生姜提取物在食品贮藏保鲜中的应用

周纷，杨文晶，冯叙桥，张骏龙，刘丹，邓亚军，刘欢

(渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州，121013)



生姜提取物在食品贮藏保鲜中的应用

周纷，杨文晶，冯叙桥*，张骏龙，刘丹，邓亚军，刘欢

(渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州，121013)

生姜是药食两用植物，被广泛用作香辛料类调味品。生姜提取物化学成分比较复杂，主要有姜辣素、挥发油和二苯基庚烷等多种天然成分，具有良好的抗菌作用和抗氧化作用，被广泛应用于食品保鲜。该文介绍了生姜提取物的主要成分，阐明了活性成分的抑菌作用，综述了生姜提取物在食品贮藏保鲜中的应用现状，并结合实际展望了生姜提取物的发展与应用前景。

生姜提取物；主要成分；抑菌；贮藏保鲜

生姜(ZingiberofficinaleRosc)是一种食药两用的植物，是广泛使用的香辛料调味品，无毒副作用。由于生姜含有蛋白质、多种维生素、胡萝卜素等营养成分和挥发油、姜辣素等多种活性物质，使其在调味料、美容和保健等多方面具有应用价值。现代科学证实生姜具有抗衰老、抗氧化、抗肿瘤、抗炎、降血脂、降血糖等药理作用[1-3]，其抗氧化能力类似于叔丁基对苯二酚(TBHQ)、丁基羟基茴香醚(BHA)和丁基羟基甲苯(BHT)的结合[4-6]。从姜中还可以提取生姜蛋白酶，它是新型的植物蛋白酶资源，其结构和性质与木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等具有很多相似性，可应用于食品中的肉类嫩化[7]。

生姜提取物不仅具有浓郁的香气、独特的辛辣味以及较强的抑菌、保鲜、护色等作用，而且安全性高，具有极大的开发利用价值和应用前景[8]。本文通过总结生姜提取物的主要活性成分，阐述了生姜提取物的抑菌作用，综述了生姜提取物在果蔬、肉品贮藏保鲜及其他食品方面的应用现状，展望了生姜提取物的发展与应用前景，以期为生姜提取物在食品贮藏保鲜中得到更广泛的应用提供参考。

1 生姜的主要成分及其抑菌作用

生姜的化学成分比较复杂，其中含有的姜精油和姜辣素等特殊成分，具有浓郁的香气和强烈的辛辣味，是人们日常生活中烹调动物性食物常用的调味品的主要成分[8-9]，同时二者也是生姜中的主要抗菌成分，具有较强的防腐、抗氧化能力，应用于食品的贮藏保鲜，可以得到较好的效果[10]。

1.1 生姜主要化学成分

目前研究发现生姜含有100多种化学成分，主要可分为挥发油(volatile oils)、姜辣素(Gingerol)和二苯基庚烷(Diphenylheptane)3大类[11-12]，还含有多种氨基酸、维生素及铁、铜、锰、锌、铬、镍、钻、锗等多种微量元素以及多种功能性成分。

生姜中的姜辣素是生姜中具有辣味物质的总称，为多种物质组成的混合物[9]，包括姜酚类(Gingerols)、姜烯酚类(Shogoals)、姜铜类(Zingerone)、副姜油酮类(Deputy giner oil ketone)、姜二酮类(Gingerdiones)和姜二醇类(Gingerdiols)等6类物质，其中，姜酚类的主要化学成分为6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚；姜烯酚类的主要化学成分为6-姜烯酚、8-姜烯酚、10-姜烯酚[12]。在这些成分中，姜酚类物质的含量和生物活性最高[13]。

生姜挥发油是存在于生姜中的一类具备芬芳气味，在常温下易挥发并随水气蒸馏出来的油状液体，它是多种成分的混合物，主要用于食品及饮料的加香调味，其主要成分为低沸点的倍半萜烯类碳水化合物、氧化倍半萜烯化合物、单萜烯类碳水化合物和氧化单萜烯类化合物。其中，倍半萜类碳水化合物占50%～60%，氧化倍半萜烯类占17%[8]。

二苯基庚烷是一类具有1,7一二取代苯基并以庚烷骨架为母体结构的化合物的统称，由线性二苯基庚烷类和环状二苯基庚烷类两类化合物组成，具有抗氧化活性[9,14]。

此外，生姜还含有脂类、淀粉、膳食纤维、色素、蛋白质和矿物质等多种营养成分，其中总脂类5.7%～14.5%，总可溶性糖2.02%～5.345%，纤维5.23%～5.95%，粗蛋白7.98%～10.04%，淀粉5.78%～8.88%，干物质含量达到总含量的1.32%～15.5%[15]。

生姜因为含有多种功效化学成分，在食品、医药、香料工业等领域中得到了比较广泛的应用，进一步开发生姜的药用价值和保健功效仍是食品科学和技术值得研究的一个课题。

1.2 生姜提取物的抗菌作用

生姜中的挥发油姜精油具有较强的抗真菌活性，姜辣素和二苯基庚烷具有较强的抑菌防腐及抗氧化作用[16-17]。它们通过改变微生物细胞壁和细胞膜的通透性、破坏细胞内的遗传物质以及干扰细胞内多种酶的活性等途径产生抑菌作用，可以有效地杀死食品表面的有害微生物[8]，从而防止火腿、香肠等肉制品、果蔬以及水产品的腐败变质[13]。这些功效使得生姜及其提取物成为一种安全无毒的天然保鲜剂。

生姜及其提取物的抗菌作用早有记载(表1)。姜黄素是从姜黄中分离出来的一种非常重要的天然组分，具有多种生物活性，邓开野[18]和陈燕[19]等的研究发现姜黄素不仅可以调节吞噬细胞的活性，还可以对玫瑰毛藓菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等有着强烈的抑制作用，而且姜黄素和姜黄挥发油对红色毛藓菌也有较强的抑制作用。赵晋[14]将姜精油和姜辣素及其混合物三者抑菌作用的强弱进行了比较，结果表明姜辣素、姜精油及其两者的混合物均有一定的抑菌效果，三者的抑菌效果强弱顺序依次是：姜辣素>姜辣素和姜精油混合物>姜精油，其中姜辣素对枯草芽胞杆菌和酿酒酵母具有抑制作用，姜精油抑菌作用主要表现在对金黄色葡萄球菌和枯草芽胞杆菌，姜辣素和姜精油的混合物对金黄色葡萄球菌、枯草芽胞杆菌及其酿酒酵母均有很好的抑制效果。

表1 不同生姜提取物的抑菌类型

2 生姜提取物在食品贮藏保鲜中的应用

在食品工业中天然防腐剂的开发历来受到较大重视，生物保鲜技术除了较好的效果外，还能在一定程度上提高贮藏食品的安全性[26]。生姜的抗菌作用可在生物保鲜技术中加以有效利用，很多研究者采用生姜提取物或者生姜、洋葱、大蒜等提取物的混合物作为天然保鲜防腐剂应用到食品贮藏和加工中。

2.1 生姜提取物在肉品保鲜中的应用

肉类是人类获取蛋白质的主要来源，新鲜的肉类因含有较高的水分和多种营养成分，因此在常温下不耐贮藏，容易受微生物、光和热等多种因素的影响而发生腐败变质[8]。冷却肉因具有安全卫生、滋味鲜美、营养价值高的优点，受到消费者青睐。

为了延长肉类食品的保质期，将生姜及其提取物中的抑菌物质应用在猪肉、羊肉、鱼肉等贮藏上，通过抑制肉中微生物生长和酶活力来保证甚至提高肉类食品的品质(表2)。MAHMMOD[27]等人研究了不同浓度(0、3%、6%)的生姜提取物对牛肉物理化学特性的影响，在-18℃浸泡2周后，发现6%生姜提取物浸泡的牛肉蒸煮损失较低，且3%和6%生姜提取物浸泡的牛肉风味较好。叶刚飒等[28]研究发现当生姜提取物的质量分数为0.01%、缓冲液pH为7、预处理温度为30℃时，通过一定时间的浸泡对猪肉具有最佳的嫩化作用。NAVEENA和MENDIRATTA[29]研究了生姜提取物对牛肉的嫩化作用，发现生姜提取物可以显著改善牛肉的蒸煮率，而且在感官上改善了制品的风味和质地。研究还发现[14]，将生姜蛋白酶用于肉类嫩化时可起到蛋白水解酶的作用，不仅使肉质变得柔软、适口、多汁，而且能提高肉的成品率和保质期[8]。因此，利用生姜开发天然防腐剂不仅具有防腐作用，还具有提高品质的效果，应用前景广阔。

表2 生姜提取物在肉制品中的应用及效果

2.2 生姜提取物在果蔬保鲜中的应用

果蔬产品鲜脆多汁，贮藏过程中因水分和营养成分流失、微生物侵染等原因，不容易贮藏保鲜。目前，生姜提取物在鲜切苹果、樱桃、番茄等的贮藏保鲜中得到了一定的应用(表3)。

表3 生姜提取物在果蔬保鲜中的应用及效果

生姜提取液中的姜辣素和各种挥发性油均可以有效地杀死果蔬表面的多种有害微生物。蒲雪梅[36]通过生姜提取液浸泡采摘后的果实一定时间后，研究发现生姜提取液对果实采后贮藏中微生物的生长繁殖有一定的清除作用和抑制作用，但当生姜提取液浓度超过0.4 g/mL时，会引起营养物质的渗出，提供了一个相对有利于微生物生长的环境，且在贮藏后期果实抗氧化能力下降迅速，对果实的保鲜反而不利。因此，在果蔬贮藏保鲜中利用生姜提取液时，要注意控制适宜的使用浓度。

对于鲜切果蔬而言，褐变不仅影响外观品质，而且还会破坏风味或营养物质。赵冬晗[37]研究了生姜醇提取物和水提取物对鲜切马铃薯感官品质、褐变和抗氧化活性的影响，将鲜切马铃薯分别浸泡在生姜醇提取物和水提取物中10 min后，取出风干，常温下贮存3 d，发现生姜醇提物处理过的马铃薯片感官品质较好，抑制褐变方面效果较显著。同时，在此基础上优化了生姜醇提物制备工艺，为生姜在鲜切果蔬贮藏保鲜过程中防治褐变的应用提供了实验依据。

以上研究表明，生姜提取物在不同程度上提高了果蔬保鲜效果，延长了货架期，说明以生姜提取物以及生姜与其他成分复配开发出食品天然植物防腐剂是有可能的，也是有科学依据的。

3 生姜提取物的其他应用

生姜提取物除了作为潜在的防腐剂用于多种食品的贮藏保鲜，还具有调味、护色、抗氧化等作用，可用来有效提高一些食品的品质。EL-GHORAB[45]等通过测定DPPH自由基清除能力，发现生姜甲醇提取物的抗氧化能力高于生姜正己烷提取物。近来研究又证明了生姜汁还具有良好的酒类澄清和凝乳作用，这与姜中含有的生姜蛋白酶、姜醇、姜烯酚和姜酮等凝乳因子有关[8]，其主要作用的是生姜蛋白酶。用生姜蛋白酶处理红葡萄酒，不仅提高红葡萄酒的澄清度，而且能较长时间保持其澄清效果及色强度和色调等各项指标的稳定性[7]。

生姜及其提取物还具有一定的药理作用，生姜姜辣素中的姜酚类和姜酮类具有清除自由基、抗氧化、抗突变、抗肿瘤、抗癌、抗病毒和调节免疫等功能，是生姜发挥药理作用的主要活性成分[29,46-48]。CHAKRABORTY[49]等人研究发现6-姜酚对细胞核DNA 具有结合作用，可诱导DNA 构象发生变化，下调了Hela细胞中NFkβ，AKT 和Bcl2 基因的过表达，从而揭示了6-姜酚诱导Hela 细胞的凋亡机理。LEE[50]研究发现6-姜酚可通过提高细胞的抗氧化能力，预防和治疗老年痴呆。HSIANG等[51]研究了姜铜具有改善小鼠因TNBS(三硝基苯磺酸)诱导的结肠炎。此外，长期食用生姜可防治高血压、冠心病，抑制血栓形成，同时生姜对偏头痛尤其是发作前期或缓解期脑血流速度增高的偏头痛有明显的缓解作用[29]。哈楠[52]的研究发现生姜提取物对于因辐射导致的造血系统损伤有一定的保护作用，并能减少细胞凋亡的数量，对因辐射造成的骨髓细胞损伤可能有一定的修复作用。以上研究表明，生姜及生姜提取物的药理作用比较明显，对人体保健具有较大的利用价值。

4 结语

天然保鲜剂是一种安全的食品添加剂，开发应用高效安全的食品保鲜剂已成为当今世界食品保鲜剂重要的研究领域。生姜含有多种营养和生物功能成分，能用于多种食品的贮藏加工，也对人体保健有一定作用，具有较高的开发利用价值。

(1)虽然生姜提取物对食品防腐保鲜的效果已经得到了众多研究的证实，但至今尚没有明确确定出生姜提取物中最具抗菌活性的成分或单体，对生姜提取物对食品贮藏保鲜的抗菌机理也没有从分子水平上进行研究或阐述。因此，不断提高生姜提取物的提取分离技术，以进一步分离纯化生姜中最具抗菌活性的成分并确定其含量，是今后要着重研究的问题，明晰此问题对生姜在食品贮藏加工中的进一步应用具有重要的指导意义。此外，就目前的研究来看，单纯利用生姜提取物作为保鲜剂的效果较难达到理想的水平，研究开发生姜提取物与其他天然保鲜成分复配的天然复合保鲜剂，应该是生姜提取物在食品保鲜上利用的主要途径。

(2)生姜提取物中活性成分的清除自由基、抗氧化、抗突变等药理功效，也应该得到有效利用和开发。在这方面，如何利用生姜提取物来开发功能食品和保健食品，也是今后生姜开发利用研究中值得注意的一个重要方面。

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Advances on application of ginger extract for keeping food freshness

ZHOU Fen, YANG Wen-Jing, FENG Xu-qiao*, ZHANG Jun-long, LIU Dan, DENG Ya-jun, LIU Huan

(College of Food Science and Technology, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Ginger is a medicinal and food plant widely used as a spice seasoning. The chemical components in ginger extract is complicated, mainly including gingerol, ginger essential oil, diphenylheptane and other natural ingredients. With good antibacterial activity and antioxidant functions, ginger extract has been applied in food preservation. This review introduces the characteristics of main components in ginger extracts, illustrates the mechanisms of its bacteriostatic action, and summarizes its application in food fresh-keeping. Furthermore, prospects and application of ginger extract are proposed here for future research and exploration of ginger industry.

ginger extract; main components; bacteriostat; preservation and freshness

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201610046

硕士研究生(冯叙桥教授为通讯作者,E-mail：feng_xq@hotmail.com)。

辽宁省科技厅农业攻关及成果产业化项目(20112￣05001)；渤海大学人才引进基金项目(BHU20120301)

2016-02-21，改回日期：2016-03-21