香蕉低聚糖随成熟度的变化及其理化性质研究

易晓敏，唐雪娟，王娟*
（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640）

摘　要：以1-7级成熟度的香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉和大蕉为原料，采用超声波辅助提取法得到其粗糖液，测定得率；通过Sephadex G-25柱层析分离纯化得到低聚糖，比较4种香蕉低聚糖的糖分Ⅰ的理化性质。试验表明：4个品种的香蕉低聚糖含量均随着成熟度的增加而增加，因此成熟度为7级的香蕉最适合用于提取低聚糖，成熟度4级之前的香蕉不适合提取低聚糖。从4个品种香蕉中分离纯化后收集得到含量较高的低聚糖，命名为低聚糖I。4个品种香蕉低聚糖糖分I在理化性质上，颜色均为浅黄色，无臭，不溶于乙醇、乙醚。除了大蕉低聚糖糖分I为粉末状，部分不溶于水，吸湿性不强外；其他3种低聚糖糖分I均为絮状，易溶于水，吸湿性较强。并利用质谱测得香牙蕉、粉蕉和皇帝蕉低聚糖糖分I的分子量分别为1 632.85 Da，1 693.24 Da和1 746.44 Da。

香蕉是芭蕉科芭蕉属的多年生植物，是世界上种植最广泛的水果[1-2]。香蕉香甜可口，营养丰富，且高热量低脂肪，深受消费者喜爱。此外，无论是传统中医学还是现代研究，均表明香蕉有一定的保健作用和药学价值[1-4]。按照植株形态学特点，我国习惯把蕉类分为香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉、大蕉和龙芽蕉5大类[6]。日常生活中通常把香蕉分为7个成熟度（见图1），这7个成熟度的划分根据SH Pratt公司（Luton，United Kingdom）提供的比色卡来判定[7]。

低聚糖是指由3-10单糖分子通过糖苷键聚合而成糖类化合物[7]。目前功能性低聚糖是生物技术方面的研究亮点[8-9]，多为理化性质、生理活性等的研究，如低聚糖的抗氧化性[10]，免疫调节功能[11]等，而且大豆低聚糖、大枣低聚糖、壳聚糖等都已经积累了一定的研究数据，而关于香蕉低聚糖的研究鲜有报道，数据较少。本研究以香牙蕉（Musa AAA cavendish）、粉蕉（Musa ABB Pisan Awak）、皇帝蕉（Musa AA pisang mas）和大蕉（Musa ABB Bluggoe）这4个品种的香蕉为原料，研究成熟度为1级到7级状态下的香蕉低聚糖含量，以及经过分离纯化后得到的低聚糖I的理化性质，以期为香蕉低聚糖进一步的研究开发提供参考。

1　材料与设备

新鲜香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉、大蕉：购于华南理工大学后勤综合大楼；无水葡萄糖：上海伯奥生物科技有限公司；无水乙醇：国药集团化学试剂有限公司；Sephadex G-25葡聚糖凝胶：Pharamacia公司；蒽酮：上海强顺化学试剂有限公司；浓硫酸、乙醚：广州化学试剂厂；丙酮：天津市化学试剂厂。试剂均为分析纯。

飞利浦搅拌机：珠海飞利浦电器有限公司；JY92-ⅡDN超声波细胞粉碎仪：宁波新芝生物科技股份有限公司；RE-52AA真空旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；TDL-5-A离心机：上海安亭科学仪器厂；UV-1800紫外/可见光分光光度计：SHIMADZU公司；1.6 cm× 50 cm规格层析柱：上海精科实业有限公司；HL-2D定时数显恒流泵、BSZ-160F电脑自动部分收集器：上海精科实业有限公司；HCT plus离子阱质谱仪：德国Bruker公司。

2　　方法

2.1　香蕉低聚糖的提取

2.1.1　浸提流程

香蕉（香牙蕉/粉蕉/皇帝蕉/大蕉）去皮、打浆→香蕉浆与乙醇溶剂（20 %，体积分数）混合→提取[超声波辅助提取法：超声时间40 min、超声功率500 W、料液比1∶2.5（g/mL）]→离心，抽滤→旋蒸浓缩至原体积1/4左右→2.5倍体积无水乙醇沉淀，去除蛋白质、多糖，4℃静置24 h→离心（3 500 r/min，15 min），收集上清液→旋蒸浓缩，浓缩液即为香蕉低聚糖粗提取液[12]。

2.1.2　香蕉低聚糖含量的测定

采用蒽酮-硫酸法[13]测定样品中低聚糖含量，以葡萄糖为标准，于630 nm处测定。以吸光值（A630）为纵坐标，糖浓度（C）为横坐标，绘制标准曲线，得线性回归方程：A630= 12.37C+0.047，R2= 0.992。根据标准曲线，计算样品中低聚糖的含量。

2.2　　柱层析分离纯化[14]

选用Sephadex G-25葡聚糖凝胶制作层析柱，层析柱长50 cm，直径1.6 cm，洗脱剂为蒸馏水，上样体积3 mL，恒流泵转速22 r/min，每管收集时间10 min，蒽酮-硫酸法跟踪检验收集液，以吸光度为纵坐标，收集管数为横坐标，绘制洗脱曲线。合并洗脱曲线中第一个吸收峰的低聚糖溶液，命名为香蕉低聚糖糖分I，进行真空浓缩、真空冷冻干燥，得到香蕉低聚糖糖分I纯品。2.3低聚糖的理化性质研究

2.3.1　理化性质比较

研究了香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉和大蕉这4个品种的香蕉低聚糖糖分I的理化性质，包括形态、颜色、气味、水溶性、有机溶剂的溶解性以及吸湿性[13]。

2.3.2　纯度分析

1）紫外吸收光谱检测：把100 μg/mL香蕉低聚糖糖分I溶液于200 nm～800 nm范围内进行紫外连续波长扫描，观察是否出现吸收峰[13]。

2）双缩脲反应：取100 μg/mL香蕉低聚糖糖分I溶液1 mL，加入双缩脲试剂2滴，观察颜色变化。以1 mg/mL的牛血清蛋白溶液1 mL为阳性对照，以1 mL蒸馏水为阴性对照。

3）碘-碘化钾反应：取100 μg/mL香蕉低聚糖糖分I溶液1 mL，加入碘-碘化钾试剂2滴，观察颜色变化。以1 mg/mL的可溶性淀粉溶液1 mL为阳性对照，以1 mL蒸馏水为阴性对照。

2.3.3　分子量的测定

采用电喷雾电离质谱法（ESI-MS）。质谱仪测定条件为：离子源：ESI电喷雾电离；离子极性：阳极；质量范围模式：超扫描模式；扫描范围：50 m/z～2 500 m/z[15]。

3　结果与分析

3.1　4　个品种不同成熟度香蕉低聚糖的含量测定

4个品种不同成熟度香蕉低聚糖的含量测定结果见图2。

图2　的试验数据表明，香牙蕉低聚糖含量随着成熟度的增加而增加，而且4级成熟度以上的低聚糖含量明显增加。成熟度为4时其低聚糖含量为1.52 %，成熟度为7时其低聚糖含量为14.69 %。而粉蕉、皇帝蕉、大蕉和香牙蕉相似，香蕉低聚糖的含量随着成熟度的增加而增加。因此，要获取这4个品种香蕉较高含量的低聚糖，以7级成熟度的香蕉为原料最佳，4级成熟度之前的香蕉不适合用于提取低聚糖。

3.2　柱层析分离

香牙蕉低聚糖经Sephadex G-25葡聚糖凝胶柱层析得到的洗脱曲线显示出4个吸收峰，而第一个吸收峰面积最大，表示低聚糖的含量最高，因此收集第一个吸收峰对应的溶液，并命名为香牙蕉低聚糖糖分I。另外粉蕉、皇帝蕉、大蕉的洗脱曲线跟香牙蕉的相似，第一个吸收峰对应的溶液分别命名为粉蕉低聚糖糖分I、皇帝蕉低聚糖糖分I和大蕉低聚糖糖分I。4种蕉各吸收峰对应收集的管号数及保留体积如表1所示。

3.3　香蕉低聚糖糖分I理化性质分析

3.3.1　理化性质分析

香蕉低聚糖糖分I的理化性质比较结果见表2。

由表2可知，4个品种的香蕉低聚糖糖分I的理化性质中香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉糖分I除了在颜色方面有一定差异，其他性质相似，絮状，无臭，易溶于，不溶于乙醇、乙醚等有机试剂，吸水性较强；而大蕉糖分I

为浅黄色粉末，无臭，水溶性不好，不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，吸湿性较弱。

3.3.2　纯度分析

香蕉低聚糖提取液纯度测定结果见表3。

紫外扫描在260 nm和280 nm处均未见吸收峰，表明香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉、大蕉低聚糖糖分I均不含大分子蛋白质、多肽和核酸；双缩脲反应均呈阴性，表明均不含蛋白质；碘-碘化钾反应均呈阴性，表均不含淀粉。

3.3.3　分子量的测定

香蕉低聚糖糖分I的质谱结果见图3和表4～表6，香蕉低聚糖糖分I的分子量结果见表7。

采用电喷雾质谱法（ESI-MS）测定分子量时，由于ESI一般情况下只会形成准分子离子，而且离子的浓度越高，离子强度I就越高，在图中表示为谱峰的峰高越大，以相对丰度为100 %表示强度最高的离子。因此在ESI-MS质谱图中，可以把相对丰度为100 %的分子离子峰对应的质荷比作为该物质的分子量[15-16]。故可推测香牙蕉低聚糖糖分I的分子量可能为1 632.85 Da，粉蕉低聚糖糖分I的分子量可能为1 693.24 Da，皇帝蕉低聚糖糖分I的分子量可能为1 746.44 Da，由分子量可以确定三者均为低聚糖。

4　　结论

香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉和大蕉这4个品种的香蕉低聚糖含量均随着成熟度的增加而增加，而且4级成熟度以上的低聚糖含量明显增加。因此，如需获取较大量的这4个品种的香蕉低聚糖，以7级成熟度的香蕉为原料最佳，4级成熟度之前的香蕉不适合用于提取低聚糖。比较4个品种香蕉低聚糖糖分I的理化性质，其中香牙蕉、粉蕉、皇帝蕉糖分I除了在颜色方面有一定差异，其他性质相似，絮状，无臭，易溶于，不溶于乙醇、乙醚等有机试剂，吸水性较强；而大蕉糖分I为浅黄色粉末，无臭，水溶性不好，不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，吸湿性较弱。纯度检验结果表明4种糖分I均不含蛋白质、淀粉。香牙蕉低聚糖糖分I的分子量可能为1 632.85 Da，粉蕉低聚糖糖分I的分子量可能为1 693.24 Da，皇帝蕉低聚糖糖分I的分子量可能为1 746.44 Da，由分子量可以确定三者均为低聚糖。

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The Contents Changes of Banana Oligosaccharides in Different Ripening States and Determination of Their Physicochemical Properties

YI Xiao-min，TANG Xue-juan，WANG Juan*
（College of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China）

Abstract：Four banana cultivars in 1st-7thripening states were chosen as raw materials. They were Musa AAA Cavendish，Musa ABB Pisan Awak，Musa AA Pisang Mas and Musa ABB Bluggoe. The ultrasonic-assisted method was used to extract banana oligosaccharides and the oligosaccharide contents were determined. Sephadex G -25 column chromatography was used to separate and purify banana oligosaccharides. Results showed that the content of banana oligosaccharides of four varieties increased with the increasing maturity. Therefore bananas at the 7thripening state was the most suitable for extraction of oligosaccharides and bananas at the 1st-4thripening states was not suitable for oligosaccharides extraction. The higher content of banana oligosaccharides isolated from four banana cultivars was named oligosaccharides-I. In terms of physicochemical properties，all of oligosaccharides-I were pale yellow，odorless，insoluble in alcohol，ether. Three other oligosaccharides-I were flocculent，soluble in water，hygroscopic，except that Musa ABB Bluggoe oligosaccharides-I was powdery，partially insoluble in water，weak in hygroscopicity. The molecular weight of Musa AAA Cavendish，Musa ABB Pisan Awak and Musa AA Pisang Mas oligosaccharides-Ⅰmeasured by MS were 1 632.85 Da，1 693.24 Da and 1 746.44 Da.

Key words：bananas；ripening states；oligosaccharide；content；physicochemical properties

基金项目：国家自然科学基金项目（31301530）；中央高校基本科研业务费项目（2013ZM0063）；广州市科技计划项目（2013J4100056）；中央高校基本科研业务费专项资金（2015ZZ 122）

作者简介：易晓敏（1991—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品科学。

香蕉低聚糖随成熟度的变化及其理化性质研究

1 材料与设备

2 方法

3 结果与分析

4 结论

1　材料与设备

2　　方法

3　结果与分析

4　　结论