生姜挥发油研究进展*

孙江伟，王　军

(1.河南中医学院2013级硕士研究生，河南 郑州 450046； 2.河南省中医药研究院中药药理实验室，河南 郑州 450004)



·综述·

生姜挥发油研究进展*

孙江伟1，王军2

(1.河南中医学院2013级硕士研究生，河南 郑州 450046； 2.河南省中医药研究院中药药理实验室，河南 郑州 450004)

通过检索与总结近年来国内外有关生姜挥发油提取方法、化学成分和药理活性的相关文献，为生姜挥发油的研究、开发与运用提供参考依据。生姜挥发油的提取方法主要包括水蒸汽蒸馏法、压榨法和超临界CO2萃取法，化学成分主要归属单萜烯类、单萜烯类氧化物、倍半萜烯类、倍半萜烯类氧化物4大类，具有明显的抗氧化、抑菌、镇痛、保肝、中枢调节，及缺血性脑损伤神经保护作用等药理活性，在医药、食品、香料和化妆品等领域具有广阔的应用前景。

生姜挥发油；提取；化学成分；药理作用；综述

生姜是姜科植物姜(Zingiber officinale Roscoe)的新鲜根状茎，味辛辣，性微温，具有解表散寒、温经通脉、祛痰止咳等功效。生姜挥发油是从生姜提取得到的一种浅黄到橘黄色可流动的透明液体，密度为0.871～0.882，折光率为1.488 0～1.494 0，旋光性为28°～45°。药理研究[1-2]表明：生姜挥发油是生姜主要的有效部位之一，具有较广泛的药理活性。现将近年来生姜挥发油的提取方法、化学成分及药理作用等方面的研究进展综述如下。

1　提取方法

1.1蒸馏法

蒸馏法分为水蒸馏法与水蒸汽蒸馏法。水蒸馏法是将生姜粉碎，加水浸泡，装冷凝器煮沸，使挥发油与水蒸汽一起蒸出。该法是《中国药典》收载及实验室提取生姜挥发油最常用的方法，具有简单、易操作、避免有机溶剂污染等优点；主要缺点是加热温度较高时可使药物成分氧化、分解和药材焦化，从而降低挥发油品质。水蒸汽蒸馏法是将药物预先用水湿润，然后通过热蒸汽使挥发油经冷凝器蒸馏出或在蒸馏器内安装一个多孔隔板，将药物置于隔板上，器底的水不与原料接触，通过加热蒸馏蒸出挥发油。对热不稳定的挥发油，可采用减压蒸馏工艺提取。水蒸汽蒸馏法可减少水蒸馏法因高温有效成分的破坏，适用于大规模生产；缺点是费时较长，得油率相对较低[3-4]。

1.2压榨法

压榨法是最传统、最简单、能保持药材原有香气的挥发油提取方法。文红梅等[5]采用高效液相色谱法(HPLC)和气相色谱法(GC)分析水蒸气蒸馏法、压榨法生产的生姜汁，证实压榨法制取的生姜汁中所含挥发油保留了传统水蒸气蒸馏法的挥发油成分。压榨法的主要优点是操作方便，能有效地保留挥发性成分，且能耗低、污染少，适于制取含油量高的新鲜药材的挥发油；缺点是仅适用于鲜品挥发油的提取，所得挥发油常含有黏液质、水分、细胞组织等杂质，需进一步加工处理，且不易将药材中的挥发油全部提取。

1.3超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取(SFE)是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响对物质进行分离提取。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。SFE法萃取生姜挥发油的条件如下：原料粒径为0.3 mm，萃取压力25 mPa，温度40 ℃，CO2流量30 kg/h，萃取时间100 min。所得生姜挥发油呈浅黄色，且得率比传统水蒸气蒸馏法高出约4.38%。使用该法萃取生姜挥发油具有选择性、易于控制、低温、快速、产油率高、对环境无污染等优点。该法在低温下萃取分离的特点，避免了挥发油成分的热解，使得提取效率远远高于其他方法[6-8]。

1.4其他

中药挥发油的提取方法除上述的蒸馏法、压榨法及超临界流体萃取法外，还有溶剂法、超声波辅助萃取法、微波辅助萃取法和酶解法等，这些方法同样适用于生姜挥发油的提取。近年来，闪式辅助水蒸气蒸馏法、酶法辅助水蒸气蒸馏法等复合法高效提取挥发油已逐步得到运用[9-10]。

2　化学成分

黄天来等[11]采用气相色谱法，以PEG-20M石英毛细管柱色谱柱，高纯氮载气，并用不同极性的色谱柱做对比，研究生姜挥发油的气相色谱指纹图谱，结果表明：生姜挥发油成分气相色谱指纹图由5组峰群组成，各组峰群清晰可辫，分离度较好，构成生姜挥发油指纹图谱的特征。有研究[12-16]运用气相色谱(GC)及气相色谱-质谱联用法(GC-MS)，得出生姜挥发油组分主要为单萜烯类、单萜烯类氧化物、倍半萜烯类、倍半萜烯类氧化物4类，其中单萜烯类12种占挥发油总含量的40.7%，单萜醇类12种占11.7%，单萜醛类 3种占8.1%，倍半萜烯类18种占17.5%；相对含量最高的2种成分为桧烯(占挥发油总量的16.9%)、莰烯(占挥发油总量的13.1%)。崔庆新等[17]采用高分辨毛细管气相色谱-质谱联用技术,分离并鉴定了生姜挥发油的化学成分，用归一化法确定相对百分含量，结果分离出116种组分，鉴定出66种，占挥发油总量的85.26%。生姜产地、干燥时间、提取方法，及检测技术等均对生姜挥发油含量及成分具有不同程度的影响。熊运海等[18]采用GC-MS分离测定重庆竹根姜、湖南红芽姜、山东莱芜大姜挥发油共有成分，并利用化学计量学解析法对重叠的色谱峰进行处理，得到各组分的纯色谱曲线和质谱图，再与质谱库中的标准图对照定性，结果表明：生姜不同地方品种挥发油化学成分差异较大。徐娓等[19]通过正交试验设计干燥介质温度、湿度及生姜切片厚度，采用GC/MS 测定不同条件下干燥后生姜挥发油的化学成分，结果显示：干燥参数对生姜挥发油不同化学成分具有不同程度的影响。回瑞华等[20]采用水蒸汽蒸馏萃取法和同时蒸馏萃取法提取姜科植物生姜中的挥发性物质，并使用气相色谱-质谱联用仪对其挥发性化学成分进行分析，分离并确定出28种和22种化学成分，分别占总挥发油总检出量的98.24%和97.99%。

3　药理作用

3.1抗氧化作用

体外研究[9，21-23]表明：生姜挥发油具有明显的抗氧化活性，体外抗氧化IC50依次为二苯代苦味酰基(DPPH·) 清除力(675 μg/mL) >氧自由基清除力(404.0 μg/mL)> 黄嘌呤氧化酶(138.0 μg/mL) >螯合性能(0.822 μg/mL) >羟基清除力(0.006 5 μg/mL)；生姜挥发油能显著提高抗氧化酶活性，包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等。在体实验[24-25]显示：生姜挥发油能显著升高小鼠双侧颈总动脉反复缺血再灌注模型脑组织、四氯化碳急性肝损伤小鼠SOD活性，明显降低丙二醛(MDA)含量。

3.2镇痛、兴奋与镇静作用

殷银霞等[26]研究表明：生姜挥发油能明显减少冰乙酸所致的小鼠扭体次数，延长扭体反应潜伏期，并能降低胃溃疡模型大鼠血清中5-HT、5-HTP、5-HIAA 的含量，提示生姜挥发油具有明显的镇痛作用，抗胃溃疡疼痛的作用机制可能与其降低吲哚类神经递质有关。Lim等[27]在小鼠强迫游泳实验中发现：生姜挥发油可减少小鼠的强迫游泳不动时间。当人为注射咖啡因造成小鼠过度兴奋时，生姜挥发油能延长小鼠的不动时间，说明生姜挥发油对中枢神经系统具有兴奋和抑制的双向调节作用。

3.3抗菌作用

刘瑜等[28]运用水蒸汽蒸馏法提取全姜挥发油、去皮姜挥发油和姜皮挥发油，通过体外抗菌实验，比较这3种挥发油与常用食品防腐剂山梨酸钾对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、根霉菌、黑曲霉菌、绳状青霉菌的抑菌活性，结果表明：3种挥发油对6种常见菌表现出不同的抑制活性，其抑制作用由强到弱依次为姜皮挥发油、全姜挥发油、去皮姜挥发油。生姜挥发油对黑曲霉的最低抑菌浓度为5.0 μg/mL，对铜绿假单胞菌的抑菌圈直径为(7.11±0.06) mm，对革兰氏阳性菌的抑菌效果高于革兰氏阴性菌[29-31]。进一步研究[32-35]显示：生姜挥发油中亲脂性成分与细胞膜上的蛋白发生反应，破坏磷脂双分子层和细胞结构，也可能直接作用及破坏细胞膜的酶系统，对其遗传物质的功能造成损伤，最终导致细菌死亡。

3.4保肝作用

沈洪等[36-38]分别采用H2O2体外诱导大鼠肝细胞损伤模型，四氯化碳体外诱导大鼠肝细胞损伤模型、四氯化碳急性肝损伤小鼠模型、扑热息痛急性肝损伤小鼠模型，研究生姜油萜烯类、姜油酮类、姜酚类和姜烯酚类不同部位对肝细胞的保护作用及可能作用机制，结果显示：生姜油不同部位对四氯化碳与H2O2引起的大鼠肝细胞损伤、四氯化碳与扑热息痛引起的小鼠急性肝损伤均具有不同程度的保护作用，以萜烯类保肝效果最好，其作用机制可能与抗氧化、清除自由基有关。

3.5对缺血性脑损伤保护作用

王军等[25]采用小鼠急性全脑缺血再灌注损伤模型，发现生姜挥发油能显著改善缺血再灌注模型小鼠脑组织含水量和MDA 含量，明显减轻急性全脑缺血再灌注模型小鼠脑组织水肿，显著提高脑组织Na+-K+-ATP 酶、Ca2+-ATP 酶和SOD活性，显著降低MDA，提示：生姜挥发油对缺血再灌注性脑损伤具有明显的保护作用，其作用机制与增强ATP酶、改善脑组织调节能量代谢、阻滞细胞内Ca2+超载、抑制脂质过氧化反应和清除自由基有关。

4　小　结

生姜挥发油作为生姜主要活性组分之一，提取方法工艺成熟，化学成分相对明确，具有抗氧化、抗菌、保肝、神经保护等广泛的药理活性，在保健食品、化妆品及中药新药研究方面具有广阔的开发与运用前景。

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(编辑颜冬)

1001-6910(2016)02-0075-03

R284.2

B

10.3969/j.issn.1001-6910.2016.02.35

王军，研究员，wj13513891329@163.com

河南省科技发展计划项目(082102310093)

2015-11-20