生姜應用技術及調節和降低血糖的活性功能

龔弟鴻，冷建春，楊友均

(1.成都中醫藥大學 臨床醫學院，成都 610072；2.成都中醫藥大學 基礎醫學院，成都 611137)

生姜為姜科植物姜(ZingiberofficinaleRose.)的新鮮根莖，多年生草本植物，別名百辣云、姜根、因地辛、勾裝指等，其根莖肉質肥厚，形狀如掌狀[1,2]。生姜喜溫，現廣泛分布于熱帶、亞熱帶以及溫帶地區，在亞洲、非洲和南美洲種植的較多。在中國，生姜距今已有兩千多年的種植歷史，被廣泛種植在我國中部、東南部以及西南部等，其中地方優質品種非常豐富，如山東萊蕪大姜、河南張良姜、安徽虎頭姜、四川竹根姜以及廣東風姜等[3-5]。

生姜作為烹飪香料其歷史悠久，營養成分十分豐富。鮮姜的含水量約為85%，脂類含量6%～15%，可溶性糖分2%～5%，纖維素含量5%左右，淀粉含量6%～8%，粗蛋白含量8%～10%；生姜中還含有多種維生素、胡蘿卜素、氨基酸、鈣、磷、鐵等人體需要的多種營養元素。不僅如此，生姜中還含有多種具有生物活性功能的物質如姜辣素、姜黃素、姜酮、多糖等[6,7]。

大量的體內、體外以及臨床研究表明生姜具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、降血脂、降血糖、抑菌以及止嘔等多種藥理功能[8-14]。

1 我國生姜的種植面積和產量

根據FAO以及中國農業部數據，全球生姜的年產量約為2000萬噸，主要生產國為中國、印度、尼日利亞和泰國等。近10年間，我國生姜的種植生產規模增長了70%，2019年我國生姜種植面積已高達30萬公頃，約占全球生姜種植面積的40%左右，產量高達1300萬噸以上，與印度、尼日利亞穩居全球前三[15]，2012-2019年我國生姜的種植面積和生產總量見圖1和圖2。

圖1 2012—2019我國生姜的種植面積Fig.1 The planting area of ginger in China from 2012 to 2019

圖2 2012—2019年我國生姜年生產總量Fig.2 The total annual production of ginger in China from 2012 to 2019

圖3 2018—2019年中國生姜市場的流通格局Fig.3 The circulation pattern of ginger market in China from 2018 to 2019

由圖3流通格局可知，我國大部分生姜(占比71%)用于國內銷售；用于姜制品加工和姜種使用的比例分別為9%和8%。與此同時，中國也是全球生姜出口大國，生姜出口主要以未磨姜為主，約占生姜出口的95%，主要出口國為美國、日本、韓國和歐盟地區等。2019年，我國未磨姜出口的數量為52.35萬噸，同比2018年增長9.8%；出口金額為5.41億美元，同比增長22.4%。2012-2019年中國未磨姜的出口統計見圖4。

圖4 2012-2019年中國未磨姜出口數量和金額數據Fig.4 China’s unground ginger export quantity and amount data from 2012 to 2019

2 生姜制品

生姜具有濃郁的辛辣味，是家庭中常見的香辛調味料。生姜還具有增強血液循環、發汗、健胃、驅寒等作用。鑒于生姜的保健價值和營養價值，一些傳統的生姜制品被開發出來且深受大眾喜愛，如糖漬生姜、蜜汁姜絲、醋姜、姜汁茶、姜醋飲料、姜汁凝乳以及含姜小食品姜糖片等[16]。

除上面介紹的姜制品外，利用生姜的藥理功效，一系列具有特定功效的生姜保健食品也被研發出來，如以生姜為主要原料，加入紅棗、陳皮、蜂蜜等保健食材，可開發出具有驅風寒、補血益氣、健脾護胃等功能的生姜功能飲料。生姜的提取物里含有多種活性成分，這些成分已被證明能抑制一定的口腔致病菌，也可增強皮膚活性，因此能用作抗衰老劑、抗氧化劑、抗炎劑和生發劑等，目前生姜在一些洗護用品領域也得到了廣泛的應用[17]。

3 生姜的主要化學成分

生姜的化學成分較為復雜，目前已鑒定的具有100多種，主要分為揮發性的姜精油類化合物、非揮發性的姜辣素類化合物、姜黃素類化合物和活性多糖等幾大類[18]。

揮發性的姜精油為生姜特殊辛香氣味的主要來源，是無色至淺黃色的揮發性液體，其含量占生姜總含量的0.25%～3%[19]。生姜精油賦予生姜增香除腥的作用，除作為辛香料使用外，生姜精油也是生姜抗氧化、抑菌等多種藥理功效的重要活性成分之一。采用超臨界CO2提取的生姜精油，對其體外抗氧化和抑菌作用進行研究，結果表明生姜精油能有效地清除DPPH自由基、氧自由基和羥基自由基等，具有顯著的抗氧化活性；在抑菌方面，生姜精油具有抑制一些細菌和真菌的能力[20]。臨床試驗表明，采用生姜精油芳香療法可有效緩解腹部手術患者術后的惡心嘔吐癥狀[21]。除食品工業和醫藥領域外，因生姜揮發油具有的較強的香氣，因此在化妝品領域內也被廣泛應用[22]。

姜辣素類化合物為一種非揮發性的油性液體，是生姜辛辣風味的主要來源，同時也是生姜中主要活性成分之一，主要由姜酚類、姜烯酚類、姜酮類以及姜油酮等組成，其中姜酚類的含量最高，約占姜辣素總量的70%～80%[23]。研究表明姜辣素類化合物具有多種生物活性功能，在鎮痛、抗炎、抑菌、抗癌、止吐以及抗氧化等方面的效果顯著[24]。姜辣素類化合物的提取技術多樣，主要有溶劑浸提法、微波爐輔助提取法以及超聲波輔助提取法等[25]。

姜黃素類化合物是一類二苯基庚烴類化合物，味稍苦，略帶酸性，呈橙黃色結晶粉末，是生姜中具有藥用活性的重要成分。生姜中姜黃素類化合物的主要成分為姜黃素(占70%左右)，其可作為天然著色劑，越來越多地被廣泛應用到制藥、食品加工及染色工業中。姜黃素的生物活性在抗癌、抗腫瘤、抗炎、抗氧化性、降血糖、降血脂等方面具有顯著的功效。

生姜多糖是一類水溶性化合物，是生姜中的有效活性成分。生姜多糖能有效清除羥基自由基、超氧自由基以及DPPH自由基等，具有較高的抗氧化和抗疲勞等藥理活性。

4 生姜的降血糖藥理活性

生姜具有顯著的降血糖藥理功效，其特性與生姜中具有活性的成分密切相關。Shidfar對鏈脲佐菌素(streptozotocin，STZ)誘導的I型糖尿病大鼠進行口服生姜提取物，結果顯示生姜提取物可有效降低該實驗大鼠的血糖，降血糖效應為24%～53%。Tahir等進行體外實驗發現，生姜乙酸乙酯提取物(ethyl acetate extract，EAG)具有抗糖尿病性，其能促進葡萄糖的攝取，刺激葡萄糖轉運蛋白-4的表達并抑制蛋白糖基化。Rondanelli等研究指出生姜汁可使由STZ誘導的I型糖尿病大鼠的空腹血糖顯著下降，且血清胰島素的水平顯著升高；另外生姜汁能抑制由腹腔注射5-羥色胺(5-HT)引起的大鼠血糖上升和血清胰島素水平下降，結果表明生姜汁能有效降低I型糖尿病的血糖，其作用機制可能是通過阻斷5-HT受體實現的。

Tabibi等探究生姜對II型糖尿病患者(未接受胰島素治療)血糖指標的影響，對20～60歲的患者隨機分配進行雙盲試驗。實驗組和對照組每天分別接受3 g姜粉和3 g乳糖粉(膠囊)，并持續3個月，對受試者的血糖指數、總抗氧化能力(TAC)、丙二醛(MDA)、C-反應蛋白(CRP)以及血清對氧磷酶(PON-1)等進行測試。結果表明實驗者每天接受3 g生姜粉3個月可改善II型糖尿病患者的血糖指數、TAC以及PON-1活性等。

黑姜是由生姜發酵后所得，其水分和脂肪含量會降低，而微量元素含量則會明顯提高，保健功能也隨之加強。為探究黑姜中的有效成分姜辣素對高血糖小鼠是否具有降血糖作用，宗寧宇對由四氧嘧啶誘發高血糖的小鼠進行黑姜姜辣素灌胃處理，結果發現分別與姜辣素灌胃前血糖值相比，高血糖小鼠組和中高血糖小鼠組灌胃后血糖值的下降率分別為68.32%和52.44%；且對于平均血糖濃度而言，高血糖組、中高血糖組與對照組之間的差異極顯著(P<0.01)，由此表明黑姜中的姜辣素對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。吳嘉斕等在觀察生姜姜酮及其組合物對實驗性糖尿病小鼠降血糖的作用時，發現姜酮具有顯著的降血糖效果，且降血糖的效果隨一定劑量的加大而越明顯。

生姜的提取物不僅能有效地降低血糖，還能對糖尿病性引起的一些并發癥起到緩解和保護作用。糖尿病性白內障是糖尿病患者的第二大眼部并發癥，白夢天等探討了生姜提取物對鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病大鼠晶狀體的保護作用，5組(12只/組)大鼠分別為A組(正常對照組)、B組(糖尿病組)、C1組(糖尿病+生姜灌胃50 mg/kg組)、C2組(糖尿病+生姜灌胃100 mg/kg組)、C3組(糖尿病+生姜灌胃300 mg/kg組)，對A組腹腔注射等體積生理鹽水，其余各組均一次性腹腔注射STZ 65 mg/kg，并同時給C1、C2、C3組大鼠生姜提取物灌胃處理，A，B組等量生理鹽水處理，以此觀察大鼠實驗前和實驗后第4，8，12周的血糖、晶體變化情況。結果表明生姜提取物灌胃可顯著降低C1、C2和C3組的血糖值，并與B組間的差異顯著(P<0.05)；同時生姜提取物灌胃也可延遲糖尿病大鼠晶狀體渾濁時間并減慢其進展速度，呈現一定的濃度依賴性，推測這可能是生姜提取物通過抑制醛糖還原酶(aldose reductase，AR)活性、氧化應激反應、糖基化終末產物(glycosylation end products，AGEs)的產生和晶狀體上皮細胞凋亡等途徑實現的。

由高血糖引起的胃輕癱是糖尿病患者常見的消化系統異常并發癥之一，患者胃排空減緩，胃運動下降，Ghrelin具有促進攝食和胃腸蠕動的作用。陳浩南對生姜中姜辣素對鏈霉素誘導糖尿病大鼠胃腸功能的影響進行了研究，發現鏈霉素誘導糖尿病的大鼠經生姜姜辣素治療后血糖明顯降低，并且糖尿病大鼠過氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)及還原型谷胱甘肽(GSH)水平上升且呈一定的量效依賴關系而丙二醛(MDA)水平下降，胃Ghrelin的表達增強，胃排空增強，由此說明生姜中的姜辣素不僅可以降低鏈霉素誘導糖尿病的大鼠的血糖，還能通過抗氧化性有效地改善糖尿病性的胃輕癱癥狀。

5 小結

在我國，生姜的食用歷史久遠，民間一直有“冬吃蘿卜，夏吃姜”的說法，古人也常用姜茶驅寒，治療頭痛身熱、嘔吐、腸炎、暈車、暈船等。

我國是生姜的生產大國，同時也是消費大國，生姜除作為烹飪必不可缺的香辛用料外，目前也以多樣化的形式廣泛地應用在人們的日常生活中，如作為食品加工中的調味品、防腐劑、氧化劑等，化妝品行業中的香料等。生姜中含有的主要活性物質如姜精油類、姜辣素類、姜黃素類以及多糖等都具有不同程度的降血糖作用。隨著人們生活水平的提高，人們的保健意識也隨之增強，各類具有特定保健功能的飲品、食品也備受人們喜愛。未來可依據生姜能調節血糖、降低血糖的特點，有針對性地研發生姜新的、多樣化的藥用價值和保健價值，充分利用生姜藥食兩用的特點，增加其市場應用價值。