基于GC-MS技术分析香蕉成熟前后香味物质变化①

蒋盈盈 卿志星

(湖南农业大学食品科学技术学院 湖南长沙410128)

香蕉（Musa nanaL.）为芭蕉科（Musaceae）芭蕉属（MusaL.）的多年生大型草木热带果树，原产于东南亚、中国和马来西亚。香蕉是热带、亚热带四大水果（荔枝、菠萝、椰子、香蕉）之一。中国香蕉的主要产地为广东、广西、云南、海南、福建［1-3]。香蕉在中国已有3000 多年的栽培历史［4]。香蕉不仅便于食用，而且植株生长迅速、全年均可丰收。有关学者采用不同的研究方法对香蕉的挥发性成分进行测定，已从香蕉的香气成分中鉴定出了150 多种化学成分［5-12]，香蕉的果肉与果皮中含有酚类化合物、黄酮类、类胡萝卜素、儿茶酚胺等，这些化合物与香蕉的抗溃疡、治腹泻、降血糖、抗肿瘤、抗抑郁、抗氧化等保健功能密切相关。有研究显示，香蕉变熟过程中的挥发性成分及其含量具有明显的差异［13]，但关于熟香蕉香味分析研究较少，本研究采用顶空固相微萃取法并且结合气相色谱-质谱联用技术，对生香蕉和熟香蕉果实的挥发性成分进行测定，以期阐明香蕉变熟之后，香味变得更加浓郁的原因。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料

香蕉材料购自于兴盛优选小程序，供应商为付洋平水果店，品牌为“付四果业”，产地为老挝。生香蕉表皮为青色，熟香蕉表皮为黄色且有少许黑斑出现。分别取生香蕉与熟香蕉果实进行实验。

1.1.2 仪器与设备

GC/MS-QP2010 型气相色谱-质谱联用仪、GC/MS Solution 色谱工作站和NIST.17 质谱数据库（日本岛津公司）；固相微萃取仪、Stableflex 固相微萃取纤维头（灰色）、顶空萃取瓶（上海安谱实验科技股份有限公司）；MM400 混合型研磨仪（广州艾威仪器科技有限公司）；AE200 型电子天平（瑞士Mettler-Toledo）。

1.2 方法

1.2.1 试验样品制备

分别将生香蕉和熟香蕉样品用球磨仪进行打磨（频率为23 Hz，时间为30 s），精密称取磨碎后的生香蕉和熟香蕉样品各2.0 g，置于10 mL顶空萃取瓶中，并使其均匀分布在瓶底，待检测。

1.2.2 萃取方法

为去除空气中或纤维头上的残余杂质，先对萃取纤维头进行老化处理。气化室温度设定为240℃，将萃取纤维头插入气相色谱仪气化室中，老化40 min即可。

固相微萃取装置的温度设定为45℃，把萃取瓶放置于固相微萃取装置上并固定好，预热40 min；取磨碎生香蕉样品时，以递减的方式对取样量进行优化，分别取2、1、0.5 g 样品置于顶空萃取瓶中；放入磁力搅拌子并开启磁力搅拌（1600 r/min）；将萃取进样手柄插入顶空样品瓶中，推出萃取纤维头萃取45 min 后，缩回萃取纤维头，取出萃取手柄。

1.2.3 GC-MS条件

CD-WAX 色谱柱（30.0 m×0.25 mm×0.25 μm，上海安谱实验科技股份有限公司）；柱箱的温度：60℃；进样口的温度：240℃；进样的方式：不分流；载气：高纯He（含有量为99.99%）；载气气体体积流速：0.98 mL/min；分割比例：-0.1；程序升温条件：初始温度为60℃，保持3 min 后，以3℃/min 升至140℃，保持3 min 后，再以5℃/min升至210℃，保持5 min，分析检测时间共50 min。

离子源：EI源；离子源温度：200 ℃；接口温度：220 ℃；电子能量：70 eV；质核比扫描范围：45～500 m/z；将所得质谱图利用NIST.17 谱库进行检索比对。

1.2.4 柱温条件

柱温是气相色谱分离时的一个重要参数，气相色谱柱柱温一般选择接近或略低于组分平均沸点时的温度（50和60℃）。

2 结果与分析

2.1 取样量的优化

结果显示，3 种取样量的挥发性成分种类区别不大，但由于1 g 及0.5 g 样品量较少，2-己烯醛含量所占的比例较高，使得其他离子丰度较低，影响总离子流图中峰型整体美观度，因此选用2 g为本实验的取样量。

2.2 柱温条件的选择

结果显示，挥发性成分的种类表现为：60℃（10种）＞50℃（7种）。因此选择吸附挥发性成分种类较多、分离效果好的柱温，即以60℃柱温作为实验条件。

2.3 生香蕉和熟香蕉果实的挥发性成分解析

利用气相色谱-质谱技术分别对生香蕉和熟香蕉果实的挥发性成分进行测定，得总离子流图（图1）。经过检索NIST.17 质谱数据库，从各离子相对丰度等方面进行比较，采用面积归一法计算色谱峰占总峰面积的百分比，测得2种果实挥发性成分的相对百分含量及其种类（表1）。

由表1可以看出，从生香蕉到熟香蕉，醛类物质、醇类物质和酸类物质的相对百分含量均减少。因此，成熟香蕉果实中的酯类物质，很有可能是生香蕉果实中的醛类物质被氧化成酸，酸类物质进一步与醇类物质发生酯化反应或酸类物质直接与醇类物质发生酯化反应生成酯类物质。

表1 香蕉成熟前后果实中挥发性成分种类的相对含量 单位：%

由表2 可知，共鉴定出46 种不同化合物，其中生香蕉果实中共鉴定出10种，特有的化合物有7种；熟香蕉果实中共鉴定出39 种，特有的化合物有36 种（图2）。生、熟香蕉中挥发性成分种类差异较大，生香蕉中含量最高的化合物为2-己烯醛，其次为正己醛；熟香蕉中化合物含量最高的是异丁酸异戊酯，其次是反-2-己烯醛和乙酸异戊酯。上述化合物均为允许添加的食用香料。

表2 生香蕉与熟香蕉果实挥发性成分分析表

续表2 生香蕉与熟香蕉果实挥发性成分分析表

3 讨论

本研究采用顶空固相微萃取法结合色谱条件为气相色谱-质谱联用技术，对生香蕉和熟香蕉果实中的挥发性成分进行测定。共鉴定46 种挥发性成分，其中生香蕉果实有10 种，熟香蕉果实中有39 种。结果表明，2 种香蕉共有的挥发性成分仅3种，包括正己醛、反-2-己烯醛和正己醇。

生香蕉果实中的挥发性物质绝大部分都是醛类，而大多数的醛类物质都具有类似于青草的气味，为香蕉的特征性气味。此外，青草味的首类代表分子是顺-3-己烯醛，它的嗅觉阈值十分低，只有0.25 ppb（ppb＝parts per billion，十亿分率），即只需空气中稍微有一点点就能够被闻到［14]，但这种化合物不太稳定，很容易重排成反式-2-己烯醛（生香蕉中含量最高的化合物）。由于生香蕉中所含的酯类物质很少，所以此时的香蕉果香味特别淡。

成熟香蕉果实中，酯类成分含量明显升高，这对熟香蕉浓郁的果香味影响很大。挥发性酯类、醇类、酸类和羰基类化合物是香蕉香气中的4种主要成分。研究认为，酯类是香蕉中特有的风味化合物，尤其是乙酸异戊酯和乙酸异丁酯代表了成熟香蕉果实中的特征果香味［15]。

市面上各种香蕉味的产品味道大多都比新鲜香蕉更加浓厚，可能是因为这些食品里面没有成熟的天然香蕉成分，仅是添加了香蕉味的人造香精；若是香精的制作工艺不佳，或者没有按照优化的比例添加，将会导致香蕉的味道失真。因此，在制作此类香精时，可以成熟香蕉中的主要挥发性成分为原料。

中国是香蕉的原产地之一，而香蕉生长迅速，全年均可收获。本实验对生香蕉和熟香蕉果实挥发性成分进行鉴定，共鉴定出46 种不同的挥发性化合物，生香蕉果实中的挥发性物质绝大部分是醛类，且具有淡淡的青草气味；熟香蕉果实中的挥发性成分以酯类为主，赋予香蕉果实特殊的果香味。本研究结论为了解香蕉从生到熟过程中的芳香特性提供一定的参考价值。