生姜物质基础的内涵研究

王福芝 施金榆 杨睿 杨芬 杨丽莉 李莲芳

摘 要：生姜因具有解表散寒、溫中止呕、化痰止咳、解鱼蟹毒等药效功能被广泛应用于医药行业，其成分按感官性能特征、抗氧化性能大致可分为姜挥发油、姜辣素及二苯基庚烷类3类，其中姜辣素的药用价值最为显著。本文介绍了生姜有效成分的组成、提取及含量测定方面的研究进展，并针对生姜提取物制定相应的质量标准草案。鉴于目前尚无生姜提取物质量的评价标准，通过建立全面的质量评价体系有效评价生姜提取物的质量，对后续分离纯化、稳定性存储、开发新型饮片等研究提供重要基础和依据。

关键词：生姜;成分;含量测定;提取方法;质量标准

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

中图分类号：R284

生姜为姜科植物姜（Zingiber officinale Rosc.）的新鲜根茎，秋、冬二季采挖，除去须根和泥沙。生姜味辛，微温。归肺、脾、胃经。具有解表散寒、温中止呕、化痰止咳、解鱼蟹毒的功效，用于治疗风寒感冒、胃寒呕吐、寒痰咳嗽、鱼蟹中毒等。

1 生姜有效成分的提取方法

生姜作为生活中常用的一种调味品，同时具有良好的药用价值被广泛应用于医药行业，属于食药两用的植物。生姜化学组分复杂，按其感官特征及抗氧化性能大致可分为姜挥发油、姜辣素及二苯基庚烷类3类[1]。经研究表明，其中的姜辣素成分具有健胃与抗胃溃疡、保肝利胆、强心、抑制中枢神经、抗肿瘤作用等多种功效[2]。姜辣素是多种物质组成的混合物，被广泛应用于调味品、药品、化妆品和保健食品等行业，具有良好的应用前景和社会效益。目前，姜辣素的提取分离技术主要有以下几类。

1.1 浸提法

生姜的浸提基本方法可分为浸渍法和渗漉法，根据姜辣素的特性，常采用的溶剂根据极性不同可分为3类：极性溶剂丙酮、半极性溶剂乙醇和甲醇、非极性溶剂乙醚和乙酸乙酯。采用该方法得到的是粗品，且回收率较低，成品中可能有残留溶剂。

1.1.1 浸渍法

浸渍法分为冷浸渍法和热浸渍，用乙酸乙酯作为提取剂较其他溶剂提取效果好，操作如下：称取1.5 g干姜粉，加入一定量的乙酸乙酯，浸泡30 min，过滤，将滤液中的溶剂挥发，制得姜辣素粗品[2]。因浸渍法存在浸提不完全、耗时较长等缺点，目前较少选用该方法提取姜辣素。

1.1.2 渗漉法

渗漉法属于动态提取的方法，可充分提取药材中含量较低的有效成分，但不适用于新鲜药材及易膨胀药材的提取，因而该方法提取姜辣素选用的是干姜，常用的提取溶剂是乙醇和丙酮。

（1）丙酮渗漉法。称取3.8 g干姜粉装成约60 cm

高的渗漉柱，在渗漉柱的上部不断添加丙酮，使丙酮渗过干姜粉层向下流动，直至洗脱液无色无辣味，收集洗脱液用蒸馏法回收丙酮，得姜辣素粗品[3]。

（2）乙醇渗漉法。干姜切细或粉碎，加入60%乙醇水溶液，浸泡24 h后，用60%乙醇渗漉至渗漉液无色，渗漉液依次回收乙醇、水，得姜辣素粗品[4]。

1.2 回流法

回流法常采用乙醇等挥发性有机溶剂浸提生姜成分，具体操作如下：①生姜的前处理。选取适量的生姜片，经水蒸气蒸馏，分离出姜挥发油成分，在85 ℃条件下干燥姜片后粉碎，制得干姜粉。②姜辣素的提取。选用95%乙醇作为回流提取溶剂，按25 g干姜粉、

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

1.3 超临界流体萃取法

超临界流体萃取法是一种新兴的分离技术，是利用流体在超临界状态下对物质有选择性溶解能力的特征实现分离和提纯[5]。该方法通常采高压液态CO2为萃取溶剂，在超临界状态下以CO2作流体，控制气体流速在0.3～0.9 L·min-1，将萃取温度和压力分别设置为35 ℃，12 MPa[6]，在高压萃取釜萃取浸泡时间2.0 h实现提取。因该方法具有反应条件温和（常温萃取分离）、提取效率高、提取效果好（姜辣素含量高）、无溶剂残留、可同时分离获得姜挥发油等优点，是目前最常用的提取方法。

1.4 层析法[2，6]

柱层析结合薄层层析法是在渗漉法提取的基础上对姜油树脂（主要含姜挥发油和姜辣素）进行后续精制和分离的方法，该方法先以丙酮为提取剂，将干姜粉用渗漉法制得姜油树脂;先用丙酮做溶剂将姜油树脂与少量硅胶混匀，蒸发丙酮后制成拌样硅胶，再加入到干硅胶柱中，以正己烷∶乙醚=7∶3为展开剂分离姜油树脂，将柱底部第一段硅胶（即第一辣味段）完整取出，用甲醇解析制得姜酚粗品，后续再用薄板层析分离纯化、甲醇解析，制得姜酚。

1.5 超声波提取法

该方法是采用干生姜粉末（粒度30～50目），按1∶10（g·L-1）的比例分别采用丙酮、正己烷、醋酸乙酯、95%乙醇等不同物质作为溶剂，在60 ℃下超声波（40 kHz）处理15 min，其中以乙醇作为萃取剂效果最佳[7]。

1.6 酶解法

酶解法采用生姜粉按料液比为1∶10（g·L-1），选用80%浓度的乙醇做溶剂，添加1.3%的纤维素酶，在45 ℃水浴中提取90 min，将工艺条件优化至上述条件时，姜辣素的提取率达到最大值[8]。

1.7 微波辅助提取法

将生姜粉末按料液比为1∶12的比例加入到80%乙醇溶液中，在微波功率为300 W、微波温度60 ℃的条件下微波提取120 min，提取率约达1.7%[9]。

2 生姜主要化学成分的含量分析

姜的化学成分复杂，按其感官性能特征和抗氧化性能大致可分为姜挥发油、姜辣素及二苯基庚烷类，其中具有较高药用价值的成分是姜辣素。姜辣素是姜酚、姜脑等与有关辣味物质的总称，各组分物质的分子结构中均含有3-甲氧基-4-羟基苯基官能团，根据该官能团连接烃链的不同，可把姜辣素分为姜酚、副姜油酮、姜烯酚、姜辣二醇、姜酮等。陈可可等[10]选用姜辣素标准品作为对照品采用HPLC进行测定，证实6-姜辣素、6-姜烯酚、8-姜辣素、10-姜辣素的含量都可以被检测出，由于这些组分中6-姜辣素的稳定性最高，可将其作为测量姜辣素含量的方法[11]。生姜中重要化学成分化学结构见表1[12]。2015年版《中国药典》含量测定项也将6-姜辣素、8-姜酚、10-姜酚作为生姜质量的目标检测成分[13]。

姜辣素具有防治呕吐、保肝利胆、保护消化功能和缓解感冒咳嗽、抗氧化等多重生理功效，其中抗氧化功效最为突出，其主要活性成分是姜酚，由于姜酚分子中含有创木酚基结构，使其具有很强的抗氧化性，通过自身的氧化减少油脂的氧化，从而降低肝脑组织中的脂质过氧化物，清除生物体中羟基自由基和超氧自由基[14]。

姜酚中存在愈创木酚结构和β-羟基酮结构，导致姜酚具有热不稳定性，化学性质活泼，易氧化，易发生逆羟醛缩合降解反应、氧化反应、脱水反应等;在贮存或加工过程中，可发生快速降解，脱水形成姜烯酚，从而增加了姜酚的测定难度。目前，姜酚的测定方法主要包括铁氰化钾-三氯化铁比色法、FoLin-酚实际比色法、HPLC香草醛内标法、HPLC辣椒碱外标法[2]与紫外-可见分光光度法[15]。

2.1 紫外可见分光光度法

由于姜酚在280～282 nm处有特征吸收峰，通过测定样品的紫外可见吸光度以评估姜酚的含量[16-17]。

2.1.1 铁氰化钾-三氯化铁比色法

酚类物质含有的羟基可将铁氰化钾还原为亚铁氰化钾，而亚铁氰化钾可与三氯化铁试剂发生复分解反应生成普鲁士蓝的沉淀。张维勒[18]利用该性质，提出了用铁氰化钾-三氯化铁比色法测定姜辣素含量。该法灵敏度高，操作简便且重现性好，但易发生滕氏蓝沉淀反应对比色结果造成影响。

2.1.2 FoLin-酚试剂比色法

姜酚可与FoLin-酚试剂发生氧化还原反应，产生钼蓝和钨蓝的混合有色产物，由于反应产物的吸光度与酚类物质的含量呈正比，通过测定产物的吸光度，可评价姜酚的含量，该法简便易行，结果较准确[19]。

2.2 高效液相色谱法

2.2.1 香草醛内标法

黄雪松等[19-20]将一定量的香草醛作内标物质，加入到待测姜辣素样品的混合物中，用高效液相色谱（HPLC）法对该混合物进行色谱分析，分别测定出香草醛和姜辣素组分的峰面积和相对校正因子，再根据公式即可算出姜辣素在样品中的含量。该法准确度较高，对每次进样量要求不高，但需用纯品做标样，计算和操作难度相对较大。

2.2.2 HPLC辣椒碱外标法

陈燕等[21]以辣椒碱外标法测定姜辣素，是将辣椒碱制成不同浓度梯度的对照样品，再平行制备相同浓度梯度的待测姜辣素样品，用高效液相色谱（HPLC）分别测定对照样品和待测姜辣素的峰面积，并绘制成标准曲线，从而推算出待测样品中姜辣素的含量。采用该方法不需要纯品标样，可直接进行定性及定量分析，但要求每次进样体积要大。

2.2.3 HPLC与紫外光谱联用法

由于姜酚在230 nm处有紫外特征吸收峰，在280 nm处出现最大吸收峰[22]，采用HPLC与紫外光二极管矩阵检测仪、电喷质谱联用方法，测定姜酚的A230/A280值，可对姜酚进行定性分析，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，不易区别。

2.3 滴定法

鹽酸羟胺能与姜油酮发生亲核加成反应[23]，后续用NaOH滴定反应产物中的盐酸或利用反应电位变化，采用自动电位滴定仪判断反应终点，从而评估样品中有效成分的含量。但因姜酚和姜油醇受立体结构的影响，几乎不能与羟胺发生该反应，因而用该方法评估样品中的姜酚含量存在一定的缺陷。

2.4 溶出伏安法

由于姜酚系列物质中含有相同结构电活性基团，杨春海等[24]人实验测定出这些物质在电极上具有相同的溶出电位，因而通过测定姜酚溶出峰电流强度的大小，对姜酚进行定量分析。

2.5 荧光法

由于姜酚具有荧光特性（激发波长为435 nm，发射波长为481.6 nm），姚飞飞[25]利用该特性对生姜、干姜做荧光检测，同时探讨了不同酸度和离子强度对姜的荧光光谱的影响果。采用荧光法检测测得的是姜酚同系物的含量，因而，适用于初步测定生姜、干姜等原药材在储存中的姜酚含量变化情况。

2.6 薄层扫描法

李丽等[26]应用高效薄层板，较好地实现了6-姜醇、姜酚等组分的分离，具体操作方法是：采用自动化仪器将对照品（标准品）和待测样品分别自动点样于高效薄层板上，并在仪器自动展开槽中自动完成对照品和待测品的展开，晾干后在200～500 nm处进行紫外光谱扫描，通过仪器自动进行空白和线性参数校正操作后，能较好地将6-姜醇与姜酚等其他成分分离。用该方法测定时需用标准品作对照。

2.7 气相色谱（GC）[9]或与质谱联用（GC/MS）[4]测定法用气相色谱法测定姜酚，因为姜酚的沸点较高，导致难以气化，所以用该方法测定时需对样品进行乙酰化或硅烷化，制得具有挥发性的姜酚衍生物后方可测定，但乙酰化或硅烷化过程中会生成其他产物，同时气相色谱的高温气化条件可能会导致样品分解，会对测定结果造成干扰，因而该方法很难准确测定姜酚，不作为主要的测定方法。

3 生姜提取物的质量评价

生姜作为药食同源的植物，在临床上十分常用，具有广泛的药用价值。为了满足后续开发即食饮片研究的需要，保证即食饮片成品质量的稳定，建立全面的生姜提取物质量评价体系，有效的评价其质量，具有重要的意义。

根据2015年版《中国药典》[13]，生姜质量控制用的指标成分是6-姜辣素、8-姜酚和10-姜酚，干姜质量控制用的指标成分是6-姜辣素，因此，把生姜提取物质量控制指标成分定为6-姜辣素，目前6-姜辣素单一成分的主要研究方法有高效液相色谱法、铁氰化钾—三氯化铁比色法、紫外可见分光光度法等。

由于目前关于生姜提取物质量标准《中国药典》中没有收载，也没有人做过相关的研究，因此拟定生姜提取物的质量标准用于评定生姜提取物的质量，具体需检测的指标如下表2。为了排除不同提取法方法对生姜提取物成品质量的干扰，通过实验研究优化生姜的提取工艺，采用以下方法制备生姜提取物：取鲜生姜洗净，切成所需的粒径（破碎粒度1 mm），加6倍量水、榨汁10 s，过滤，提取3次，合并滤液（注意：过滤时在漏斗中平铺3.9 g左右脱脂棉，并在脱脂棉上铺放2层洁净的纱布，以防滤渣混入滤液中）。将鲜生姜滤过液放入不锈钢托盘中，冷冻干燥，放入干燥器保存，即得。

4 结语

生姜作为生活中常用的一种调味品，同时因其具有发汗解表、温中止呕、温肺止咳、解鱼蟹毒、解药毒、抗氧化、抗炎、抗血脂等多重功效，具有较大的药用研究价值。但因生姜成分复杂，姜酚作为最有效的活性成分稳定性较差，根据2015年版《中国药典》，生姜质量控制用的指标成分是6-姜辣素、8-姜酚和

10-姜酚，因此，把生姜提取物质量控制指标成分定为6-姜辣素，总有效成分定为姜辣素，采用可见分光光度法度高效液相色谱法和紫外分别对指标性成分和总有效成分进行质量控制，同时，目前《中国药典》尚无生姜提取物的检测标准，因而，通过试验探索及科学研究，制定出科学、客观的生姜提取物检测标准。该质量标准是否可行，需后续的科学工作者继续努力验证和实践。

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