原花色素属于多酚化合物，广泛存在于植物中，具有很好的抗氧化等功效。贾宝珠等人[11]以香蕉皮为原料，采用溶剂提取法和超声波辅助提取法对原花色素的提取工艺进行研究。结果表明，溶剂提取法提取原花色素的最佳工艺条件为丙酮体积分数75%，料液比1∶12（g∶mL），提取温度50℃，提取时间90 min，原花色素提取得率为0.459%，纯度为6.01%；超声波辅助提取法原花色素的最佳工艺条件为丙酮体积分数75%，料液比1∶10（g∶mL），超声温度50℃，超声时间35 min，原花色素提取得率为0.685%，纯度为9.57%。

1.4 黑色素

黑色素是酪氨酸经过一连串化学反应所形成的一种生物色素。香蕉皮在空气中放置一段时间就会产生黑色素而逐渐变黑。朱庆英等人[12]将发黑的香蕉皮内层软皮用浓盐酸浸泡10 h以上，滤渣用2倍香蕉皮质量的1 mol/L氢氧化钠在80℃下提取10 min后，加入碱液用量2/3的2 mol/L的盐酸沉淀，重复此操作3次，最后将香蕉皮黑色素用去离子水洗涤至中性，常温下真空干燥，即得晶体状香蕉皮黑色素，产率约为0.6%。由紫外分光光度法测得香蕉皮黑色素的最大吸收波长为410 nm，经红外图谱分析其结构是邻苯二酚型。

2 香蕉色素提取方法

2.1 溶剂提取

Ove T A等人[13]采用乙醇提取香蕉花苞片中的总花青素溶液，经紫外-可见分光光度法表征，其含量为224.41±1.91 mg/kg，在pH值为4的40%溶剂质量分数下最高，花青素的颜色随着pH值的增加而降低，色相角的值在（73.69±0.33）～（-71.14±1.39），表明颜色从黄色到洋红，是花青素的自然颜色。Li J M等人[14]以香蕉皮为原料，采用碱-酸法提取黑色素的最佳提取条件为盐酸浸泡时间5 h，碱性溶液pH值14，提取时间20 min，提取温度70℃，吸光度约0.309 A。香蕉皮黑色素在高温下稳定，不同光源照射，还原剂共存，但在室温下稳定。

2.2 超声辅助提取

郭雪玲等人[15]采用超声波提取香蕉皮色素的较佳工艺条件为超声功率360 W，提取时间11 min，乙醇体积分数40%，料液比1∶20（g∶mL），超声一次（11 min），初始温度50℃。在优化工艺条件下提取的香蕉皮色素具有较好的耐热水稳定性及耐酸碱稳定性。吴青莹等人[16]研究发现用超声波辅助提取法，得到香蕉皮中类胡萝卜素提取量平均值为13.740 mg/g，在提取时间仅为20 min的情况下，比普通浸提法的提取量增加9.56%，提取效率大大提高。

2.3 酶辅助提取

贾宝珠等人[17]采用酶解辅助提取法对香蕉皮中原花色素的提取工艺进行优化。结果发现酶解试验的最佳工艺为酶添加量0.8%，酶解温度50℃，酶解时间45 min；提取试验的最佳工艺为料液比1∶23（W/V，g∶mL），提取温度65℃，提取时间75 min。在最佳的工艺条件下，原花色素的提取得率为1.702%。

2.4 协同提取

闵莉静等人[18]以香蕉皮为原料，采用酶-超声双辅助提取香蕉皮黑色素，发现最佳条件为纤维素酶与果胶酶协同作用，酶的作用时间为1.5 h，酶作用环境为pH值4，加碱后溶液pH值14，超声功率100 W，超声时间10 min，盐酸浸泡时间0 h，提取温度70℃，吸光度0.923 A，比碱-酸法、超声波辅助提取法效果更好。

3 香蕉色素稳定性研究

胡会刚等人[19]研究发现香粉1号香蕉果肉的黄色素对高温不稳定，耐光性较差，适宜在中性或碱性环境中使用；可与H2O2共同使用，不能与蔗糖、NaCl、柠檬酸和NaSO3混用；Fe3+对该色素有增色作用，Al3+、Ca2+和K+有破坏作用，Mg2+和Na+对该色素基本无影响。王凌云等人[20]研究发现香蕉皮黄色素对光、氧化剂、还原剂、蔗糖、食盐、柠檬酸、山梨酸钾、亚硝酸钠、苯甲酸钠、维C耐性较强；对热不稳定，在70℃以上极易褐变；在pH值＞6.0时不稳定，颜色发生陡然变化；且该色素对六偏磷酸钠不稳定。贾宝珠等人[17]研究发现随着温度的升高和时间的延长，香蕉皮原花色素稳定性逐渐降低。抗坏血酸、柠檬酸和苹果酸对香蕉皮原花色素具有保护作用。Na+、Ca2+、K+、Cu2+和Fe3+等金属离子会对香蕉皮原花色素起破坏作用，其中Cu2+和Fe3+的影响最为显著。苯甲酸钠和山梨酸钾会降低香蕉皮原花色素的稳定性，但影响相对较小。

4 影响香蕉色素含量的因素

4.1 不同品种、不同成熟度的影响

不同品种、不同成熟度对香蕉中类胡萝卜素的含量有一定的影响。Mbabazi R等人[21]研究发现不同品种对香蕉中类胡萝卜素的平均含量存在相当大的差异。Aquino C F等人[22]研究发现香蕉成熟果肉中叶黄素含量比未成熟果肉增加36%，α-胡萝卜素和β-胡萝卜素水平分别降低7.3%和8.5%。成熟果肉中的总类胡萝卜素浓度比未成熟果肉中的高17%。Zhu L等人[23]发现在香蕉成熟过程中总类胡萝卜素含量持续升高，在成熟阶段达到峰值，随后下降。Chandra R D等人[24]也证实了香蕉类胡萝卜素含量与果实的成熟度有关。

4.2 温度、光照的影响

Fu X等人[25]研究发现在光照和高温下成熟香蕉果肉中的α-胡萝卜素与β-胡萝卜素的比例异常高，类胡萝卜素含量显著增加（p≤0.05）。可能是成熟过程中的高温上调了α-和β-胡萝卜素生物合成途径相关基因的转录水平及其编码酶的活性。

4.3 其他因素

刘伟鑫等人[26]发现“巴西”蕉果皮在自然后熟过程中，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均呈下降趋势，类胡萝卜素含量逐渐上升；乙烯处理后0，1，2 d，总叶绿素含量由32 μg/g下降到2 μg/g，同时类胡萝卜素迅速合成；1-MCP处理延缓了果皮叶绿素含量降解和类胡萝卜素含量积累。在自然后熟和乙烯处理后，类胡萝卜素含量变化与叶绿素b含量变化分别达到显著、极显著负相关；而1-MCP处理后类胡萝卜素含量变化与叶绿素b相关性不显著。

Maduwanthi S D T等人[27]分析不同催熟剂对香蕉果皮和果肉中主要色素的影响，在自然成熟的样品中，果皮和果肉中的β-胡萝卜素含量最高，分别为553.70±52.04 μg/100 g和314.89±1.75 μg/100 g。乙烯利处理的香蕉果肉中β-胡萝卜素和叶黄素含量显著降低（p＜0.05），其记录值分别为146.74±0.72 μg/100 g和189.87±2.27 μg/100 g。自然成熟香蕉果肉中叶黄素含量显著（p＜0.05）高于处理过的香蕉。乙烯利和乙炔处理可显著影响香蕉皮和果肉中的色素含量。

5 结语

香蕉色素包括类胡萝卜素、花青素、原花色素、黑色素等。目前，香蕉色素提取技术以溶剂提取、超声辅助提取较多，可尝试多种提取方法结合以提高提取率，降低成本。一些用于香蕉色素新型提取分离方法，如超高压提取法、超临界CO2流体萃取法等及色素纯化鲜见报道。香蕉中胡萝卜素和原花色素对热、光不稳定，是需要解决的问题。加大对香蕉色素的应用性研究，以期为香蕉色素的应用提供依据，为香蕉资源优化和深度开发提供参考。