香蕉(Musa spp.)是芭蕉科(Musaceae)芭蕉属(Musa)多年生草本植物,在全球136个国家和地区广泛种植。据联合国粮食及农业组织统计,2023年全球香蕉总收获面积1 293.26万ha,产量18 367.60万t。青香蕉是采收后未经催熟而暂时不能食用的香蕉青果(NY/T 517—2002《青香蕉》)。根据Von Loesecke成熟度量表,香蕉被分为全绿(1级)到黄色带棕色斑点(7级),青香蕉(呈绿或青黄色)成熟度为1～3级[1]。青香蕉不易贮藏且鲜食利用有限,将其干燥后加工成青香蕉粉可拓展出多元应用场景,如作为配料生产各类食品(谷物制品、乳制品、肉制品等),近年来受到广泛关注[2]。研究显示,添加青香蕉粉的有益效果主要体现在:1)调整营养功能组分。青香蕉粉添加可显著增加抗性淀粉(resistant starch,RS)、多酚、膳食纤维等活性成分含量[3]。青香蕉粉以25%(质量分数)替代小麦粉制作面包,可使产品的RS含量从0.65 g/100 g增至3.22 g/100 g[4]。青香蕉粉以4.5 g/100 g添加至巴鲁坚果发酵饮料中,能促进饮料加工过程中嗜酸乳杆菌La-5增殖,表现出潜在的益生元效果[5]。2)降低食品的能量密度。将青香蕉粉按18%(质量分数)替代燕麦粉制备蛋糕,可使蛋糕的能量降低11.2%[6]。3)提高食品的得率及稳定性。青香蕉粉可在冰淇淋、酸奶、奶酪、牛奶酱等乳制品中发挥积极作用,如替代部分乳脂肪、调节冰淇淋融化速率、增加益生元等[7]。青香蕉粉通过增加牛奶酱的持水性从而提高产品得率[8]。番茄酱中添加20%(质量分数)青香蕉粉时可显著降低其在4 ℃存放45 d后的析水率[9]。4)改善食品的感官质地性能。青香蕉粉按1%、3%(质量分数)添加制作发酵乳,不仅不影响产品外观和质地,而且显著提高了产品的香气和风味[10];向鸡肉汉堡中添加10%(质量分数)青香蕉粉不仅未影响其质地,而且比空白对照组具有更高的得率、咀嚼性、紧实度和更低的产品收缩率[11];但也有研究显示青香蕉粉在较高添加量下会降低产品的消费者整体可接受性。基于此,本文在广泛调研国内外文献基础上,对青香蕉粉的制备、组分及理化特性进行全面总结,并对其未来发展方向进行探讨,以期推动青香蕉粉的深入研究和产业应用。

1 青香蕉粉的加工概述、营养组成及基本物性

1.1 青香蕉粉加工概述

青香蕉粉以青香蕉为原料,主要包括清洗、去皮、切片、预处理(护色)、干燥、粉碎、过筛、包装等加工环节。

青香蕉粉的关键加工操作主要包括:

1)清洗、去皮。采用清水清洗青香蕉表面,沥干水分,随后进行人工或机械去皮。生产青香蕉全粉时不去皮,必要时可采用含氯消毒液(1～2 g/L,10～20 min)进行果皮消毒处理[3,12]。

2)切分。去皮后立即置于切分机切片,使切片厚度均匀(约2～8 mm)、大小一致。

3)预处理(护色)。为避免青香蕉片发生褐变,将切分的青香蕉立即护色处理。常见方法包括在护色液中浸渍或烫漂护色。护色液通常为焦亚硫酸钠或焦亚硫酸钾(0.5 g/L)[13-14],也可以由柠檬酸(1～5 g/L)、抗坏血酸(0.2～0.8 g/L)、乳酸(10～20 g/L)、草酸(0.45～9 g/L)等有机酸单独使用或复配制成,浸泡时间10～40 min。青香蕉片与护色液质量比通常为1∶2。烫漂包括热水烫漂、蒸汽烫漂、微波烫漂等方式[15-16]。烫漂有助于破坏香蕉片的细胞结构,促进水分的扩散,提高干燥工序的效率[17]。

4)干燥。通常采取热风干燥,干燥温度50～60 ℃,干燥至水分含量≤6.0%(质量分数)。为提高干燥效率和青香蕉粉的品质,学者们还报道了微波干燥、折射窗干燥、脉冲真空干燥等方式[18-20]。也有报道青香蕉片经护色后进行打浆处理,然后采取真空冷冻干燥[21]、喷动床干燥[22]、脉冲流化床[23]或喷雾干燥[24]等方式进行干燥。

5)粉碎、过筛。干燥后根据产品粒度、生产规模等要求选择不同的粉碎机和筛网(通常为80目)。

6)包装。青香蕉粉计量后进行密封包装。通常选择100 μm低密度聚乙烯袋、高密度聚乙烯袋或密封的不透明聚丙烯、聚氯乙烯容器进行包装[25]。

1.2 青香蕉粉的营养组成

由表1可知,青香蕉粉的蛋白质含量最高可达8.02 g/100 g,部分品种蛋白质含量低至1.06～1.56 g/100 g。青香蕉粉的蛋白质含量远低于豆类粉和谷物粉,与薯类粉的相当。如甘薯粉的蛋白质含量为1.9～3.79 g/100 g[26-27]。随着成熟度增加,青香蕉(香牙蕉)粉的蛋白质含量可从1.33 g/100 g(成熟度1级)增加到2.87 g/100 g(成熟度3级)[28]。青香蕉粉的脂肪含量约为1.33～2.87 g/100 g,少数品种青香蕉粉的脂肪含量低于0.50 g/100 g。青香蕉粉中碳水化合物的含量约为67.46～84.80 g/100 g,在少数品种青香蕉粉中高达94.77 g/100 g。淀粉是青香蕉粉碳水化合物的主要组成成分[29]。随着成熟度增加,淀粉含量急剧下降,而小分子糖类物质快速增加。与成熟(4～7级)香蕉粉相比,青香蕉粉具有较高的RS(27.30～37.10 g/100 g干重)含量[30]。青香蕉粉中表观直链淀粉含量约为18.8～32.05 g/100 g,其含量与品种及成熟度密切相关[28,31-32],CAMPUZANO等[28]研究发现成熟度为2级时表观直链淀粉含量达到最大值(31.3 g/100 g),而成熟度为4级时表观直链淀粉含量急剧降低至1.67 g/100 g。Finger Rose青香蕉粉的直链淀粉含量低至15.55 g/100 g[31]。青香蕉粉的膳食纤维含量为0.25～18.79 g/100 g。青香蕉粉的灰分含量为0.95～3.56 g/100 g,与甘薯粉(2.09 g/100 g)的灰分含量接近[26]。青香蕉粉所含维生素主要为维生素C和B族维生素[33]。钾是青香蕉粉中含量最高的矿物质元素(7 680.0 mg/kg),其次是镁(1 170.0 mg/kg)、磷(779.5 mg/kg)、硫(339.0 mg/kg)、钙(289.5 mg/kg)等元素[3]。青香蕉粉还含有铁、锌、锰、铜等微量元素[33-34]。青香蕉粉中的植物化学物主要包括多酚、单宁、植物甾醇和类胡萝卜素。目前已鉴定出89种酚类物质,其中芦丁的含量最高;青香蕉粉中单宁含量为44.70 mg CE/g,而带皮全粉中单宁含量为76.00 mg CE/g[3]。PICO等[35]报道青香蕉粉经烘箱干燥(40 ℃,24 h)和挤压处理后表儿茶素含量为0.346～1.696 mg/100 g,而冻干青香蕉粉保留了较多表儿茶素(1.933 mg/100 g)。在食品加工中,这些植物化学物质将与食品蛋白质、淀粉等组分发生相互作用,从而影响青香蕉粉的加工及营养性能。

1.3 青香蕉粉的基本物性

青香蕉粉一般呈现黄色[36,42],也有报道呈淡黄色或奶油般淡黄色[4]。未去皮的青香蕉粉的颜色比去皮青香蕉粉的颜色要深[42]。影响青香蕉粉色泽的主要因素包括品种、成熟度及加工条件。研究显示,青香蕉粉的L*、a*、b*值分别在50.51～89.46、0.23～14.2、9.18～30.25内[37,43]。不同品种或不同成熟度之间产品颜色差异主要与多酚氧化酶活力、还原糖含量等褐变发生因素有关[36]。青香蕉切分后采用抗坏血酸、柠檬酸或乳酸处理,能有效抑制青香蕉的酶促褐变,从而提高青香蕉粉的明度和颜色稳定性[44]。SALAZAR等[42]采用5 g/L焦亚硫酸钠浸泡青香蕉片10 min,与未浸泡组相比,青香蕉粉的L*、b*、C*、色调(H°)、白度指数(white index,WI)分别由73.8、12.9、13.0、81.1、70.7增加至79.7、14.0、14.0、89.1、75.3(P<0.05)。ALAM等[37]对比了冷冻干燥(-40 ℃,48 h)、柜式干燥(60 ℃,10 h)、微波干燥(300 W,1.5 h)和鼓风干燥箱干燥(50 ℃,12 h)对青香蕉粉色泽的影响,研究发现,冷冻干燥的青香蕉粉明度高于其他方式干燥的样品。此外,有学者发现折射窗干燥(85 ℃)的青香蕉粉的L*=89.46和WI=90.26显著高于烘箱干燥(60 ℃)的青香蕉粉(L*=76.81,WI=87.04)[43]。

青香蕉粉的粒径及其分布采用粒径分析仪进行测定,相关参数包括粉体的累积分布(d10、d50、d90)、体积平均直径(D[4,3])、表面积平均直径(D[3,2])等。张思维等[45]测定大蕉、粉蕉、贡蕉制备的青香蕉粉的d50依次为34.42、25.99、33.82 μm(P<0.05),而D[4,3]依次为54.79、58.79、53.16 μm,无显著性差异。采取不同筛网筛分的方法可获得不同粒度的青香蕉粉。如SEGUNDO等[46]通过筛粉机得到粗(156～200 μm)、中(80～156 μm)、细(<80 μm)3个粒度的青香蕉粉;SAVLAK等[47]将青香蕉粉筛分成4个粒度(<212 μm、212～315 μm、316～500 μm、501～700 μm);周葵等[48]采用100～220目的不同筛网得到8种粒径的青香蕉粉。通过超微粉碎可得到粒度更小的青香蕉粉产品[49]。

青香蕉粉在X-射线衍射图谱上的衍射峰主要来自淀粉[29]。根据衍射峰的类型可分为A、B、C型,其中,A型淀粉分别在15°和23°(2θ)各有1个衍射峰,在17°～18°(2θ)有2个衍射峰,B型淀粉在5.6°(2θ)有1个小的衍射峰,在17°～18°(2θ)仅1个衍射峰,在22°～24°(2θ)之间有2个衍射峰。C型是介于A型和B型之间的混合型。青香蕉粉的结晶结构主要为B型和C型。研究报道香牙蕉、大蕉粉、粉蕉粉和贡蕉粉均为B型结晶(5.8°、15.1°、17°、23°,2θ)[45,50]。CHANG等[51]报道5个品种主食蕉制备青香蕉粉的结晶结构均为B型,衍射峰在5.6°、15°、17°、22°、24°(2θ)。MARTA等[29]报道2种三倍体基因型Musa AAB(Kapas和Nangka)和1种三倍体基因类型Musa ABB(Kepok)为B型淀粉结晶,而1种三倍体Musa AAA(Ambon)为C型淀粉结晶。西贡蕉粉的结晶类型为C型,其衍射峰出现在5.7°、15.3°、17.3°、18.2°、22.2°和24.0°(2θ)[52]。LIAO等[53]研究发现,青香蕉粉(cv.Giant Cavendish)为CA型结晶,它在15.0°和17.0°(2θ)各有1个强衍射峰,在23.3°(2θ)有1个宽峰,在5.4°(2θ)有1个较弱的衍射峰,相对结晶度为13.2%。BI等[32]报道3个品种(MDR、MC、MPA)的青香蕉粉的淀粉为C型结晶,其中MDR为CA型,而MC和MPA为CB型。

2 加工工艺对青香蕉粉的结构及性能的影响

2.1 加工对青香蕉粉的粉体学特性的影响

青香蕉粉的粒度控制是加工工艺中的关键环节,其粒径分布主要取决于粉碎筛分设备的选型与参数设置。目前报道的用于青香蕉粉加工的粉碎设备包括锤式粉碎机[54]、刀式粉碎机[4]、刀片研磨机[47]、重型多用途研磨机[37]或实验室小型磨粉机等[46]。这些设备有的自带筛分装置,可通过调整转速和筛网目数实现粒径控制,有的只有粉碎功能,粉碎后需进行过筛(40～60目标准筛或振动筛)处理[13,21]。青香蕉粉的粒度及粉体学参数总结见表2。研究显示,青香蕉粉的粒度分布会显著影响其粉体流动性、压缩性等物理特性,并最终关系到青香蕉粉的工艺学性能和终产品的质量。周葵等[48]研究发现,青香蕉粉的粒径从0.098～0.105 mm变为0.065～0.075 mm,粉体的松装密度(ρb)由0.54 g/mL下降到0.49 g/mL,振实密度(ρtap)由0.77 g/mL下降到0.74 g/mL,压缩度由30.42%增加到33.40%,粉体的填充性变差,同时,休止角从42°增加到51°,粉体的流动性下降。SAVLAK等[47]研究发现,随着粒度增加,青香蕉粉的ρb和ρtap均显著下降,而卡尔指数(Carr index,CI)和豪斯纳比(Hausner ratio,HR)先升高后下降。通常,当CI值<20时粉体的流动性较好,而CI值>35时粉体的流动性较差。由表2可知,一些青香蕉粉样品的CI值在35以上[43]。为改善青香蕉粉的流动性,RAYO等[23]通过脉动流化床造粒生产速溶青香蕉粉,经测定,产品的CI、HR分别在18.3～20.95、1.22～1.27之间,较造粒处理前CI和HR分别降低12.6%、3.9%,粉体的流动性和润湿性增强。SEGUNDO等[46]研究发现,青香蕉细粉(<80 μm)比粗粉在制作海绵蛋糕时的可添加性更好,当其对小麦粉的替代率为15%(质量分数)时产品仍具有较好的消费者整体可接受度。

青香蕉粉的粉体学特性与其干燥条件密切相关。研究发现50 ℃热风干燥制备的青香蕉粉的粒度最小,而冻干制备的青香蕉粉粒度分布与小麦粉的最为接近且ρb最小(0.13 g/m3)[55]。AHMED等[21]研究了冻干和热风干燥制备的青香蕉粉的性能,冻干组的ρb和ρtap均显著低于热风干燥组。ALAM等[37]研究发现,青香蕉粉的ρb与干燥方式有关,其中微波干燥组具有最大的ρb(0.81 g/mL)和ρtap(0.92 g/mL),而冷冻干燥组的ρb(0.57 g/mL)和ρtap(0.66 g/mL)最小;微波干燥和鼓风干燥箱干燥组的CI和HR值低于冷冻干燥及柜式干燥组[37]。PADHI等[43]对比分析了折射窗干燥和热风干燥制备的青香蕉粉的性能,2种干燥方法制备的青香蕉粉在ρb和ρtap上无显著性差异(P>0.05),但折射窗干燥的粉体的ρtap显著高于热风干燥;折射窗干燥组的压缩指数为26.49,流动性尚可,热风干燥组的压缩指数为36.18,流动性较差。青香蕉粉的粉体学特性可通过优化干燥条件得到改善[41]。

2.2 加工对青香蕉粉结晶结构的影响

青香蕉粉的结晶结构主要由其所含淀粉的结晶特性所决定。如表3所示,青香蕉粉的相对结晶度为2.04%～49.61%。KUMAR等[14]报道5个品种的青香蕉粉的相对结晶度为2.04%～12.22%;CHANG等[51]报道5个品种的青香蕉粉的相对结晶度为44.81%～49.61%。青香蕉的淀粉结晶结构在一定程度上受加工方式影响。AHMED等[21]报道采取冻干和热风烘干(55 ℃,相对湿度30%,风速2.9 m/s)2种方式制备的青香蕉粉,其结晶类型均为B型。CAHYANA等[50]报道青香蕉粉相对结晶度为31.9%,经湿热(水分含量30 g/100 g,100 ℃、8 h)处理、韧化(水分含量70 g/100 g,55 ℃、12 h)处理后,相对结晶度分别增加至34.2%、35.5%,而经过二次老化后[料水比1∶5.5(g∶mL),100 ℃加热30 min后,4 ℃存放48 h,重复处理1次]青香蕉粉相对结晶度为26.0%。张思维等[45]研究发现压热处理没有改变青大蕉粉、青粉蕉粉及青贡蕉粉的结晶类型(仍为B型),但相对结晶度显著降低。HU等[56]对青香蕉粉进行挤压处理,相对结晶度从39.24%下降至19.26%,增加了V型淀粉结晶结构(衍射峰2θ在7.0°、13.0°、19.8°)。PICO等[35]研究表明,冻干和烘箱干燥(40 ℃,24 h)的青香蕉粉的淀粉为C型结晶,相对结晶度分别为18.21%、13.64%,继续经挤压处理后2种青香蕉粉的相对结晶度分别降为2.31%、4.34%,表明挤压处理破坏了绝大部分结晶结构。研究发现,不同淀粉酶处理的青香蕉粉为CA型结晶,其中,Ⅱ型普鲁兰酶(EC 3.2.1.1/41)处理使青香蕉的相对结晶度增加8.51%,而Ⅱ型普鲁兰酶及淀粉葡萄糖苷酶复合处理使其相对结晶度增加15%[57-58],研究认为相对结晶度增加主要与酶解生成的线性葡聚糖链有关。

2.3 加工对青香蕉粉水合性质的影响

如表4所示,不同品种青香蕉粉的溶解度差异较大。在测试温度(50～90 ℃)条件下,溶解度与直链淀粉溶出率密切相关[31]。青香蕉粉的溶解度还受非淀粉组分的影响。MARTA等[29]研究发现,4个品种青香蕉粉溶解度(10.29～10.92 g/100 g)均显著高于提取的青香蕉淀粉(3.21～4.48 g/100 g),这表明青香蕉粉中的蛋白质等非淀粉组分对溶解度有较大贡献。CAMPUZANO等[28]报道,随香蕉成熟度从1级增加为3级,青香蕉粉的水溶性指数从1.50 g/100 g增至15.65 g/100 g,这主要归因于香蕉成熟过程中淀粉降解为可溶性糖分。KHOZA等[31]研究发现,5个品种青香蕉粉的溶解度从50 ℃到70 ℃的增加值(Z1)与从70 ℃到90 ℃的增加值(Z2)存在差异,其中FHIA-01、Pisang Awak的Z1>Z2,而Du Roi、Grande Naine、Finger Rose的Z1[31]报道5个品种青香蕉粉50 ℃时膨胀力为0.29～0.50 g/g,90 ℃时膨胀力为0.52～0.83 g/g,温度升高膨胀力呈现上升趋势。CAMPUZANO等[28]研究发现青香蕉粉的膨胀力随成熟度增加而下降,这主要与淀粉等大分子组分降解有关。MARTA等[29]研究发现,青香蕉粉的膨胀体积及吸水性指数均显著大于相应的青香蕉淀粉,研究认为青香蕉粉中蛋白质发挥了重要贡献。青香蕉粉的膨胀力还受其干燥方式影响,PADHI等[43]研究发现,采用折射窗干燥(85 ℃,80 min)的青香蕉粉膨胀力(4.96 g/g)显著高于热风干燥(60 ℃,12 h)样品的膨胀力(2.54 g/g),研究认为折射窗干燥的青香蕉粉因具有较小粒径(1.445 μm)、较高的蛋白质及纤维含量、较高结晶度(9.61%)且淀粉颗粒形态完整,从而有利于青香蕉粉吸水膨胀。ALAM等[37]研究发现,冷冻干燥青香蕉粉的膨胀力(4.88～5.05 g/g)显著高于柜式、微波和鼓风干燥箱干燥的样品(4.62～4.93 g/g),同样与其粒径、非淀粉组分含量以及组织形态完整性有关。SAVLAK等[47]发现,青香蕉粉的吸水性指数随粒径增加而显著增加,501～700 μm粒径的青香蕉粉的吸水性指数为4.604 g/g,是<212 μm样品的1.58倍,较大粒径的样品保留了更多的纤维基质,淀粉颗粒更完整,因而对水的吸收、截留能力更强。KHOZA等[60]采用微粉化处理5个品种青香蕉粉,其中4个品种的膨胀力(50 ℃)从0.29～0.50 g/g大幅提升到2.63～4.25 g/g,另1个品种(Finger Rose)在50 ℃的膨胀力未发生显著变化。

2.4 加工对青香蕉粉持油力的影响

青香蕉粉具有一定的持油力。KERAN等[61]报道Kaveri Saba品种青香蕉粉的持油力为2.43 g/g。青香蕉粉的持油力受测试条件、原料成熟度、化学组成、干燥方式、粒度等多因素影响。青香蕉粉的持油力通常随着温度升高而增加[18]。ANYASI等[44]用不同有机酸(抗坏血酸、柠檬酸、乳酸)处理青香蕉后制备的青香蕉粉持油力在1.27～2.00 g/g,无显著性差异(P>0.05)。CAMPUZANO等[28]研究指出,随着成熟度从1级到4级,香蕉粉的持油力从1.61 g/g增加到2.06 g/g。MARTINS等[12]研究发现,采取共混使青香蕉粉中果皮、果肉的质量比为1∶1时,总纤维含量从纯果肉时的2.40 g/100 g增加至4.08 g/100 g,持油力从1.14 g/g减少至0.97 g/g(P<0.05),这表明青香蕉粉持油力受其化学组分影响。KHOOZANI等[18]报道烘箱干燥的青香蕉粉的持油力为2.47～2.92 g/g,与小麦粉的持油力相当;而冷冻干燥组的持油力(5.81～5.91 g/g)显著高于烘箱干燥组,这可能与冷冻干燥样品中淀粉较高的疏水性有关,冷冻干燥组具有较高的直链淀粉含量也有利于促进淀粉-脂质复合物形成从而增强对油脂的结合能力[18]。热风干燥(60 ℃,12 h)青香蕉粉的持油力为1.38 g/g,显著高于折射窗干燥(85 ℃,80 min)组的持油力(0.73 g/g)[43]。干燥方式主要通过影响青香蕉粉的表面特性、组织形态、淀粉颗粒组成结构等来改变其持油力。粒度也是影响持油力的因素之一。SAVLAK等[47]研究表明粒径212～500 μm的青香蕉粉的持油力(3.548～3.680 g/g)最高,而粒径<212 μm 及501～700 μm青香蕉粉的持油力分别为1.804 g/g和3.115 g/g。

2.5 加工对青香蕉粉热特性的影响

如表5所示,青香蕉淀粉的热特性受香蕉品种的影响。大蕉、粉蕉、贡蕉制备的青香蕉粉的ΔH在12.13～15.11 J/g,其中贡蕉粉的ΔH最高(15.11 J/g),这可能与它较高的相对结晶度有关[45]。KUMAR等[14]研究发现,5种青香蕉粉的To无显著差异,但不同品种间Tp、Tc和ΔH存在显著性差异(P<0.05),其中Monthan品种的Tp、Tc和ΔH最高,研究认为这主要与Monthan青香蕉粉的淀粉具有较高的支链淀粉含量有关。CHANG等[51]研究发现5个品种青香蕉(Mzuzu、Malindi、Mshale、Bukoba、Moshi)制备的青香蕉粉,Moshi的ΔH最大(12.59 J/g)而Mzuzu的ΔH最小(7.98 J/g),样品组间的显著性差异(P<0.05)可能与粒度分布、组分含量、相对结晶度等因素有关。KHOOZANI等[18]对比研究了热风烘干(50、80、110 ℃)及冻干的青香蕉粉的热特性,热风烘干青香蕉粉的糊化温度区间(Tc-To)及糊化焓均低于冻干的青香蕉粉。GUADALUPE-MOYANO等[54]研究表明,烘箱干燥(70 ℃,6.5 h)青香蕉粉的Tp(74.07 ℃)显著低于冷冻干燥(-80 ℃,48 h)青香蕉粉的Tp(76.61 ℃)(P<0.05)[54]。PADHI等[43]研究表明,热风干燥的青香蕉粉的糊化温度低于折射窗干燥的青香蕉粉。TRIBESS等[19]的研究则表明热风干燥温度及风速对青香蕉粉的ΔH无显著影响(P>0.05)。青香蕉粉经压热(121 ℃,15 min)处理后,糊化温度和ΔH均显著下降,这主要与压热处理导致其结晶度的降低有关[45]。

2.6 加工对青香蕉粉糊化特性的影响

青香蕉粉富含淀粉,考察其糊化特性有助于理解青香蕉粉在含水体系中的热加工性能。通常采用快速黏度分析仪来表征糊化特性,并获得糊化温度、峰值黏度(peak viscosity,PV)、谷值黏度(trough viscosity,TV)、最终黏度(final viscosity,FV)、崩解值(breakdown,BD)和回升值(setback,SB)等参数。由表6可知,当测试条件相同,不同品种青香蕉粉在糊化特性上存在较大差异。张思维等[45]研究发现大蕉、粉蕉和贡蕉3种青香蕉粉的PV在2 418.37～3 020.33 cP,不同品种间存在显著差异(P<0.05)。CHANG等[51]对5种青香蕉粉的研究发现,Bukoba青香蕉粉的糊化温度(75.1 ℃)显著高于其他品种(72.51～73.45 ℃),该品种具有较高直链淀粉含量,淀粉颗粒结构更致密,需在更高温度糊化。CAMPUZANO等[28]研究发现随成熟度增加,青香蕉粉的PV、FV、BD、SB均显著降低(P<0.05),这主要与香蕉成熟过程中β-淀粉酶活性增强导致淀粉降解有关。MARTA等[29]研究表明,非淀粉组分延缓了热量传递,导致青香蕉粉的糊化温度(78.66～81.47 ℃)高于其淀粉(76.58～80.70 ℃);研究还发现4种青香蕉粉PV(3 913.25～5 182.75 cP)高于相应的淀粉(3 996.5～4 535.5 cP),可能是青香蕉粉中果胶等组分在糊化过程中与淀粉互作增加了体系的黏度。此外,AHMED等[21]研究发现冷冻干燥的青香蕉粉的TV、BD、SB(44.5、19.5、25.5 BU)显著高于热风干燥组(25.5、8.5、16.5 BU)。

2.7 加工对青香蕉粉流变特性的影响

通过将青香蕉粉制备成悬浮液、糊状物或凝胶体系,或用其替代小麦粉用于面糊或面团调制,系统分析这些分散体系的流变学特性,有助于理解青香蕉粉在食品质地改良等方面的关键性能表现。SALAZAR等[42]研究发现,青香蕉粉悬浮液(5 g/100 mL)为假塑性流体(流体指数n=0.36～0.41,稠度系数K=3.31～4.49 Pa·sn)。青香蕉粉的流变特性受成熟度的影响,青香蕉粉制成的糊状样品的流体指数n、稠度系数K分别在成熟度为3级和2级时达到最大值,在成熟度≥3级时K值大幅下降;K值与青香蕉粉中表观直链淀粉含量呈极显著正相关(r=0.79,P<0.01),而与糖分含量呈极显著负相关(r=-0.91,P<0.005)[28]。同时,干燥方式也能够影响青香蕉粉的流变特性。AHMED等[21]研究发现,在测试温度范围内(50～80 ℃),热风干燥样品比冻干样品更能呈现出固体的行为,刚性更强。沈素晴[59]将青香蕉粉按10%～20%(质量分数)加水糊化(85 ℃,30 min),室温冷却制备凝胶,样品的损耗因子在0.14～0.20,表现为弱凝胶动态流变特性,而青香蕉粉质量分数为16%时具有最佳的3D打印效果。研究发现,青香蕉粉应用于面制品加工时能够影响面团及面糊的流变特性。BASHMIL等[62]使用混合试验仪对3种青香蕉粉(Cavendish、Ladyfinger和Ducasse)以不同比例(5%～30%,质量分数)替代小麦粉的面团性能,当替代率为质量分数10%或15%时,面团的稳定性增强,其中Ladyfinger青香蕉粉(替代率为质量分数15%)使小麦粉的吸水率从62.8%显著增加至67.0%,面团的稳定时间(7.31 min)显著高于对照组(6.97 min),这表明即使在青香蕉粉稀释了面筋网络的情况下,青香蕉粉的组分通过与小麦粉组分互作提升了面团稳定性。SEGUNDO等[46]研究发现,青香蕉粉对蛋糕面糊性能的影响因面糊类型、青香蕉粉粒度及添加量而异。其中,海绵蛋糕面糊的K值仅在添加粒度<80 μm青香蕉粉(替代率为质量分数15%)时显著增加,而千层蛋糕面糊的K值在青香蕉粉替代率30%时呈现升高趋势;K值增加使蛋糕面糊持气性增强,结构更稳定。

2.8 加工对青香蕉粉消化特性的影响

青香蕉粉以富含RS而闻名[19]。如表7所示,不同青香蕉粉的RS含量差异较大。青香蕉粉的RS含量与其品种、成熟度、加工方式等因素有关。Malindi青香蕉粉RS含量为90.86 g/100 g淀粉干基,为报道最高值[51]。香牙蕉(基因型为AAA)在成熟度1级时制备的青香蕉粉的RS含量为38.28 g/100 g,RS含量随着成熟度增加显著下降,成熟度3级时RS含量仅为11.12 g/100 g[28]。TRIBESS等[19]研究了热风干燥条件对青香蕉粉RS含量的影响,在相同干燥温度条件下(55 ℃),风速从1.4 m/s降低至0.6 m/s,青香蕉粉RS含量由58.5 g/100 g降低至43.8 g/100 g,而当风速(0.6 m/s)恒定,干燥温度对RS无显著影响(P>0.05)。GUADALUPE-MOYANO等[54]报道,冷冻干燥(-80 ℃,48 h)制备青香蕉粉的RS含量为39.32 g/100 g,显著高于70 ℃、6.5 h烘干样品(RS含量32.51 g/100 g),烘干温度破坏了淀粉晶体结构,导致其RS含量下降。BI等[32]研究发现青香蕉粉经烹煮后,RS含量显著下降(降幅达50%),而慢消化淀粉(slowly digestible starch, SDS)和快消化淀粉(rapidly digestible starch, RDS)含量增加,煮熟的青香蕉粉的SDS+RS含量仍然在65 g/100 g以上,具有较好的抗消化性。值得指出,向饼干、面包、意大利面等食品中添加青香蕉粉可改善产品中淀粉的消化性能。TANGTHANANTORN等[63]将青香蕉粉以质量分数40%替代小麦粉制作面条,其RS含量、水解指数(hydrolysis index, HI)和血糖生成指数(glycemic index, GI)为23.31%、41.72%和62.61%,而对照组面条的RS含量、HI和GI分别为5.56%、67.89%和76.98%。KERAN等[61]以青香蕉粉按30%质量分数替代小麦粉制作意大利面,经测定,RS含量从3.24 g/100 g升至15.00 g/100 g,产品的HI和预估血糖生成指数(estimated glycemic index, eGI)分别降低24%和17%。这表明添加青香蕉粉可延缓食品在消化过程中葡萄糖释放,有助于维持血糖稳定。

3 改性对青香蕉粉理化特性的影响

3.1 物理改性

在青香蕉粉制备过程中,可采取物理手段对原料、中间品或产品进行处理,从而达到提升青香蕉粉性能的目的。RAMMOHAN等[38]将护色后的青香蕉片进行速冻(-35 ℃、30 min)或超声波(150 W,20 kHz、30 min)处理,然后加工成青香蕉粉,结果表明速冻或超声波处理均增加了产品的RS含量,降低了GI值,速冻或超声波处理还降低了青香蕉粉的析水率。OSANBIKAN等[13]对青香蕉粉进行预糊化处理后,产品的RS含量(从11.55 g/100 g增加到13.61 g/100 g)、分散性、吸水性和起泡性显著增加,有效改善了青香蕉粉的性能。KUNYANEE等[66]报道青香蕉粉经预糊化处理后,膨胀力和吸油性均增加,并且提升了青香蕉粉加工脆片的性能,改善了脆片产品的质地。CAHYANA等[50]研究发现,青香蕉粉经湿热(水分含量30 g/100 g,100 ℃、8 h)处理,其PV、TV、FV等糊化参数显著下降,而相对结晶度、析水率及SDS含量均显著增加,提升了青香蕉粉在抗消化性食品中的应用性能。CAHYANA等[67]将湿热处理的青香蕉粉替代25%～75%(质量分数)的小麦粉制作饼干,结果显示饼干的血糖反应曲线下面积降低至39.15%～53.43%,饼干的硬度从4 434.72 g降低至2 965.29～3 992.80 g。RODRGUEZ-DAMIAN等[64]研究了湿热处理(水分含量30 g/100 g,120 ℃、24 h)对青香蕉粉消化特性的影响,结果表明样品经湿热处理后RS含量高于未湿热处理的样品,湿热处理及后续4 ℃贮藏还增加了SDS的含量,这使其更适合作为抗消化性配料。CAHYANA等[50]还研究了韧化、二次老化等物理手段对青香蕉粉性能的影响,结果表明青香蕉粉经韧化处理后最显著的变化包括溶解度、析水率、冷糊黏度、SB分别增加39.2%、40.2%、70.0%、87.7%;相反,二次老化显著降低青香蕉粉的PV、TV、FV等糊化参数,同时增加了产品的消化性。张思维等[45]采用压热处理(121 ℃、15 min)将3种青香蕉粉的抗性淀粉由RS2型(相对含量91.50～93.33 g/100 g)转变为RS3型(相对含量39.17～44.63 g/100 g),尽管压热处理导致RS含量下降,但便于青香蕉粉的直接利用,而且SDS含量较原淀粉增加195%～272%。PICO等[35]研究发现,挤压处理可增加青香蕉粉中酚酸及黄酮醇类物质的可萃取性,从而提升其抗氧化活性和生物可及性。

3.2 化学改性

目前,针对青香蕉粉的化学改性主要包括酸处理、氧化、乙酰化等方式。为减少青香蕉粉在热加工过程中RS含量下降,ALMANZA-BENITEZ等[65]采用盐酸(1.6 mol/L)处理青香蕉粉10.5 d,使其RS的含量从40.69 g/100 g增加到44.87 g/100 g(P<0.05);将青香蕉粉或酸处理青香蕉粉替代50%(质量分数)小麦粉制作意面,结果显示酸处理使青香蕉粉淀粉水解速率和GI值降低,同时,添加酸处理青香蕉粉的意面中总膳食纤维含量是对照组的3倍,是添加青香蕉粉意面组的2倍,这使产品膳食纤维含量达到相同水平时青香蕉粉可添加得更少[65]。OSANBIKAN等[13]研究了酸处理、氧化及乙酰化等化学改性对青香蕉粉性能的影响,结果显示,相较于未改性样品,改性处理增加了青香蕉粉的SDS和RS含量;此外,酸处理改性使青香蕉粉的PV、TV、FV等糊化参数下降,而氧化和乙酰化处理使其TV、FV、SB显著增加。

3.3 生物改性

RODRGUEZ-AMBRIZ等[68]以青香蕉粉为原料,采用糊化-淀粉酶液化的方式处理,制备改性青香蕉粉,产物的膳食纤维含量从10.4 g/100 g升高至31.8 g/100 g,持油力从2.0 g/g增加至2.2 g/g。DAS等[57]向青香蕉粉悬浮液中加入Ⅱ型普鲁兰酶(兼具α-1-4糖苷键和α-1-6糖苷键水解酶活性)进行酶改性处理,青香蕉粉的RS含量从38.5 g/100 g提升到65.78 g/100 g,总膳食纤维含量增加7.4 g/100 g,酶改性使青香蕉粉更适合作为抗消化性配料。此外,DAS等[58]报道了采取双酶(Ⅱ型普鲁兰酶及淀粉葡萄糖苷酶)对青香蕉粉的改性,研究显示双酶处理使青香蕉粉中RS含量进一步提高至80.6 g/100 g,经双酶改性的青香蕉粉可显著促进凝结芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌和布拉氏酵母菌等益生菌株的增殖,实验证实改性有效增强了青香蕉粉的益生元效应。OSANBIKAN等[13]采取深层液态发酵技术,以酿酒酵母为发酵剂发酵48 h,随后50 ℃热风干燥得到改性青香蕉粉,结果显示发酵改性使青香蕉粉RS含量从11.55 g/100 g增加到13.95 g/100 g,持油力从1.5 g/g增加到1.7 g/g,乳化性从11.98%增加到46.3%,青香蕉粉的热糊稳定性增强,糊的短期回生性能增加。HORIE等[69]将青香蕉粉按照一定比例与水混合制备悬浮液,加热至121 ℃,保持10 min,加入5 g/L酶混合物(60 000 U/g α-淀粉酶+50 000 U/g蛋白酶)40 ℃处理1 h,然后接种2 g/L酿酒酵母30 ℃发酵4 h,发酵液通过喷雾干燥得到改性产品Banafine®,结果显示,改性使产品矿物质含量增加43.3%,有效消除了青香蕉粉的苦涩味、增加了甜味;小鼠模型实验表明,Banafine®能诱导脾细胞产生细胞因子,用Banafine®喂养感染流感病毒小鼠可使存活率提高40%,研究认为Banafine®可作为一种潜在的增强免疫力功能食品配料。

4 结论与展望

近年来,青香蕉粉的研究受到重视。青香蕉粉是富含抗性淀粉的健康配料,具有满足多元化食物消费和营养健康需求的潜力。不同文献报道的青香蕉粉化学组成、营养特性及理化性质差异较大。可通过选择原料品种、成熟度、加工方式等,得到特定营养特性和工艺性能的青香蕉粉。同时,对青香蕉粉进行改性处理(如湿热处理、酶或发酵处理等)可有效改变其理化性能,扩大其在食品领域应用范围。为更好地开发青香蕉资源及拓展青香蕉粉的应用,未来研究可聚焦于:1)高效、规模化、低成本的青香蕉粉加工技术开发,以提升国产青香蕉粉的市场占有率;2)青香蕉粉的“加工-结构-性能”关联研究,通过借助机器学习、深度学习等人工智能技术,深入探究烫漂、护色、干燥、粉碎等加工工艺对青香蕉粉营养成分、理化特性和功能特性的影响,从而为加工定制专用青香蕉粉铺平道路。3)青香蕉粉改性研究。可采取遗传学、物理学、化学等多种手段,调整青香蕉粉的营养组成和理化结构,开发用途广泛性能优异的青香蕉粉,满足相关配方食品的加工需求。4)青香蕉粉应用特性研究。市面上以青香蕉粉为配料的主食或休闲类产品尚不多见,开展青香蕉粉添加对各类产品的质地、风味、营养等品质的影响研究,为拓展其用途奠定基础。

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Preparation and physicochemical characteristics of green banana (Musa spp.) flour:A review

LIU Peiling1, LU Yang1, LI Shuying1,2, ZHAO Guohua1,3, YE Fayin1*, CHEN Jia1*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

2(Chongqing Fengdu Center for Disease Control and Prevention, Chongqing 408200, China)

3(College of Life Science, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China)

ABSTRACT Green banana flour is produced from bananas at ripening stages 1 to 3 through a series of processes, including washing, peeling (or optionally leaving unpeeled), slicing, color preservation, drying, grinding, and sieving.Green banana flour exhibits a remarkably high content in RS2 resistant starch, potentially exceeding 90%, while also serving as a rich source of essential minerals, including potassium, magnesium, and calcium.Studies have confirmed that incorporating green banana flour into food formulations could effectively optimize nutritional profiles, lower energy density, and enhance textural properties, highlighting its considerable potential for industrial food applications.This review aims to systematically describe the production process, chemical composition, and functional characteristics of green banana flour.It critically examines how the processing parameters, such as ripening stage selection, pre-treatments, drying regimes, and milling, influence the flour’s compositional profile and physicochemical properties.Furthermore, the study comprehensively evaluates modification approaches-such as heat-moisture treatment, annealing, pre-gelatinization, and acid hydrolysis, -for enhancing the flour’s functional performance.The review concludes by identifying key knowledge gaps and proposing future research trajectories on the green banana flour, aiming to stimulate scientific innovation and related product development in this emerging field.

Key words green banana flour;processing;starch;nutritional composition;physicochemical properties

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044116

引用格式：刘佩玲,卢洋,李姝颖,等.青香蕉粉的制备及理化特性研究进展[J].食品与发酵工业,2026,52(1):407-419.LIU Peiling, LU Yang, LI Shuying, et al.Preparation and physicochemical characteristics of green banana (Musa spp.) flour:A review[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(1):407-419.

第一作者：硕士研究生(叶发银教授和陈嘉副教授为共同通信作者,E-mail:fye@swu.edu.cn;chenjia5268@qq.com)

基金项目：四川省科技成果转移转化示范项目(2024ZHCG0079);重庆市技术创新与应用发展专项重点项目(CSTB2022TIAD-KPX0091)

收稿日期：2025-08-06,改回日期:2025-09-12