香蕉（Musa spp.）属芭蕉科（Musaceae）芭蕉属果树,是重要的热带经济作物,也被联合国粮食及农业组织定位为仅次于水稻、小麦、玉米的第四大粮食作物。香蕉是世界贸易量最大的水果,2018年全球香蕉总产值385亿美元,在全球农产品中排名第26位,为全世界约4亿人提供食物和收入来源。全世界约有136个国家和地区种植香蕉,其中印度的香蕉种植面积和产量均排在世界第一位[1]。香蕉生产在我国果业中也占有比较重要的地位,2018年香蕉种植面积和产量都位居我国水果生产第五[2],收获面积和总产量分别为38.32万hm2和1157.79万t（约占全球总产量的10%）,位居世界第六和第二。据《香蕉产业发展报告》统计,每年香蕉鲜果腐败变质损失率高达25%,加工率低于20%,香蕉深加工技术的研究和高值化产品的开发是解决香蕉低价、农民增收的重要途径。目前全球香蕉加工业远落后于其他水果,主要原因是香蕉全年有鲜果供应,加工产品需求低;加工易褐变与味变;含糖量高、粘度较大,加工过程中不易渣汁分离和干燥;加工成本高,缺少系列加工技术与专用设备等,以上这些关键问题限制了全球香蕉加工业的发展[3]。
香蕉科学研究与香蕉产业发展息息相关,近年来国内外香蕉加工的科研力量逐渐增强,纷纷成立了专业的香蕉研究机构与平台,如印度建立了2个香蕉研究中心,巴西国家农牧业研究公司、Catholic大学和Campinas农艺研究所等研究机构共同建立了DataMusa香蕉种质数据库和Active基因库[4]等。这些机构筛选和扩大栽培适宜加工的香蕉品种,并研究利用非商品蕉以及香蕉副产物（如果皮、花和纤维等）进行加工以增加其附加值。我国于2008年成立国家香蕉产业技术体系,2017年该体系新增了加工功能研究室和副产物综合利用、质量安全岗位,广西农业科学院农产品加工研究所建立广西香蕉保鲜与加工工程技术研究中心,华南理工大学建立广东香蕉精深加工与综合利用工程技术研究中心,科学技术的进步和平台建设为产业健康快速发展提供了有力的支撑与保障。同时,随着超高温瞬时灭菌、低温真空油炸、真空冷冻干燥、膜分离、超临界萃取等食品高新技术的工业化应用,国内外香蕉加工业也迅速发展,由传统初加工向现代化深加工方向发展,更加趋向产业化、精深化和高效化,在全球香蕉加工产业中发挥重要作用。本文综述了近30年来香蕉深加工技术及其多元化产品开发的研究进展,并提出发展建议,旨在为我国香蕉加工业提质增效提供参考。
1 香蕉的营养成分、生物学与加工特性
1.1 香蕉的分类
香蕉类型众多,目前至少有40多类,300多个栽培品种。国际上栽培较多的香蕉类型有：AA基因型的Pisang Mas（即贡蕉、皇帝蕉）;AAA基因型的Cavendish（即香牙蕉）、Gros Michel（大蜜舍）、Red（红香蕉）和EAHB（东非高原香蕉）;AAB基因型有Mysore、Plantain、Pome、Silk、Prata;ABB基因型的Bluggoe、Saba、Pisang Awak;AAAB基因型的FHIA-01、FHIA-18,AAAA基因型的 FHIA-02、FHIA-17等。其中,香牙蕉为国际香蕉贸易中的主要种类,Plantain和EAHB主要作为非洲和太平洋一些国家的粮食作物[5]。
我国香蕉品种类型分类与国际有所不同,通常分为香牙蕉（AAA,即通常所说的“香蕉”）、龙牙蕉（AAB,如‘过山香’）、大蕉（ABB,如‘东莞大蕉’）和粉蕉（ABB,即Pisang Awak,如‘广粉1号’）。值得注意的是,大蕉（ABB）并不是国际上称的“大蕉”（Plantain,AAB）,我国的大蕉催熟后可鲜食,而国际上所称的“大蕉”主要作为粮食作物,需加工烹煮后食用。目前国内外用于加工的香蕉主要是香牙蕉、Plantain和EAHB。在本文中如无特别说明,香蕉一般指香牙蕉。
1.2 营养成分
香蕉果肉富含糖类、蛋白质、维生素、微量元素等,可满足不同人群的营养需求。然而,香蕉品种和种植环境会影响其营养成分含量,不同品种香蕉果肉的营养成分见表1,总糖范围为15.46%~23.16%、还原糖范围为5.36%~21.16%、总酸范围为0.20%~0.68%;每100 g果肉中含有0.92~1.72 g粗蛋白、14.21~34.07 mg维生素C、262.0~444.3 mg钾[6]。与常见的几种亚热带水果的营养成分相比,香蕉具有较高的热量、碳水化合物和粗蛋白含量,而脂肪含量与其他水果相差不大（表2）[3]。由于香蕉具有低脂肪、高热量的特点,因此适合于过度肥胖者或年老病人食用。另外,香蕉富含钾离子,能促使人体保持钾钠和酸碱的平衡,有效防治低血钾症、心血管类疾病。
| 品种 Varieties | 热量 Calories/[kcal·(100 g)‒1] | 总糖 Total sugar/% | 还原糖 Reducing sugar/% | 总酸 Total acid/% | 粗蛋白 Crude protein/% | 维生素C Vc/[mg·(100 g‒1)] | 钾 K/[mg·(100 g‒1)] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 小米蕉 | 266.0 | 15.46 | 15.40 | 0.22 | 1.12 | 20.21 | 444.3 |
| 巴西蕉 | 294.0 | 17.08 | 9.67 | 0.20 | 1.41 | 27.92 | 385.7 |
| 咖喱蕉 | 397.6 | 23.16 | 18.33 | 0.39 | 1.40 | 26.08 | 345.0 |
| 牛角蕉 | 378.0 | 22.05 | 21.16 | 0.68 | 1.52 | 22.95 | 262.0 |
| 奶蕉 | 288.4 | 16.82 | 15.76 | 0.28 | 0.92 | 34.07 | 305.7 |
| 红香蕉 | 347.2 | 20.18 | 5.36 | 0.47 | 1.39 | 14.21 | 315.0 |
| 芽蕉 | 378.0 | 22.08 | 14.77 | 0.40 | 1.72 | 17.54 | 339.5 |
表2 香蕉与其他亚热带水果营养成分的比较[3]Tab. 2 Comparison of nutritional components between banana and several subtropical fruits[3] |
| 水果 Friuts | 热量 Calories/[kcal·(100 g)‒1] | 碳水化合物 Carbohydrates/[g·(100 g)‒1] | 脂肪 Fat/[g·(100 g)‒1] | 粗蛋白 Crude protein/[g·(100 g)‒1] |
|---|---|---|---|---|
| 香蕉 | 389.6 | 21.3 | 0.3 | 1.8 |
| 荔枝 | 269.2 | 14.2 | 0.1 | 0.7 |
| 菠萝 | 238.6 | 11.7 | 0.1 | 0.6 |
| 芒果 | 263.8 | 11.8 | 0.1 | 0.7 |
| 黄皮 | 273.5 | 14.9 | 0.2 | 1.0 |
| 橙子 | 221.9 | 10.6 | 0.3 | 0.9 |
| 龙眼 | 298.7 | 16.2 | 0.1 | 1.2 |
| 番木瓜 | 242.8 | 9.8 | 0.1 | 0.8 |
1.3 生物学特性
香蕉属于典型的呼吸跃变型水果,采后具有明显的后熟现象,后熟过程中伴随着营养成分和理化指标的显著变化。香蕉在正常的后熟过程中,叶绿素随着成熟度的增加而逐渐降解,果皮由绿色转为有光泽的黄色。目前根据英国SH Pratt公司提供的比色卡将香蕉分为7个成熟度（图1）[12]。在后熟过程中,香蕉的脂肪、灰分、蛋白质及钾含量基本保持不变,水分、可溶性固形物、有机酸、膳食纤维和可溶性糖含量逐渐增加,而淀粉、抗性淀粉、果胶和维生素C含量逐渐减少,多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）呈现先缓慢升高,再急剧上升,最后趋于平缓的趋势[5, 13]。Marriott等[14]比较了香蕉（banana）和大蕉（plantain）成熟过程中营养成分的变化规律,发现淀粉含量和总糖含量变化幅度最大：香蕉完全成熟期和过熟期淀粉含量均为1%,而大蕉的淀粉含量在完全成熟期为9%,过熟期则降为3%;完全成熟期和过熟期的香蕉的总糖含量为23%,而大蕉的总糖含量从完全成熟期的20%增加到过熟期的27%;在完全成熟期的香蕉和大蕉中,蔗糖占总糖的70%以上,但在过熟期的果实中,蔗糖约占总糖的50%;而在两个不同的成熟阶段,香蕉和大蕉的葡萄糖与果糖的比例大致相同。
在自然成熟过程中,香蕉果肉和果皮的变化是相对应的,但生产上常用乙烯催熟来启动后熟,可能会造成果肉与果皮的成熟速率不同,导致果皮的颜色不能准确反映果肉的成熟度,例如果皮全黄而果肉涩口。因此,Toemmers等[15]建立了香蕉成熟过程的动态模型,并明确了淀粉降解为可溶性糖是基于二氧化碳排放,该模型根据空气中二氧化碳浓度、香蕉果肉中淀粉含量及果皮颜色等特征的变化规律,对香蕉的成熟度进行科学性预测,有望用于香蕉催熟的自动化检测系统,指导香蕉加工生产。
1.4 加工特性
丰富多样的加工产品对香蕉原料具有不同要求,其中淀粉含量、总糖含量、成熟度、风味物质是香蕉加工产品品质的决定因素。淀粉含量是影响香蕉粉、香蕉汁的关键因素;成熟度和淀粉含量是影响香蕉脆片品质的关键因素;总糖和风味物质含量则在香蕉果酱、果酒类产品中发挥重要作用。因此,充分了解不同加工用途的香蕉品质特性是香蕉加工产品品质提升的关键。随着香蕉成熟度的提高,其果肉中的淀粉转化为可溶性固形物,硬度随之减小;同时,挥发性香气成分逐渐产生,风味渐渐浓郁。根据香蕉果皮的颜色分析其理化特性的变化（表3）,有利于选择合适成熟度的香蕉原料生产高品质产品。
表3 不同成熟度的香蕉理化指标Tab. 3 Physical and chemical indexes of bananas with different mature degrees |
| 成熟度 Ripeness | 质地 Texture | 可溶性固形物 Soluble solids (Brix) | 总固形物 Total solids/% | pH | 可滴定酸 （以苹果酸计） Titratable acid/% | 还原糖 Reducing sugar/% | 总糖 Total sugar/% | 淀粉 Starch/% | 果胶 Pectin/% | 纤维素 Cellulose/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4级 | 硬 | 17.70 | 25.69 | 4.75 | 0.47 | 8.08 | 9.42 | 19.06 | 0.21 | 0.62 |
| 5级 | 硬 | 19.79 | 24.65 | 4.98 | 0.31 | 9.19 | 12.31 | 4.88 | 0.26 | 0.64 |
| 6级 | 变软 | 20.24 | 22.84 | 5.19 | 0.26 | 9.16 | 14.74 | 1.01 | 0.24 | 0.63 |
| 7级 | 软 | 20.13 | 22.38 | 5.20 | 0.14 | 9.07 | 17.12 | 0.89 | 0.22 | 0.57 |
香蕉原浆、香蕉酱、香蕉酒要求原料成熟度为6~7级,此时香蕉果肉的可溶性固形物含量高、风味物质丰富。香蕉汁要求原料成熟度应达到7级,淀粉含量应低于5%,变形前受力最大值低于600 g,此时有利于果汁澄清和提高果汁得率[16]。香蕉抗性淀粉的加工原料成熟度要求为1~2级,此时抗性淀粉的含量最高,颗粒结构紧密、表面光滑、结晶度高,且抗消化吸收能力强。
香蕉片的原料成熟度要求4~5级,淀粉含量在10%~15%之间,此时香蕉果肉的硬度有利于切片和保持产品外观形态,且脆片无涩味;而超过此范围后,随着成熟度增大,香蕉含糖量增多,此时脆片易发生焦糖化反应且酥脆度低。在脆片的高温加工过程中易生成有害物质——丙烯酰胺,研究表明香蕉果肉中葡萄糖和果糖含量与丙烯酰胺的形成呈正相关,因此,选择合适的成熟度可降低香蕉脆片中丙烯酰胺含量[17]。
2 国内外香蕉加工现状
香蕉是仅次于大米、小麦和玉米的主要粮食作物,几乎90%的香蕉加工产品在生产区消费,特别是在亚洲、非洲和拉丁美洲的发展中国家。高碳水化合物含量使香蕉成为热带国家4亿多居民的主要食品,东非人均年消费量高达250 kg。香蕉加工具有广阔的市场前景。在部分发达国家,香蕉加工比例通常达到20%以上,巴西和美国的精加工达到30%。根据对广西铂洋香蕉股份有限公司调研,香蕉深加工后能使同样香蕉果的价值在鲜果价格基础上增长70%以上。然而,目前全球香蕉加工技术在水果加工中处于相对落后的状态,多以初加工为主。印度的香蕉加工产品主要是香蕉原浆和香蕉酱,但由于香蕉原浆的生产成本和价格过高,难以进入欧洲市场,而香蕉酱则主要出口欧盟和中东海湾国家。洪都拉斯、墨西哥以及南非等国家主要生产的香蕉产品为香蕉原浆,通常应用于婴幼儿食品、果酱、甜品、饮料等食品。除此之外,各香蕉产地还有香蕉片、条、块、丁等干制产品,其中以菲律宾的油炸香蕉片为最典型的代表。目前菲律宾已成为香蕉片加工出口的第一大国,且其90%香蕉片产自棉兰老岛,该地区有15家大型香蕉片加工厂（如都乐公司、金吉达公司）,年均出口量达2万t,年均出口额为8000万美元[18]。此外,国外学者对香蕉粉、香蕉汁、香蕉酒以及调配饮料等进行了相对深入的研究,已经初步建立起了较为完善的生产销售体系[16, 19-20]。例如,澳大利亚研制出绿色香蕉粉,可取代其他面粉用于甜品的制作,在日本市场的年均销量达300 t[21]。韩国Binggrae公司以香蕉泥为原料研发的香蕉牛奶多年来一直占据韩国便利店饮料销售榜单的位置,被称之为韩国的“国民饮料”。
在我国,香蕉主要用于鲜食,其平均加工率不足5%,2019年加工率仅为4.9%,已实现产业化的香蕉产品有香蕉脆片、香蕉原浆、香蕉粉、香蕉汁等。目前我国以香蕉加工为支柱产业的企业屈指可数,其中广西铂洋果业科技有限公司以生产香蕉原浆和香蕉粉为主,年加工能力分别达10万t和3000 t,每年鲜蕉需求量28万t;佛山蕉业生物科技有限公司是生产香蕉天然抗性淀粉的高新技术企业,也生产香蕉原浆、天然香蕉提取物及其相关的保健产品。国内最大的香蕉种植集团广西金穗农业集团与北大荒集团联合打造了“我爱蕉汁”品牌的香蕉汁系列产品,在国内饮品市场中占据了重要地位。广西石埠乳业有限公司生产的香蕉牛奶、香蕉发酵饮料、香蕉醋饮料等产品也深受消费者好评。还有一些加工企业根据市场需求生产了香蕉脆片、冻干香蕉片。在研究方面,我国高校和研究单位开展了许多香蕉深加工技术研究与产品开发,例如国家香蕉产业技术体系加工功能研究室的依托单位广西农业科学院农产品加工研究所已深入开展香蕉果酒、香蕉果醋、香蕉啤酒、香蕉白兰地、香蕉酸奶、香蕉果酱、香蕉果冻、香蕉清口含片、香蕉抗性淀粉、香蕉茎叶青贮饲料加工技术以及香蕉花、香蕉皮等副产物中多糖、多酚和果胶等提纯技术的研究,目前正致力于研究香蕉工业化加工关键技术与装备,以期尽快实现其产业化。表4列举了主要的香蕉加工产品及相关的加工关键技术。
表4 主要的香蕉加工产品与加工关键技术Tab. 4 Main processing products and key technologies for banana fruit |
| 产品Products | 分类Categories | 加工技术Processing technologies |
|---|---|---|
| 香蕉片 | 油炸香蕉片、香蕉脆片 | 常压油炸、真空油炸 |
| 干制香蕉片 | 热风干燥、真空冷冻干燥、变温压差膨化干燥、微波真空干燥 | |
| 重组型香蕉片 | 挤压膨化、微波膨化 | |
| 香蕉原浆 | 无添加香蕉原浆 | 氮气排氧打浆、液氮排氧打浆 |
| 化学护色香蕉原浆 | 化学护色打浆 | |
| 香蕉粉 | 青香蕉粉 | 鼓风干燥、微波真空干燥、真空冷冻干燥 |
| 熟香蕉粉 | 鼓风干燥、喷雾干燥、微波真空干燥、真空冷冻干燥 | |
| 香蕉饮料 | 香蕉原汁饮料 | 复合酶解技术、膜分离技术 |
| 香蕉复合饮料 | 高压均质技术、湿法超微粉碎技术 | |
| 香蕉发酵饮料（果酒、果醋、乳酸饮料） | 控温控氧发酵技术、固定化酶发酵技术 |
3 香蕉的主要加工产品及加工关键技术
3.1 香蕉片
香蕉片作为一种休闲食品延长了鲜果的保存期,且加工成型的香蕉片色泽诱人、口感酥脆,受到广大消费者喜爱。目前,研究开发的香蕉片可分为油炸香蕉片、干制香蕉片和重组型香蕉片[22]。除了香蕉成熟度等因素,香蕉片的膨化率和酥脆度也受香蕉切片厚度、加工时间、食品添加剂添加量等因素影响。另外,油炸香蕉片含油量高,油炸过程中易产生有害物质,干燥和重组脆片水分含量低、易返潮、后期贮藏方法不佳等问题都亟待解决。针对这些香蕉片加工中的关键性问题,广西农业科学院农产品加工研究所、华南理工大学、美国加利福尼亚大学、印度Kerala农业大学、泰国Kasetsart大学、泰国Ubon Ratchathani大学等国内外研究机构的学者们做了大量研究。
3.1.1 油炸香蕉片 香蕉鲜果通过真空或非真空的加工手段,在热食用植物油的介质下脱水干燥处理,获得含水量低于5%的油炸香蕉片。这类香蕉产品为目前市售香蕉产品的主力军。农业行业标准《香蕉脆片》（NY/T 948—2006）规范了油炸香蕉片在感官、理化和卫生3个方面的质量评价标准。
油炸香蕉片中的油脂含量过高会缩短产品的保质期,并降低消费者对产品的接受度。因此,国内外学者研究了降低香蕉片含油量方法。Sothornvit等[27]探讨了使用可食用涂层和油炸后离心对真空油炸香蕉片品质的影响,结果表明采用果胶作为可食用涂层并对油炸工艺进行改进,可减少油炸产品的吸油问题,与传统真空油炸产品相比,涂有浓度为1.5%的瓜尔胶或黄原胶溶液或以140~280 r/min的速度离心后,香蕉片的吸油率分别降低25.22%、17.22%和17.31%。Singthong等[28]研究了海藻酸盐、羧甲基纤维素（CMC）和果胶等亲水胶体对香蕉片吸油性能的影响,结果表明每100 g传统油炸香蕉片样品中含油量高达40 g,用含有5 g/L CaCl2和10 g/L果胶的水溶液以及2.5 g/L CaCl2和10 g/L CMC的水溶液处理的样品吸油量明显减少,下降至每100 g样品约为23 g;与CMC处理的香蕉片相比,果胶处理的香蕉片具有更高的感官评分,在薄片上涂覆果胶可有效保护香蕉组织的细胞结构,使其在油炸过程中免受损伤,因而推断果胶是生产低脂油炸香蕉片最有效的亲水胶体。
3.1.2 干制香蕉片 通过非油炸的物理方法将香蕉片中的水分降至足以防止腐败变质的水平,可获得干制香蕉片。由于技术的不断进步,干制香蕉片脱水干燥的相关工艺技术也得到了极大的发展,已实现了从传统的热风干燥向真空冷冻干燥、微波真空干燥等先进干燥方法的转变,产品品质也明显提升。
3.2 香蕉原浆
香蕉原浆作为中间原料,可广泛应用于饮料、乳制品、烘焙食品、果酱和婴幼儿食品中,其需求量较大。香蕉原浆的加工工艺简单,但加工技术难点在于打浆过程中的褐变控制、灭菌过程中风味和营养成分保留。因此,江南大学、广西农业科学院农产品加工研究所、华南农业大学、日本大阪府立大学、巴西利亚大学、印度SRM大学等国内外学者针对这些加工技术难点进行了深入研究。
3.2.1 香蕉原浆褐变控制技术 酶促褐变是引起香蕉采后损失的重要原因之一,主要是由于香蕉果肉中的PPO催化酚类物质氧化成醌并进一步形成黑色素,从而破坏香蕉的营养成分、风味物质、感官色泽。目前钝化香蕉PPO一般采用热烫、微波、高温蒸汽等方法,但过高的灭酶温度会造成香蕉风味散失、劣变,而直接添加褐变抑制剂是一种方便有效且应用范围广、适应性强的方法。曲留柱[41]的研究表明低浓度抗坏血酸对香蕉汁的褐变抑制作用是可逆的,但当其浓度达0.8 mg/mL时则对香蕉汁形成稳定的不可逆褐变抑制作用,抗坏血酸还有漂白的作用,能改善香蕉汁的色泽;另外,当柠檬酸浓度达2.5 mg/mL时香蕉汁的pH值为3,可有效抑制褐变;亚硫酸氢钠浓度大于0.4 mg/mL时也能有效抑制香蕉汁褐变,在抑制褐变的同时还具有漂白作用。
随着人们对健康的要求日益提升,一些新型的天然褐变抑制剂和杀菌钝酶技术不断被开发和利用。郑杰琼等[42]将果糖-赖氨酸模型体系的美拉德反应产物（MRPs）用于抑制香蕉褐变,MRPs中起到抑制香蕉PPO酶促褐变作用的成分为还原酮类等,最佳酶活抑制能力的MRPs制备工艺为底物浓度比（糖:氨基酸）1:2、反应温度111 ℃、反应时间84 min、初始pH 3.26,得到的PPO抑制率为84.94%。
打浆过程中隔绝氧气也是防止香蕉原浆褐变的有效方法。杜冰等[43]采用液氮排氧打浆机处理香蕉,在隔绝氧气抑制褐变的同时降低了浆体温度以及PPO、POD活跃度,达到维持香蕉原有色泽、提高浆体品质的目的。广西农业科学院农产品加工研究所在此基础上进行改进,采用氮气替代液氮,研发了氮气排氧-控温湿法超微粉碎设备,与氮气发生器和制冷设备配套使用,可实现低温排氧打浆的连续作业,同时采用超细粉碎技术破碎果肉提高营养成分的利用率,可整果粉碎,达到全果利用。
3.2.2 保持香蕉原浆风味营养的杀菌技术 杀菌技术包括热杀菌和非热杀菌两种。热杀菌包括传统热杀菌（巴氏杀菌为主）、超高温瞬时杀菌,非热杀菌包括超高压杀菌、微波杀菌、超声波杀菌、辐照杀菌等。20世纪,我国加工食品多采用传统热杀菌技术,但长时高温导致的色泽和营养的劣变促使新的热杀菌和非热杀菌技术的产生。21世纪,超高温瞬时杀菌应用越来越广泛,目前香蕉原浆及其他香蕉液态制品多采用此项技术。非热杀菌能最大程度的保留食品风味和营养,具有良好的应用前景,但受限于设备和加工成本,目前尚未产业化应用。
（1）超高温瞬时杀菌技术（UHT）：是在密闭空间中使产品的温度提高至120 ℃以上,在几秒钟内完成对致病菌的灭活后迅速使产品重归室温的一种杀菌方式。UHT和无菌包装结合,可有效保留产品的风味和营养,控制产品微生物含量,延长食品保质期。目前UHT是香蕉原浆、果汁、乳制品等最常用的杀菌方法,广西铂洋香蕉股份有限公司年加工能力达10万t的香蕉原浆生产线就是采用UHT和无菌包装技术,产品在室温下的保质期达6个月。
（2）微波杀菌技术：通过热效应和非热效应两种方式实现,微波的能量转换为热能产生热效应,同时微波作用于微生物本身会破坏其细胞的结构和功能,导致细菌死亡,从而达到杀菌的效果。微波灭菌有着以下优势：其一是速度快,微波杀菌仅仅需要几秒钟就能够实现全方位灭菌,这十分利于工业流水线,同时短暂的加热并不会破坏食物原有的口感;其二是由于微波可以透过包装材料,因此能够进行包装后杀菌,这是传统高温杀菌无法做到的[44]。
（4）高压脉冲电场（PEF）杀菌技术：作为一项近些年备受瞩目的新型食品非热加工技术,PEF是利用强电场脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用,在杀菌钝酶方面均有良好效果。高祺[47]考察了PEF结合预热处理对香蕉中褐变酶系的钝化作用,探明了PEF联合美拉德反应产物处理能显著降低香蕉汁中的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,研发了1套低温制备香蕉汁的工艺。
（5）欧姆加热（Ohmic heating）杀菌技术：是一种利用物料的电导特性来加工食品的新技术,特别适合大颗粒、固形物含量较高的食品,能够在杀菌的同时有效保留食品中的营养成分。Poojitha等[48]研究了欧姆加热对不同蔗糖浓度的香蕉原浆品质的影响,结果显示与传统灭菌技术相比,欧姆加热灭菌技术显著延长了香蕉原浆的货架期。
3.3 香蕉粉
3.3.1 香蕉粉分类 香蕉粉根据原料的成熟度可以分为2类：一类是青香蕉粉,利用青香蕉加工而成,含有大量抗性淀粉[49,50]。青香蕉粉可充分保留鲜果的营养成分,除了抗性淀粉,还富含钙、镁、磷、钾等矿物质和多酚类成分,膳食纤维含量也较高,具有改善肠道健康和减肥的功效,多作为配料应用于焙烤食品、冰淇淋、面条、糖尿病人食品和减肥代餐食品等[51]。另一类是以熟香蕉为原料加工得到的以葡萄糖、蔗糖和果糖成分为主的产品,易被人体吸收,可快速提供能量。依照加工手段的不同,又可以将香蕉粉分为以下3类：第一种是将香蕉果肉直接烘干后粉碎得到的香蕉全粉;第二种是香蕉汁喷雾干燥制得的速溶香蕉粉;第三种则是香蕉制汁后的剩余渣料经挤压喷爆而成的喷爆全粉。在以上几种产品当中,香蕉全粉能最大程度地保持香蕉原有风味和营养成分,所以通常来讲主要流通的都是香蕉全粉。
3.3.2 香蕉粉的加工技术 由于香蕉中总糖、果胶的含量高,果浆粘稠而导致香蕉粉干燥困难,20世纪时产品加工停滞不前。近几年,巴西坎皮纳斯州立大学、新西兰奥塔哥大学、美国东北农业大学、马来西亚博特拉大学等国外机构的学者针对香蕉粉的加工工艺、功能活性等进行了大量研究;我国香蕉粉的相关研究也在迅速发展,华南农业大学、中国热带农业科学研究院、中国农业科学院、广西农业科学院农产品加工研究所等研究单位和高校对香蕉粉制备工艺、理化性质和功效等方面进行了集中性研究。杨公明等[52]、刘林林等[53]将香蕉粉的制备工艺归纳为热干燥和冷干燥两大类,热干燥工艺包括鼓风干燥、喷雾干燥、微波真空干燥等,冷干燥工艺主要是采用真空冷冻干燥,优点是产品颜色、香味及活性成分得到最大程度的保留,因而产品质量好,缺点是间歇式作业效率低、成本高。毕玉[54]比较了不同成熟度香蕉粉的基本组分,发现随成熟度增加,香蕉粉的淀粉含量显著降低,而可溶性糖含量显著增加,二者含量占香蕉粉的80%以上;香蕉粉可明显改善小鼠体重降低、胰岛素抵抗以及血脂异常现象,其中抗性淀粉含量最高的一级熟蕉粉的干预效果最佳。青香蕉中富含的天然抗性淀粉不能被小肠内的内源消化酶消化吸收,无法为人体提供葡萄糖,因此热量低,可作为减肥人群的代餐食品。汪雨亭[55]依照“国食药监保化[2012] 107号”文附件8中的减肥功能评价方法进行动物实验,结果表明香蕉抗性淀粉具有明显的减肥功效,可调节肠道菌群,显著增加肥胖大鼠粪便中短链脂肪酸的含量,且与剂量呈正相关关系。
3.4 香蕉饮料
果汁饮料因清爽的口感、独特的风味、丰富的营养及饮用方便等优点而受到人们的喜爱,尤其是具有保健功能的天然饮品备受消费者青睐。为了合理搭配营养,适应不同的消费层次,满足不同消费者的嗜好,将香蕉开发成食用方便、营养均衡、品质安全的饮品,具有广阔的市场前景。目前,福建省农业科学院亚热带农业研究所、广西农业科学院农产品加工研究所、印度理工学院、印度Ngaoundere大学、坦桑尼亚达累斯萨拉姆大学等国内外机构的学者对香蕉饮料的研究主要集中在饮料配方和关键生产工艺改良等方面。
3.4.1 香蕉饮料分类 按照不同的加工方式以及配料方式可将香蕉饮料分为香蕉原汁饮料、复合饮料和发酵饮料[56]。香蕉原汁饮料是一种最传统的香蕉深加工产品,主要经过热烫、护色、酶解等工艺制成。香蕉复合饮料是指按一定比例将香蕉汁与其他辅料复合调配而成的饮料,辅料主要包括果蔬、粗粮、乳品、茶叶等,既可充分发挥各种辅料营养素的功能,还能弥补香蕉口感的不足,符合营养丰富、食用方便的食品需求[57-59] 。香蕉发酵饮料是指以香蕉或复配原料经微生物（乳酸菌、酵母菌或醋酸菌）发酵制得的发酵型含酒精或不含酒精的饮料,这类饮料根据微生物菌种的不同又可以分为香蕉乳酸发酵饮料、香蕉果酒和香蕉果醋[60,61,62]。目前,复合饮料和发酵饮料是香蕉饮料的主流发展方向。
3.4.2 香蕉饮料加工技术 香蕉饮料加工的关键技术包括褐变控制技术、澄清技术、发酵技术、稳定化技术、杀菌技术,其中褐变控制技术和杀菌技术在3.2节中已详细叙述,此处重点综述香蕉饮料加工中的澄清技术、发酵技术和稳定化技术。
（1）澄清技术：传统的澄清技术包括热水处理、澄清剂处理和酶解作用,膜分离是近年来广泛应用的一种新的澄清技术。Zheng等[63]利用75 ℃热水提取的香蕉汁中果胶、蛋白质含量最低,澄清度最高,其透光率（660 nm处）接近90%。倪燕等[64]对比了壳聚糖、交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、明胶-单宁3种不同澄清剂对果胶酶初步处理后的香蕉汁澄清效果的影响,结果表明壳聚糖的澄清效果最好,添加0.3 g/L壳聚糖的香蕉汁在40 ℃下静置10 h后,透光率达95%以上。酶解是使果汁澄清的一种重要技术,目前由单一酶酶解向复合酶酶解技术发展,植物复合水解酶对香蕉原浆中的果胶和纤维素的降解活力较强[65]。膜分离技术兼具分离、浓缩、纯化等功能,过滤过程简单、便于控制,且具有高效、节能、环保等优点,Sagu等[66]在总循环模式下使用中空纤维模块通过切向超滤澄清香蕉汁,发现截留分子量为27 kDa的超滤膜最合适,澄清后的果汁含有大量的多酚和蛋白质,且透明度高;果汁在没有任何添加剂和防腐剂的情况下可储存1个月,且保持其天然营养品质、风味完好。
（2）发酵技术：香蕉饮料在引进新的发酵口感的同时,又兼顾香蕉的营养价值,是广受欢迎的新兴保健饮料。香蕉发酵饮料技术包括直接发酵、控温控氧发酵、固定化酶发酵等。广西农业科学院农产品加工研究所采用低温微氧发酵技术开发香蕉系列果酒（专利正在申请中）,主发酵期温度控制在15~16 ℃,主发酵前期控制每天补充氧气（空气0.5 mL/L）,促进发酵进行,高峰期每天补充空气2 mL/L,发酵结束后不补充氧,并换罐、满罐陈酿。低温微氧发酵过程中各种杂菌对酿造酒影响小,可通过调控酵母代谢来加强乙酸酯类和C6~C10中链脂肪酸酯等,增加酒体香气的复杂性。采用顶空固相微萃取法鉴定出香蕉发酵果酒的香气成分主要是醇类,其次是酯类和醛类,而酸类、酮类和酚类较少。广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所采用固定化酶技术生产香蕉果醋[67],利用玉米芯作为载体固定化醋酸菌发酵,并使用了特殊的笼体装载玉米芯载体,具有发酵更充分、发酵时间短的有益效果,能有效保存香蕉果肉的营养成分,制备的果醋口感清爽。
（3）稳定化技术：传统的饮料稳定化是采用添加稳定剂,单一的稳定剂不能完全满足产品贮藏要求,多种稳定剂复配后具有更好的效果。香蕉饮料中经常使用的稳定剂主要是果胶类物质,其中以复合果胶效果更佳。孙远征等[68]研究了不同亲水胶体对香蕉椰子乳饮品稳定性的影响,确定复配稳定剂由0.13%结冷胶、0.08%海藻酸钠和0.07%单硬脂酸甘油组成,制得的产品口感细腻饱满、香气浓郁、稳定性良好。目前,通常选择高压均质工艺以及湿法超微粉碎技术来达到稳定化。高压均质技术是通过高压产生强烈的剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用,从而使分散相颗粒超微细化,实现均质乳化。Calligaris等[69]研究发现,与未处理的对照相比,经过高压均质处理后的香蕉汁色泽更明亮、黏度更低、稳定性也更好。
3.5 其他香蕉制品
利用香蕉原料还可开发多元化的香蕉制品,如香蕉酸奶、果酱、烘焙食品、果冻、罐头、果泥等等。郑凤锦等[70]采用响应面分析法对香蕉酸奶的发酵工艺进行优化,确定其最优工艺参数为乳酸菌添加量0.1%、发酵温度40 ℃、发酵时间7.6 h,并建立质构特性与感官得分之间的线性回归模型,开发了凝固型香蕉酸奶产品。廖芬等[71]进一步对凝固型香蕉酸奶的稳定性、口感和质构特性进行改善,确定添加0.25%~0.50%的黄原胶开发的凝固型香蕉酸奶整体品质最好。卫萍等[72,73]以七成熟西贡蕉为原料制作低糖果酱,控制可溶性固形物含量为30%,比较了沸水、高压蒸汽和辐照三种灭菌方式对低糖香蕉果酱品质的影响,结果表明沸水和高压蒸汽灭菌均不能长时间抑制微生物的生长,采用4.1 kGy的60Co-γ射线剂量对香蕉果酱进行辐照灭菌,其色泽、粘度、还原糖、可滴定酸、可溶性蛋白、游离氨基酸、维生素C均未发生显著改变,菌落总数、大肠菌群数和霉菌数均在安全范围,可最大程度保持果酱的卫生安全、感官特性和营养价值,延长保质期。李明娟等[74,75]以低筋面粉和青香蕉粉为主要原料,配以黄油、白糖等辅料,加工制作香蕉饼干,优化配方后制得的饼干口感酥脆、香味浓郁、色泽棕黄,添加30%青香蕉粉的饼干感官品质和质构特性均最佳。
4 展望
当前,我国香蕉产业正处于由传统产业向现代产业转变的重大历史阶段,大力发展香蕉综合加工能够延长产业链,实现产品多元化和经济效益最大化。积极引进和推广国内外先进的新工艺、新技术和新装备,利用现代生物技术和食品加工高新技术进行高值化系列产品开发,构建多元化深加工体系是提高中国香蕉产业国际竞争力的强有力措施。同时,针对现阶段我国香蕉加工业存在的主要问题,笔者认为发展香蕉深加工主要应考虑以下几个方面：第一,不同品种及成熟度的香蕉营养成分与加工特性差异明显,因此匹配的加工工艺和开发产品应有所不同,需建立香蕉品种的营养、功能成分与加工特性数据库,为精细化、专业化的香蕉深加工提供数据支撑。第二,大规模收集和评价各类特异香蕉种质资源,鉴定其营养品质、功能性成分,通过资源深度评价和挖掘、细胞工程诱变、基因工程等育种技术手段,选育加工专用的特色香蕉新品种。第三,开发适合香蕉去皮、打浆、切片等深加工的配套设备,使香蕉深加工能大规模机械化生产。第四,不断拓深香蕉果肉和副产物功能性成分研究,将其广泛应用于食品保鲜、美容护肤、医疗保健等领域。第五,各级地方行政机关应当高度重视香蕉深加工产业,营造香蕉加工产业更好的发展环境。