生姜的功能性成分及其生物活性研究進展

◎ 劉 靜，張春艷，葉朋飛，黃杰秋，周 杰，劉繼華

（1.曲靖職業技術學院，云南 曲靖 655011；2.曲靖師范學院，云南 曲靖 655011）

生姜（Zingiber officinaleRoscoe）是姜屬植物的塊根莖，屬于多年生草本植物，高度一般在40 ～100 cm，別名有勾裝指、因地辛、炎涼小子等，因品種不同，有白色、米色、黃色和金黃色等多種顏色。生姜原產于中國及東南亞等熱帶地區，喜歡溫暖、濕潤、遮陰的環境，現全國大部分地區有栽培，主產于四川、廣東、山東、云南等地[1]。生姜是一種藥食兩用的芳香植物，既是一種調味品，也可以入藥，藥用價值極高[2]，也是香料和化妝品工業的天然原料。民間流傳著“冬吃蘿卜夏吃姜，一年四季保健康”的說法。《名醫別錄》中曾記載：“味辛，微溫。主治傷寒頭痛、鼻塞、咳逆上氣，止嘔吐。又，生姜，微溫，辛，歸五藏。去痰，下氣，止嘔吐，除風邪寒熱。久服小志少智，傷心氣。”生姜中含有黃酮類[3]、多酚類[4]、多糖類[5]、姜辣素[6]、揮發精油[7]等多種對人體有益的生物活性物質，具有抗氧化[8]、抑制腫瘤細胞增殖[9]、殺菌消毒[10]、消炎止痛[11]以及止惡心嘔吐[12]等多種作用。本文對生姜中的主要功能性成分及生物活性加以闡述，以促進生姜的綜合開發利用，為提高生姜的商品價值提供一定的理論基礎。

1 功能性成分

1.1 黃酮類化學物

黃酮類化合物廣泛存在于各種植物和漿果中，具有很強的抗氧化性，可有效清除體內的氧自由基，抑制細胞的退化、衰老。此外，還可以改善血液循環，降低膽固醇，降低心血管疾病的發病率。黃酮類物質主要以苷類或碳糖基的形式存在，主要成分包括蘆丁、桔皮素、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、楊梅素-3-O-葡萄糖苷等[13-14]。生姜中黃酮類含量豐富，主要以雙氫黃酮的形式存在[15]。

目前，生姜中黃酮的提取方法主要有乙醇浸提法、甲醇浸提法、酶輔助提取法和超聲波輔助提取等。例如，吳存兵等[16]采用了乙醇浸提工藝對生姜中黃酮類物質的提取工藝進行了優化，發現最佳提取工藝為乙醇體積分數60%、液料比30 ∶1（mL ∶ g）、浸提溫度80 ℃、浸泡時間3 h，在此條件下實際測得的生姜黃酮提取率為2.396%。郭春曉等[17]研究酶法輔助提取生姜中黃酮類物質的工藝條件，結果表明，最佳工藝條件為酶解時間80 min，酶用量1.4%，pH 值6，酶解溫度45 ℃。

1.2 多酚類化合物

多酚類物質是生姜中的功能性成分之一。研究發現，生姜中的多酚類物質主要為6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚及6-姜烯酚[18-20]。多酚類物質具有很強的抗氧化活性，可以抑制LDL 膽固醇氧化，降低動脈粥樣硬化、冠心病、心肌梗死等疾病的發病率。此外，還具有抗潰瘍、抗炎鎮痛、抗腫瘤等功效以及對酒精性肝損傷有保護作用[21-24]。

生姜中多酚類物質的提取方法主要有溶劑提取法、超聲波輔助提取法、超臨界CO2提取法等。例如，李宇彬等[25]研究了混合溶劑-超聲波輔助提取生姜中的多酚類物質，最佳工藝條件為冷浸40 min，超聲提取25 min，液料比1 ∶15（g ∶mL），提取率為3.11%；馬思遠等[26]運用超臨界CO2萃取法從生姜中提取了6 種成分，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 多糖類化合物

多糖是由糖苷鍵結合的糖鏈，至少要超過10 個的單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物，如淀粉、纖維素、糖原等，具有抗氧化、改善睡眠、提高免疫力等多種功能，在食品、醫藥及保健品等領域應用廣泛[27-29]。姜多糖組成結構復雜，主要由Glc、Rha、Man、Gal、Ara 等按照不同比例組成，此外還存在少量的GlcA 及GalA[30-31]。宋麗麗等[32]對小黃姜中的多糖進行了分離純化并表征其結構特征，主要為β-吡喃型多糖，空間構型為三股螺旋結構。WANG 等[33]運用紅外光譜、剛果紅實驗、電鏡掃描等方法從姜中分離純化得到GP1、GP2 兩種多糖成分，其中GP1 的組成為甘露糖、葡萄糖及半乳糖，其構成比為4.96 ∶92.24 ∶2.80；GP2的組成成分為阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖，其構成比為4.78 ∶16.70 ∶61.77 ∶16.75。

生姜多糖類物質的提取方法主要有微波輔助提取法、超聲輔助提取法、酶輔助提取法等。例如，吳淑慧等[34]運用微波輔助提取法研究了高良姜粗多糖的提取條件，結果表明，最佳提取條件為料液比1 ∶45（g ∶mL），提取時間20 min，微波功率350 W，高良姜多糖的實際得率為12.34%；魏晴等[35]運用超聲波輔助提取法探究了艷山姜多糖的最佳提取條件為提取時間35 min、超聲功率70 W、液料比40 ∶1（mL ∶g），在此條件下多糖得率為5.37%。

1.4 精油

姜精油是姜中的揮發性成分，含量為0.25%～3.00%，是姜辛辣氣味的來源，具有抑菌[36]、保鮮[37]、抑制腫瘤細胞增殖[38]等作用。姜中精油成分復雜，程紅柳等[39]利用GC-MS 對廣西珊瑚姜精油中的成分進行分析，共檢測出36 種化學成分，包括檜烯、松油烯-4-醇、1,4-雙（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%）和姜葉烯（1.25%）。目前，姜精油的提取方法主要有蒸餾法[41]、超臨界CO2萃取法[42]、超聲-微波輔助法[43]等。

2 生物活性

2.1 抗氧化活性

生姜中含有黃酮類、多酚類、揮發性精油類等物質，均具有抗氧化活性。ISMAEEL 等[44]研究發現，從姜的葉片及根莖中提取的精油均具有清除DPPH 自由基的活性，IC50分別為54.56 μL·mL-1和31.41 μL·mL-1，根莖精油的抗氧化活性高于葉片精油，且經臨床試驗，該精油可以代替合成藥物用于治療氧化應激反應。MANOCHAI 等[45]分析了姜中揮發性精油的主要成分為樟酚、對桉葉腦、r-松蒎醇、姜葉烯和十五烷酸。同時運用DPPH 法對比了干姜和鮮姜的抗氧化活性，即干姜精油為（83.87±0.50）%，鮮姜精油（83.03±0.54）%。綜上，姜可以作為潛在的天然抗氧化劑添加于食品中，提高食品的穩定性、延長保存期限。同時生姜提取物還可添加于保健食品中，清除體內自由基，延緩衰老。

2.2 降血糖、降血脂

生姜提取物對輔助降血糖具有一定的療效。JAFRIL 等[46]研究了姜水提取物對小鼠降血糖的作用，發現生姜提取物可顯著降低糖尿病大鼠食物血糖水平。AL-AMINL 等[47]對由鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠給予生姜水提取物，結果表明，在500 mg·kg-1的劑量下，與對照組相比，生姜對降低糖尿病大鼠的血糖、膽固醇和三酰甘油水平有顯著作用，且糖尿病大鼠中尿蛋白的水平也顯著降低。以上研究證明了生姜提取物具有降血糖、降膽固醇及降血脂的作用。因此，生姜提取物可作為活性成分應用于降血糖、降膽固醇和降血脂的藥物中，開發生姜此方面的應用具有很大的價值。

2.3 抑菌活性

生姜能起到某些抗菌素的作用，可顯著抑制皮膚真菌，治療各種癰腫瘡毒，也可用生姜水含漱治療口臭和牙周炎。TSANG[48]研究發現姜提取物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌均有抑菌效果，且具有劑量依賴性。黃百祺等[49]探究了大高良姜提取物對飼料微生物污染中常見菌的抑制作用。結果表明，大高良姜的乙醇提取物對金黃色葡萄球菌和黑曲霉的體外抑菌活性較好。綜上，生姜提取物可作為天然的殺菌劑廣泛應用于食品及醫藥領域。

3 結語

我國的生姜種植面積廣泛，產量高，且生姜中含有多種生物活性成分。目前國內外學者對生姜提取物的功能性成分及生物活性都進行了大量研究，但功能性成分結構還未完全確定，有待進一步深入研究。同時，生姜的利用及加工還停留在初級階段，未充分挖掘利用生姜提取物的生物活性價值。因此，我國應充分利用現代化技術手段，實現生姜的綜合利用，提升生姜的商品價值及應用價值。本文對生姜的生物活性成分的提取及功能進行了分析總結，為生姜的進一步開發利用提供參考依據，期望實現生姜資源的綜合開發利用，進一步提升生姜的價值。