生姜应用技术及调节和降低血糖的活性功能

龚弟鸿，冷建春，杨友均

(1.成都中医药大学 临床医学院，成都 610072；2.成都中医药大学 基础医学院，成都 611137)

生姜为姜科植物姜(ZingiberofficinaleRose.)的新鲜根茎，多年生草本植物，别名百辣云、姜根、因地辛、勾装指等，其根茎肉质肥厚，形状如掌状[1,2]。生姜喜温，现广泛分布于热带、亚热带以及温带地区，在亚洲、非洲和南美洲种植的较多。在中国，生姜距今已有两千多年的种植历史，被广泛种植在我国中部、东南部以及西南部等，其中地方优质品种非常丰富，如山东莱芜大姜、河南张良姜、安徽虎头姜、四川竹根姜以及广东风姜等[3-5]。

生姜作为烹饪香料其历史悠久，营养成分十分丰富。鲜姜的含水量约为85%，脂类含量6%～15%，可溶性糖分2%～5%，纤维素含量5%左右，淀粉含量6%～8%，粗蛋白含量8%～10%；生姜中还含有多种维生素、胡萝卜素、氨基酸、钙、磷、铁等人体需要的多种营养元素。不仅如此，生姜中还含有多种具有生物活性功能的物质如姜辣素、姜黄素、姜酮、多糖等[6,7]。

大量的体内、体外以及临床研究表明生姜具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、降血脂、降血糖、抑菌以及止呕等多种药理功能[8-14]。

1 我国生姜的种植面积和产量

根据FAO以及中国农业部数据，全球生姜的年产量约为2000万吨，主要生产国为中国、印度、尼日利亚和泰国等。近10年间，我国生姜的种植生产规模增长了70%，2019年我国生姜种植面积已高达30万公顷，约占全球生姜种植面积的40%左右，产量高达1300万吨以上，与印度、尼日利亚稳居全球前三[15]，2012-2019年我国生姜的种植面积和生产总量见图1和图2。

图1 2012—2019我国生姜的种植面积Fig.1 The planting area of ginger in China from 2012 to 2019

图2 2012—2019年我国生姜年生产总量Fig.2 The total annual production of ginger in China from 2012 to 2019

图3 2018—2019年中国生姜市场的流通格局Fig.3 The circulation pattern of ginger market in China from 2018 to 2019

由图3流通格局可知，我国大部分生姜(占比71%)用于国内销售；用于姜制品加工和姜种使用的比例分别为9%和8%。与此同时，中国也是全球生姜出口大国，生姜出口主要以未磨姜为主，约占生姜出口的95%，主要出口国为美国、日本、韩国和欧盟地区等。2019年，我国未磨姜出口的数量为52.35万吨，同比2018年增长9.8%；出口金额为5.41亿美元，同比增长22.4%。2012-2019年中国未磨姜的出口统计见图4。

图4 2012-2019年中国未磨姜出口数量和金额数据Fig.4 China’s unground ginger export quantity and amount data from 2012 to 2019

2 生姜制品

生姜具有浓郁的辛辣味，是家庭中常见的香辛调味料。生姜还具有增强血液循环、发汗、健胃、驱寒等作用。鉴于生姜的保健价值和营养价值，一些传统的生姜制品被开发出来且深受大众喜爱，如糖渍生姜、蜜汁姜丝、醋姜、姜汁茶、姜醋饮料、姜汁凝乳以及含姜小食品姜糖片等[16]。

除上面介绍的姜制品外，利用生姜的药理功效，一系列具有特定功效的生姜保健食品也被研发出来，如以生姜为主要原料，加入红枣、陈皮、蜂蜜等保健食材，可开发出具有驱风寒、补血益气、健脾护胃等功能的生姜功能饮料。生姜的提取物里含有多种活性成分，这些成分已被证明能抑制一定的口腔致病菌，也可增强皮肤活性，因此能用作抗衰老剂、抗氧化剂、抗炎剂和生发剂等，目前生姜在一些洗护用品领域也得到了广泛的应用[17]。

3 生姜的主要化学成分

生姜的化学成分较为复杂，目前已鉴定的具有100多种，主要分为挥发性的姜精油类化合物、非挥发性的姜辣素类化合物、姜黄素类化合物和活性多糖等几大类[18]。

挥发性的姜精油为生姜特殊辛香气味的主要来源，是无色至浅黄色的挥发性液体，其含量占生姜总含量的0.25%～3%[19]。生姜精油赋予生姜增香除腥的作用，除作为辛香料使用外，生姜精油也是生姜抗氧化、抑菌等多种药理功效的重要活性成分之一。采用超临界CO2提取的生姜精油，对其体外抗氧化和抑菌作用进行研究，结果表明生姜精油能有效地清除DPPH自由基、氧自由基和羟基自由基等，具有显著的抗氧化活性；在抑菌方面，生姜精油具有抑制一些细菌和真菌的能力[20]。临床试验表明，采用生姜精油芳香疗法可有效缓解腹部手术患者术后的恶心呕吐症状[21]。除食品工业和医药领域外，因生姜挥发油具有的较强的香气，因此在化妆品领域内也被广泛应用[22]。

姜辣素类化合物为一种非挥发性的油性液体，是生姜辛辣风味的主要来源，同时也是生姜中主要活性成分之一，主要由姜酚类、姜烯酚类、姜酮类以及姜油酮等组成，其中姜酚类的含量最高，约占姜辣素总量的70%～80%[23]。研究表明姜辣素类化合物具有多种生物活性功能，在镇痛、抗炎、抑菌、抗癌、止吐以及抗氧化等方面的效果显著[24]。姜辣素类化合物的提取技术多样，主要有溶剂浸提法、微波炉辅助提取法以及超声波辅助提取法等[25]。

姜黄素类化合物是一类二苯基庚烃类化合物，味稍苦，略带酸性，呈橙黄色结晶粉末，是生姜中具有药用活性的重要成分。生姜中姜黄素类化合物的主要成分为姜黄素(占70%左右)，其可作为天然着色剂，越来越多地被广泛应用到制药、食品加工及染色工业中。姜黄素的生物活性在抗癌、抗肿瘤、抗炎、抗氧化性、降血糖、降血脂等方面具有显著的功效。

生姜多糖是一类水溶性化合物，是生姜中的有效活性成分。生姜多糖能有效清除羟基自由基、超氧自由基以及DPPH自由基等，具有较高的抗氧化和抗疲劳等药理活性。

4 生姜的降血糖药理活性

生姜具有显著的降血糖药理功效，其特性与生姜中具有活性的成分密切相关。Shidfar对链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)诱导的I型糖尿病大鼠进行口服生姜提取物，结果显示生姜提取物可有效降低该实验大鼠的血糖，降血糖效应为24%～53%。Tahir等进行体外实验发现，生姜乙酸乙酯提取物(ethyl acetate extract，EAG)具有抗糖尿病性，其能促进葡萄糖的摄取，刺激葡萄糖转运蛋白-4的表达并抑制蛋白糖基化。Rondanelli等研究指出生姜汁可使由STZ诱导的I型糖尿病大鼠的空腹血糖显著下降，且血清胰岛素的水平显著升高；另外生姜汁能抑制由腹腔注射5-羟色胺(5-HT)引起的大鼠血糖上升和血清胰岛素水平下降，结果表明生姜汁能有效降低I型糖尿病的血糖，其作用机制可能是通过阻断5-HT受体实现的。

Tabibi等探究生姜对II型糖尿病患者(未接受胰岛素治疗)血糖指标的影响，对20～60岁的患者随机分配进行双盲试验。实验组和对照组每天分别接受3 g姜粉和3 g乳糖粉(胶囊)，并持续3个月，对受试者的血糖指数、总抗氧化能力(TAC)、丙二醛(MDA)、C-反应蛋白(CRP)以及血清对氧磷酶(PON-1)等进行测试。结果表明实验者每天接受3 g生姜粉3个月可改善II型糖尿病患者的血糖指数、TAC以及PON-1活性等。

黑姜是由生姜发酵后所得，其水分和脂肪含量会降低，而微量元素含量则会明显提高，保健功能也随之加强。为探究黑姜中的有效成分姜辣素对高血糖小鼠是否具有降血糖作用，宗宁宇对由四氧嘧啶诱发高血糖的小鼠进行黑姜姜辣素灌胃处理，结果发现分别与姜辣素灌胃前血糖值相比，高血糖小鼠组和中高血糖小鼠组灌胃后血糖值的下降率分别为68.32%和52.44%；且对于平均血糖浓度而言，高血糖组、中高血糖组与对照组之间的差异极显著(P<0.01)，由此表明黑姜中的姜辣素对高血糖小鼠具有一定的降血糖作用。

姜酮是生姜中姜辣素的有效成分之一。吴嘉斓等在观察生姜姜酮及其组合物对实验性糖尿病小鼠降血糖的作用时，发现姜酮具有显著的降血糖效果，且降血糖的效果随一定剂量的加大而越明显。

生姜的提取物不仅能有效地降低血糖，还能对糖尿病性引起的一些并发症起到缓解和保护作用。糖尿病性白内障是糖尿病患者的第二大眼部并发症，白梦天等探讨了生姜提取物对链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠晶状体的保护作用，5组(12只/组)大鼠分别为A组(正常对照组)、B组(糖尿病组)、C1组(糖尿病+生姜灌胃50 mg/kg组)、C2组(糖尿病+生姜灌胃100 mg/kg组)、C3组(糖尿病+生姜灌胃300 mg/kg组)，对A组腹腔注射等体积生理盐水，其余各组均一次性腹腔注射STZ 65 mg/kg，并同时给C1、C2、C3组大鼠生姜提取物灌胃处理，A，B组等量生理盐水处理，以此观察大鼠实验前和实验后第4，8，12周的血糖、晶体变化情况。结果表明生姜提取物灌胃可显著降低C1、C2和C3组的血糖值，并与B组间的差异显著(P<0.05)；同时生姜提取物灌胃也可延迟糖尿病大鼠晶状体浑浊时间并减慢其进展速度，呈现一定的浓度依赖性，推测这可能是生姜提取物通过抑制醛糖还原酶(aldose reductase，AR)活性、氧化应激反应、糖基化终末产物(glycosylation end products，AGEs)的产生和晶状体上皮细胞凋亡等途径实现的。

由高血糖引起的胃轻瘫是糖尿病患者常见的消化系统异常并发症之一，患者胃排空减缓，胃运动下降，Ghrelin具有促进摄食和胃肠蠕动的作用。陈浩南对生姜中姜辣素对链霉素诱导糖尿病大鼠胃肠功能的影响进行了研究，发现链霉素诱导糖尿病的大鼠经生姜姜辣素治疗后血糖明显降低，并且糖尿病大鼠过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及还原型谷胱甘肽(GSH)水平上升且呈一定的量效依赖关系而丙二醛(MDA)水平下降，胃Ghrelin的表达增强，胃排空增强，由此说明生姜中的姜辣素不仅可以降低链霉素诱导糖尿病的大鼠的血糖，还能通过抗氧化性有效地改善糖尿病性的胃轻瘫症状。

5 小结

在我国，生姜的食用历史久远，民间一直有“冬吃萝卜，夏吃姜”的说法，古人也常用姜茶驱寒，治疗头痛身热、呕吐、肠炎、晕车、晕船等。

我国是生姜的生产大国，同时也是消费大国，生姜除作为烹饪必不可缺的香辛用料外，目前也以多样化的形式广泛地应用在人们的日常生活中，如作为食品加工中的调味品、防腐剂、氧化剂等，化妆品行业中的香料等。生姜中含有的主要活性物质如姜精油类、姜辣素类、姜黄素类以及多糖等都具有不同程度的降血糖作用。随着人们生活水平的提高，人们的保健意识也随之增强，各类具有特定保健功能的饮品、食品也备受人们喜爱。未来可依据生姜能调节血糖、降低血糖的特点，有针对性地研发生姜新的、多样化的药用价值和保健价值，充分利用生姜药食两用的特点，增加其市场应用价值。