生姜提取物的研究进展

◎ 周文雅

（河南城建学院，河南 平顶山 467000）

生姜是姜科多年生草本植物姜（Zingiber officinaleRoscoe）的新鲜根茎，主要于我国的中部、东南部及西南部部分省区广泛种植。作为我国传统的调味料之一，生姜由于其独特的芳香及辛辣味在烹饪中发挥着增香、去腥、丰富食品的味道等作用。生姜在中药史上也有一席之位，在历代治疗妇科、内科、骨伤科疾病的活血化瘀方剂中多有使用。现代药理研究及临床试验证明，生姜及其有效成分可以降低三酰甘油和胆固醇，减少体内脂肪合成；也可以抑制血小板聚集，抗凝、抗血栓形成，预防动脉粥样硬化的产生和发展[1]。生姜独特的芳香味，及其药食同源的药用价值，在食品、药品、化妆品等工业应用中发挥越来越大的作用。目前报道的有关生姜提取物主要包括风味物质（生姜精油、姜油树脂）、生姜膳食纤维、生姜多糖、生姜蛋白酶。本文主要介绍生姜提取物的研究现状，为生姜综合利用及提高经济附加值提供一定的理论依据。

1 风味物质

1.1 姜精油的提取

姜精油与姜油树脂是目前国内外研究的主要风味提取物，包含了生姜中主要的活性物质。姜精油是生姜中一类几乎不含高沸点挥发性物质的总称，黄色透明油状液体，具有浓郁的生姜特征性芳香气味，是生姜的香气与风味的基本来源。传统提取方式一直以水汽蒸馏法为主，该法操作简便，投资少，但缺点是蒸馏时间长，得油率低。刘姜伟等[2]确定蒸馏时间、生姜粉浸泡时间、生姜粉烘干温度、料液比为影响生姜精油提取工艺的因素，并进行正交优化得出最佳的工艺条件，生姜精油得率可达到1.6%。其他技术辅助可以提高姜精油的提取效率，刘红霞等[3]优化了蒸馏法提取姜精油的条件，精油的提取率可以达到1.44%，后采用微波辅助水中蒸馏法提取姜精油，提取效率有一定的提高，在相同提取率的情况下，提取时间缩短近1倍。

随着提取技术的发展，林丽静[4]等人采用超临界CO2技术得到高良姜精油，提取率可达到1.77%。雷红等[5]过响应面优化超临界CO2萃取工艺条件，以姜精油中活性物质6-姜酚作为考察指标，得到最优姜精油提取条件为：二氧化碳流量为25 L·h-1，姜粉过筛目数为80目，加入无水乙醇92.46 mL，6-姜酚的最优得率为3.21%。

随着提取技术的发展，姜精油的提取率基本稳定在2%，但是提取效率大大提高，这对于工业化生产中降低生产成本具有一定的参考价值。

1.2 姜精油的成分分析

不同的提取方式、不同的产地得到的姜精油的成分也会存在一定的差异，这对于产业化生产具有一定的指导意义，不同姜精油产品的具体功效需要将提取方式与产地作为考虑因素。

裴亚萍[6]利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对超临界CO2萃取（SFE）和水蒸气蒸馏方式提取（SD）的山东大黄姜精油的挥发性成分进行对比分析，超临界CO2提取的大黄姜精油检测出挥发性成分126种；而水蒸气蒸馏提取的大黄姜精油，检测出挥发性成分107种。两种精油中含相同成分80种，比例上有所不同。

高良姜是药食两用的中药材，其中挥发油含量较高，其主要种植产地为广东徐闻。为扩大其种植面积，选取气候条件相当的海南进行扩种。翟红莉等[7]研究比较两个种植基地的高良姜挥发油的成分差异，海南产高良姜挥发油中α-松油醇含量为8.23%，β-蒎烯和樟脑萜含量可达到10%以上；徐闻产高良姜挥发油中α-松油醇含量仅为1.67%，β-蒎烯和樟脑萜含量仅为0.13%，但是τ-杜松醇含量较高，为6.83%。海南产高良姜挥发油的主要成分和徐闻产高良姜差异很大，可对其用药与做香料提供参考。

1.3 姜油树脂的提取

姜油树脂含有姜精油所没有的非挥发性的脂肪成分，保留生姜特有的辛辣苦涩气味。主要用有机溶剂萃取生姜的根茎部分得到深琥珀色至深褐色相对黏稠液体，静置后会有颗粒状沉淀。姜辣素是其中的主要辛辣味化合物，它是姜酚、姜酮、姜醇与生姜有关的辣味物质的总称。姜油树脂的传统提取方式主要是有机溶剂萃取，萃取剂可以用乙醇、丙酮、石油醚等，随着萃取技术的发展又有CO2超临界萃取、双水相萃取等新技术、新方法。由于原料产地和提取方法不同，姜油树脂的成分及其含量也会存在明显差异。

周令国[8]等人进行了双水相萃取姜油树脂的试验，利用β-环糊精，或β-环糊精与碳酸钠、食盐等，与生姜汁、水混合后，可以构成分相清晰的双水相系统。姜油树脂中的目标成分姜辣素分布在下相，萃取率能达到70%以上。

乙醇提取的最佳工艺条件为：萃取温度为60 ℃、萃取时间为5 h、质量比为1∶10、颗粒度为40目、真空度为-0.07 MPa。不同温度下乙醇提取姜油树脂的化学成分基本相同，随着提取温度的升高，从姜油树脂中检测出的化学成分增多[9]。

在传统的有机溶剂萃取的基础上，利用超声辅助乙醇提取可明显提高姜油树脂的提取率，能达到5.29%[10]。也有实验通过酶前处理生姜粉，使姜油树脂的生理活性物质更容易被释放。超临界CO2技术同样可用于姜油树脂的萃取[11]，通过与乙醇回流法对比，发现超临界CO2技术明显优于乙醇萃取，但萃取成分存在一定差异。

通过技术研发、技术集成，将生姜油树脂提取、转化核心技术进行熟化和集成，形成高效标准化生姜油树脂提取技术规程，以莱芜生姜为原料，通过集成化的提取技术工艺，可达到干姜收率20%，生姜油树脂萃取率97%以上，溶剂残留达到未检出水平[12]。

1.4 姜油树脂的成分分析

指纹图谱是随着现代分析技术的发展而诞生的一种从整体上研究复杂物质体系的技术，此模式以各种光谱、波谱、色谱等技术为依托，具有指纹特征分析、宏观推断分析等特点。

目前针对姜油树脂的成分分析主要集中在建立质谱分析的基础上。利用固相微萃取（SPME）技术，结合气相色谱质谱对姜油树脂的成分进行分析，建立生姜姜油树脂的指纹图谱，可为质量评价提供更为简单、快速、有效的方法，为姜油树脂的内在品质提供新思路，为原料的质量控制及鉴定提供一定的依据，为姜油树脂的品质及应用提供坚实的保障[13]。

2 姜蛋白酶

生姜蛋白酶被认为是木瓜蛋白酶家族的又一成员，与木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等植物蛋白酶在结构与性质上有一定的同源性。姜蛋白酶的提取方法主要有沉淀法中的有机溶剂法、结合有机溶剂的盐法、单宁法，以及超滤法。其中单宁有毒，所以单宁法提取技术不常用。沉淀法大都是用丙酮沉淀生姜蛋白酶制备成丙酮粉，并以此作为酶源进行进一步的分离纯化，利用切块的鲜姜，加入pH6.5的磷酸盐缓冲溶液，均质匀浆，缓冲液稀释，加氯化钠搅拌过滤，用缓冲液提取残渣后过滤，收集滤液微孔滤膜过滤后再超滤[14]。

3 生姜多糖

生姜多糖主要是指生姜中可提取的膳食纤维及具有一定生理功能的多糖。

3.1 膳食纤维的提取

膳食纤维作为人体必需的7大营养元素之一，它既不能被肠道吸收消化，也不产生能量，却与人类的营养健康密切相关。膳食纤维可分为水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）两大类。膳食纤维的提取方法主要有酶法、碱法、超声辅助法、膜分离法、发酵法和剪切乳化辅助酶水解法。酶法操作简便，节省能源，有利于环境保护，宋荣珍[15]等采用酶法提取生姜中的可溶性膳食纤维，优化出植物蛋白酶提取生姜中可溶性膳食纤维的工艺条件为：植物蛋白酶用量6%，酶解温度55 ℃，酶解时间5 h，此时可溶性膳食纤维的提取率为13.24%。

3.2 生姜多糖的提取

研究报道关于生姜多糖的提取方法主要有热水浸提法、微波辅助提取法、超声辅助提取、多种提取技术协同提取等。廖登未等[16]确定的生姜多糖热水浸提最佳工艺条件，生姜多糖提取率为（11.74±0.23）%。王芸等[17]利用复合酶（纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶和α-淀粉酶）提取生姜多糖，确定的复合酶配比为纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶和α-淀粉酶用量分别为1.5%、1.0%、2.0%和2.5%，多糖提取率可达22.18%。王颖等[18]研究了生姜多糖微波辅助提取，通过响应面法优化最佳工艺条件，生姜多糖提取率为18.93%。目前，国内对超声辅助提取生姜多糖的研究相对较多。夏树林等[19]以生姜粉为原料，研究了超声辅助提取生姜多糖，采用正交试验法优化最佳提取工艺，生姜多糖提取率为11.32%。不同提取方式都有一定的优势，根据试验优化方法创新技术方式可以为以后生姜多糖的工业化生产奠定基础。

4 结语

生姜独特的调味作用、较高的营养价值、潜在的保健作用及不能忽略的药用价值，使其成为极具开发利用价值的经济作物。本文总结现今的生姜提取物研究进展，以期为生姜的综合利用提供参考。