生姜物質(zhì)基礎(chǔ)的內(nèi)涵研究

王福芝 施金榆 楊睿 楊芬 楊麗莉 李蓮芳

摘 要：生姜因具有解表散寒、溫中止嘔、化痰止咳、解魚蟹毒等藥效功能被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)，其成分按感官性能特征、抗氧化性能大致可分為姜揮發(fā)油、姜辣素及二苯基庚烷類3類，其中姜辣素的藥用價值最為顯著。本文介紹了生姜有效成分的組成、提取及含量測定方面的研究進(jìn)展，并針對生姜提取物制定相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)草案。鑒于目前尚無生姜提取物質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)，通過建立全面的質(zhì)量評價體系有效評價生姜提取物的質(zhì)量，對后續(xù)分離純化、穩(wěn)定性存儲、開發(fā)新型飲片等研究提供重要基礎(chǔ)和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：生姜;成分;含量測定;提取方法;質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

Abstract：Ginger has been widely used in the pharmaceutical industry because of that can drive the chills off body， warm spleen， stomach， viscera and other focal parts to play a role in relieving vomiting， phlegm and cough， and relieving fish and crab poison. According to the sensory properties and antioxidant properties， the effective components of ginger can be divided into ginger volatile oil， gingerols， diphenylheptane etc. However， the medicinal value of gingerols is the most significant， This paper introduces the research progress on the composition， extraction and content determination of active ingredients of ginger， and makes corresponding draft quality standard for ginger extract. Due to the lack of evaluation criteria for the quality of ginger extract， evaluate the quality of ginger extract effectively by establishing a comprehensive quality evaluation system can provide important foundation for the study of separation， purification， stability storage and development of new decoction pieces.

Key words：Ginger; Composition; Content determination; Extraction method; Quality standards

中圖分類號：R284

生姜為姜科植物姜（Zingiber officinale Rosc.）的新鮮根莖，秋、冬二季采挖，除去須根和泥沙。生姜味辛，微溫。歸肺、脾、胃經(jīng)。具有解表散寒、溫中止嘔、化痰止咳、解魚蟹毒的功效，用于治療風(fēng)寒感冒、胃寒嘔吐、寒痰咳嗽、魚蟹中毒等。

1 生姜有效成分的提取方法

生姜作為生活中常用的一種調(diào)味品，同時具有良好的藥用價值被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)，屬于食藥兩用的植物。生姜化學(xué)組分復(fù)雜，按其感官特征及抗氧化性能大致可分為姜揮發(fā)油、姜辣素及二苯基庚烷類3類[1]。經(jīng)研究表明，其中的姜辣素成分具有健胃與抗胃潰瘍、保肝利膽、強(qiáng)心、抑制中樞神經(jīng)、抗腫瘤作用等多種功效[2]。姜辣素是多種物質(zhì)組成的混合物，被廣泛應(yīng)用于調(diào)味品、藥品、化妝品和保健食品等行業(yè)，具有良好的應(yīng)用前景和社會效益。目前，姜辣素的提取分離技術(shù)主要有以下幾類。

1.1 浸提法

生姜的浸提基本方法可分為浸漬法和滲漉法，根據(jù)姜辣素的特性，常采用的溶劑根據(jù)極性不同可分為3類：極性溶劑丙酮、半極性溶劑乙醇和甲醇、非極性溶劑乙醚和乙酸乙酯。采用該方法得到的是粗品，且回收率較低，成品中可能有殘留溶劑。

1.1.1 浸漬法

浸漬法分為冷浸漬法和熱浸漬，用乙酸乙酯作為提取劑較其他溶劑提取效果好，操作如下：稱取1.5 g干姜粉，加入一定量的乙酸乙酯，浸泡30 min，過濾，將濾液中的溶劑揮發(fā)，制得姜辣素粗品[2]。因浸漬法存在浸提不完全、耗時較長等缺點(diǎn)，目前較少選用該方法提取姜辣素。

1.1.2 滲漉法

滲漉法屬于動態(tài)提取的方法，可充分提取藥材中含量較低的有效成分，但不適用于新鮮藥材及易膨脹藥材的提取，因而該方法提取姜辣素選用的是干姜，常用的提取溶劑是乙醇和丙酮。

（1）丙酮滲漉法。稱取3.8 g干姜粉裝成約60 cm

高的滲漉柱，在滲漉柱的上部不斷添加丙酮，使丙酮滲過干姜粉層向下流動，直至洗脫液無色無辣味，收集洗脫液用蒸餾法回收丙酮，得姜辣素粗品[3]。

（2）乙醇滲漉法。干姜切細(xì)或粉碎，加入60%乙醇水溶液，浸泡24 h后，用60%乙醇滲漉至滲漉液無色，滲漉液依次回收乙醇、水，得姜辣素粗品[4]。

1.2 回流法

回流法常采用乙醇等揮發(fā)性有機(jī)溶劑浸提生姜成分，具體操作如下：①生姜的前處理。選取適量的生姜片，經(jīng)水蒸氣蒸餾，分離出姜揮發(fā)油成分，在85 ℃條件下干燥姜片后粉碎，制得干姜粉。②姜辣素的提取。選用95%乙醇作為回流提取溶劑，按25 g干姜粉、

50 mL乙醇的比例置于回流裝置中回流2 h，過濾，濾液依次蒸發(fā)（回收乙醇）、干燥后，得姜辣素粗品[4]。

1.3 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法是一種新興的分離技術(shù)，是利用流體在超臨界狀態(tài)下對物質(zhì)有選擇性溶解能力的特征實(shí)現(xiàn)分離和提純[5]。該方法通常采高壓液態(tài)CO2為萃取溶劑，在超臨界狀態(tài)下以CO2作流體，控制氣體流速在0.3～0.9 L·min-1，將萃取溫度和壓力分別設(shè)置為35 ℃，12 MPa[6]，在高壓萃取釜萃取浸泡時間2.0 h實(shí)現(xiàn)提取。因該方法具有反應(yīng)條件溫和（常溫萃取分離）、提取效率高、提取效果好（姜辣素含量高）、無溶劑殘留、可同時分離獲得姜揮發(fā)油等優(yōu)點(diǎn)，是目前最常用的提取方法。

1.4 層析法[2，6]

柱層析結(jié)合薄層層析法是在滲漉法提取的基礎(chǔ)上對姜油樹脂（主要含姜揮發(fā)油和姜辣素）進(jìn)行后續(xù)精制和分離的方法，該方法先以丙酮為提取劑，將干姜粉用滲漉法制得姜油樹脂;先用丙酮做溶劑將姜油樹脂與少量硅膠混勻，蒸發(fā)丙酮后制成拌樣硅膠，再加入到干硅膠柱中，以正己烷∶乙醚=7∶3為展開劑分離姜油樹脂，將柱底部第一段硅膠（即第一辣味段）完整取出，用甲醇解析制得姜酚粗品，后續(xù)再用薄板層析分離純化、甲醇解析，制得姜酚。

1.5 超聲波提取法

該方法是采用干生姜粉末（粒度30～50目），按1∶10（g·L-1）的比例分別采用丙酮、正己烷、醋酸乙酯、95%乙醇等不同物質(zhì)作為溶劑，在60 ℃下超聲波（40 kHz）處理15 min，其中以乙醇作為萃取劑效果最佳[7]。

1.6 酶解法

酶解法采用生姜粉按料液比為1∶10（g·L-1），選用80%濃度的乙醇做溶劑，添加1.3%的纖維素酶，在45 ℃水浴中提取90 min，將工藝條件優(yōu)化至上述條件時，姜辣素的提取率達(dá)到最大值[8]。

1.7 微波輔助提取法

將生姜粉末按料液比為1∶12的比例加入到80%乙醇溶液中，在微波功率為300 W、微波溫度60 ℃的條件下微波提取120 min，提取率約達(dá)1.7%[9]。

2 生姜主要化學(xué)成分的含量分析

姜的化學(xué)成分復(fù)雜，按其感官性能特征和抗氧化性能大致可分為姜揮發(fā)油、姜辣素及二苯基庚烷類，其中具有較高藥用價值的成分是姜辣素。姜辣素是姜酚、姜腦等與有關(guān)辣味物質(zhì)的總稱，各組分物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中均含有3-甲氧基-4-羥基苯基官能團(tuán)，根據(jù)該官能團(tuán)連接烴鏈的不同，可把姜辣素分為姜酚、副姜油酮、姜烯酚、姜辣二醇、姜酮等。陳可可等[10]選用姜辣素標(biāo)準(zhǔn)品作為對照品采用HPLC進(jìn)行測定，證實(shí)6-姜辣素、6-姜烯酚、8-姜辣素、10-姜辣素的含量都可以被檢測出，由于這些組分中6-姜辣素的穩(wěn)定性最高，可將其作為測量姜辣素含量的方法[11]。生姜中重要化學(xué)成分化學(xué)結(jié)構(gòu)見表1[12]。2015年版《中國藥典》含量測定項也將6-姜辣素、8-姜酚、10-姜酚作為生姜質(zhì)量的目標(biāo)檢測成分[13]。

姜辣素具有防治嘔吐、保肝利膽、保護(hù)消化功能和緩解感冒咳嗽、抗氧化等多重生理功效，其中抗氧化功效最為突出，其主要活性成分是姜酚，由于姜酚分子中含有創(chuàng)木酚基結(jié)構(gòu)，使其具有很強(qiáng)的抗氧化性，通過自身的氧化減少油脂的氧化，從而降低肝腦組織中的脂質(zhì)過氧化物，清除生物體中羥基自由基和超氧自由基[14]。

姜酚中存在愈創(chuàng)木酚結(jié)構(gòu)和β-羥基酮結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致姜酚具有熱不穩(wěn)定性，化學(xué)性質(zhì)活潑，易氧化，易發(fā)生逆羥醛縮合降解反應(yīng)、氧化反應(yīng)、脫水反應(yīng)等;在貯存或加工過程中，可發(fā)生快速降解，脫水形成姜烯酚，從而增加了姜酚的測定難度。目前，姜酚的測定方法主要包括鐵氰化鉀-三氯化鐵比色法、FoLin-酚實(shí)際比色法、HPLC香草醛內(nèi)標(biāo)法、HPLC辣椒堿外標(biāo)法[2]與紫外-可見分光光度法[15]。

2.1 紫外可見分光光度法

由于姜酚在280～282 nm處有特征吸收峰，通過測定樣品的紫外可見吸光度以評估姜酚的含量[16-17]。

2.1.1 鐵氰化鉀-三氯化鐵比色法

酚類物質(zhì)含有的羥基可將鐵氰化鉀還原為亞鐵氰化鉀，而亞鐵氰化鉀可與三氯化鐵試劑發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成普魯士藍(lán)的沉淀。張維勒[18]利用該性質(zhì)，提出了用鐵氰化鉀-三氯化鐵比色法測定姜辣素含量。該法靈敏度高，操作簡便且重現(xiàn)性好，但易發(fā)生滕氏藍(lán)沉淀反應(yīng)對比色結(jié)果造成影響。

2.1.2 FoLin-酚試劑比色法

姜酚可與FoLin-酚試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生鉬藍(lán)和鎢藍(lán)的混合有色產(chǎn)物，由于反應(yīng)產(chǎn)物的吸光度與酚類物質(zhì)的含量呈正比，通過測定產(chǎn)物的吸光度，可評價姜酚的含量，該法簡便易行，結(jié)果較準(zhǔn)確[19]。

2.2 高效液相色譜法

2.2.1 香草醛內(nèi)標(biāo)法

黃雪松等[19-20]將一定量的香草醛作內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，加入到待測姜辣素樣品的混合物中，用高效液相色譜（HPLC）法對該混合物進(jìn)行色譜分析，分別測定出香草醛和姜辣素組分的峰面積和相對校正因子，再根據(jù)公式即可算出姜辣素在樣品中的含量。該法準(zhǔn)確度較高，對每次進(jìn)樣量要求不高，但需用純品做標(biāo)樣，計算和操作難度相對較大。

2.2.2 HPLC辣椒堿外標(biāo)法

陳燕等[21]以辣椒堿外標(biāo)法測定姜辣素，是將辣椒堿制成不同濃度梯度的對照樣品，再平行制備相同濃度梯度的待測姜辣素樣品，用高效液相色譜（HPLC）分別測定對照樣品和待測姜辣素的峰面積，并繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而推算出待測樣品中姜辣素的含量。采用該方法不需要純品標(biāo)樣，可直接進(jìn)行定性及定量分析，但要求每次進(jìn)樣體積要大。

2.2.3 HPLC與紫外光譜聯(lián)用法

由于姜酚在230 nm處有紫外特征吸收峰，在280 nm處出現(xiàn)最大吸收峰[22]，采用HPLC與紫外光二極管矩陣檢測儀、電噴質(zhì)譜聯(lián)用方法，測定姜酚的A230/A280值，可對姜酚進(jìn)行定性分析，但6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚等姜酚同系物的紫外特征吸收基本相同，不易區(qū)別。

2.3 滴定法

鹽酸羥胺能與姜油酮發(fā)生親核加成反應(yīng)[23]，后續(xù)用NaOH滴定反應(yīng)產(chǎn)物中的鹽酸或利用反應(yīng)電位變化，采用自動電位滴定儀判斷反應(yīng)終點(diǎn)，從而評估樣品中有效成分的含量。但因姜酚和姜油醇受立體結(jié)構(gòu)的影響，幾乎不能與羥胺發(fā)生該反應(yīng)，因而用該方法評估樣品中的姜酚含量存在一定的缺陷。

2.4 溶出伏安法

由于姜酚系列物質(zhì)中含有相同結(jié)構(gòu)電活性基團(tuán)，楊春海等[24]人實(shí)驗測定出這些物質(zhì)在電極上具有相同的溶出電位，因而通過測定姜酚溶出峰電流強(qiáng)度的大小，對姜酚進(jìn)行定量分析。

2.5 熒光法

由于姜酚具有熒光特性（激發(fā)波長為435 nm，發(fā)射波長為481.6 nm），姚飛飛[25]利用該特性對生姜、干姜做熒光檢測，同時探討了不同酸度和離子強(qiáng)度對姜的熒光光譜的影響果。采用熒光法檢測測得的是姜酚同系物的含量，因而，適用于初步測定生姜、干姜等原藥材在儲存中的姜酚含量變化情況。

2.6 薄層掃描法

李麗等[26]應(yīng)用高效薄層板，較好地實(shí)現(xiàn)了6-姜醇、姜酚等組分的分離，具體操作方法是：采用自動化儀器將對照品（標(biāo)準(zhǔn)品）和待測樣品分別自動點(diǎn)樣于高效薄層板上，并在儀器自動展開槽中自動完成對照品和待測品的展開，晾干后在200～500 nm處進(jìn)行紫外光譜掃描，通過儀器自動進(jìn)行空白和線性參數(shù)校正操作后，能較好地將6-姜醇與姜酚等其他成分分離。用該方法測定時需用標(biāo)準(zhǔn)品作對照。

2.7 氣相色譜（GC）[9]或與質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）[4]測定法用氣相色譜法測定姜酚，因為姜酚的沸點(diǎn)較高，導(dǎo)致難以氣化，所以用該方法測定時需對樣品進(jìn)行乙酰化或硅烷化，制得具有揮發(fā)性的姜酚衍生物后方可測定，但乙?；蚬柰榛^程中會生成其他產(chǎn)物，同時氣相色譜的高溫氣化條件可能會導(dǎo)致樣品分解，會對測定結(jié)果造成干擾，因而該方法很難準(zhǔn)確測定姜酚，不作為主要的測定方法。

3 生姜提取物的質(zhì)量評價

生姜作為藥食同源的植物，在臨床上十分常用，具有廣泛的藥用價值。為了滿足后續(xù)開發(fā)即食飲片研究的需要，保證即食飲片成品質(zhì)量的穩(wěn)定，建立全面的生姜提取物質(zhì)量評價體系，有效的評價其質(zhì)量，具有重要的意義。

根據(jù)2015年版《中國藥典》[13]，生姜質(zhì)量控制用的指標(biāo)成分是6-姜辣素、8-姜酚和10-姜酚，干姜質(zhì)量控制用的指標(biāo)成分是6-姜辣素，因此，把生姜提取物質(zhì)量控制指標(biāo)成分定為6-姜辣素，目前6-姜辣素單一成分的主要研究方法有高效液相色譜法、鐵氰化鉀—三氯化鐵比色法、紫外可見分光光度法等。

由于目前關(guān)于生姜提取物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《中國藥典》中沒有收載，也沒有人做過相關(guān)的研究，因此擬定生姜提取物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)用于評定生姜提取物的質(zhì)量，具體需檢測的指標(biāo)如下表2。為了排除不同提取法方法對生姜提取物成品質(zhì)量的干擾，通過實(shí)驗研究優(yōu)化生姜的提取工藝，采用以下方法制備生姜提取物：取鮮生姜洗凈，切成所需的粒徑（破碎粒度1 mm），加6倍量水、榨汁10 s，過濾，提取3次，合并濾液（注意：過濾時在漏斗中平鋪3.9 g左右脫脂棉，并在脫脂棉上鋪放2層潔凈的紗布，以防濾渣混入濾液中）。將鮮生姜濾過液放入不銹鋼托盤中，冷凍干燥，放入干燥器保存，即得。

4 結(jié)語

生姜作為生活中常用的一種調(diào)味品，同時因其具有發(fā)汗解表、溫中止嘔、溫肺止咳、解魚蟹毒、解藥毒、抗氧化、抗炎、抗血脂等多重功效，具有較大的藥用研究價值。但因生姜成分復(fù)雜，姜酚作為最有效的活性成分穩(wěn)定性較差，根據(jù)2015年版《中國藥典》，生姜質(zhì)量控制用的指標(biāo)成分是6-姜辣素、8-姜酚和

10-姜酚，因此，把生姜提取物質(zhì)量控制指標(biāo)成分定為6-姜辣素，總有效成分定為姜辣素，采用可見分光光度法度高效液相色譜法和紫外分別對指標(biāo)性成分和總有效成分進(jìn)行質(zhì)量控制，同時，目前《中國藥典》尚無生姜提取物的檢測標(biāo)準(zhǔn)，因而，通過試驗探索及科學(xué)研究，制定出科學(xué)、客觀的生姜提取物檢測標(biāo)準(zhǔn)。該質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是否可行，需后續(xù)的科學(xué)工作者繼續(xù)努力驗證和實(shí)踐。

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