香蕉抗性淀粉、单宁的含量及酶解单宁的研究

摘要：研究香蕉抗性淀粉含量和单宁含量与香蕉成熟度的关系，再通过单因素试验和正交试验方法，优化单宁酶酶解去除单宁的工艺参数，以提取出纯度更高的香蕉抗性淀粉。研究结果表明：随着成熟度的增加，香蕉果肉的硬度越小，抗性淀粉含量越少，单宁含量也越少。单宁酶酶解4个因素对单宁脱除效果的影响大小依次为：单宁酶用量＞酶解温度＞酶解时间＞酶作用pH。最佳酶解条件为单宁酶用量0.12%，pH 6.5，50℃，酶解时间为100min，该条件下单宁脱除率达56.70%。

我国香蕉资源相当丰富，但不容易保鲜且没办法长时间储存以及运输等问题而损耗严重，所以对香蕉进行深加工具有一定现实意义。香蕉抗性淀粉（RS）是比较受欢迎的深加工产品之一，它具有控制人体体重、减少热量摄取、刺激有益菌群生长等功能，具有较高的营养价值和工业应用价值[1]。青香蕉中富含RS颗粒，即使是未经酶解提取工艺的样品，其中含有的RS纯度都能达到60%左右，是天然的RS颗粒含量最高的果蔬来源之一[2]。研究发现从不同品种的香蕉中分离出来的RS具有不同的性质[3]。而且，在采摘后储存的过程中，随时间变化，香蕉中的淀粉会被大量的酶类分解为不同的糖类物质[4]。因此，可以知道，香蕉在不同的成熟阶段的RS含量是不同的。同时香蕉中富含果胶、糖类、单宁以及多种酶类，在加工过程中极易发生褐变，造成颜色、营养和风味的劣变等问题，尤其是单宁的存在会影响香蕉RS提取物的纯度以及口感[5]。因此要对单宁进行脱除处理。单宁脱除方法主要有以下几种[6]：脱皮、碱性环境、射线处理、酶处理。其中单宁酶除了能达到较好、较专一的脱除单宁效果外也能减少所得产物的损失，而且其余的营养物质也基本没有损失。因此本文探究了抗性淀粉、单宁含量与香蕉成熟度的关系，并采用酶处理的方法研究单宁酶酶解的最佳条件，为香蕉抗性淀粉的提取制备提供理论依据。

1 材料与方法

1级成熟度的香蕉（Musa AAB group，Plantain Subgroup），产地广东番禺；BAN480L中温淀粉酶：广州明曜商贸有限公司；Pectinex XXL果胶酶：广州明曜商贸有限公司；抗性淀粉试剂盒：爱尔兰Megazyme公司；单宁酶：河南华悦华工产品有限公司；单宁：广东光华化学厂有限公司；3，5-二硝基水杨酸：上海国药集团；顺丁烯二酸：南京化学试剂有限公司；其他化学试剂均为分析纯。

PHS-25数显pH计：上海精密科学仪器有限公司；数显恒温水浴锅：常州奥华仪器有限公司；Sartorius BP211D分析天平：中科院广州化学研究所；低速台式离心机：上海艾测电子科技；UV-1800紫外可见分光光度计：上海精密仪器仪表有限公司；GY-3型水果硬度计：苏州中威电子仪器有限公司；电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司。

由于香蕉的成熟度无较为直观的测量方法，一般用表皮颜色衡量，分为7个级别：1级绿色；2级绿色隐黄；3级绿黄偏绿；4级黄绿偏黄；5级黄色，尾部带绿；6级全黄；7级全黄带少量芝麻点[7]。本文采用通过测量香蕉果肉的硬度来间接表示香蕉的成熟度。将青香蕉储存在实验室阴凉避光处，每隔约4 h～5 h取样进行硬度测量[8]。

每次时间段取样取出的青香蕉测量完硬度后取样、打浆、装进即封袋，编号，冷冻于冰箱中，冷冻温度为-18℃。测定RS纯度时采用AOAC法（AOACMethod 2002.02）[9]。

通过1.2.1.3方法测出原样和酶解处理后样品的单宁含量，再通过下式计算得出样品单宁的脱除率：

选取试验变量因素及水平：单宁酶添加量：0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%；酶作用pH：3.5、4.5、5.5、6.5、7.5；酶解温度：35、40、45、50、55℃；酶解时间：40、60、80、100、120min。非变量因素的统一用值：单宁酶添加量：0.10%；酶作用pH：4.5；酶解温度：40℃；酶解时间：60min。

分别取1 g制得的香蕉果肉样品加入100mL锥形瓶，往瓶中加入100mL蒸馏水，制成香蕉液。取5瓶100mL香蕉液，根据给定的水平酶解后，测定香蕉液中单宁含量。

根据单因素试验的结果，设计四因素三水平正交试验优化单宁酶解的工艺。

2 结果与分析

通过探讨香蕉果肉硬度与RS含量及单宁含量的关系来间接研究出成熟度与这两者之间的关系，由于测得的硬度数据有一定的跳动性，按对应的RS纯度及单宁含量与平均硬度的关系作图，得到图1、图2。

图1 硬度与RS含量之间的关系
Fig.1 Relationship between hardnessand RS content

图2 硬度与单宁含量之间的关系
Fig.2 Relationship between hardnessand tannin content

香蕉在室温下贮藏的时间越长，成熟度越高，其果肉硬度越低。从图1及图2可见，香蕉的硬度越高（即成熟度越低），RS纯度及单宁含量越高。因此可以推测得知，香蕉的成熟度越高，其果肉所含有的抗性淀粉、单宁的含量越低。为了获得更多的抗性淀粉，需要采用较生的香蕉进行香蕉RS的提取。

选用0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%共5个不同的单宁酶用量来脱除香蕉果肉中的单宁，结果如图3。

图3 酶添加量对脱除单宁的影响
Fig.3 Effectof enzyme dosageon the rem ovalof tannin

从图3可见，添加单宁酶后，有一定的单宁脱除效果（未酶解原样单宁含量为2.34%）。当用量小于0.1%时，随着酶量的增加，单宁含量逐渐减少，此时单宁酶的添加量对单宁的去除是有一定的正比影响的；当用量大于0.1%时，随着酶量的增加，单宁含量逐渐回升，此时酶的添加量对脱除单宁无较大影响。由图3的趋势可看出，在酶添加量为0.1%时，单宁含量最小，脱除率最高。因此单宁酶的最适添加量为0.1%。

选用pH值分别为3.5、4.5、5.5、6.5、7.5进行酶解试验，结果见图4。

图4 不同酶作用pH值对脱除单宁的影响
Fig.4 Effectof pH on the removalof tannin

从图4的趋势可见，单宁酶作用的最适pH值为6.5，此时单宁酶活性最大，反应最彻底，脱除单宁的效果最好，此时单宁的脱除率可达35.59%。同时也可由图4看出，单宁酶比较耐碱性，在pH值为5.5～7.5仍有较好的酶活性。

选用35、40、45、50、55℃共5个不同的酶解温度进行试验，结果见图5。

图5 不同酶解温度对脱除单宁的影响
Fig.5 Effectof temperatureon the removalof tannin

从图5可见，当温度小于45℃时，单宁含量随着温度升高而减少，单宁脱除率越来越高。这是因为处于单宁酶的最适作用温度范围内，酶活力较高，脱除效果较好。在45℃时，单宁含量最低，脱除率最高（43.48%），这说明45℃是单宁酶作用的最适温度，酶活力最高。当温度大于45℃时，会逐渐降低酶活力，因而降低反应速率和单宁脱除率。

选用40、60、80、100、120min共5个酶解时间进行脱除单宁实验，结果见图6。

图6 不同酶解时间对脱除单宁的影响
Fig.6 Effectof enzym atic hydrolysis timeon the rem ovalof tannin

从图6的趋势可见，酶解时间小于80min时，随着酶解时间延长，单宁含量逐渐减少，脱除率升高，酶解时间对脱除率有正比影响。在80min时，单宁含量最少，脱除率最高（30.93%）。超过80min后，随着时间增加单宁含量逐渐上升，酶解反应速度会逐渐减慢，而随时间的进一步延长，会因为底物的抑制作用使反应向左进行，降低脱除率。因此可得，控制酶解时间是关键的一点。而在本试验探究的时间条件下，最适的酶解时间是80min。

在单因素试验的基础上，选用单宁酶用量、酶作用pH、酶解温度、酶解时间四因素三水平进行正交试验，正交试验因素水平表如表1，并将试验结果进行分析，结果如表2。

表1 正交试验因素水平表
Table1 Factorsand Levelsof orthogonalexperiment

表2 正交试验结果
Table2 Resultsoforthogonalexperiment

从表2的正交处理数据可看出，在单宁酶用量、酶作用pH、酶解温度、酶解时间四因素中，酶解温度对脱除单宁实验的影响最大，接下来依次是酶解时间、酶解作用pH、酶添加量的影响，酶添加量的影响最小。从表的结果可看出，各因素影响的效果为：A＞D＞B＞C。根据其中的数据分析的脱除单宁的最佳组合为A2B3C2D3，具体参数为：单宁酶用量为0.12%，酶解时间为100min，最适作用pH为6.5，酶解温度为50℃。由于得出的组合不在试验9个组内，再进行一次验证试验，得到经此条件酶解处理后单宁含量为1.01%，低于正交试验的9个组，证实为优化组合。优化参数所得的单宁脱除率最高，为56.70%。

3 结论

1）随着香蕉成熟度的增加，香蕉果肉的硬度越小，抗性淀粉含量越少，单宁含量也越少。

2）单宁酶酶解4个因素对单宁脱除效果的影响大小依次为：单宁酶用量＞酶解温度＞酶解时间＞酶作用pH。最佳酶解条件为单宁酶用量0.12%，pH 6.5，50℃，酶解时间为100min，该作用条件下验证所得的单宁脱除率达56.70%。

[1]薛慧,张国治,吕飞杰,等.抗性淀粉测定方法的研究[J].河南工业大学学报(自然科学版),2012(4)：57-60

[2]Wang J,Tang X J,Chen PS,et al.Changes in resistant starch from two banana cultivars during postharvest storage[J].Food Chemistry, 2014,156：319-325

[3]陈平生,黄智君,王娟.不同热处理方式对大蕉抗性淀粉理化性质的影响[J].现代食品科技,2012(1)：9-13

[4]赵凯,许鹏举,谷广烨.3,5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖含量的研究[J].食品科学,2008(8)：534-536

[5]艾庆辉,苗又青,麦康森.单宁的抗营养作用与去除方法的研究进展[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2011(Z1)：33-40

[6]张磊,吕远平.果汁中单宁脱除方法的研究进展[J].食品科学, 2010(3)：312-315

[7]SoltaniM,AlimardaniR,Omid M.Evaluating banana ripening status from measuring dielectric properties[J].Journal of Food Engineering,2011(105)：625-631

[8]苗红霞,金志强,刘伟鑫,等.香蕉采后果肉硬度与淀粉代谢变化[J].中国农学通报,2013(28)：124-128

[9]程燕锋,王娟,李尚新,等.几种测定香蕉抗性淀粉含量方法的比较[J].食品与发酵工业,2007(8)：153-157

[10]胡桂娟,金锡凤,张玉英,等.果实中单宁的测定普鲁士兰法[J].山东果树,1982(4)：45-49

[11]程燕锋,王娟,李尚新,等.香蕉抗性淀粉提取工艺优化研究[J].中国粮油学报,2008(2)：73-76

[12]杨伟,曲祥金.六氰合铁(Ⅲ)酸亚铁钾吸光光度法测定啤酒花中的单宁[J].山东农业大学学报,1989(2)：39-43

[13]Wang J,Huang JH,Cheng Y F,et al.Banana Resistant Starch and Its Effects on Constipation Model Mice[J].Med Food,2014,17(8)：902-907

Studies on the Content of Resistant Starch and Tannin in Banana and the Hydrolysis of Tannin by Using Tannase

TANSi-min，LINYu-ting，WANG Juan*
（Schoolof Food Scienceand Engineering，South ChinaUniversity of Technology，Guangzhou 510641，Guangdong，China）

Abstract：The relationship between the contentofbanana resistantstarch，tannin and the bananamaturitywere studied and tannin in bananawas removed by using tannase.The processparametersof tannase treatmentwasoptimized to getbanana resistant starch with higher purity by single factor and orthogonalexperiment.The results showed that：with the increaseofmaturity，thehardnessofbanana pulpwasdecreased，and resistantstarch and tannin contentwas reduced.By single factor experimentand orthogonalexperiment，it is seen that four factors which affected the removalof tannin were as follows：dosage of tannase＞enzymolysis time＞temperature＞pH. Optimum conditionswere 0.12%tannase dosage，pH 6.5，50℃，enzymolysis time of 100min.The tannin removal ratewas56.70%under thiscondition.

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（2015ZZ122）

作者简介：谭思敏（1995—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品科学与工程。

*通信作者：王娟（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品科学与工程。