香蕉假茎挥发性成分干燥与提取工艺优化及其在食品工业中的应用价值研究

本研究针对香蕉假茎(Musa spp.)农业废弃物的高值化利用问题，通过对比冻干(FD)与热泵干燥(HPD)技术，结合顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术，首次系统鉴定了Musa acuminata和Musa balbisiana假茎中113种挥发性有机化合物(VOCs)，发现冻干可多保留20%的芳香成分。该研究为食品香料工业提供了可持续的天然风味物质来源，对推动农业废弃物资源化利用具有重要意义。

　　

在全球香蕉年产量达750万吨的背景下，约40%的农业废弃物——尤其是富含矿物质的假茎——常被丢弃。这些假茎不仅含有钙、铁等人体必需元素，其挥发性有机化合物(VOCs)的潜在价值更未被充分挖掘。传统研究多聚焦于假茎的营养价值，而对其香气活性成分的系统研究仍属空白。悉尼皇家植物园的研究团队在《Food Chemistry Advances》发表的研究，首次揭示了香蕉假茎作为天然香料库的巨大潜力。

研究采用真空蒸馏结合HS-SPME/GC-MS技术，对比分析了冻干(FD)与热泵干燥(HPD)对两种香蕉假茎(Musa acuminata和Musa balbisiana)VOCs保留的影响。样本经切片处理后，分别通过-55°C冻干或35°C热泵干燥，最终通过PDMS/DVB纤维萃取和ZB-FFAP色谱柱分离鉴定。

3.1 香蕉假茎中的挥发性有机化合物
在Musa acuminata中鉴定出62种VOCs，显著多于Musa balbisiana的51种。关键香气成分包括3-甲基苯甲醛(甜樱桃香)、薄荷酮(薄荷香)和吲哚(花香)，其中前者相对峰面积高出92%。

3.2 干燥方法对挥发性保留的影响
冻干展现出显著优势，保留的VOCs总量比热泵干燥高20%。特别是分子量较大的化合物如2,6-二叔丁基-4-羟基-4-甲基-2,5-环己二烯-1-酮，在FD组保留率更高。

3.3 主成分分析(PCA)
PCA模型显示两个主成分可解释90%的变异，其中FD处理的Musa acuminata在香气丰富度上形成独立聚类。热泵干燥组则更易保留低沸点物质如苯甲醛。

这项突破性研究证实香蕉假茎含有与果实相似的芳香物质(如D-柠檬烯、乙酸异戊酯)，且冻干技术能最大限度保留这些高价值成分。这不仅为食品工业提供了可持续的天然香料来源，其建立的真空蒸馏-SPME联用方法更为生物质挥发性成分研究提供了新范式。特别值得注意的是，3-甲基苯甲醛等成分兼具芳香特性与杀螨活性，暗示其在功能性食品包装领域的应用前景。研究成果将显著提升农业副产物的经济价值，推动循环农业发展。