基于成熟度研究不同品种香蕉多酚含量及抗氧化活性的差异

覃翠钠，李志春,2,3, ，何雪梅,2,3，唐 杰，李 丽,2,3，易 萍,2,3，辛 明,2,3，孙 健

（1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007；2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，广西南宁 530007；3.广西香蕉保鲜与加工工程技术研究中心，广西南宁 530007；4.广西农业科学院，广西南宁 530007）

香蕉是芭蕉科芭蕉属植物，其果实成熟后口感香甜，富含营养成分[1-2]。香蕉是我国四大水果之一，截止到2020年，全国香蕉种植面积达到32.6万hm2，产量1153.1万吨，中国香蕉总产量已居世界第二位。目前，世界上香蕉的栽培品种近300多个，可分为鲜食蕉、煮食蕉和菜蕉三类。中国主要的鲜食蕉有香牙蕉（AAA） 、粉蕉（ABB） 、大蕉（ABB） 、龙牙蕉（AAB）和贡蕉（AA） 5个种类[3]。近年来由于加工用途的需要，不同特性的新品种相继被培育出来。GC30加工蕉是源于非洲的新粮用型蕉，国内目前在广州、广西、云南等地进行推广种植，其富含抗性淀粉、多酚等健康成分，营养价值远高于以香牙蕉为主的鲜食蕉，具有很大的应用前景，但是国内有关加工蕉的研究相对较少。

香蕉果肉及果皮都含有多酚、单宁等有效成分，其中多酚是一种具有抗氧化[4-5]、抗菌[6-7]、预防心血管疾病[8]、抗抑郁[9]等功效的物质。李哲[10]和齐静[11]等研究发现香蕉皮多酚对油脂的过氧化有较好的抑制作用。有研究者发现，香蕉及香蕉皮的抗氧化能力与其多酚含量具有相关性[12-14]。冯尚坤[15]研究表明香蕉皮提取物浓度与其抑制肝线粒体脂质过氧化程度呈正相关。而香蕉和香蕉皮的多酚含量受品种及成熟度的影响[16-17]。李健等[18]研究5个蕉类品种在果实催熟过程中多酚含量变化时，发现5个蕉类品种果实的多酚含量有差异，且较催熟前均有所提高。郝俊光等[19]研究表明总酚含量在香蕉成熟过程中呈下降趋势，而过熟果皮的降幅则高达52%。GC30加工蕉是新品种，关于其活性成分及抗氧化活性还没有明确的报道。因此，对新品种GC30加工蕉的果、肉和皮的活性成分和抗氧化活性与主栽品种做一个对比研究，有助于其相关产品的开发与应用。

本文以新品种GC30加工蕉和4个主栽品种（GC02 天宝高蕉（香芽蕉）、GC07 鸡蕉（贡蕉）、GC09粉蕉、GC25大蕉）为对象，研究其不同成熟度下功效成分及抗氧化活性，并选择4个抗氧化指标进行主成分分析，对不同成熟度下不同品种香蕉果、肉、皮的抗氧化活性进行综合评价，突出对比新品种GC30加工蕉与其它品种的抗氧化活性差异，为新品种的选育、开发香蕉相关产品，拓宽香蕉产业奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香蕉 广西壮族自治区南宁市武鸣里建基地香蕉种质资源圃，按照树上8成熟的标准分别采取新鲜生香蕉共5个品种（GC02天宝高蕉、GC07鸡蕉、GC09粉蕉、GC25大蕉、GC30加工蕉），每个品种10 kg。参考Kanazawa等[20]和Zhang等[21]以果实的颜色定义各种采后成熟阶段如表1所示，本试验采用1级和7级香蕉；DPPH 分析纯，Sigma公司；无水乙醇、抗坏血酸、Na2CO3、没食子酸 分析纯，天津大茂；Ferrozine（97%） 分析纯，阿拉丁；氯化亚铁 分析纯，天津科隆；超氧阴离子自由基试剂盒和羟基自由基试剂盒 南京建成科技有限公司。

表1 香蕉皮颜色与成熟阶段的对照Table 1 The banana at different stages as classified by the color of banana peel

UV-1800紫外分光光度计 上海美析仪器责任有限公司；TP5002精密电子天平 上海佑科仪器仪表有限公司；BSA1245分析天平 Sartorlus Group；HH-S4数显恒温水浴锅 金坛市万华实验仪器厂；TG16-WS高速离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。

1.2 实验方法

1.2.2 多酚含量的测定 多酚含量的测定参考Folin酚法[22]。标准曲线制作：分别取0.02 mg/mL没食子酸 0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mL于 10 mL容量瓶中，加入1 mL福林酚试剂和3 mL 7.5 g/100 mL Na2CO3溶液，用纯水定容，摇匀，黑暗处理2 h，采用紫外分光光度计在波长765 nm下测定吸光值。以没食子酸浓度为横坐标，吸光值为纵坐标拟合，得到标准曲线方程为 y=0.2533x+0.0367，R2为 0.9990。结果以没食子酸当量表示（mg GAE/g）。

样品测定：与标准曲线测定方法一致，取1 mL样品代替没食子酸即可。

1.2.3 抗氧化活性测定

1.2.3.1 DPPH自由基清除率 参照郑凤锦等[23]的方法，取试样于离心管中，加入2.0 mL 6.5×10-5mol/L DPPH溶液，摇匀，黑暗处理30 min，取上清液于波长517 nm处测吸光值（Ai）；另取上述试样于离心管中，加入2.0 mL无水乙醇，摇匀，黑暗处理30 min，在波长517 nm处测其吸光值（Aj）；取2.0 mL无水乙醇代替试样反应为参比，其吸光值记为（A0）；同时以VC（20 mmol/L）为对照。测定3次平行取平均值，清除率计算公式如下：

式中：w1表示DPPH自由基清除率，%。

1.2.3.2 超氧阴离子自由基清除能力 超氧阴离子自由基清除能力测定采用超氧阴离子自由基试剂盒。

1.2.3.3 抑制羟自由基能力 抑制羟自由基能力测定采用羟基自由基试剂盒。

1.2.3.4 金属螯合率 金属螯合率测定使用FeCl2溶液与Ferrozine显色法[23]。取试样于离心管中，加入 1.0 mL的 2.0 mmol/L FeCl2溶液及 0.2 mL的0.5 mmol/L Ferrozine试剂，混匀，室温下静置反应10 min后，于波长562 nm处测定吸光值（As）；用纯水替代Ferrozine试剂测得吸光值（Ae）；空白试验用纯水替代试样，测得吸光值（Ar）。同时以EDTA替代试样为对照，重复测定3次，金属离子螯合率w2（%）计算公式如下：

由图2可知，湿式诱捕器在前3周诱捕效果最好，但3种诱捕器均随着时间的变化诱捕效果呈降低趋势，第3和第4周效果甚微，由此可以判断诱捕器诱芯的效果在20 d以内，每隔15～20 d需换一次诱芯。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2016软件进行数据处理，采用SPSS 21.0数据处理软件进行差异显著性分析、相关性分析及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 多酚含量的测定结果

香蕉中活性成分多酚具有抗氧化性，对多种自由基具有良好的清除效果。香蕉的多酚含量测定结果及方差分析分别如图1及表2所示。香蕉皮的多酚含量极显著高于其香蕉肉和果（P＜0.01），其中，7级成熟度皮中多酚含量是整果的2.00～9.74倍、是果肉的2.79～15.52倍；1级成熟度香蕉皮中多酚含量是整果的 3.44～5.88倍、是果肉的 6.26～13.15倍。香蕉是呼吸跃变型水果，在成熟过程中多酚含量的变化会受到外源激素的诱导。高鹏钊等[24]和Lim等[25]研究发现香蕉皮的多酚含量高于果实，Sulaiman等[26]和Faller等[27]报道香蕉皮的多酚含量是其果实的1.5～3.4倍。成熟度对香蕉皮、肉、果的多酚含量没有显著性影响（P＞0.05）。不同品种香蕉果、肉、皮的多酚均存在显著性差异（P＜0.05）。其中，7级GC30香蕉皮的多酚含量最高，7级GC30香蕉果、1级 GC30香蕉果、1级GC30香蕉肉、1级GC30香蕉皮的多酚含量在同类中最高，而7级GC30香蕉肉的多酚含量在同类中排名第三。

表2 不同品种及成熟度的香蕉中多酚含量主体间效应检验Table 2 Inter-subject test of polyphenol content in bananas of different varieties and maturity

图1 不同品种及成熟度的香蕉中多酚含量变化Fig.1 Changes of polyphenol content in bananas of different varieties and maturity

2.2 不同品种及成熟度的香蕉抗氧化活性试验结果

2.2.1 不同品种及成熟度香蕉的DPPH自由基清除率 DPPH自由基是一种很稳定的氮中心的自由基，常用于抗氧化成分的体外抗氧化活性评价。不同品种及成熟度香蕉的DPPH自由基清除率及方差分析结果分别如图2、表3所示。7级香蕉皮、肉、果的DPPH自由基清除率极显著高于其1级香蕉皮、肉、果（P＜0.01）。其中，7级成熟度的整果、肉和皮的DPPH自由基清除率分别比1级成熟度的高6.31～16.45%、3.70～13.29%、4.55～15.22%。根据方差分析结果，香蕉果、肉、皮的DPPH自由基清除率没有显著性差异（P＞0.05），这与相关文献的研究结果一致。黄素梅等[28]研究结果表明成熟香蕉皮、果的DPPH自由基清除率高于未成熟香蕉皮、果，且其DPPH自由基清除率与多酚含量呈正相关。Hang等[29]发现，随香蕉成熟度增加，DPPH自由基清除率增强。不同品种香蕉皮、肉、果的DPPH自由基清除率没有显著性差异（P＞0.05）。因此，GC30香蕉果、肉、皮的DPPH自由基清除率与其余四个品种相比没有表现出优势。

图2 不同品种及成熟度的香蕉的DPPH自由基清除率Fig.2 Scavenging activity on DPPH free radicals of banana form different varieties and maturity

表3 不同品种及成熟度香蕉的DPPH自由基清除率主体间效应检验Table 3 Inter-subject test of scavenging activity on DPPH free radicals of banana form different varieties and maturity

2.2.2 不同品种及成熟度香蕉的超氧阴离子自由基清除能力 超氧阴离子自由基是人体产生的活性氧自由基，能引发体内脂质过氧化，加快肌体衰老，诱发皮肤病变、心血管疾病等，严重危害人体健康，而人体可以通过超氧化物歧化酶将其清除。由图3及表4可知，香蕉果、肉和皮的超氧阴离子自由基清除能力没有显著性差异（P＞0.05）。7级香蕉皮、肉、果的超氧阴离子自由基清除能力极显著高于其1级香蕉皮、肉、果（P＜0.01）。其中，7级成熟度的果、肉和皮的超氧阴离子自由基清除能力分别比1级成熟度的高 64.32～77.79、66.90～127.01、55.60～70.95 U/L。这可能是因为不同是样品中Vc、黄酮类化合物、超氧化物歧化酶的含量差异[30]。不同品种香蕉皮、肉、果的超氧阴离子自由基清除能力没有显著性差异（P＞0.05），这表明GC30香蕉果、肉、皮的超氧阴离子自由基清除能力与其余四个品种相比没有表现出优势。

图3 不同品种及成熟度香蕉的超氧阴离子自由基清除能力Fig.3 Scavenging activity on super oxide anion free radicals of banana of different varieties and maturity

表4 不同品种及成熟度香蕉的超氧阴离子自由基清除能力主体间效应检验Table 4 Inter-subject test of Scavenging activity on super oxide anion free radicals of banana from different varieties and maturity

2.2.3 不同品种及成熟度香蕉的抑制羟自由基能力羟自由基是氢氧根失去一个电子形成的，具有极强的氧化能力，可氧化破坏蛋白质、核酸、糖类、脂类等。相关研究表明，酚类物质、单宁类物质及黄铜与羟自由基清除能力相关。如王妙飞等[31]研究发现，香蕉皮黄酮对羟自由基具有较强的清除能力。根据图4及表5可知，香蕉皮、肉和果的抑制羟自由基能力没有显著性差异（P＞0.05）。7级香蕉果、肉、皮的抑制羟自由基能力均极显著高于1级香蕉果、肉、皮（P＜0.01）。其中，7级成熟度的果、肉和皮的抑制羟自由基能力分别比1级成熟度的高2.67～5.66、3.85～8.10、4.87～6.89 U/mL。不同品种香蕉皮、肉、果的抑制羟自由基能力没有显著性差异（P＞0.05），这表明GC30香蕉果、肉、皮的抑制羟自由基清除能力与其余四个品种相比没有表现出优势。此外，本文中7级香蕉皮、肉、果表现出与VC相似的抑制羟自由基活性，说明其对羟自由基具有清除能力。

图4 不同品种及成熟度香蕉的抑制羟自由基能力Fig.4 Ability of inhibiting hydroxyl free radicals of different varieties and maturity bananas

表5 不同品种及成熟度香蕉的抑制羟自由基能力主体间效应检验Table 5 Inter-subject test of ability on inhibiting hydroxyl free radicals of banana from different varieties and maturity

2.2.4 不同品种及成熟度的香蕉的金属螯合率 金属螯合率是体外抗氧化的测定指标之一，其抗氧化原理是通过螯合作用将金属离子包裹其中，阻止金属离子起作用，从而防止过量的铁导致脂质过氧化，诱发自由基和脂质过氧化物的产生[32-33]。图5、表6分别为香蕉金属螯合率测定及方差分析结果。香蕉皮的金属螯合率极显著大于香蕉果、肉（P＜0.01），7级成熟度皮的金属螯合率是整果的1.51～7.81倍、是果肉的3.48～6.96倍；1级成熟度皮的金属螯合率是是果的0.92～1.57倍、是肉的0.96～2.00倍。陈途等研究蛇莓的抗氧化活性发现，铁螯合能力与总酚正相关[34]。品种和成熟度对香蕉皮、肉、果的金属螯合率没有显著影响（P＞0.05）。GC30香蕉果、肉、皮的金属螯合率与其余四个品种相比没有表现出优势。

图5 不同品种及成熟度香蕉的金属螯合率Fig.5 Effects of banana from different varieties and maturity concentrations on chelation of the metal chelation rate

表6 不同品种及成熟度香蕉的金属螯合率主体间效应检验Table 6 Inter-subject test of chelation of metal chelation rate of banana from different varieties and maturity

2.2.5 基于主成分分析不同品种及成熟度香蕉的抗氧化活性 主成分分析法利用降维的思想，把多个指标转化为少数几个综合指标的一种多变量数据进行最佳综合简化的多元统计方法。以DPPH自由基清除率、金属螯合率、超氧阴离子自由基清除能力、抑制羟自由基能力为指标进行主成分分析。首先将不同品种及成熟度的香蕉抗氧化指标测定结果进行相关性分析，其分析结果如表7所示。

由表7可知，DPPH自由基清除率与超氧阴离子自由基清能力、抑制羟自由基能力存在极显著相关性（P＜0.01），说明存在一个公因子模型，这个公因子模型对DPPH自由基清除率、超氧阴离子自由基、抑制羟自由基都有贡献，但贡献的程度不同，所以有必要对4个抗氧化指标进行主成分分析。提取两个主成分进行分析，其特征值及累积贡献率如表8所示。

表7 抗氧化活性指标相关性分析Table 7 Analysis of the antioxidant activity evaluation factors

根据表8可知，主成分1的特征值为2.233，方差贡献率为55.817%，主成分2的特征值为1.093，方差贡献率为27.325%，两个主成分累积贡献率为83.145%，很好的保留了4个抗氧化指标的原始信息。主成分分析载荷矩阵如表9所示。

由表8及表9可得抗氧化指标主成分分析得分载荷矩阵，如表10所示。

表8 不同品种及成熟度香蕉的抗氧化指标主成分分析的特征值及累积贡献率Table 8 Characteristic value and cumulative contribution rate of the antioxidant activity evaluation factors of banana of different varieties and maturity

表9 不同品种及成熟度香蕉的抗氧化指标主成分分析载荷矩阵Table 9 Main components loading matrix of the antioxidant activity

根据表10可得主成分1和主成分2得分模型分别如下式：

表10 不同品种及成熟度香蕉的抗氧化指标主成分分析得分载荷矩阵Table 10 Principal component load factor of the antioxidant activity indexes of banana of different varieties and maturity

联立式（1）和式（2）可得4个抗氧化指标综合评价得分计算模型：

根据式3可得不同品种及成熟度香蕉的抗氧化活性综合评价及排名情况，如表11所示。

表11 不同品种及成熟度香蕉抗氧化能力指标综合评价值及排名Table 11 Comprehensive score and rankings of banana of different varieties and maturity

由图6可知，主成分1主要与DPPH自由基清除率、超氧阴离子自由基清除能力、抑制羟自由基清除能力正相关，且主成分1占的权重较大，所以结合DPPH自由基清除率、超氧阴离子自由基清除能力、抑制羟自由基清除能力的测定分析结果，7级的香蕉果、肉、皮的抗氧化活性指标综合评价值较高。其中，7级GC30香蕉皮的抗氧化活性指标综合评价值最高，排名第一，这与多酚含量的测定结果一致[30]。其次，7级GC30香蕉肉排名第六，在同类中排名最高。而级GC30香蕉果排名第十四，在7级香蕉果中排名最后，显示出比同类较差的抗氧化活性。此外，1级 GC30香蕉皮、1级 GC30香蕉果、1级GC30香蕉肉分列第十六、十七、十八名，在1级香蕉皮、果、肉中显示了较好的抗氧化活性。

图6 不同品种及成熟度香蕉抗氧化活性指标主成分分析载荷图Fig.6 Main components loading diagram of antioxidant activity of banana of different varieties and maturity

3 结论

所有品种的香蕉皮多酚含量显著高于果、肉，且不同品种香蕉皮、肉、果的多酚含量具有显著性差异，其中1级和7级GC30香蕉皮、肉、果（除7级GC30香蕉肉）的多酚含量在同类中最高。所有品种的7级香蕉皮、肉、果相较于其1级具有较好的自由基清除能力，而GC30与其余4个品种的自由基清除能力没有显著性差异。所有品种的香蕉皮相比于果、肉具有较好的金属螯合率，GC30与其余4个品种的金属螯合率没有显著性差异。GC30香蕉果、肉、皮与同类相比，抗氧化活性综合评价排名较高，其抗氧化活性具有一定的优势。以上研究结果为香蕉分级分类加工与应用、开发香蕉产品提供数据支撑。