药用植物姜黄的研究进展

郭 芳,顾 哲,贾训利，牟 燕，李忠睿，李 瑶,沈立荣，张丽霞*

(1.中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193；2.中国医学科学院药用植物研究所云南分所，云南省南药可持续利用重点实验室，云南景洪 666100；3.滇西应用技术大学，云南景洪 666100；4.浙江大学，浙江杭州 310000)

姜黄为姜科姜黄属多年生草本植物姜黄L.的干燥根茎，2020年版《中国药典》报道其具有破血行气、通经止痛的功效，被用于治疗胸胁刺痛、风湿疼痛等。作为重要药食两用品种的姜黄使用范围广，遍及医药、食品、保健品、化妆品、染料、农药等领域。姜黄喜温暖湿润的气候条件，主要分布在印度、缅甸、泰国、中国、马来西亚、印度尼西亚等亚洲热带和亚热带地区。我国主产于四川、云南、贵州、广西、台湾、福建等省(区)，其中以四川为道地产区。商品姜黄主要来源于栽培品。姜黄主要有效成分为挥发油和姜黄素类化合物，其中姜黄素和姜黄油是姜黄商品理化检验的重要指标。该研究对近十年姜黄在栽培、化学成分、药理、质量评价、资源开发利用等方面的研究进行综述，以期为姜黄的深入研究和开发利用提供参考。

1 姜黄资源分布及栽培技术

姜黄在我国有上千年的栽培历史，其品质形成受品种、产地、栽培管理(播种期、种植密度、施肥、病虫害)等影响较大。

姜黄品种对其品质和产量影响较大。梁立娟等对同一栽培基地3个不同姜黄品种的产量和有效成分含量进行了分析研究。结果显示，不同品种姜黄的姜黄素和挥发油含量差异显著。因此，在种植姜黄时，为获得品质稳定、高产的姜黄，应注意选择优良品种。庞新华等通过对姜黄种质资源调查，筛选出高产和高含量的品系，高产品系产量最高达18.25 t/hm，是所测其他姜黄品种产量的1～3倍；高含量品系博白姜黄的姜黄素含量可达3.14%，是所测14批姜黄姜黄素平均含量的2.5倍，且抗病和抗倒伏能力较强。陈钦等通过对8种不同种质的姜黄进行对比，发现2种适于在福建推广种植的姜黄品种，一种姜黄产量最大值可达35 kg/m，约是产量最低品种的2倍，总姜黄素含量为1.996%，8个品种姜黄的平均产量为27.6 kg/m;另一种姜黄根状茎产量为32.7 kg/m，总姜黄素含量为 3.838%，是8种姜黄品种姜黄素含量最低的2.5倍。田蜜对四川省8个产区的姜黄种质进行比较，发现乐山地区的姜黄种质较好，比其他产区的植株高、块茎大、农艺性状优良，且姜黄素含量高，可达到其他地区的2倍。陈洁等新培育出的“川姜黄1号”产量高、内在品质优、稳定性好、适应性强,各方面优于“黄丝郁金1号”，适宜在成都金马河流域的双流、崇州、温江等地栽培推广。2020年版《中国药典》规定姜黄中姜黄素含量不低于1%，国内姜黄品种中姜黄素含量普遍为1.156%～1.521% ，而泰国姜黄中姜黄素的含量达到6.431%，是国内姜黄素含量的5倍，是今后值得关注的高含量姜黄品种。

土壤条件的不同，姜黄挥发油和姜黄素的含量会有所不同。羊青等研究发现，红壤土中栽培的姜黄挥发油含量(8.0%)明显高于沙壤土中栽培的含量(6.0%)；张兴国等提出，种植姜黄应选择微酸性至中性的疏松肥沃的轻壤土至重壤土。播种期不同，姜黄的产量、挥发油和姜黄素含量差异显著。李隆云等研究发现，2月和3月播种，姜黄产量显著高于4月和5月播种，但是2月播种姜黄挥发油和姜黄素的含量最低，基于产量和品质的双重标准考虑，播种期应该选择在3月20日左右。

合理密植、施肥和病虫防控是姜黄增产的关键措施之一，李隆云等通过试验表明姜黄栽培以12窝/m,每窝播1个母姜为宜。姜黄宜在5—6月施提苗肥，7—8月施壮姜肥。栽培中常见病虫害有根腐病、叶斑病、姜螟、地下害虫蛴螬及小地老虎等。

2 化学成分研究

姜黄的主要化学成分有姜黄素类、挥发油、黄酮类、糖类、生物碱、有机酸、无机元素等。其中姜黄素类和挥发油成分为其主要药效成分，并且是《中国药典》的含量测定指标。目前姜黄素类化合物发现鉴定了30种以上，挥发油类化合物发现鉴定了39种以上。姜黄素类化合物主要是聚酮化合物，其母核是二苯基庚烃，目前从姜黄中发现的天然姜黄色素类化合物有30种以上，其中主要包括姜黄素、脱甲氧基姜黄素和去二甲氧基姜黄素，分别占70%、10%～20%和10%。姜黄挥发油成分的结构类型主要有吉马烷型、蒈烷型、愈创木烷型、榄香烷型、没药烷型、桉烷型、苍耳烷型等，这些化合物主要是倍半萜类和单萜类。姜黄的化学成分研究见表1。

3 药理作用研究

姜黄中的主要有效成分有姜黄素和挥发油，其中姜黄素的药理作用有抗肿瘤、抗炎、抗纤维化、抗氧化、神经保护等；挥发油的药理作用有抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、抗菌等。姜黄药理作用和作用机制见表2。

表1 姜黄中化学成分研究Table 1 Research on chemical constituents in turmeric

表2 姜黄药理作用和作用机制Table 2 Pharmacological effects and mechanism of action of turmeric

姜黄素类化合物是多酚类化合物，其分子结构由β-二酮的庚二烯与两个邻甲基化的酚相连组成，姜黄素的药理作用有抗炎、抗氧化、抗癌、保护线粒体、保护肝脏、保护心脑血管和神经保护等，且应用非常安全。

抗肿瘤作用。姜黄素被美国国立肿瘤所列为第三代癌化学预防药，不仅是有效的抗致突变剂，还是抗促癌剂，对肝癌、胰腺癌、胃肠癌、宫颈癌、前列腺癌等多种癌症的治疗有着巨大的潜力。Mohanty等研究表明，姜黄素提高对肿瘤的杀灭作用的原理是抑制肿瘤细胞的增生、扩散，增强机体对细胞的敏感性，其作用靶点有生长因子、转录因子、酶和基因。凌元亮等采用不同浓度梯度的姜黄素浓度处理结肠癌SW1116细胞，使用EDU(5-ethynyl-2’- deoxyuridine)染色和碳酸脂膜(transwell)分别测定增殖、迁移和侵袭;实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测-199-5的表达;Western免疫印迹(Western blot)检测PAK4、MEK、p-MEK、ERK、p-ERK蛋白表达等一系列方法，得出姜黄素通过-199-54轴浓度依赖性抑制结肠癌SW1116细胞的增殖、迁移和侵袭，其中4是-199-5的靶基因。李文娟等在姜黄素对宫颈癌细胞系中c-Jun及JAK-STAT信号传导通路的影响机制研究中得出控制一定的剂量和适合的时间，姜黄素能够下调c-Fos及c-Jun蛋白表达，降低细胞内JAK-STAT信号传导通路活性，进而抑制宫颈癌Hela细胞增殖。宋珂在进行姜黄素调控microRNA-1246及对膀胱癌T24细胞的放疗增敏机制探究中发现，姜黄素和放射治疗都可促进膀胱癌细胞microRNA-1246表达下调，在对肿瘤的治疗中可以使姜黄素及放疗结合，从而共同产生抗肿瘤作用。

抗炎作用。姜黄素的抗炎疗效可以与甾体和非甾体类抗炎药物相媲美，其机制为通过抑制促进炎症反应活性酶和活性氧簇酶类的活性，降低巨噬细胞的活性和蛋白激酶的表达来遏制机体炎症反应的发生。鲍彩彩等在姜黄素对小鼠实验性自身免疫性脑脊髓炎的自噬调节及抗炎作用中，研究发现姜黄素可缓解脑脊髓炎(EAE)病程中的神经功能损伤,下调EAE病程中外周及中枢炎症反应,同时上调中枢Atg-5、LC3-Ⅱ的表达乃至中枢神经细胞的自噬水平,并可能因此限制EAE病程中中枢神经系统(CNS)的炎症损伤过程。研究表明，姜黄素可以通过抑制环氧酶(COX)和脂氧合酶(LOX)的表达促进细胞凋亡来抑制成纤维细胞的生长,从而抑制炎症的发生和发展进程，可以通过酪氨酸蛋白激酶-2/转录激活子-3(JAK-2/STAT-3)信号通路发挥骨性关节炎软骨细胞保护作用，可以通过抑制基质金属蛋白酶(MMPs)功能而发挥软骨细胞保护作用。

两家店，一个在城东，一个在城西，倘若无意相见，即使在这小城里，高志明和夏小凡，一年也未必遇上两回。他们，是明里暗里都在较劲的竞争对手。

抗氧化作用。姜黄素的抗氧化机制可能是通过提高体内一些抗氧化酶的活性，来保护细胞免受氧化脂质损伤。肖宝平等在姜黄素提高PC12细胞的抗氧化能力的研究中得出姜黄素可能是通过提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性和表达水平来增强PC12细胞总抗氧化能力(T-AOC)，降低活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平，缓解氧化应激，来维持细胞稳态。崔东月等研究发现，姜黄素可以提高细胞的总抗氧化能力，降低ROS水平；同时SOD、谷胱甘肽过氧化物酶的表达和活性均有上调。

抗病毒作用。姜黄素抗病毒的作用机制有2个，一个是通过抑制病毒的包膜功能，从而降低病毒进入和吸附机体细胞;另一个是通过活化体内的抑癌基因之类的通道，来增强机体的免疫能力，从而阻止病毒的复制。吴洲国研究发现，姜黄素具有抗甲型流感病毒和增强机体抗病毒免疫的功能。刘妮等发现，姜黄素提取物在体外试验中确有明显的抗H1N1、H3N2复制作用。夏承来等研究得出，姜黄素对艾滋病病毒具有一定的抗病毒作用。

神经保护作用。商华等在研究姜黄素在阿尔茨海默病中对炎症以及神经元的保护机制研究中得出AD小鼠的学习记忆能力可以通过姜黄素来进行有效地改善，且可以将神经损伤的现象进行明显减少,也可以有效地降低-1以及-的表达,进而对AD的症状进行改善。研究表明，姜黄素可通过抑制脑缺血再灌注损伤的多种病理机制而发挥显著神经保护作用,最终改善脑循环,减少梗死体积,减少脑水肿,促进血脑屏障修复,改善神经功能,具有补充现有缺血性卒中治疗方法的潜力。

抗纤维化作用。近年来逐渐发现姜黄素具有抗脏器纤维化的潜能，可通过不同途径发挥抗肺纤维化、肝纤维化、心纤维化及肾纤维化作用，在临床治疗中被广泛应用。研究表明姜黄素可有效抑制肝纤维化小鼠疾病进展，有效缓解肝纤维化损伤，其作用机制可能与上调肝组织核因子 E2 相关因子2/血红素加氧酶-1( Nrf2 /HO-1)通路信号转导、降低α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA )蛋白的表达相关。张少波等研究姜黄素对百草枯所致小鼠肺纤维化的影响时证明，姜黄素可有效降低肺纤维化模型小鼠脯氨酸(HYP)、丙二醛(MDA)含量、血清中肿瘤坏死基因-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)浓度，下调肺组织NF-κB蛋白表达水平，改善肺部形态学病变，增强抗氧化能力，对肺纤维化小鼠产生保护作用。在研究姜黄素抗肾纤维化的研究时，祖宁辉等发现，姜黄素可调节单侧输尿管梗阻(UUO)大鼠肾功能指标的水平，进而改善肾间质纤维化，保护肾，其作用机制可能与下调肾组织 Notch1 和 Jagged-1蛋白表达，抑制 Notch 通路的信号转导相关。心脏纤维化的特点是心脏成纤维细胞增殖和过多细胞外基质(ECM)的沉积。陈骁首次证明姜黄素通过核因子NF-E2相关因子-二甲基精氨酸二甲胺水解酶-非对称性二甲基精氨酸-一氧化氮(NRF2-DDAH-ADMA-NO)途径抑制内皮细胞内皮细胞间质化(EndMT)，从而改善心脏纤维化。

姜黄挥发油具有抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、降血脂等药理活性。Paw等研究发现，姜黄油的抗氧化、抗炎和抑菌活性均优于标准药物氟康唑和环丙沙星，挥发油对枯草芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌均有较强的抑菌效果，最低抑菌浓度(MIC)值为7.5 μg/mL，对真菌菌株的抑菌效果最好，MIC值为2.5 μg/mL，且遗传毒性小。在抗氧化方面，Zheng等对姜黄挥发油抗衰老进行了研究，发现在UVB照射的裸鼠模型中，-可以减少皮肤光老化，即姜黄挥发油具有抗氧化，延迟皮肤老化的功效。在降血脂抗肿瘤方面，研究发现姜黄油在降低低密度脂蛋白(LDL)、血清总胆固醇(TC)方面强于阳性药血脂康，可以在一定程度上缓解高血脂症造成的脏器损伤，减少肝脏脂肪堆积，具有显著的降血脂作用，且对肝癌细胞有抑制增殖作用，其作用机制可能是通过激活线粒体凋亡通路及caspase级联反应诱导肝癌细胞发生凋亡。在抗突变方面，赵泽贞等发现，姜黄挥发油具有保护细胞免受损伤、促进已突变细胞的DNA修复、在细胞内外均有抗突变效应等作用。在抗病毒方面，有研究发现姜黄油对PPV7909标准毒株有明显的体外抑制和阻断作用,但直接杀灭作用不明显。

4 质量评价研究

市场上姜黄品种繁多，质量参差不齐，品质难以评价。2020年版《中国药典》以姜黄素和挥发油作为姜黄药材的主要质量评价指标，规定其挥发油含量≥7.0%(mL/g)、姜黄素含量≥1.0%。黄博通过对四川、云南、广西的18批姜黄分别进行性状、鉴别、检查、浸出物、含量测定，进而首次建立了姜黄对照药材的挥发油类成分的薄层色谱鉴别方法和姜黄高效液相特征图谱。除了药材的有效成分含量、外观形状、浸出物等，道地性是评价药材质量优劣的重要指标。《本草纲目》记载：“姜黄今江广蜀川多有之”，即福建、江西、四川均是姜黄的主产区。《四川犍为县史》记载，犍为有100多年的姜黄种植历史，为姜黄的道地产区。《川产道地药材认证姜黄》(DB51/T 2561—2018)中规定道地产区产姜黄中姜黄素含量不少于1.2%，挥发油含量不少于7.5%(mL/g)。宋玉丹根据药典规定对8个产地的11批姜黄药材进行了水分、灰分、显微、薄层的基础研究，发现8个产地的这些指标无显著性差异，均符合国家标准；采用HPLC测定姜黄素、总姜黄素含量，结果显示11批药材的姜黄素含量为0.921 8%～1.851 3%、总姜黄素含量为2.066 2%～3.443 7%，四川犍为姜黄中姜黄素、总姜黄素含量最高，湖北孝感产地的姜黄总姜黄素含量最低；采用固相微萃取进样结合气相色谱-串联质谱联用技术(HS-GC-MS)进行挥发性成分的差异测定时发现，犍为产姜黄挥发性成分最多，平均有50种，而广西姜黄最少，只有35种；通过全面评价，充分证明了犍为产姜黄质量优越，为进一步证明犍为是姜黄的道地产区提供了理论支持。曾瑾等以功效核心为指标，对全国范围内7个省份41个姜黄样品抗Aβ1-42淀粉样蛋白活性进行综合质量评价时发现，姜黄抗Aβ1-42淀粉蛋白活性功效指标与化学成分姜黄素、挥发油含量成正相关；各产区中,四川产姜黄抗Aβ1-42淀粉样蛋白活性最强、功效成分姜黄素与挥发油含量最高，研究以中药整体品质评价的设计思想明确了姜黄在具体功效上的质量优劣。

姜黄药材在采集、制备、储藏、运输等过程中均可能污染黄曲霉毒素B1(FAB1)。陈晋红对不同产地的10批姜黄药材进行FAB1的酶联免疫吸附(ELISA)检测，结果显示10批药材的FAB1含量均超标，其含量达到标准值的5～10倍，为了药材的质量安全，应对中药材中黄曲霉毒素的含量进行全面细致的研究调查。

因姜黄素见光易分解和挥发性成分性质不稳定，所以姜黄中姜黄素和挥发油会因化学性质、药材产地、贮存条件等因素含量下降，导致测定结果不准确，今后应建立姜黄专属性的测定方法，加强对重金属以及黄曲霉毒素含量的检测，在确保药材安全的前提下，提高姜黄质量评价和质量控制的科学性。

5 资源开发利用研究

姜黄除具有药用价值以外，还可以用做食品色素添加剂、着色剂、食用香料、化妆品原料等，促进食品工业、化工业、香料产业和医药产业的发展，具有广阔的开发利用前景。

姜黄素的着色力比所有合成色素、天然色素都强，是柠檬黄、日落黄的3～4倍，可以用作食品、布匹等的染色剂，可以使染色后的食品颜色鲜亮，食用比合成色素更加安全。但是姜黄色素不溶于水，在油中溶解性低，直接在油中使用的领域又小，直接使用经济价值低。但是其深加工的水溶性和油溶性姜黄色素不存在这个问题，市场需求量大，附加价值高，与其他色素进行复配，可以获得多种色调的色素，广泛应用于面条、方面便、酸奶、冰淇淋、威化膨化食品、饼干、人造奶油、烟草等。

姜黄油具有浓郁的香味，可以用作食用香料，可以开发成食品调味剂、防腐剂等。因为姜黄油具有抗氧化、抗衰老的作用，可以用作化妆品的开发。因为姜黄油具有抗菌的效果，可以开发成植物源农药，如庞倩茹等发现姜黄油可以用作黄瓜白粉病的控制。

姜黄渣可以制作姜黄淀粉或用来酿酒，还可以开发成动物饲料。

6 结语

姜黄的药材、饮片、挥发油及其他相关制品已逐步产业化，表现出了良好的应用和开发前景。市面上姜黄的质量参差不齐、种质杂乱，今后应厘清种源，选择优质品种，建立规范化生产技术体系；应建立专属性更强的姜黄质量标准，来解决姜黄单一成分质量标准不足的问题；姜黄的药理作用研究多集中在抗肿瘤、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎等方面，应加强体内实验和临床研究，为新药研发提供新的思路和方向；姜黄的药理活性强，安全无毒，但是在资源利用方面还很欠缺，可以将其开发成食品、化妆品、农药等产品，增加其经济效益。综上所述，对姜黄的质量进行全面准确地评价并加强姜黄资源开发利用，对于姜黄产业的持续稳定健康发展具有重要的现实意义。