生姜的功能性成分及其生物活性研究进展

◎ 刘 静，张春艳，叶朋飞，黄杰秋，周 杰，刘继华

（1.曲靖职业技术学院，云南 曲靖 655011；2.曲靖师范学院，云南 曲靖 655011）

生姜（Zingiber officinaleRoscoe）是姜属植物的块根茎，属于多年生草本植物，高度一般在40 ～100 cm，别名有勾装指、因地辛、炎凉小子等，因品种不同，有白色、米色、黄色和金黄色等多种颜色。生姜原产于中国及东南亚等热带地区，喜欢温暖、湿润、遮阴的环境，现全国大部分地区有栽培，主产于四川、广东、山东、云南等地[1]。生姜是一种药食两用的芳香植物，既是一种调味品，也可以入药，药用价值极高[2]，也是香料和化妆品工业的天然原料。民间流传着“冬吃萝卜夏吃姜，一年四季保健康”的说法。《名医别录》中曾记载：“味辛，微温。主治伤寒头痛、鼻塞、咳逆上气，止呕吐。又，生姜，微温，辛，归五藏。去痰，下气，止呕吐，除风邪寒热。久服小志少智，伤心气。”生姜中含有黄酮类[3]、多酚类[4]、多糖类[5]、姜辣素[6]、挥发精油[7]等多种对人体有益的生物活性物质，具有抗氧化[8]、抑制肿瘤细胞增殖[9]、杀菌消毒[10]、消炎止痛[11]以及止恶心呕吐[12]等多种作用。本文对生姜中的主要功能性成分及生物活性加以阐述，以促进生姜的综合开发利用，为提高生姜的商品价值提供一定的理论基础。

1 功能性成分

1.1 黄酮类化学物

黄酮类化合物广泛存在于各种植物和浆果中，具有很强的抗氧化性，可有效清除体内的氧自由基，抑制细胞的退化、衰老。此外，还可以改善血液循环，降低胆固醇，降低心血管疾病的发病率。黄酮类物质主要以苷类或碳糖基的形式存在，主要成分包括芦丁、桔皮素、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、杨梅素-3-O-葡萄糖苷等[13-14]。生姜中黄酮类含量丰富，主要以双氢黄酮的形式存在[15]。

目前，生姜中黄酮的提取方法主要有乙醇浸提法、甲醇浸提法、酶辅助提取法和超声波辅助提取等。例如，吴存兵等[16]采用了乙醇浸提工艺对生姜中黄酮类物质的提取工艺进行了优化，发现最佳提取工艺为乙醇体积分数60%、液料比30 ∶1（mL ∶ g）、浸提温度80 ℃、浸泡时间3 h，在此条件下实际测得的生姜黄酮提取率为2.396%。郭春晓等[17]研究酶法辅助提取生姜中黄酮类物质的工艺条件，结果表明，最佳工艺条件为酶解时间80 min，酶用量1.4%，pH 值6，酶解温度45 ℃。

1.2 多酚类化合物

多酚类物质是生姜中的功能性成分之一。研究发现，生姜中的多酚类物质主要为6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚及6-姜烯酚[18-20]。多酚类物质具有很强的抗氧化活性，可以抑制LDL 胆固醇氧化，降低动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗死等疾病的发病率。此外，还具有抗溃疡、抗炎镇痛、抗肿瘤等功效以及对酒精性肝损伤有保护作用[21-24]。

生姜中多酚类物质的提取方法主要有溶剂提取法、超声波辅助提取法、超临界CO2提取法等。例如，李宇彬等[25]研究了混合溶剂-超声波辅助提取生姜中的多酚类物质，最佳工艺条件为冷浸40 min，超声提取25 min，液料比1 ∶15（g ∶mL），提取率为3.11%；马思远等[26]运用超临界CO2萃取法从生姜中提取了6 种成分，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 多糖类化合物

多糖是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10 个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，如淀粉、纤维素、糖原等，具有抗氧化、改善睡眠、提高免疫力等多种功能，在食品、医药及保健品等领域应用广泛[27-29]。姜多糖组成结构复杂，主要由Glc、Rha、Man、Gal、Ara 等按照不同比例组成，此外还存在少量的GlcA 及GalA[30-31]。宋丽丽等[32]对小黄姜中的多糖进行了分离纯化并表征其结构特征，主要为β-吡喃型多糖，空间构型为三股螺旋结构。WANG 等[33]运用红外光谱、刚果红实验、电镜扫描等方法从姜中分离纯化得到GP1、GP2 两种多糖成分，其中GP1 的组成为甘露糖、葡萄糖及半乳糖，其构成比为4.96 ∶92.24 ∶2.80；GP2的组成成分为阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖，其构成比为4.78 ∶16.70 ∶61.77 ∶16.75。

生姜多糖类物质的提取方法主要有微波辅助提取法、超声辅助提取法、酶辅助提取法等。例如，吴淑慧等[34]运用微波辅助提取法研究了高良姜粗多糖的提取条件，结果表明，最佳提取条件为料液比1 ∶45（g ∶mL），提取时间20 min，微波功率350 W，高良姜多糖的实际得率为12.34%；魏晴等[35]运用超声波辅助提取法探究了艳山姜多糖的最佳提取条件为提取时间35 min、超声功率70 W、液料比40 ∶1（mL ∶g），在此条件下多糖得率为5.37%。

1.4 精油

姜精油是姜中的挥发性成分，含量为0.25%～3.00%，是姜辛辣气味的来源，具有抑菌[36]、保鲜[37]、抑制肿瘤细胞增殖[38]等作用。姜中精油成分复杂，程红柳等[39]利用GC-MS 对广西珊瑚姜精油中的成分进行分析，共检测出36 种化学成分，包括桧烯、松油烯-4-醇、1,4-双（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%）和姜叶烯（1.25%）。目前，姜精油的提取方法主要有蒸馏法[41]、超临界CO2萃取法[42]、超声-微波辅助法[43]等。

2 生物活性

2.1 抗氧化活性

生姜中含有黄酮类、多酚类、挥发性精油类等物质，均具有抗氧化活性。ISMAEEL 等[44]研究发现，从姜的叶片及根茎中提取的精油均具有清除DPPH 自由基的活性，IC50分别为54.56 μL·mL-1和31.41 μL·mL-1，根茎精油的抗氧化活性高于叶片精油，且经临床试验，该精油可以代替合成药物用于治疗氧化应激反应。MANOCHAI 等[45]分析了姜中挥发性精油的主要成分为樟酚、对桉叶脑、r-松蒎醇、姜叶烯和十五烷酸。同时运用DPPH 法对比了干姜和鲜姜的抗氧化活性，即干姜精油为（83.87±0.50）%，鲜姜精油（83.03±0.54）%。综上，姜可以作为潜在的天然抗氧化剂添加于食品中，提高食品的稳定性、延长保存期限。同时生姜提取物还可添加于保健食品中，清除体内自由基，延缓衰老。

2.2 降血糖、降血脂

生姜提取物对辅助降血糖具有一定的疗效。JAFRIL 等[46]研究了姜水提取物对小鼠降血糖的作用，发现生姜提取物可显著降低糖尿病大鼠食物血糖水平。AL-AMINL 等[47]对由链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠给予生姜水提取物，结果表明，在500 mg·kg-1的剂量下，与对照组相比，生姜对降低糖尿病大鼠的血糖、胆固醇和三酰甘油水平有显著作用，且糖尿病大鼠中尿蛋白的水平也显著降低。以上研究证明了生姜提取物具有降血糖、降胆固醇及降血脂的作用。因此，生姜提取物可作为活性成分应用于降血糖、降胆固醇和降血脂的药物中，开发生姜此方面的应用具有很大的价值。

2.3 抑菌活性

生姜能起到某些抗菌素的作用，可显著抑制皮肤真菌，治疗各种痈肿疮毒，也可用生姜水含漱治疗口臭和牙周炎。TSANG[48]研究发现姜提取物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌均有抑菌效果，且具有剂量依赖性。黄百祺等[49]探究了大高良姜提取物对饲料微生物污染中常见菌的抑制作用。结果表明，大高良姜的乙醇提取物对金黄色葡萄球菌和黑曲霉的体外抑菌活性较好。综上，生姜提取物可作为天然的杀菌剂广泛应用于食品及医药领域。

3 结语

我国的生姜种植面积广泛，产量高，且生姜中含有多种生物活性成分。目前国内外学者对生姜提取物的功能性成分及生物活性都进行了大量研究，但功能性成分结构还未完全确定，有待进一步深入研究。同时，生姜的利用及加工还停留在初级阶段，未充分挖掘利用生姜提取物的生物活性价值。因此，我国应充分利用现代化技术手段，实现生姜的综合利用，提升生姜的商品价值及应用价值。本文对生姜的生物活性成分的提取及功能进行了分析总结，为生姜的进一步开发利用提供参考依据，期望实现生姜资源的综合开发利用，进一步提升生姜的价值。