生姜的功能性成分及其生物活性研究進(jìn)展

◎ 劉 靜，張春艷，葉朋飛，黃杰秋，周 杰，劉繼華

（1.曲靖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 曲靖 655011；2.曲靖師范學(xué)院，云南 曲靖 655011）

生姜（Zingiber officinaleRoscoe）是姜屬植物的塊根莖，屬于多年生草本植物，高度一般在40 ～100 cm，別名有勾裝指、因地辛、炎涼小子等，因品種不同，有白色、米色、黃色和金黃色等多種顏色。生姜原產(chǎn)于中國(guó)及東南亞等熱帶地區(qū)，喜歡溫暖、濕潤(rùn)、遮陰的環(huán)境，現(xiàn)全國(guó)大部分地區(qū)有栽培，主產(chǎn)于四川、廣東、山東、云南等地[1]。生姜是一種藥食兩用的芳香植物，既是一種調(diào)味品，也可以入藥，藥用價(jià)值極高[2]，也是香料和化妝品工業(yè)的天然原料。民間流傳著“冬吃蘿卜夏吃姜，一年四季保健康”的說(shuō)法?！睹t(yī)別錄》中曾記載：“味辛，微溫。主治傷寒頭痛、鼻塞、咳逆上氣，止嘔吐。又，生姜，微溫，辛，歸五藏。去痰，下氣，止嘔吐，除風(fēng)邪寒熱。久服小志少智，傷心氣?！鄙泻悬S酮類(lèi)[3]、多酚類(lèi)[4]、多糖類(lèi)[5]、姜辣素[6]、揮發(fā)精油[7]等多種對(duì)人體有益的生物活性物質(zhì)，具有抗氧化[8]、抑制腫瘤細(xì)胞增殖[9]、殺菌消毒[10]、消炎止痛[11]以及止惡心嘔吐[12]等多種作用。本文對(duì)生姜中的主要功能性成分及生物活性加以闡述，以促進(jìn)生姜的綜合開(kāi)發(fā)利用，為提高生姜的商品價(jià)值提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 功能性成分

1.1 黃酮類(lèi)化學(xué)物

黃酮類(lèi)化合物廣泛存在于各種植物和漿果中，具有很強(qiáng)的抗氧化性，可有效清除體內(nèi)的氧自由基，抑制細(xì)胞的退化、衰老。此外，還可以改善血液循環(huán)，降低膽固醇，降低心血管疾病的發(fā)病率。黃酮類(lèi)物質(zhì)主要以苷類(lèi)或碳糖基的形式存在，主要成分包括蘆丁、桔皮素、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、楊梅素-3-O-葡萄糖苷等[13-14]。生姜中黃酮類(lèi)含量豐富，主要以雙氫黃酮的形式存在[15]。

目前，生姜中黃酮的提取方法主要有乙醇浸提法、甲醇浸提法、酶輔助提取法和超聲波輔助提取等。例如，吳存兵等[16]采用了乙醇浸提工藝對(duì)生姜中黃酮類(lèi)物質(zhì)的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)最佳提取工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、液料比30 ∶1（mL ∶ g）、浸提溫度80 ℃、浸泡時(shí)間3 h，在此條件下實(shí)際測(cè)得的生姜黃酮提取率為2.396%。郭春曉等[17]研究酶法輔助提取生姜中黃酮類(lèi)物質(zhì)的工藝條件，結(jié)果表明，最佳工藝條件為酶解時(shí)間80 min，酶用量1.4%，pH 值6，酶解溫度45 ℃。

1.2 多酚類(lèi)化合物

多酚類(lèi)物質(zhì)是生姜中的功能性成分之一。研究發(fā)現(xiàn)，生姜中的多酚類(lèi)物質(zhì)主要為6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚及6-姜烯酚[18-20]。多酚類(lèi)物質(zhì)具有很強(qiáng)的抗氧化活性，可以抑制LDL 膽固醇氧化，降低動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病、心肌梗死等疾病的發(fā)病率。此外，還具有抗?jié)?、抗炎?zhèn)痛、抗腫瘤等功效以及對(duì)酒精性肝損傷有保護(hù)作用[21-24]。

生姜中多酚類(lèi)物質(zhì)的提取方法主要有溶劑提取法、超聲波輔助提取法、超臨界CO2提取法等。例如，李宇彬等[25]研究了混合溶劑-超聲波輔助提取生姜中的多酚類(lèi)物質(zhì)，最佳工藝條件為冷浸40 min，超聲提取25 min，液料比1 ∶15（g ∶mL），提取率為3.11%；馬思遠(yuǎn)等[26]運(yùn)用超臨界CO2萃取法從生姜中提取了6 種成分，即6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚、8-姜烯酚和10-姜烯酚。

1.3 多糖類(lèi)化合物

多糖是由糖苷鍵結(jié)合的糖鏈，至少要超過(guò)10 個(gè)的單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物，如淀粉、纖維素、糖原等，具有抗氧化、改善睡眠、提高免疫力等多種功能，在食品、醫(yī)藥及保健品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[27-29]。姜多糖組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由Glc、Rha、Man、Gal、Ara 等按照不同比例組成，此外還存在少量的GlcA 及GalA[30-31]。宋麗麗等[32]對(duì)小黃姜中的多糖進(jìn)行了分離純化并表征其結(jié)構(gòu)特征，主要為β-吡喃型多糖，空間構(gòu)型為三股螺旋結(jié)構(gòu)。WANG 等[33]運(yùn)用紅外光譜、剛果紅實(shí)驗(yàn)、電鏡掃描等方法從姜中分離純化得到GP1、GP2 兩種多糖成分，其中GP1 的組成為甘露糖、葡萄糖及半乳糖，其構(gòu)成比為4.96 ∶92.24 ∶2.80；GP2的組成成分為阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖，其構(gòu)成比為4.78 ∶16.70 ∶61.77 ∶16.75。

生姜多糖類(lèi)物質(zhì)的提取方法主要有微波輔助提取法、超聲輔助提取法、酶輔助提取法等。例如，吳淑慧等[34]運(yùn)用微波輔助提取法研究了高良姜粗多糖的提取條件，結(jié)果表明，最佳提取條件為料液比1 ∶45（g ∶mL），提取時(shí)間20 min，微波功率350 W，高良姜多糖的實(shí)際得率為12.34%；魏晴等[35]運(yùn)用超聲波輔助提取法探究了艷山姜多糖的最佳提取條件為提取時(shí)間35 min、超聲功率70 W、液料比40 ∶1（mL ∶g），在此條件下多糖得率為5.37%。

1.4 精油

姜精油是姜中的揮發(fā)性成分，含量為0.25%～3.00%，是姜辛辣氣味的來(lái)源，具有抑菌[36]、保鮮[37]、抑制腫瘤細(xì)胞增殖[38]等作用。姜中精油成分復(fù)雜，程紅柳等[39]利用GC-MS 對(duì)廣西珊瑚姜精油中的成分進(jìn)行分析，共檢測(cè)出36 種化學(xué)成分，包括檜烯、松油烯-4-醇、1,4-雙（甲氧基）-三戊并烯等。BUCUR 等[40]的研究表明，姜精油中含有樟烯（32.79%）、桉油醇（24.32%）、α-蒎烯（18.05%）和姜葉烯（1.25%）。目前，姜精油的提取方法主要有蒸餾法[41]、超臨界CO2萃取法[42]、超聲-微波輔助法[43]等。

2 生物活性

2.1 抗氧化活性

生姜中含有黃酮類(lèi)、多酚類(lèi)、揮發(fā)性精油類(lèi)等物質(zhì)，均具有抗氧化活性。ISMAEEL 等[44]研究發(fā)現(xiàn)，從姜的葉片及根莖中提取的精油均具有清除DPPH 自由基的活性，IC50分別為54.56 μL·mL-1和31.41 μL·mL-1，根莖精油的抗氧化活性高于葉片精油，且經(jīng)臨床試驗(yàn)，該精油可以代替合成藥物用于治療氧化應(yīng)激反應(yīng)。MANOCHAI 等[45]分析了姜中揮發(fā)性精油的主要成分為樟酚、對(duì)桉葉腦、r-松蒎醇、姜葉烯和十五烷酸。同時(shí)運(yùn)用DPPH 法對(duì)比了干姜和鮮姜的抗氧化活性，即干姜精油為（83.87±0.50）%，鮮姜精油（83.03±0.54）%。綜上，姜可以作為潛在的天然抗氧化劑添加于食品中，提高食品的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)保存期限。同時(shí)生姜提取物還可添加于保健食品中，清除體內(nèi)自由基，延緩衰老。

2.2 降血糖、降血脂

生姜提取物對(duì)輔助降血糖具有一定的療效。JAFRIL 等[46]研究了姜水提取物對(duì)小鼠降血糖的作用，發(fā)現(xiàn)生姜提取物可顯著降低糖尿病大鼠食物血糖水平。AL-AMINL 等[47]對(duì)由鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠給予生姜水提取物，結(jié)果表明，在500 mg·kg-1的劑量下，與對(duì)照組相比，生姜對(duì)降低糖尿病大鼠的血糖、膽固醇和三酰甘油水平有顯著作用，且糖尿病大鼠中尿蛋白的水平也顯著降低。以上研究證明了生姜提取物具有降血糖、降膽固醇及降血脂的作用。因此，生姜提取物可作為活性成分應(yīng)用于降血糖、降膽固醇和降血脂的藥物中，開(kāi)發(fā)生姜此方面的應(yīng)用具有很大的價(jià)值。

2.3 抑菌活性

生姜能起到某些抗菌素的作用，可顯著抑制皮膚真菌，治療各種癰腫瘡毒，也可用生姜水含漱治療口臭和牙周炎。TSANG[48]研究發(fā)現(xiàn)姜提取物對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌均有抑菌效果，且具有劑量依賴(lài)性。黃百祺等[49]探究了大高良姜提取物對(duì)飼料微生物污染中常見(jiàn)菌的抑制作用。結(jié)果表明，大高良姜的乙醇提取物對(duì)金黃色葡萄球菌和黑曲霉的體外抑菌活性較好。綜上，生姜提取物可作為天然的殺菌劑廣泛應(yīng)用于食品及醫(yī)藥領(lǐng)域。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的生姜種植面積廣泛，產(chǎn)量高，且生姜中含有多種生物活性成分。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生姜提取物的功能性成分及生物活性都進(jìn)行了大量研究，但功能性成分結(jié)構(gòu)還未完全確定，有待進(jìn)一步深入研究。同時(shí)，生姜的利用及加工還停留在初級(jí)階段，未充分挖掘利用生姜提取物的生物活性?xún)r(jià)值。因此，我國(guó)應(yīng)充分利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)生姜的綜合利用，提升生姜的商品價(jià)值及應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)生姜的生物活性成分的提取及功能進(jìn)行了分析總結(jié)，為生姜的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)，期望實(shí)現(xiàn)生姜資源的綜合開(kāi)發(fā)利用，進(jìn)一步提升生姜的價(jià)值。