生姜提取物在食品貯藏保鮮中的應(yīng)用

周紛，楊文晶，馮敘橋，張駿龍，劉丹，鄧亞軍，劉歡

(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州，121013)

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生姜提取物在食品貯藏保鮮中的應(yīng)用

周紛，楊文晶，馮敘橋*，張駿龍，劉丹，鄧亞軍，劉歡

(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州，121013)

生姜是藥食兩用植物，被廣泛用作香辛料類調(diào)味品。生姜提取物化學(xué)成分比較復(fù)雜，主要有姜辣素、揮發(fā)油和二苯基庚烷等多種天然成分，具有良好的抗菌作用和抗氧化作用，被廣泛應(yīng)用于食品保鮮。該文介紹了生姜提取物的主要成分，闡明了活性成分的抑菌作用，綜述了生姜提取物在食品貯藏保鮮中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合實際展望了生姜提取物的發(fā)展與應(yīng)用前景。

生姜提取物；主要成分；抑菌；貯藏保鮮

生姜(ZingiberofficinaleRosc)是一種食藥兩用的植物，是廣泛使用的香辛料調(diào)味品，無毒副作用。由于生姜含有蛋白質(zhì)、多種維生素、胡蘿卜素等營養(yǎng)成分和揮發(fā)油、姜辣素等多種活性物質(zhì)，使其在調(diào)味料、美容和保健等多方面具有應(yīng)用價值?，F(xiàn)代科學(xué)證實生姜具有抗衰老、抗氧化、抗腫瘤、抗炎、降血脂、降血糖等藥理作用[1-3]，其抗氧化能力類似于叔丁基對苯二酚(TBHQ)、丁基羥基茴香醚(BHA)和丁基羥基甲苯(BHT)的結(jié)合[4-6]。從姜中還可以提取生姜蛋白酶，它是新型的植物蛋白酶資源，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶等具有很多相似性，可應(yīng)用于食品中的肉類嫩化[7]。

生姜提取物不僅具有濃郁的香氣、獨特的辛辣味以及較強的抑菌、保鮮、護色等作用，而且安全性高，具有極大的開發(fā)利用價值和應(yīng)用前景[8]。本文通過總結(jié)生姜提取物的主要活性成分，闡述了生姜提取物的抑菌作用，綜述了生姜提取物在果蔬、肉品貯藏保鮮及其他食品方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，展望了生姜提取物的發(fā)展與應(yīng)用前景，以期為生姜提取物在食品貯藏保鮮中得到更廣泛的應(yīng)用提供參考。

1 生姜的主要成分及其抑菌作用

生姜的化學(xué)成分比較復(fù)雜，其中含有的姜精油和姜辣素等特殊成分，具有濃郁的香氣和強烈的辛辣味，是人們?nèi)粘Ｉ钪信胝{(diào)動物性食物常用的調(diào)味品的主要成分[8-9]，同時二者也是生姜中的主要抗菌成分，具有較強的防腐、抗氧化能力，應(yīng)用于食品的貯藏保鮮，可以得到較好的效果[10]。

1.1 生姜主要化學(xué)成分

目前研究發(fā)現(xiàn)生姜含有100多種化學(xué)成分，主要可分為揮發(fā)油(volatile oils)、姜辣素(Gingerol)和二苯基庚烷(Diphenylheptane)3大類[11-12]，還含有多種氨基酸、維生素及鐵、銅、錳、鋅、鉻、鎳、鉆、鍺等多種微量元素以及多種功能性成分。

生姜中的姜辣素是生姜中具有辣味物質(zhì)的總稱，為多種物質(zhì)組成的混合物[9]，包括姜酚類(Gingerols)、姜烯酚類(Shogoals)、姜銅類(Zingerone)、副姜油酮類(Deputy giner oil ketone)、姜二酮類(Gingerdiones)和姜二醇類(Gingerdiols)等6類物質(zhì)，其中，姜酚類的主要化學(xué)成分為6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚；姜烯酚類的主要化學(xué)成分為6-姜烯酚、8-姜烯酚、10-姜烯酚[12]。在這些成分中，姜酚類物質(zhì)的含量和生物活性最高[13]。

生姜揮發(fā)油是存在于生姜中的一類具備芬芳?xì)馕叮诔叵乱讚]發(fā)并隨水氣蒸餾出來的油狀液體，它是多種成分的混合物，主要用于食品及飲料的加香調(diào)味，其主要成分為低沸點的倍半萜烯類碳水化合物、氧化倍半萜烯化合物、單萜烯類碳水化合物和氧化單萜烯類化合物。其中，倍半萜類碳水化合物占50%～60%，氧化倍半萜烯類占17%[8]。

二苯基庚烷是一類具有1,7一二取代苯基并以庚烷骨架為母體結(jié)構(gòu)的化合物的統(tǒng)稱，由線性二苯基庚烷類和環(huán)狀二苯基庚烷類兩類化合物組成，具有抗氧化活性[9,14]。

此外，生姜還含有脂類、淀粉、膳食纖維、色素、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分，其中總脂類5.7%～14.5%，總可溶性糖2.02%～5.345%，纖維5.23%～5.95%，粗蛋白7.98%～10.04%，淀粉5.78%～8.88%，干物質(zhì)含量達到總含量的1.32%～15.5%[15]。

生姜因為含有多種功效化學(xué)成分，在食品、醫(yī)藥、香料工業(yè)等領(lǐng)域中得到了比較廣泛的應(yīng)用，進一步開發(fā)生姜的藥用價值和保健功效仍是食品科學(xué)和技術(shù)值得研究的一個課題。

1.2 生姜提取物的抗菌作用

生姜中的揮發(fā)油姜精油具有較強的抗真菌活性，姜辣素和二苯基庚烷具有較強的抑菌防腐及抗氧化作用[16-17]。它們通過改變微生物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的通透性、破壞細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以及干擾細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性等途徑產(chǎn)生抑菌作用，可以有效地殺死食品表面的有害微生物[8]，從而防止火腿、香腸等肉制品、果蔬以及水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)[13]。這些功效使得生姜及其提取物成為一種安全無毒的天然保鮮劑。

生姜及其提取物的抗菌作用早有記載(表1)。姜黃素是從姜黃中分離出來的一種非常重要的天然組分，具有多種生物活性，鄧開野[18]和陳燕[19]等的研究發(fā)現(xiàn)姜黃素不僅可以調(diào)節(jié)吞噬細(xì)胞的活性，還可以對玫瑰毛蘚菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等有著強烈的抑制作用，而且姜黃素和姜黃揮發(fā)油對紅色毛蘚菌也有較強的抑制作用。趙晉[14]將姜精油和姜辣素及其混合物三者抑菌作用的強弱進行了比較，結(jié)果表明姜辣素、姜精油及其兩者的混合物均有一定的抑菌效果，三者的抑菌效果強弱順序依次是：姜辣素>姜辣素和姜精油混合物>姜精油，其中姜辣素對枯草芽胞桿菌和釀酒酵母具有抑制作用，姜精油抑菌作用主要表現(xiàn)在對金黃色葡萄球菌和枯草芽胞桿菌，姜辣素和姜精油的混合物對金黃色葡萄球菌、枯草芽胞桿菌及其釀酒酵母均有很好的抑制效果。

表1 不同生姜提取物的抑菌類型

2 生姜提取物在食品貯藏保鮮中的應(yīng)用

在食品工業(yè)中天然防腐劑的開發(fā)歷來受到較大重視，生物保鮮技術(shù)除了較好的效果外，還能在一定程度上提高貯藏食品的安全性[26]。生姜的抗菌作用可在生物保鮮技術(shù)中加以有效利用，很多研究者采用生姜提取物或者生姜、洋蔥、大蒜等提取物的混合物作為天然保鮮防腐劑應(yīng)用到食品貯藏和加工中。

2.1 生姜提取物在肉品保鮮中的應(yīng)用

肉類是人類獲取蛋白質(zhì)的主要來源，新鮮的肉類因含有較高的水分和多種營養(yǎng)成分，因此在常溫下不耐貯藏，容易受微生物、光和熱等多種因素的影響而發(fā)生腐敗變質(zhì)[8]。冷卻肉因具有安全衛(wèi)生、滋味鮮美、營養(yǎng)價值高的優(yōu)點，受到消費者青睞。

為了延長肉類食品的保質(zhì)期，將生姜及其提取物中的抑菌物質(zhì)應(yīng)用在豬肉、羊肉、魚肉等貯藏上，通過抑制肉中微生物生長和酶活力來保證甚至提高肉類食品的品質(zhì)(表2)。MAHMMOD[27]等人研究了不同濃度(0、3%、6%)的生姜提取物對牛肉物理化學(xué)特性的影響，在-18℃浸泡2周后，發(fā)現(xiàn)6%生姜提取物浸泡的牛肉蒸煮損失較低，且3%和6%生姜提取物浸泡的牛肉風(fēng)味較好。葉剛颯等[28]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)生姜提取物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%、緩沖液pH為7、預(yù)處理溫度為30℃時，通過一定時間的浸泡對豬肉具有最佳的嫩化作用。NAVEENA和MENDIRATTA[29]研究了生姜提取物對牛肉的嫩化作用，發(fā)現(xiàn)生姜提取物可以顯著改善牛肉的蒸煮率，而且在感官上改善了制品的風(fēng)味和質(zhì)地。研究還發(fā)現(xiàn)[14]，將生姜蛋白酶用于肉類嫩化時可起到蛋白水解酶的作用，不僅使肉質(zhì)變得柔軟、適口、多汁，而且能提高肉的成品率和保質(zhì)期[8]。因此，利用生姜開發(fā)天然防腐劑不僅具有防腐作用，還具有提高品質(zhì)的效果，應(yīng)用前景廣闊。

表2 生姜提取物在肉制品中的應(yīng)用及效果

2.2 生姜提取物在果蔬保鮮中的應(yīng)用

果蔬產(chǎn)品鮮脆多汁，貯藏過程中因水分和營養(yǎng)成分流失、微生物侵染等原因，不容易貯藏保鮮。目前，生姜提取物在鮮切蘋果、櫻桃、番茄等的貯藏保鮮中得到了一定的應(yīng)用(表3)。

表3 生姜提取物在果蔬保鮮中的應(yīng)用及效果

生姜提取液中的姜辣素和各種揮發(fā)性油均可以有效地殺死果蔬表面的多種有害微生物。蒲雪梅[36]通過生姜提取液浸泡采摘后的果實一定時間后，研究發(fā)現(xiàn)生姜提取液對果實采后貯藏中微生物的生長繁殖有一定的清除作用和抑制作用，但當(dāng)生姜提取液濃度超過0.4 g/mL時，會引起營養(yǎng)物質(zhì)的滲出，提供了一個相對有利于微生物生長的環(huán)境，且在貯藏后期果實抗氧化能力下降迅速，對果實的保鮮反而不利。因此，在果蔬貯藏保鮮中利用生姜提取液時，要注意控制適宜的使用濃度。

對于鮮切果蔬而言，褐變不僅影響外觀品質(zhì)，而且還會破壞風(fēng)味或營養(yǎng)物質(zhì)。趙冬晗[37]研究了生姜醇提取物和水提取物對鮮切馬鈴薯感官品質(zhì)、褐變和抗氧化活性的影響，將鮮切馬鈴薯分別浸泡在生姜醇提取物和水提取物中10 min后，取出風(fēng)干，常溫下貯存3 d，發(fā)現(xiàn)生姜醇提物處理過的馬鈴薯片感官品質(zhì)較好，抑制褐變方面效果較顯著。同時，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了生姜醇提物制備工藝，為生姜在鮮切果蔬貯藏保鮮過程中防治褐變的應(yīng)用提供了實驗依據(jù)。

以上研究表明，生姜提取物在不同程度上提高了果蔬保鮮效果，延長了貨架期，說明以生姜提取物以及生姜與其他成分復(fù)配開發(fā)出食品天然植物防腐劑是有可能的，也是有科學(xué)依據(jù)的。

3 生姜提取物的其他應(yīng)用

生姜提取物除了作為潛在的防腐劑用于多種食品的貯藏保鮮，還具有調(diào)味、護色、抗氧化等作用，可用來有效提高一些食品的品質(zhì)。EL-GHORAB[45]等通過測定DPPH自由基清除能力，發(fā)現(xiàn)生姜甲醇提取物的抗氧化能力高于生姜正己烷提取物。近來研究又證明了生姜汁還具有良好的酒類澄清和凝乳作用，這與姜中含有的生姜蛋白酶、姜醇、姜烯酚和姜酮等凝乳因子有關(guān)[8]，其主要作用的是生姜蛋白酶。用生姜蛋白酶處理紅葡萄酒，不僅提高紅葡萄酒的澄清度，而且能較長時間保持其澄清效果及色強度和色調(diào)等各項指標(biāo)的穩(wěn)定性[7]。

生姜及其提取物還具有一定的藥理作用，生姜姜辣素中的姜酚類和姜酮類具有清除自由基、抗氧化、抗突變、抗腫瘤、抗癌、抗病毒和調(diào)節(jié)免疫等功能，是生姜發(fā)揮藥理作用的主要活性成分[29,46-48]。CHAKRABORTY[49]等人研究發(fā)現(xiàn)6-姜酚對細(xì)胞核DNA 具有結(jié)合作用，可誘導(dǎo)DNA 構(gòu)象發(fā)生變化，下調(diào)了Hela細(xì)胞中NFkβ，AKT 和Bcl2 基因的過表達，從而揭示了6-姜酚誘導(dǎo)Hela 細(xì)胞的凋亡機理。LEE[50]研究發(fā)現(xiàn)6-姜酚可通過提高細(xì)胞的抗氧化能力，預(yù)防和治療老年癡呆。HSIANG等[51]研究了姜銅具有改善小鼠因TNBS(三硝基苯磺酸)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎。此外，長期食用生姜可防治高血壓、冠心病，抑制血栓形成，同時生姜對偏頭痛尤其是發(fā)作前期或緩解期腦血流速度增高的偏頭痛有明顯的緩解作用[29]。哈楠[52]的研究發(fā)現(xiàn)生姜提取物對于因輻射導(dǎo)致的造血系統(tǒng)損傷有一定的保護作用，并能減少細(xì)胞凋亡的數(shù)量，對因輻射造成的骨髓細(xì)胞損傷可能有一定的修復(fù)作用。以上研究表明，生姜及生姜提取物的藥理作用比較明顯，對人體保健具有較大的利用價值。

4 結(jié)語

天然保鮮劑是一種安全的食品添加劑，開發(fā)應(yīng)用高效安全的食品保鮮劑已成為當(dāng)今世界食品保鮮劑重要的研究領(lǐng)域。生姜含有多種營養(yǎng)和生物功能成分，能用于多種食品的貯藏加工，也對人體保健有一定作用，具有較高的開發(fā)利用價值。

(1)雖然生姜提取物對食品防腐保鮮的效果已經(jīng)得到了眾多研究的證實，但至今尚沒有明確確定出生姜提取物中最具抗菌活性的成分或單體，對生姜提取物對食品貯藏保鮮的抗菌機理也沒有從分子水平上進行研究或闡述。因此，不斷提高生姜提取物的提取分離技術(shù)，以進一步分離純化生姜中最具抗菌活性的成分并確定其含量，是今后要著重研究的問題，明晰此問題對生姜在食品貯藏加工中的進一步應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。此外，就目前的研究來看，單純利用生姜提取物作為保鮮劑的效果較難達到理想的水平，研究開發(fā)生姜提取物與其他天然保鮮成分復(fù)配的天然復(fù)合保鮮劑，應(yīng)該是生姜提取物在食品保鮮上利用的主要途徑。

(2)生姜提取物中活性成分的清除自由基、抗氧化、抗突變等藥理功效，也應(yīng)該得到有效利用和開發(fā)。在這方面，如何利用生姜提取物來開發(fā)功能食品和保健食品，也是今后生姜開發(fā)利用研究中值得注意的一個重要方面。

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Advances on application of ginger extract for keeping food freshness

ZHOU Fen, YANG Wen-Jing, FENG Xu-qiao*, ZHANG Jun-long, LIU Dan, DENG Ya-jun, LIU Huan

(College of Food Science and Technology, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Ginger is a medicinal and food plant widely used as a spice seasoning. The chemical components in ginger extract is complicated, mainly including gingerol, ginger essential oil, diphenylheptane and other natural ingredients. With good antibacterial activity and antioxidant functions, ginger extract has been applied in food preservation. This review introduces the characteristics of main components in ginger extracts, illustrates the mechanisms of its bacteriostatic action, and summarizes its application in food fresh-keeping. Furthermore, prospects and application of ginger extract are proposed here for future research and exploration of ginger industry.

ginger extract; main components; bacteriostat; preservation and freshness

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201610046

碩士研究生(馮敘橋教授為通訊作者,E-mail：feng_xq@hotmail.com)。

遼寧省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)及成果產(chǎn)業(yè)化項目(20112￣05001)；渤海大學(xué)人才引進基金項目(BHU20120301)

2016-02-21，改回日期：2016-03-21