生姜品质成分及姜辣素的比较

周洁,覃竹山,吴金平,文生巧,符家平,肖颖,马君瑞,郭凤领*

(1.湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉 430072；2.湖北省蔬菜种质创新与遗传改良重点实验室，武汉 430072；3.中华人民共和国武汉海关，武汉 430040;4.恩施来凤县农业技术推广中心，湖北 恩施 445700)

生姜(ZingiberofficinaleRoscoe)为姜科多年生草本植物，以地下肥大的肉质根茎为食用器官，富含多种营养元素和活性物质，具有抗炎镇痛、抗氧化、降血糖、降血脂、抗抑郁、健胃护肝等疗效，是食品、医药及化工产品的重要原料[1-2]。据联合国粮农组织统计，我国是世界上生姜栽培面积最大的国家，总收获面积占世界总收获面积的39.05%，生产总量占比超过世界总量的70%，生姜年出口量达到53.77万吨，占世界生姜出口总量的69.89%[3]。

生姜在我国各地均有栽培，大多以传统的地方品种为主，如莱芜大姜、铜陵生姜、湖南小黄姜、四川竹根姜、福建红芽姜等，根茎大小在100～4000 g，品种之间在纤维素和姜辣素含量、产量等方面差异较大。近年来，随着我国农业及市场经济的发展，姜及其制品在国内外的需求量越来越大，姜的引种和种植日益受到重视，尤其是生姜加工业的发展，生姜加工产品日益增多，对生姜品种的经济性状提出了更高的要求。因此，本研究对我国不同生姜资源营养成分和6种主要活性成分的含量进行了比较分析，以期为生姜高附加值的开发利用、品质鉴定和品种引进筛选提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料与试剂

实验样品：生姜资源为莱芜小姜、铜陵生姜、莱芜大姜、恩施凤头姜、北上生姜、广西小黄姜、安徽小黄姜、湖南小黄姜、成都生姜和云南生姜，分别采自各原产地，于2019年4月种植于恩施市来凤县绿水镇香沟村，10月底收获后洗净备用，其中部分生姜样品采用直接干燥法烘干后打粉备用。

标准品：6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚、8-姜烯酚、10-姜烯酚和抗坏血酸(Vc)，均采自上海源叶生物科技有限公司，分析标准品，20 mg/支，含量≥98%(HPLC)，CAS号(货号)依次为23513-14-6(B21838)、23513-08-8(B21860)、23513-15-7(B21741)、555-66-8(B21839)、36700-45-5(B21861)、36752-54-2(B50330)、50-81-7(B21293)。

1.2 实验方法

可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，粗纤维含量采用酸性洗涤法测定，抗坏血酸含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定，干物质率采用直接干燥法测定。

姜辣素含量的测定采用高效液相色谱法，参考陈可可等的方法改进[4]。具体方法：色谱条件为色谱柱：Inertsil ODS-3(5 μm×250 mm×4.6 mm)；柱温箱：40 ℃；进样体积：20 μL；流动相：水(A)-乙腈(B)。程序梯度洗脱：0～2 min，50% B；2～25 min，50%～90% B；25～35 min，90% B；35.01 min回到50% B，平衡15 min。流速：1 mL/min，检测波长：280 nm。

对照品溶液的配制：称取6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚、8-姜烯酚和10-姜烯酚各20 mg，置于20 mL容量瓶中，用甲醇超声溶解后定容至20 mL作为标准品对照母液，于4 ℃避光保存。

样品溶液的配制：分别称取供试样品姜粉1.0 g，置于10 mL容量瓶中，用甲醇超声溶解后定容至10 mL，振荡摇匀后以15000 r/min离心5 min，取上清液用0.45 μm有机滤膜过滤，在室温下进行检测。

1.3 数据分析

实验数据采用Excel 2010软件进行数据处理，利用SPSS 16.0软件进行统计分析，利用单因素Duncan统计分析进行差异显著性检测。

2 结果与分析

2.1 营养成分比较

由表1可知，不同生姜资源的可溶性蛋白、粗纤维、抗坏血酸和干物质等含量存在较大差异。其中可溶性蛋白最高的是恩施凤头姜，为5.70 mg/g，其次为湖南小黄姜，为5.34 mg/g，最低的是莱芜大姜，为1.81 mg/g，而成都生姜、莱芜小姜、安徽小黄姜和莱芜大姜的可溶性蛋白含量都在2 mg/g左右，差异不显著。生姜样品的粗纤维含量大部分在2%左右，但铜陵生姜的粗纤维含量达到3.6%，而湖南小黄姜仅为1.6%。抗坏血酸的含量以北上生姜的含量最高，达到97.1 mg/kg，其次是莱芜大姜，为67.2 mg/kg，最低的是云南生姜，为11.2 mg/kg；干物质含量在测定的样品中差异十分显著，以北上生姜最高，达到18.19%，其次是恩施凤头姜，为15.85%，最低的是莱芜大姜，为11.34%。

表1 生姜样品的品质检测Table 1 The quality inspection of ginger samples

2.2 姜辣素含量分析

首先进行混合标准样品测定，依据测定的标准品的峰面积，以姜辣素的含量为横坐标，相应的色谱峰面积为纵坐标进行线性回归计算，回归方程、相关系数见表2。

表2 6种姜辣素的线性关系Table 2 The linear relationship of six gingerols

续 表

根据6种标准品的出峰时间和图谱，结合各个样品的峰面积计算得到10种供试样品干样中的6种姜辣素成分含量及占比，见图1和表3。

图1 10种生姜资源干样中姜辣素含量Fig.1 The gingerol content in dried samples of ten ginger resources

表3 10种生姜资源干样中6种姜辣素成分占比Table 3 The percentage of six gingerols in dried samples of ten ginger resources %

由图1可知，10种生姜样品的干样中，莱芜大姜的姜辣素含量最高，达到12.789 mg/g，其次是湖南小黄姜和广西小黄姜，姜辣素含量分别为11.898 mg/g和11.115 mg/g，莱芜小姜的姜辣素含量最低，为7.460 mg/g。由表3可知，姜辣素中姜酚为主要成分，超过姜辣素含量的85%，其中以6-姜酚的含量最高，占姜辣素含量的60%～70%左右，8-姜酚和10-姜酚占姜辣素含量的8%～15%左右。姜烯酚中6-姜烯酚含量最高，接近姜辣素含量的10%，占姜烯酚类物质的62.20%～86.27%。10种生姜资源中除北上生姜外，10-姜烯酚的含量均高于8-姜烯酚的含量。

3 结论

生姜的根茎营养物质十分丰富，由100多种化学物质构成，其中姜辣素是主要成分之一。新鲜生姜中的纤维素含量一般为5.2%～5.9%，可溶性蛋白含量为7.9%～10.1%[5]，前人研究发现干姜中总姜酚含量在9.6～29.6 mg/g之间[6]，而本实验检测发现可溶性蛋白含量最高仅有0.57%，粗纤维含量在2.5%左右，干姜中总姜酚含量为6.54～11.27 mg/g，以上差异可能是由于不同生姜品种所致。

由10个样品的品质检测分析可知，恩施凤头姜的可溶性蛋白含量最高，为5.70 mg/g，干物质含量达到15.85%，含量仅次于北上生姜，粗纤维含量仅为2.8%，除抗坏血酸含量略低外，其他检测的各项指标均表现优异，其品质的优异特征可用于鲜食生姜及生姜食品的开发。同时湖南小黄姜的纤维素含量最低，为1.6%，干样中姜辣素含量为11.898 mg/g，可溶性蛋白、抗坏血酸和干物质含量均表现优异，在食品、医药和工业中均有一定的应用潜力。其他产地的优异生姜品种如以汁多渣少著称的铜陵生姜，其粗纤维含量达到3.6%，在供测样品中含量最高，与相关文献报道相比[7]，其蛋白质含量和抗坏血酸含量均大幅降低，优异特性发生了改变，这可能与铜陵生姜的适应性有关，由于种植环境的改变导致其部分性状发生变化。此现象在供测的其他生姜样品中也有所体现，如本实验中莱芜大姜的抗坏血酸含量为67.2 mg/kg，高于肖静在泰安市开展的肥料研究中检测的莱芜大姜最高抗坏血酸含量57.28 mg/kg[8]，可能是种植土壤和方式的改变对生姜品质造成一定影响，因此进行生姜品种引进前有必要进行小面积的生姜适应性观察与检测。

姜辣素是生姜重要的特征成分，是一种非挥发性的略带苦味且辛辣的油性黄色液体，是生姜中具有辣味物质的总称，是生姜发挥药理作用的主要活性成分，包括姜酚类、姜烯酚类和姜酮类等不同类型，其中姜酚类物质含量最高，姜烯酚类物质和姜酮类物质相对较少[9]。姜辣素因具有生姜辛辣特征的主要有效成分，被广泛用作食品添加剂和调味料[10]。通过对10种生姜样品中姜辣素成分及含量的分析，发现所有检测的生姜干样中姜辣素含量最高，为12.789 mg/g，与邢颖等的检测结果略有差异[11]。姜酚在姜辣素中的含量最高，干姜中6-姜酚的含量最高，达到8.227 mg/g，这与陈可可等的研究结果相近。铜陵生姜干样中6-姜酚的含量为0.59%，其含量大大低于钟华青等[12]在铜陵鲜姜冻干粉中检测到的6-姜酚含量(1.53%)。有研究发现姜酚类物质热稳定性差，鲜姜中姜酚是主要的活性成分，高温干燥时会部分转化为姜烯酚，其辛辣味更浓，具有更高的生物活性[13]。王强伟等也研究发现干燥后生姜姜烯酚的含量明显高于鲜姜[14]。本实验对生姜采用直接干燥法进行烘干处理可能是导致以上差异的原因之一，同时不同的生姜品种、栽培环境、提取方式和分析方法均可能导致以上差异。分析姜烯酚的检测结果可得：姜辣素中姜烯酚的含量基本符合8-姜烯酚<10-姜烯酚<6-姜烯酚，而姜酚含量并未发现类似的规律，这与Zick等[15]关于姜烯酚含量的发现相同，但姜酚含量规律存在差异。

本研究发现不同的生姜品种之间可溶性蛋白、干物质含量等营养品质存在较大差异，在恩施进行优异生姜品种引进时发现部分生姜良种的优异性状有所丢失，因此生姜品种引进前的适应性观察是必不可少的。实验检测分析了10种生姜资源的主要营养成分和6种姜辣素组分，发现莱芜大姜和湖南小黄姜分别在产量、营养品质、姜辣素含量上优势明显，为生姜的高附加值的开发利用、品质鉴定及品种引进提供了一定的理论基础。