姜花属植物的化学成分和生物活性研究进展

史路利，乔温皓，钱启超，侯 博，陈兴龙，张荣平

（云南中医药大学中药学院暨云南省南药可持续利用研究重点实验室，云南 昆明 650500）

姜花属（Hedychium Koen.） 为姜科（Zingiberaceae）植物，陆生或附生草本，具根状茎，花多艳丽。姜花属下植物约50 种，多产于亚洲热带地区；我国野生姜花属植物有32 种、2 变种和2 变型，包括姜花（H.coronarium Koen.）、黄姜花（H.flavum Roxb.）、无丝姜花（H.efilamentosum Hand.-Mazz.）、圆瓣姜花（H.forrestii Diels）、滇姜花（H.yunnanense Gagnep.）、红姜花（H.coccineum Buch.-Ham.）和草果药（H.spicatum Buch.-Ham.ex Smith）等[1]。主要分布于我国南部地区和西南部地区，如云南、贵州、西藏等地，除红姜花以外，姜花属中的其他植物在云南均有分布[2-3]。由于我国野生姜花属植物花多艳丽、具香气、形态奇特，具有很高的观赏价值，故园林多有栽培[4-5]。姜花属部分植物可做药用，具有解表散寒、温中止痛之功，用于治疗感冒、疼痛和胃肠道疾病，在民间有悠久的用药历史。黄姜花具有温中健胃的功效，据《云南省志》和《傣医药》记载，可治疗咳嗽和腰酸疼痛。黄姜花根茎也可入药，民间称其根茎为夜寒苏，具有发汗解表、祛风散寒等功效，用于治疗感冒、头身疼痛、跌打损伤等病症[3，6]。草果药以根茎入药，可治疗感冒和头身疼痛；姜花以根茎入药，可治疗头身疼痛、风湿等病症[2-3]。同时，姜花属部分植物可作为食品原料，如以姜花为原料可制作花茶、雪糕等[7-8]。此外，白姜花根茎提取物具有保鲜效果，在天然防腐剂的开发方面具有潜在的应用价值[9]。

近年来，国内外学者对姜花属植物的研究逐渐加深，研究最多的植物为姜花、滇姜花、圆瓣姜花和草果药等。研究表明，姜花属植物中含有多种活性成分，如挥发油、倍半萜、二萜、二苯基庚烷、甾体和黄酮等，并具有抗炎、抗菌和抗氧化等多种药理作用。现对姜花属植物的化学成分及药理作用进行总结，以为后期研究提供参考。

1 化学成分

1.1 挥发油 姜花属植物多含有挥发油。Ray 等[10]对从H.greenii W.W.Sm.和H.gracile Roxb 的根茎中提取的精油进行GC-FID 和GC-MS 分析研究，从H.greenii 和H.gracile 的精油中分别鉴定出30 个和29 种成分，占总油的99.62%和96.74%。Lima 等[11]从姜花根茎挥发油中鉴定出36 种成分，主要成分为1，8-桉叶素（1，8-cineole）和β-蒎烯（β-pinene）等。Arya 等[12]运用GC-MS 技术研究红姜花挥发油所含成分，分别在地上部分及根茎中鉴定出50 种和32 种成分。其中，根茎挥发油的主要成分为（E）-橙花叔醇[（E）-nerolidol]和乙酸龙脑酯（bornyl acetate），而地上部分挥发油主要含有α-法尼烯（α-farnesene）等。Tian 等[13]运用GC-MS 技术研究黄姜花花挥发油所含成分，主要成分为β-蒎烯（β-pinene）和α-蒎烯（αpinene）。

1.2 倍半萜 倍半萜是由3 个异戊二烯单元构成的包含15 个碳的一类化合物，是姜花属植物的一类活性成分。姜花属所含倍半萜骨架类型较多，包括oplopanone 型、桉烷型、石竹烷型、金合欢烷型、杜松烷型、drimane 型和榄香烷型7 种。本文共整理得28个倍半萜，主要来自于姜花、滇姜花和草果药。

1.2.1 oplopanone 型倍半萜 Carvalho 等[14]从红丝姜花根茎中分离得oplopanone（1），而oplapanone（2）则于2013 年被国外学者Suresh 等[15]从草果药的根茎中分离得到。

图1 姜花属植物中所含oplopanone 型倍半萜的结构

表1 姜花属植物中所含oplopanone 型倍半萜的来源

1.2.2 桉烷型倍半萜 桉烷型倍半萜是姜花属中较为常见的化合物类型，主要来自于姜花和草果药。Suresh 等从草果药的根茎中分离得到5，6-去氢-α-桉叶醇（5，6-dehydro-α-eudesmal，3），γ-桉叶醇（γeudesmal，4），3-羟基-γ-桉叶醇（3-hydroxy-γ-eudesmal，5），anhuienosol （6），1，2-dehydrocarrissonol（7），4，15-epoxy eudesmol（8），4，15-epoxy-eudesmol（9），eudesma-4（15）-ene-1，11-diol（10），β-桉叶醇（β-eudesmal，11），3-羟基-β-桉叶醇（3-hydroxy-βeudesmol，12），mucrolidin（13），Δ7β-桉叶醇（Δ7βeudesmal，14），opladiol （15），hydroxycryptomeridiol（16）[15]，而后又从姜花中分离得柳杉二醇（cryptomeridiol，17）[16]。Zhu 等[17]于2007 年从滇姜花中分离得hedytriol（18）。

1.2.3 其它类型倍半萜 Suresh 等[15]从草果药的根茎中分离得到石竹烷型倍半萜β-氧化石竹烯（βcaryophyllene oxide，19） 和榄香烷型倍半萜榄香醇（elemol，20）。Kiem 等[18]从姜花中分离得到金合欢烷型倍半萜（E）-橙花叔醇[（E）-nerolidol，21]。赵映梅[19]等首次从滇姜花中分离得到金合欢烷型倍半萜橙花叔醇（nerolidol，22） 以及杜松烷型倍半萜γ-杜松烯（γ-cadinene，23），δ-杜松烯（δ-cadinene，24），α-衣兰油烯（α-muurolene，25）和epicubenol（26）。王朝训[20]从滇姜花中分离得到drimane 型倍半萜hedyyunnanins E 和F（27 和28）。

图2 姜花属植物所含桉烷型倍半萜的结构

表2 姜花属植物所含桉烷型倍半萜的来源

图3 姜花属植物所含其它类型倍半萜的结构

表3 姜花属植物所含其它类型倍半萜的来源

1.3 二萜 研究表明，姜花属植物富含二萜类化合物，其骨架类型多为半日花烷型。本文共整理得90 个二萜。王朝训等[20]从滇姜花中分离得（hedyyunnanin D，29）。Itokawa[21-22]等从姜花中分离得姜花素A（coronarin A，30） 以及具有过氧结构的化合物姜花素B（coronarin B，31）、姜花素C（coronarin C，32）、姜花素D （coronarin D，33）、（E）-labda-8 （17），12-diene 15，16-dial（34）、姜花素E（coronarin E，35）和姜花素F（coronarin F，36）。Zou 等[23]从滇姜花中分离得到滇姜花素D（yunnancoronarin D，37）、圆瓣姜花素A（forrestin A，38）和姜花酮（hedychenone，39）。Nakatani 等[24]从姜花中分离得毛姜花素（villosin，40），而后Xiao 等[25]又从毛姜花中分离得毛姜花素（villosin，40）。Zhao 等[26]首次从圆瓣姜花中分离得（hedyforrestin D，42）和（15-ethoxy-hedyforrestin D，43）。Nakamura 等[27]从姜花花朵中分离得姜花乳糖苷I（coronalactoside I，47）、姜花乳糖苷II（coronalactoside II，48）和coronadiene（49）。Chimnoi 等[28]从姜花中分离得（E）-labda-8（17），12-dien-15，16-olide（52）。Suresh 等[16]从姜花中分离得6-oxo-7，11，13-labdatrien-17-al-16，15-olide （57）、7，17-dihydroxy-6-oxo-7，11，13-labdatrien-16，15-olide（58），6-oxo-7，11，13-labdatriene-16，15-olide（59）。Kiem[18，29]等从姜花中分离得姜花素G（coronarin G，61）、姜花素H（coronarin H，62）、姜花素I（coronarin I，63）、hedycoronen A （66） 和hedycoronen B（67）。Kumrit 等[30]从红丝姜花中分离得到hedyforrestin B（64）和hedyforrestin C（65）。Zhan 等[31]从姜花中分离得hedycoronal A（68）和hedycoronal B（69）。Chen 等[32]从姜花中分离得hedychicoronarin（72）、peroxycoronarin D（73）、7β-hydroxycalcaratarin A（74）和（E）-7β-hydroxy-6-oxo-labda-8（17），12-diene-15，16-dial（75）。Zhao 等[33]从长瓣姜花中分离得hedylongnoid A（77）、hedylongnoid B（78）和hedylongnoid C（79）。Songsri 等[34]从随穗姜花中分离得（E）-15，16-bisnorlabda-8（17），11-dien-13-one（80）和（E）-14，15，16-trinorlabda-8 （17），11-dien-13-oic acid（81）等。Li 等[35]从滇姜花中分离得到hedychenoid A（84）和hedychenoid B（85）。Zhao[36-37]等从圆瓣姜花中分离得hedyforrestin D（42）、15-ethoxyhedyforrestin D（43）、yunnancoronarins A-C（44-46）、hedychin A（87）、hedychin B（88）、hedychin E（91）和hedychin F（92）。Wang 等[38]从圆瓣姜花中分离得hedychin C（89）和hedychin D（90）。Reddy[39-41]等从草果药中分离得到hedychilactone D（93）、9-hydroxy hedychenone （94）、spicatanol（97）、spicatanol methyl ether（98）、7-hydroxy hedichinal（103）和spicatanoic acid（104）。张静[42]从圆瓣姜花中分离得到hedyforresins A 和B（105 和106）。王朝训[20]从姜花中分离得到具有内酰胺环的半日花烷二萜hedycoronarins G-I （113-115），并从滇姜花中分离得hedyyunnanins A-C（116-118）。

表4 姜花属植物所含二萜的来源

图4 姜花属植物所含二萜的结构

1.4 二苯基庚烷 Zhan 等[31]从姜花中分离到（4E，6E）-1，7-bis（4-hydroxy-3-methoxyphenyl）hepta-4，6-dien-3-one（119）。Lin 等[43]从姜花中分离得到hedycoropyrans A-C（120-122）和hedycorofurans AD（123-126）。王朝训[20]从姜花中分离得gingerenone A（127）、hexahydrocurcumin（128）和rel-（3R，5S）-3，5-dihydroxy-1-（4-hydroxy-3-methoxyphenyl）-7-（4-hydroxyphenyl）-heptane（129）。

图5 姜花属植物中所含二苯基庚烷的结构

表5 姜花属植物所含二苯基庚烷的来源

1.5 甾体 Xiao 等[25]从毛姜花中分离得β-谷甾醇（β-sitosterol，130）。Kiem 等[18]从姜花中分离得胡萝卜苷（daucosterol，131） 和豆甾醇（stigmasterol，132）。Chen 等[32]从姜花中分离得ergosta-4，6，8（14），22-tetraen-3-one（133）、β-sitostenone（134）、β-stigmasta-4，22-dien-3-one（135）、6β-hydroxystigmast-4-en-3-one（136）和6β-hydroxystigmasta-4，22-dien-3-one（137）。

图6 姜花属植物所含甾体的结构

表6 姜花属植物所含甾体的来源

1.6 黄酮 Nakamura 等[27]从姜花花朵中分离得kaempferol 3-O-（2-α-L-rhamnopyranosyl）-β-D-glucuronopyranoside（138）。Reddy 等[39]从草果药中分离得到白杨素（chrysin，139）和teptochrysin（140）。

表7 姜花属植物所含黄酮的来源

1.7 其它类 Nakamura 等[27]从姜花花朵中分离得阿魏酸（ferulic acid，141）。Suresh 等[16]从姜花中分离得到4-hydroxy3-methoxy cinnamaldehyde（142）和4-hydroxy-3-methoxy ethyl cinnamate（143）。Reddy 等[41]从草果药中分离得4-methoxy ethyl cinnamate （144）和ethyl cinnamate（145）。Carvalho 等[14]从红丝姜花中分离得水杨酸（salicylic acid，1 46）、3-（2-hydroxyethoxy）xanthone（147）和1-hydroxyxanthone（148）。

图7 姜花属植物所含黄酮类化合物的结构

图8 姜花属植物所含其它类型化学成分的结构

表8 姜花属植物所含其它类化学成分的来源

2 药理作用

2.1 抗炎作用 Rawat 等[44]向小鼠右后爪注射角叉菜胶诱导水肿以研究草果药根茎挥发油的抗炎活性，结果表明，其可降低小鼠右后爪肿胀体积，在100 mg/kg 剂量水平下，给药组最高炎症抑制率为33.57%。Rawat A 等采用甲醛诱导小鼠关节炎法测定草果药根茎挥发油的亚急性活性，布洛芬组小鼠肿胀体积于第8 天开始下降，而在100 mg/kg 剂量水平下，给药组小鼠肿胀体积则于第6 天开始下降，结果表明，草果药根茎挥发油可减少肿胀时间。研究显示，黄姜花挥发油可抑制炎症因子一氧化氮（nitric oxide，NO）、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）、白细胞介素（interleukin，IL）-1β、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 和IL-6 的产生而发挥抗炎作用，机制为降低IL-6、TNF-α 和IL-1β 的mRNA 水平，抑制核因子κB 抑制蛋白α（inhibitor of NF-κBα，IκBα）的磷酸化和降解，阻断核转录因子-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）核转移，抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS） 刺激的RAW264.7 细胞中MAPK（ERK、p38 和JNK）的磷酸化[13]。此外，长瓣姜花对LPS 和干扰素-γ （interferon-γ，IFN-γ） 诱导的RAW264.7 鼠巨噬细胞中的NO 产生具有抑制作用[33]。Coronarin G（61）、coronarin H（6 2）和hedyforrestin C（65）可抑制由LPS 刺激导致的TNF-α、IL-6 和IL-12 p40 水平升高[18]。Hedycoronen A（66）和hedycoronen B（67）对IL-6、IL-12 p40 和TNF-α 的产生表现出抑制活性[29]。Chen 等[32]研究表明姜花对甲酰基-L-甲氧基-L-亮氨酸-L-苯丙氨酸/细胞松弛素B（fMLP/CB） 引起人中性粒细胞产生超氧阴离子的反应表现出抑制作用。Zhao 等[38]研究表明hedychin F（92）对LPS 诱导的巨噬细胞RAW264.7 细胞中NO 产生具有显著抑制作用，IC50值为21.1 μM。

2.2 抗氧化作用 Arruda 等[45]研究表明姜花叶挥发油具有中等抗DPPH 自由基活性。H.greenii W.W.Sm.的DPPH 和ABTS 清除能力分别为（16.73 ± 0.19）μg/mL 和（12.18 ± 0.16）μg/mL，H.gracile Roxb 的DPPH和ABTS 清除能力分别为（46.94±0.6）μg/mL 和（31.13± 0.29）μg/mL[10]。Rawat 等[44]从印度奈尼塔尔和喜马偕尔邦采集新鲜草果药，并用比色法研究其挥发油的抗氧化活性。研究表明，两个产地的草果药根茎挥发油均具有良好的DPPH 自由基和OH 自由基抑制作用，以及NO 清除能力和良好的亚铁离子螯合能力。

2.3 抗菌作用 研究表明红姜花挥发油对尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum） 和新月弯孢菌（Curvularia lunata）具有良好的抗真菌活性，并对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和伤寒沙门氏菌（Salmonella typhi）具有抑制作用[12]，其花和叶挥发油对金黄色葡球菌和表皮葡萄球菌（S.epidermidis）有抑制活性[46]。姜花对多种菌类有抑制作用，根茎挥发油可抑制木霉菌（Trichoderma sp.） 和白色念珠菌（Candida albicans），而且新鲜样品的抗菌活性高于干燥样品[47]。同时，姜花根茎挥发油对粪肠球菌（Enterococcus faecalis）ATCC 51299 和金黄色葡萄球菌ATCC 25923也具有抗菌活性，对粪肠球菌的MIC 值为3 mg/mL，MBC 为24 mg/mL；对金黄色葡萄球菌的MIC 值为12 mg/mL，MBC 为24 mg/mL[48]。Rawat 等[44]研究表明，草果药根茎挥发油可抑制核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）、立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）、齐整小核菌（Sclerotium rolfsii） 和镰形刺盘孢（Colletotrichum falcatum）的生长。Songsri 等[34]对椭穗姜花的化学成分和药理作用进行分离分析，结果表明coronarin E（35）和16-hydroxylabda-8（17），11，13-trien-15，16-olide（56）对结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）具有抑制作用。

2.4 解热镇痛作用 Rawat 等[44]向小鼠注射啤酒酵母研究草果药挥发油的解热作用，实验显示挥发油从1 h 开始降低直肠温度，并在3 h 观察到最大抑制作用；并采用冰醋酸扭体试验和热板试验研究草果药挥发油的潜在镇痛作用。在冰醋酸扭体试验中，草果药镇痛作用呈剂量相关性，在100 mg/kg 剂量水平下，两个产地草果药挥发油的镇痛率分别为40.46%和42.39%，其镇痛作用接近于对照药布洛芬（镇痛率为43.08%）；热板试验中，草果药挥发油可延长小鼠的反应潜伏时间。

2.5 杀虫作用 Arruda 等[45]对来自4 个产地红丝姜花的叶挥发油进行盐卤虫Artemia salina 抑制作用研究，结果表明红丝姜花叶挥发油对盐卤虫具有中度毒性，LC50值为300～500 μg/mL。Teixeira 等[49]研究表明红丝姜花叶挥发油对软体动物Radix peregra 有抑制作用，且抑制强度与时间和剂量呈正相关；在100 ppm 浓度时，红丝姜花叶挥发油的杀卵率为4.9%。姜花根茎挥发油对秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans） 和IVR15 具有抑制作用，对秀丽隐杆线虫的IC50为0.082 mg/mL，对IVR15 的IC50为0.82 mg/mL[11]。Arya 等[12]研究表明红姜花挥发油对南方根结线虫（Meloidogyne incognito）和斜纹夜蛾（Spodoptera litura）具有显著的抑制作用。

2.6 降血糖作用 Panigrahy 等[50]用比色法研究姜花根茎的降糖活性，结果表明，其乙酸乙酯提取物可通过抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶发挥降糖作用。Tse 等[51]使用链脲佐菌素（STZ）诱导Wistar 大鼠和C57BKSdb/db 小鼠高糖模型对姜花进行降血糖活性研究。结果表明，姜花叶水提取物可改善动物模型的葡萄糖耐量，改善胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白水平，降低胰岛β 细胞病变程度。Reddy 等[40]研究表明草果药具有降血糖作用，其机制为抑制肠道α-葡萄糖苷酶。

2.7 抗凝血作用 Guzman 等[48]研究表明姜花叶挥发油对胶原蛋白诱导的凝血症状表现出抗凝活性，IC50值为0.75 mg/mL。而姜花根茎挥发油对ADP 和胶原蛋白均具抗凝活性，且呈现剂量依赖性，IC50值分别为0.61 mg/mL 和0.38 mg/mL。

2.8 抗肿瘤作用 草果药可以抑制多种肿瘤细胞株的生长，包括肺癌（A549）、结肠癌（DLD-1 和SW620）、乳腺癌（MCF-7 和MDA-MB-231）、头颈癌（FaDu）和宫颈癌（HeLa）等细胞株[52]。Ray 等[53]采用MTT 法和细胞集落形成实验评估姜花挥发油的细胞毒性，研究表明，挥发油对宫颈癌（HeLa）细胞表现出抑制作用。挥发油可上调p53 和p21 的水平并下调细胞周期蛋白D1、CDK-4 和CDK-6 的水平，从而促进HeLa 细胞G1 期的细胞周期停滞。同时，挥发油可促进Bax 的表达并抑制Bcl-2 的表达。此外，挥发油可通过增加Caspase-9、Caspase-8 和Caspase-3 的活性来激活半胱天冬酶联反应并下调MMP-2 和MMP-9表达水平，进而抑制宫颈癌（HeLa）细胞的迁移潜力。Zhao 等[26]用MTT 法对圆瓣姜花部分化学成分的药理活性进行研究。结果表明，化合物yunnancoronarin B（45）对肺癌（A549）细胞株有显著毒性，IC50值为0.92 μM；化合物yunnancoronarin A（44）对人慢性髓原白血病（K562） 细胞表现出抑制活性，IC50值为2.20 μM。姜花根茎氯仿提取物对中国仓鼠肺（V-79）细胞有抑制作用，姜花花朵80%丙酮/水提取物对原代培养的小鼠肝细胞中D 氨基半乳糖胺（D-GalN）诱导的细胞毒性具有保护作用[21，27]。Zhao 等[36]研究表明hedychin B （88） 对肺癌（HepG2） 细胞和肺腺癌（XWLC-05） 细胞系具有抑制作用，IC50值分别为8.0 μM 和19.7 μM。Wang 等[38]研究表明hedychin C（89）对肺腺癌（XWLC-05）细胞系具有中度细胞毒性，IC50值为53.6 μM。Reddy 等[39]研究表明草果药具有抗肿瘤活性，可抑制结肠癌（Colo-205）细胞、皮肤癌（A-431）细胞、乳腺癌（MCF-7）细胞、肺癌（A-549）细胞和中国仓鼠卵巢（CHO）细胞。

2.9 神经保护作用 对红丝姜花进行神经保护作用研究，研究表明其叶挥发油可通过抑制乙酰胆碱酯酶发挥神经保护作用，IC50值约为1 mg/mL[45]。

2.10 其它 Arya 等[12]研究表明红姜花精油对萝卜属植物具有中等除草活性。

3 结语

姜花属植物在我国西南部及南部多有分布，具有悠久的历史。由于其花多色泽鲜艳，故姜花属植物在多地均有栽培。姜花属部分植物可作药用，如姜花“祛风散寒，温经止痛”，在我国为苗族、傣族常用药，草果药具有温胃燥湿、理气消食的功效。此外，部分植物可作为食品或者化妆品的原料。姜花属植物含有挥发油、倍半萜、二萜、二苯基庚烷、黄酮和甾体等成分，并具有抗氧化、抗菌、抗炎、解热镇痛、抗凝血和降血糖等多种药理作用。

近年来，国内外学者对姜花属植物的研究逐渐深入，研究内容涉及化学成分、活性作用及其机制和栽培等。在化学成分分离研究方面，主要研究的药用植物为圆瓣姜花、滇姜花、姜花和草果药，对其它种的研究较少；在药理活性研究方面，研究部位多为挥发油，对其它部位的活性研究较少。本文对姜花属各药用植物的化学成分及药理作用进行综述，以期为阐明其药效物质基础提供科学依据，并为其进一步综合开发利用提供参考。