香蕉营养品质与功能特性研究进展

杨 凤，刘灿灿，邓贵明，何维弟，李春雨，易干军，盛 鸥

（1.华南农业大学生命科学学院，广东 广州 510640；2.广东省农业科学院果树研究所/农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室/广东省热带亚热带果树研究重点实验室，广东 广州 510640）

香蕉为芭蕉科芭蕉属的果树，在我国是继苹果、柑橘和梨后的第四大水果，其营养丰富、芳香美味，深受人们喜爱，成为世界鲜果中产量、贸易量和贸易额最大的水果［1］。香蕉栽培面积广泛，主要分布在亚洲、非洲和美洲的热带和亚热带地区。据联合国粮食及农业组织统计，全世界约有136 个国家和地区种植香蕉，2020 年全世界香蕉收获面积和产量分别达到555.71 万hm2和13 170.63 万t，其中印度香蕉收获面积（87.80 万hm2）和产量（3 150.40 万t）最多，均居世界第1 位；我国在世界香蕉生产中也占有较高比重，我国香蕉收获面积（35.35 万hm2）和产量（1 187.26 万t）均位居世界第3 位和第2 位，产地主要分布在广东、广西、云南、海南、福建和台湾等地［2］。

香蕉果肉不仅含有丰富的营养成分，如矿物质、抗性淀粉、膳食纤维等，还含有酚类化合物、类胡萝卜素、植物甾醇、胺类、抗氧化剂等活性物质，具有降血糖、降血压、抗菌、抗氧化、抗溃疡等多种功能，营养价值极高［3］。香蕉皮约占果实重量的30%，人们一般将其作为废弃物丢弃，造成严重的环境污染和资源浪费［4］。此外，香蕉花也富含多种活性成分，具有较高的研究价值。香蕉作为一种典型的呼吸跃变型水果，色泽以及果肉颜色会在短时间内发生变化，面临贮藏期短、品质易退化、加工滞后等问题，集中上市期间易滞销，造成大量鲜果腐烂，导致采后损失严重［5］。同时，台风、霜冻等自然灾害也会导致大量残次果。香蕉的精深加工可以提高资源利用率和产品附加值，促进农民增收和乡村振兴，对我国香蕉产业可持续发展具有重要意义。目前国内香蕉主要的加工产品有香蕉饮料、香蕉粉、香蕉片等。由于香蕉富含果胶、糖类、单宁等物质，在加工过程中极易发生褐变，造成颜色和风味劣变，同时由于粘度高，也使其渣汁分离困难，限制了香蕉加工产业的发展［5］。本文对香蕉营养品质、功能特性与加工产品进行综述，以期为香蕉功能性食品的研发提供理论参考。

1 香蕉的营养成分

1.1 矿物质元素

香蕉含有大量人体必需的矿物质元素，如钾、镁、磷和铁等，是饮食中矿物质元素的良好来源，对人体健康有益。梁水连等［6］发现香蕉富含钾、镁元素，每100 g 香蕉果实中钾、镁含量分别为347.75、27.42 mg，其中，钾含量是荔枝、菠萝和葡萄的2～3 倍，镁含量为芒果、荔枝和菠萝的2～4 倍。钾元素可用于维持人体渗透压及酸碱平衡，缓解肌肉紧张。香蕉作为一种典型的高钾低钠水果，具有一定的降血压作用。傅金凤等［7］研究了成熟度对Plantain 和香牙蕉两种香蕉矿物质含量的影响，发现香芽蕉果肉中钾含量高于Plantain，但Plantain 在后熟期可更多地保留钾元素，说明Plantain 品种在深加工食品方面更具优势。彭晓莉等［8］探究了补充镁元素对高脂高糖膳食诱导大鼠肥胖的影响，发现补充镁元素能够有效预防肥胖发生，改善脂代谢和胰岛素抵抗状态。因此，通过食用香蕉可摄取人体需要的钾、镁元素，起到调节人体机能的作用。

1.2 抗性淀粉

抗性淀粉是指不能在健康人体内被小肠消化、吸收的淀粉及其降解产物的总称［9］。青香蕉果肉含有大量抗性淀粉，在人体中可被结肠细菌发酵成短链脂肪酸，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，可刺激结肠血流以及液体和电解质的吸收，起到预防结肠癌、调节血糖浓度、降低胆固醇、减轻体重的作用［10-12］。未成熟香蕉粉中总淀粉含量为73.36%（含17.50%抗性淀粉）、膳食纤维含量为14.52%，表明未成熟香蕉果实是获得含有高抗性淀粉香蕉粉的合适来源［13］。不同香蕉品种之间抗性淀粉含量也存在一定差异，陈平生［14］测定4个香蕉品种的抗性淀粉含量时发现，与香牙蕉（64.40%）、大蕉（61.80%）和皇帝蕉（45.92%）相比，粉蕉（73.47%）抗性淀粉含量最高，随着香蕉成熟度增加，抗性淀粉发生降解，其含量显著降低。

1.3 膳食纤维

膳食纤维是指不能被小肠消化吸收的物质，主要来自于植物细胞壁，包括纤维素、半纤维素、木质素等，具有预防肥胖、降血糖、降血脂、调节肠道菌群、增加肠胃蠕动改善便秘等多种生理功能［15］。香蕉皮约占果实重量的30%～40%，在香蕉加工过程中通常将其作为废弃物丢掉，造成严重的资源浪费。研究发现，成熟香蕉皮含有32%的膳食纤维，可作为廉价优质膳食纤维的重要来源，以提高产品附加值［15］。与香蕉皮相比，香蕉果肉中膳食纤维含量较低，且不同香蕉品种之间膳食纤维含量也存在差异。陈海强等［16］研究了3 种香蕉果肉中膳食纤维的含量，发现粉蕉中膳食纤维含量最高，其次为大蕉、香牙蕉，其含量随着香蕉成熟度的增加而增加。

2 香蕉的活性成分

2.1 酚类化合物

酚类化合物包括黄酮、花青素和缩合单宁等，具有抗氧化活性，这归因于其清除自由基或螯合金属离子的能力［17］。柯薇［18］发现香蕉皮中多酚类物质可用作抑菌剂，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉均具有抑制作用，且对细菌的抑制效果更为显著。因此，在膳食补充剂、食品成分和药物中添加天然酚类化合物变得越来越重要。在香蕉生长周期的不同阶段，酚类化合物及其衍生物存在于不同的香蕉组织中。在香蕉皮和果肉中观察到花青素，如矮牵牛苷、苹果皮苷、三角皮苷、氰基苷和花青素。在甜香蕉的汁液中还发现了黄酮类物质，如芹菜素、柚皮素、杨梅素、山奈酚和槲皮素。香蕉皮提取物中没食子酸含量约为29 mg/g，原花青素含量约为3 952 mg/kg，还有少量的黄酮醇苷。香蕉果肉中总游离酚类物质含量较高，每100 g 鲜果肉中没食子酸含量为11.8～90.4 mg。另外，香蕉果肉中还有可溶性缩合单宁，如表儿茶酸、表儿茶素和没食子茶素-儿茶素二聚体。张晋芬等［19］利用反相高效液相色谱法分析了香蕉中多酚化合物的含量，发现果皮比果肉含有更多的多酚种类和含量，香蕉皮中儿茶素含量最高、为0.2488 mg/g。香蕉花也富含酚类化合物，如花青素、单宁和其他糖苷，每100 g干样中没食子酸含量约为1 690 mg。

2.2 类胡萝卜素

类胡萝卜素以α、β-胡萝卜素为主，作为维生素A 的前体，在人体内可以转化为维生素A。饮食中缺乏维生素A 会导致视力下降、贫血、生长发育不良等症状。一些研究者，对不同品种香蕉中β-胡萝卜素含量进行测定。与其他非流行品种香蕉（如Asupina 和Karat）相比，著名的Cavendish 品种可食用部分的β-胡萝卜素含量很低，每100 g 中约为21～70 μg。在密克罗尼西亚和东非发现的香蕉含有较高水平的类胡萝卜素，可作为维生素A 补充剂纳入饮食［20］。在澳大利亚一些地区发现带有黄色或黄色橙色果肉的香蕉含有高水平的类胡萝卜素，如Asupina、Kirkirnan、Pisang Raja、Horn Plantain、太平洋Plantain、Kluai Khai Bonng、Wain、Red Dacca、Lakatan 和Sucrier。产自巴布亚新几内亚的香蕉果肉中β-胡萝卜素含量最高，达2 594 μg/100 g。红香蕉和Karpooravalli 等印度品种，在果肉和果皮中含有最大的类胡萝卜素积累量，其次是Rasthali 和Hill 香蕉。Dhandapani等［21］发现印度著名橙肉品种Nendran 在食用果肉中的β-胡萝卜素含量较高（1 362 μg/100g），可能是由于香蕉果皮和果肉中存在两种八氢番茄红素合成酶基因亚型，这两种亚型的存在使Nendran 在果肉中积累了更多的β-胡萝卜素。香蕉果实成熟时类胡萝卜素含量增加，未成熟水果含量中约560～4 680 mg/100 g，成熟水果含量约1 680～10 630 mg/100 g。香蕉皮在成熟过程中由绿色变为黄色是由于叶绿素和类胡萝卜素含量的变化所致，香蕉皮中类胡萝卜素含量以叶黄素当量计为3～4 μg/g［22］。摄入类胡萝卜素可以预防慢性疾病，如某些癌症、心血管疾病、糖尿病、炎症性疾病、动脉硬化和年龄相关性黄斑变性疾病［23］。

2.3 脂肪酸和植物甾醇

香蕉中主要的亲脂化合物为脂肪酸、甾醇和铍酯，饱和脂肪含量很低，几乎没有胆固醇。香蕉中含有0.2%～0.4%的脂肪酸，由棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的混合物以及较低数量的植物甾醇组成［24-25］。Oliviera等［26］研究了Dwarf Cavendish 香蕉果肉和果皮的亲脂性提取物的化学成分，发现脂肪酸、甾醇和甾醇酯是香蕉组织中存在的主要亲脂性成分，其次为甘油二酯、甾醇糖苷、长链脂肪醇和芳香族化合物。香蕉果肉中脂肪酸含量更高，尤其是不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸和油酸，而在香蕉皮中，游离甾醇和甾醇酯较为丰富。此外，甾醇糖苷主要存在与香蕉果肉中。一些研究者测定了未成熟香蕉果皮和成熟香蕉果肉中的脂肪酸和甾醇含量。例如，Villaverde等［27］采用气相色谱-质谱法鉴定了10 个香蕉品种未成熟果皮的亲脂性提取物，发现其含量约占材料干重的2%～3%，主要化合物为甾醇和脂肪酸，分别占亲脂性成分总量的55.1%～87.5% 和10.6%～43.2%。Vilela等［25］采用相同方法测定了10 个香蕉品种成熟果肉的亲脂性提取物的化学成分，发现其含量约为干物质重量的0.4%，主要化合物同为脂肪酸和甾醇，分别占亲脂性成分总量的68.6%～84.3%和11.1%～28.0%。

2.4 胺类

生物活性胺或生物胺是主要由氨基酸脱羧或醛酮胺化和转氨化形成的含氮化合物，具有3,4-二羟基苯基（儿茶酚）核，通常称为儿茶酚胺。香蕉含有丰富的儿茶酚胺，摄入香蕉能显著增加尿液的儿茶酚胺，以及血液和尿液的去甲肾上腺素和多巴胺水平。罗云等［28］利用高效液相色谱法测定了香蕉中3 种胺类物质的含量，得出5-羟色胺和色氨酸含量分别为3.76～17.5 mg/kg 和7.76～43.6 mg/kg，未检测到褪黑素。香蕉果皮中多巴胺含量高于果肉，Cavendish 香蕉果皮中多巴胺含量为80～560 mg/100 g，成熟果肉中多巴胺含量为2.5～10 mg/100 g。多巴胺含量随香蕉成熟度的增加而降低，Cavendish 和Prata 香蕉品种在成熟过程中，其果肉中5-羟色胺水平降低［29］。儿茶酚胺、肾上腺素和去甲肾上腺素主要参与交感神经控制血压和代谢过程，尤其是脂肪和葡萄糖的转化。多巴胺是控制行为和运动功能的重要神经递质。多巴胺不足会导致抑郁，失去运动控制，缺乏执行常规任务的动力，通过饮食直接增加多巴胺可以减轻这些症状。香蕉是多巴胺和L-酪氨酸的丰富食物来源，可以改善低多巴胺水平。血清素是由L 色氨酸形成的另一种神经递质，在成熟和未成熟香蕉的果肉和果皮中均大量存在。

2.5 抗氧化剂

植物性饮食可以减少与氧化应激相关的疾病，如癌症、糖尿病、肥胖症、心脏病和帕金森病。抗氧化剂能有效清除自由基和活性氧或氮，有助于改善慢性疾病。众所周知，香蕉果肉和果皮中含有的酚类、黄酮醇、多巴胺、类胡萝卜素和维生素C 是有效的抗氧化 剂，能清除自由基。Adedayo等［30］研究了3 个香蕉品种的抗氧化特性，发现香蕉品种对DPPH 自由基的清除具有剂量依赖性，Musa sapientum（Latundan banana，IC50=16.33 mg/mL）和Musa acuminata（Red Dacca，IC50=18.09 mg/mL）显示出比Musa acuminata（Cavendish banana，IC50=21.84 mg/mL）更高的自由基清除活性。Aquino等［31］通过对15 个香蕉品种的抗氧化能力进行评价，发现与未成熟果肉相比，成熟果肉可更有效地去除自由基，且抗氧化性与基因型特异性有关，如Ouro(AA)似乎优于其他品种，自由基清除率为95.36%，Marmelo（ABB）具有最低的自由基清除效率。15 个品种中，成熟果皮的抗氧化能力高于未成熟果皮，这些香蕉品种的抗氧化性也归因于提取物中的酚类化合物、类胡萝卜素、维生素C 和矿物质。此外，在香蕉果实中发现了另一种抗氧化剂-没食子儿茶素。果皮中没食子儿茶素的含量（158 mg/100 g干重）高于果肉（29.6 mg/100 g 干重），表明香蕉皮提取物具有更强的抗氧化活性。香蕉花是香蕉工业的另一个副产品，其醇提取物由于黄酮和多酚的存在而具有较强的抗氧化活性。通过对两个印度品种Poovan 和Monthan 花序的醇提取物的抗氧化能力进行检测，发现其与酚类物质、类黄酮和维生素E 含量有关，Poovan 花序中这3 种物质含量均高于Monthan，酚类物质含量分别为13.45（±0.35）、9.3（±0.36）mg/g，黄酮含量分别为6.4（±0.2）、5.53（±0.42）mg/100 g，维生素E 含量分别为1.42（±0.11）、1.04（±0.07）mg/kg。香蕉中存在的类胡萝卜素和生育酚也具有抗氧化能力。上述研究表明，香蕉作为具有强抗氧化性的生物活性分子的原料前景广阔。

3 香蕉的功能特性

香蕉作为补充水分以及营养物质的水果，含有多种功能性物质，如酚类、矿物质元素、类胡萝卜素、类黄酮、生物胺、植物甾醇等。香蕉中的纤维素可以预防便秘，钾元素可以降血糖，5-羟色胺可以预防胃溃疡，缓解疼痛和令人愉悦，香蕉皮中的蕉皮素可以治疗由细菌或真菌引起的皮肤瘙痒。此外，香蕉还具有预防心血管疾病、减轻体重、降低“三高”等功能特性。

3.1 预防心血管疾病

当人体缺少钾元素时，会出现四肢乏力、心律不齐、心脏跳动过快，甚至是血压下降等多种不适症状，而香蕉果肉中含有大量钾元素，每100 g 成熟香蕉中含有400 mg 钾元素，多食用香蕉可以使肌肉神经处于常态兴奋，维持心脏的心肌正常收缩及舒张，从而达到稳定血压及预防心血管疾病的功效［32］。

3.2 润肠通便

香蕉果肉中含有大量的膳食纤维，大部分的膳食纤维不能被消化吸收，可增加肠胃蠕动，从而达到通便的作用；香蕉中的水溶性纤维以及果胶，能引起胃肠表面液体的分泌并且吸收水分，可将水分带入粪便，进而达到软化粪便的效果；同时还具有抑制有害细菌生长的作用，使结肠功能维持正常，有助于缓解及治疗幼儿和老年性便秘等疾病［33］。

3.3 减轻体重

研究表明，食用香蕉可以在一定程度上减轻体重，这主要归因于香蕉中含有的抗性淀粉可以显著降低血清总胆固醇和甘油三酯水平［34］。此外，香蕉中膳食纤维丰富，不仅可以增加饱腹感，还可以促进肠道蠕动，促进排便。滕建文等［35］发现青香蕉含有丰富的淀粉和抗性淀粉，但随着香蕉成熟度增加，其淀粉及抗性淀粉含量均呈下降趋势，采用青香蕉进行加工可保持较高的抗性淀粉含量。

3.4 降血脂和降血压

钠离子浓度过高会造成血压升高、损坏血管。每100 g 成熟香蕉果实中钾含量高达400 mg，青大蕉钾含量略微降低，但也达到300 mg。香蕉中含有大量钾元素，可以防止血压上升，这归因于钾离子对钠离子明显的抑制作用，即使血液中的钾离子浓度在生理范围内，同样可以刺激钠离子排出以及钾离子通道的开启，同时还可使血管平滑肌内的钙离子浓度降低，进一步软化血管。因此，适量摄入钾离子，可以提高血液中钾离子浓度，预防高血压，还可以清理血液中的胆固醇，净化血液，保护血管。每天食用3 根香蕉（钾摄入量约为1 500 mg）可以降低血管收缩压和舒张压。香蕉皮含有多种活性成分，如多糖、多酚、纤维等，可以起到降血脂的功效。Hernawati等［36］研究发现食用香蕉皮饼干可以降低患有高血糖症小鼠的血糖水平。赵磊等［37］发现香蕉皮多酚对高脂血症大鼠具有一定的降血脂作用，且可有效预防动脉粥样硬化。

3.5 预防及改善抑郁症

5-羟色胺使人感到愉快和安宁，可作为治疗抑郁症的优质食物。5-羟色胺的缺乏，使人易产生抑郁心态。据报道，香蕉果肉可以用来预防甚至缓解抑郁症、贫血和高血压等疾病［38］。香蕉中的色氨酸可在人体内转化为血清素，血清素有助于放松身体、改善情绪、缓解抑郁［39］。因此，适量进食香蕉可以减轻心理压力，使人感到心情愉悦，对于预防和缓解抑郁症都具有一定的积极作用，所以香蕉也有“快乐水果”之称。

3.6 降血糖

糖尿病已成为继心脑血管疾病之后第二大严重危害人们健康的重要慢性非传染性疾病。目前临床上主要使用胰岛素和其他药物治疗Ⅱ型糖尿病，虽然有显著治疗效果，但副作用大，容易引起低血糖，在控制血糖浓度的同时会导致胰岛细胞损伤，增加胰岛素抵抗等。一些科研工作者已开发出多种天然降血糖活性成分，取得了显著成效［40-41］。香蕉粉是由青香蕉制备而成，富含天然抗性淀粉、膳食纤维、低聚果糖、类黄酮、多酚、多糖及有机酸等多种活性成分，营养价值极高，并具有良好的降血糖特性。朱小花［40］研究发现香蕉粉干预可使Ⅱ型糖尿病大鼠的空腹血糖降低，稳定血糖，对Ⅱ型糖尿病具有一定的血糖调节功能。傅金凤［42］研究了美食蕉粉（Plantain）对 糖尿病大鼠的降血糖效果，发现美食蕉粉干预可降低糖尿病大鼠的血清葡萄糖，促进肝糖原合成，减少血糖升高，还可通过降低胰岛素抵抗和增加胰岛素敏感性的方式，有效改善糖尿病症状。香蕉的果腹感较强，因此适量食用香蕉，可以减少其他碳水化合物的食用，减少糖分摄入，从而达到降低血糖的功效［43-44］。此外，还有学者研究指出，香蕉可能具有抗癌［45-47］、抗炎［48-49］、抗溃疡［50-51］等多种功效（表1）。

表1 香蕉的其他功能特性Table 1 Functional properties of bananas

4 香蕉主要加工产品

4.1 香蕉饮料

通过设计不同加工方式及配方，香蕉可以与其他水果、粗粮、蔬菜等制作营养丰富、口感和色泽较佳的复合饮料，且具有一定营养功能［52］。李涛等［53］研制出一种香蕉汁大豆多肽运动饮料，最佳工艺配方为香蕉汁100 g、无机盐2.0 g、大豆多肽1.6 g、蔗糖12 g、柠檬酸0.20 g、葡萄糖0.5 g，灭菌工艺条件为110 ℃、15 s，是一款非常适合运动员的功能性运动饮料。香蕉还可以通过不同发酵过程得到多种发酵型饮品，如乳酸菌饮料、果酒饮料、果醋饮料。发酵型饮品不仅可以提升饮品的营养价值，改善风味，还可延长保存时间。同时，发酵型饮品中的乳酸菌对人体有益。郭城［54］利用香蕉和全脂奶粉进行发酵，得到一种营养丰富、口感醇厚的乳酸菌发酵香蕉牛奶饮料。阮开洁等［55］以香蕉、黄瓜、糯米为原料，在果粒添加量15%、接种量0.5%、发酵时间36 h、发酵温度28 ℃下获得了一种色泽微黄、透明、果香与酒香和谐的复合果味米酒。此外，香蕉花和香蕉叶也可用于制作饮料。刘旭光等［56］以香蕉花为原料提取汁液，研制出一种带有香蕉花特殊风味的饮品，由于富含总酚、生物碱，该饮品对糖尿病、心血管疾病具有一定的防治功能。

4.2 香蕉粉

以香蕉为原料经干燥工艺可制备香蕉粉，其生产过程简单，含水量低，易于长期贮藏，是香蕉深加工产品的主要发展趋势。滕建文等［35］使用七成半成熟度的香蕉进行加工可获得11%～15%的香蕉粉，其抗性淀粉含量达＞57%，在功能性食品领域具有较高的应用潜力。许学勤等［57］对香蕉浆进行酶处理，然后将离心分离后的上清液喷雾干燥，可获得具有溶解性、色泽和风味良好的速溶香蕉粉。Zheng等［58］发现将青香蕉粉添加到意大利面中替代30%的小麦粉，香蕉粉面食的灰分、总膳食纤维和总酚含量均高于传统小麦粉面食。Kurhade等［59］用熟香蕉皮粉以任何比例替代小麦粉制作的薄饼，亮度下降，吸水率增加，撕裂力降低，总酚与类黄酮含量和自由基清除活性均增加，具有更好的柔韧性。

5 展望

香蕉富含抗性淀粉、酚类化合物、类胡萝卜素、生物胺等生物活性物质，具有抗氧化、降血糖、降血脂、减轻体重等多种功能特性，可作为食品配料开发功能性食品。香蕉不同品种和不同组织在生物活性分子产生和活性方面具有显著差异，可通过育种技术筛选出需要的优质品种。当前的研究挑战是如何在保持香蕉优良活性物质的条件下，对其进行深加工产品开发。香蕉提取物还有望用于医学，进行一些疾病的治疗。