‘桂蕉1号’香蕉成熟过程中挥发性成分和香气特征分析
——中国热带农业科学院分析测试中心王明月研究员
研究背景
1研究结果
1.1‘桂蕉1号’香蕉果实成熟的基本理化指标
由表1可知，‘桂蕉1号’香蕉果实采后不同的成熟阶段，果实的色泽、硬度和可溶性固形物等基本理化指标均存在不同程度的显著性差异。色泽是评价果实成熟度的一个既重要又是最直观的依据。‘桂蕉1号’香蕉果实随着后熟成熟度的增加，果皮亮度L*值呈先升后降的趋势，绿熟期、黄熟期和过熟期的色泽均呈现出显著性差异，果肉的绿色度a*值不断升高说明果肉逐渐由绿色度转向红色度，果实逐渐成熟，色泽逐渐均匀。其果实硬度随着成熟度的增加，硬度呈现下降趋势，到过熟时期下降到13.53±0.95N，表明此时的果实已达到鲜食储存的极限，果实进入过度成熟阶段且开始腐烂。可溶性固形物在‘桂蕉1号’香蕉果实后熟过程中呈现出逐渐增加的趋势，表明随着成熟度的增加，香蕉的口感不断地变甜，这主要是因为香蕉后熟过程中果肉的淀粉逐渐转化为可溶性糖的原因。
1.2‘桂蕉1号’果实不同后熟时期挥发性成分的
GC-MS总离子流图分析
‘桂蕉1号’香蕉果实在绿熟期、黄熟和过熟期的挥发性成分GC-MS总离子流图如图2所示，其中3个时期共检测出44种挥发性成分，相对含量大于1%的挥发性物质有24种，主要包括醛类、酯类、酮类、醇类和烷烃等其他挥发性物质。不同后熟时期，‘桂蕉1号’香蕉的挥发性物质的组分和相对含量均存在明显差异，随着果实的成熟，所含的挥发性成分种类逐渐增多。
1.3‘桂蕉1号’香蕉果实在不同后熟时期
挥发性成分的主要种类
如图3所示，各挥发性组分经GC-MS检测和分析，在绿熟期检测出12种挥发性物质，在黄熟时期检测出21种挥发性物质，在过熟期检测出28种挥发性物质。由图4可看出，从绿熟期到黄熟期的转变，大部分醛类挥发性物质的相对含量在这个过程中显著下降；从黄熟期开始果实成熟，酯类挥发性物质相对含量显著增加，‘桂蕉1号’果实黄熟期和过熟期酯类挥发性物质相对含量分别为40.5%和59.9%。
1.4‘桂蕉1号’香蕉果实主要挥发性成分及
含量分析
‘桂蕉1号’不同成熟时期的果实挥发性成分相对含量大于1%的物质共检出24种（表2），主要包括酯类（11种）、醛类（7种）和其他挥发性物质（6种），其中酯类挥发性物质种类最多。在果实不同成熟时期，各组分的种类和相对含量产生较大的变化。由表1可知，绿熟期果实主要挥发性物质有9种，为己醛、反式-2-己烯醛、2-正戊基呋喃、3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯、苯乙醛、反-2-辛烯醛、反-2-,顺-6-壬二烯醛、反式-2-壬醛、反式-2,4-癸二烯醛。这9种挥发性物质占绿熟期挥发性物质相对含量的86.57%，主要是醛类化合物；其中含量较高的有反式-2-壬醛（49.74%）和反式-2-,顺-6-壬二烯醛（18.04%），这两种挥发性物质为‘桂蕉1号’绿熟期特征香气物质。
黄熟期果实主要挥发性物质有10种，分别为乙酸异丁酯、己醛、乙酸丁酯、反式-2-己烯醛、乙酸异戊酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、乙酸己酯、丁酸2-戊酯、丁酸异戊酯、异戊酸异戊酯、环辛烯、2-甲氧基-5-丙-2-烯基苯酚、环己烷，1-丁烯基，占黄熟阶段总挥发性物质相对含量的81.76%；其中相对含量较高的有反式-2-己烯醛（31.56%）、异丁酸异戊酯（13.91%）、正己醛（10.36%）和乙酸异戊酯（7.80%），这几种挥发性组分构成了黄熟时期的特征性化合物。该时期相对于绿熟期，作为一个较为重要的转折点，在该时期除正己醛、反式-2-己烯醛的相对含量逐渐增多外，其他醛类挥发性物质及2-正戊基呋喃在该时期未被检出或者相对含量小于1%，其中以绿熟期相对含量最高的反式-2-壬醛的变化最为明显。此外，在该时期部分酯类化合物在该时期被检测出，但总的酯类挥发性物质的相对含量仍低于该时期醛类挥发性物质的相对含量，说明该时期‘桂蕉1号’果实的果皮虽然已经全部褪绿转黄，但该时期果实香气品质仍未达到最佳食用期，这时期仍是醛类挥发性物质为特征挥发性组分，果实香味较淡，但可作为香蕉最佳的商品期。
过熟期主要挥发性物质有14种，主要有乙酸异戊酯（21.57%）、丁酸异戊酯（13.25%）、反式-2-己烯醛（12.31%）、乙酸己酯（5.42%）和乙酸异丁酯（4.46%）。该时期主要为酯类化合物（57.69%），而相对含量大于1%的醛类物质只有正己醛和反式-2-己烯醛。由表1可知，该时期总的酯类挥发性物质相对含量和种类远大于醛类物质，综合该时期挥发性物质的相对含量，可将乙酸异戊酯、丁酸异戊酯、反式-2-己烯醛、乙酸己酯和乙酸异丁酯视为过熟时期的特征香气成分。结合图3和表1可看出，不同成熟阶段‘桂蕉1号’的挥发性物质的数量和种类都发生了明显的变化，其中绿熟期主要为醛类挥发性物质，占该时期总挥发性物质含量的78.87%，该阶段未检测出酯类化合物；在黄熟期，醛类挥发性物质不断下降，酯类挥发性物质迅速增加，醛类挥发性物质降低到41.92%，酯类挥发性物质增加到40.49%。随着后熟过程中，果实的挥发性物质种类越来越丰富，但总挥发性物质的相对含量变化不明显，在过熟时期，酯类挥发性物质占总挥发性成分相对含量的75.26%，以乙酸异戊酯相对含量最高。
1.5‘桂蕉1号’不同成熟时期挥发性物质
主成分分析
1.6‘桂蕉1号’香蕉不同成熟时期挥发性成分
气味ABC分析
为了更直观地表达‘桂蕉1号’整体的香韵，将所有挥发性物质中香料物质的气味ABC值、相对含量和香比强值结合起来，绘制出其香韵分布的雷达图（图6）。从图5可以看出，绿熟期的‘桂蕉1号’涵盖15种香型，该时期涵盖香型最多，其中脂肪香香韵荷载最大，其次为青香，木香荷载最小（图6a）；黄熟期涵盖了13种香型，青香荷载最大，其次为果香（图6b），脂肪香香型荷载迅速下降。过熟期果实的香韵涵盖了14种香型，在该时期果香的荷载最大（图6c），从图5可看出‘桂蕉1号’的香韵主要由脂肪香味、青香、果香、乳酪香和辛香构成，将其和香气较为浓郁的‘汤米_阿京斯’杧果果肉相比，发现‘汤米_阿京斯’杧果的香味主要贡献香韵为果香、松香和木香，由此可见，不同品种水果所涵盖的香韵有较大的差异。
2讨论与结论
从结果来看‘桂蕉1号’香蕉与粉蕉在后熟阶段的挥发性物质的相对含量和种类有显著差异。粉蕉在绿熟期主要以醛类和醇类为主，而在‘桂蕉1号’香蕉主要以醛类为主，且醛类相对含量约达80%，到了黄熟和过熟阶段，在‘桂蕉1号’香蕉中，酯类挥发性物质的相对含量变化趋势表现为先迅速增加，然后缓慢增加的趋势，而在粉蕉果实中，其酯类挥发性物质的变化趋势则表现为先缓慢增加，然后迅速增加。但两者酯类挥发性成分的总体变化均是随着果实的不断成熟，其相对含量和种类不断增加。完熟的粉蕉除富含乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸丁酯、乙酸己酯、3-甲基丙酸-3-甲基丁酯和乙酸乙酯等乙酸酯及丁酸酯外，还包含一些少量的其他酯类，如辛酸酯和葵酸酯，构成了粉蕉的特征香气组成。完熟的‘桂蕉1号’香蕉果实香气浓郁，其主要以酯类挥发性物质起主导作用，其中乙酸异戊酯、丁酸异戊酯、乙酸己酯、乙酸异丁酯及丁酸丁酯5种香气物质在完熟时期的相对含量较高且阈值较低，呈现出典型香气。同时‘桂蕉1号’与所报道的‘巴西蕉’中香气成分进行了比较，发现它与‘巴西蕉’的香气成分的种类和数量基本一致，表明‘桂蕉1号’香蕉与‘巴西蕉’有较为接近的风味品质。
通信作者
王明月，研究员，硕士生导师。1988.9-1992.6，毕业于华南热带作物学院加工系食品工程专业，中国热带农业科学院分析测试中心副主任，农业部热带农产品质量监督检验测试中心常务副主任兼技术负责人。现为香蕉产业体系质量安全与营养品质评价岗位科学家，国家级食品检验机构资质认定评审员，农产品质量安全检测机构评审员，农业行业标准评审专家，农业农村部农产品营养标准专家委员会委员，南海名家。
多年来一直从事热带农产品质量安全与营养品质方面的研究，近年主持了国家香蕉产业技术体系建设项目(质量安全与营养品质评价)、国家农产品质量安全风险评估项目、海南省重点研发计划项目、中国农科院协同创新子项目、农业行业标准制修订项目，以及国家农产品质量安全例行监测、监督抽查以及海南省土壤污染状况详查和重点行业企业用地调查的样品监测项目等30多个项目。培养硕士10人，在国内外期刊上公开发表论文86篇，其中SCI5篇，主持或参与制修订农业行业标准10项。
代表性论文：
[1]ShuhuaiLi*,XionghuiMa,ChaohaiPang,MingyueWang*,GuihaoYin,ZhiXu,JianpingLi,JinhuiLuo*.Novelchloramphenicolsensorbasedonaggregation-inducedelectrochemiluminescenceandnanozymeamplification[J].BiosensorsandBioelectronics,2021,176:112944.
[2]ShuhuaiLi*,ChaohaiPang,XionghuiMa,YanlingZhang,ZhiXu*,JianpingLi,MengZhang,MingyueWang*.Microfuidicpaper-basedchipforparathion-methyldetectionbasedonadoublecatalyticamplifcationstrategy[J].Mikrochimicaacta,2021,188:438.
[4]相坛坛,王明月*,吕岱竹,郭建峰,梁水连,戎瑜,周佳.食品中水溶性维生素测定方法的研究现状[J].食品研究与开发,2021,42(18):190-196.
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[6]梁水连,吕岱竹,马晨,相坛坛,周佳,王明月*.‘桂蕉1号’香蕉成熟过程中挥发性成分和香气特征分析[J].食品工业科技,2021,42(14):99-106.
[7]马晨,张群,刘春华,王明月*.香蕉果实中杀菌剂的残留、分布与膳食评估[J].热带作物学报,2022,43(1):153-164.
[8]马晨,张群,刘春华,王明月*.香蕉中农药多残留分析及短期膳食摄入风险评估[J/OL].农药学学报:1-7[2022-02-14].DOI:10.16801/j.issn.1008-7303.2021.0163.
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