孫江偉，王　軍

(1.河南中醫(yī)學院2013級碩士研究生，河南 鄭州 450046； 2.河南省中醫(yī)藥研究院中藥藥理實驗室，河南 鄭州 450004)

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·綜述·

生姜揮發(fā)油研究進展*

孫江偉1，王軍2

(1.河南中醫(yī)學院2013級碩士研究生，河南 鄭州 450046； 2.河南省中醫(yī)藥研究院中藥藥理實驗室，河南 鄭州 450004)

通過檢索與總結近年來國內外有關生姜揮發(fā)油提取方法、化學成分和藥理活性的相關文獻，為生姜揮發(fā)油的研究、開發(fā)與運用提供參考依據(jù)。生姜揮發(fā)油的提取方法主要包括水蒸汽蒸餾法、壓榨法和超臨界CO2萃取法，化學成分主要歸屬單萜烯類、單萜烯類氧化物、倍半萜烯類、倍半萜烯類氧化物4大類，具有明顯的抗氧化、抑菌、鎮(zhèn)痛、保肝、中樞調節(jié)，及缺血性腦損傷神經(jīng)保護作用等藥理活性，在醫(yī)藥、食品、香料和化妝品等領域具有廣闊的應用前景。

生姜揮發(fā)油；提??；化學成分；藥理作用；綜述

生姜是姜科植物姜(Zingiber officinale Roscoe)的新鮮根狀莖，味辛辣，性微溫，具有解表散寒、溫經(jīng)通脈、祛痰止咳等功效。生姜揮發(fā)油是從生姜提取得到的一種淺黃到橘黃色可流動的透明液體，密度為0.871～0.882，折光率為1.488 0～1.494 0，旋光性為28°～45°。藥理研究[1-2]表明：生姜揮發(fā)油是生姜主要的有效部位之一，具有較廣泛的藥理活性?，F(xiàn)將近年來生姜揮發(fā)油的提取方法、化學成分及藥理作用等方面的研究進展綜述如下。

1　提取方法

1.1蒸餾法

蒸餾法分為水蒸餾法與水蒸汽蒸餾法。水蒸餾法是將生姜粉碎，加水浸泡，裝冷凝器煮沸，使揮發(fā)油與水蒸汽一起蒸出。該法是《中國藥典》收載及實驗室提取生姜揮發(fā)油最常用的方法，具有簡單、易操作、避免有機溶劑污染等優(yōu)點；主要缺點是加熱溫度較高時可使藥物成分氧化、分解和藥材焦化，從而降低揮發(fā)油品質。水蒸汽蒸餾法是將藥物預先用水濕潤，然后通過熱蒸汽使揮發(fā)油經(jīng)冷凝器蒸餾出或在蒸餾器內安裝一個多孔隔板，將藥物置于隔板上，器底的水不與原料接觸，通過加熱蒸餾蒸出揮發(fā)油。對熱不穩(wěn)定的揮發(fā)油，可采用減壓蒸餾工藝提取。水蒸汽蒸餾法可減少水蒸餾法因高溫有效成分的破壞，適用于大規(guī)模生產；缺點是費時較長，得油率相對較低[3-4]。

1.2壓榨法

壓榨法是最傳統(tǒng)、最簡單、能保持藥材原有香氣的揮發(fā)油提取方法。文紅梅等[5]采用高效液相色譜法(HPLC)和氣相色譜法(GC)分析水蒸氣蒸餾法、壓榨法生產的生姜汁，證實壓榨法制取的生姜汁中所含揮發(fā)油保留了傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法的揮發(fā)油成分。壓榨法的主要優(yōu)點是操作方便，能有效地保留揮發(fā)性成分，且能耗低、污染少，適于制取含油量高的新鮮藥材的揮發(fā)油；缺點是僅適用于鮮品揮發(fā)油的提取，所得揮發(fā)油常含有黏液質、水分、細胞組織等雜質，需進一步加工處理，且不易將藥材中的揮發(fā)油全部提取。

1.3超臨界CO2萃取法

超臨界CO2萃取(SFE)是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響對物質進行分離提取。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。SFE法萃取生姜揮發(fā)油的條件如下：原料粒徑為0.3 mm，萃取壓力25 mPa，溫度40 ℃，CO2流量30 kg/h，萃取時間100 min。所得生姜揮發(fā)油呈淺黃色，且得率比傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法高出約4.38%。使用該法萃取生姜揮發(fā)油具有選擇性、易于控制、低溫、快速、產油率高、對環(huán)境無污染等優(yōu)點。該法在低溫下萃取分離的特點，避免了揮發(fā)油成分的熱解，使得提取效率遠遠高于其他方法[6-8]。

1.4其他

中藥揮發(fā)油的提取方法除上述的蒸餾法、壓榨法及超臨界流體萃取法外，還有溶劑法、超聲波輔助萃取法、微波輔助萃取法和酶解法等，這些方法同樣適用于生姜揮發(fā)油的提取。近年來，閃式輔助水蒸氣蒸餾法、酶法輔助水蒸氣蒸餾法等復合法高效提取揮發(fā)油已逐步得到運用[9-10]。

2　化學成分

黃天來等[11]采用氣相色譜法，以PEG-20M石英毛細管柱色譜柱，高純氮載氣，并用不同極性的色譜柱做對比，研究生姜揮發(fā)油的氣相色譜指紋圖譜，結果表明：生姜揮發(fā)油成分氣相色譜指紋圖由5組峰群組成，各組峰群清晰可辮，分離度較好，構成生姜揮發(fā)油指紋圖譜的特征。有研究[12-16]運用氣相色譜(GC)及氣相色譜-質譜聯(lián)用法(GC-MS)，得出生姜揮發(fā)油組分主要為單萜烯類、單萜烯類氧化物、倍半萜烯類、倍半萜烯類氧化物4類，其中單萜烯類12種占揮發(fā)油總含量的40.7%，單萜醇類12種占11.7%，單萜醛類 3種占8.1%，倍半萜烯類18種占17.5%；相對含量最高的2種成分為檜烯(占揮發(fā)油總量的16.9%)、莰烯(占揮發(fā)油總量的13.1%)。崔慶新等[17]采用高分辨毛細管氣相色譜-質譜聯(lián)用技術,分離并鑒定了生姜揮發(fā)油的化學成分，用歸一化法確定相對百分含量，結果分離出116種組分，鑒定出66種，占揮發(fā)油總量的85.26%。生姜產地、干燥時間、提取方法，及檢測技術等均對生姜揮發(fā)油含量及成分具有不同程度的影響。熊運海等[18]采用GC-MS分離測定重慶竹根姜、湖南紅芽姜、山東萊蕪大姜揮發(fā)油共有成分，并利用化學計量學解析法對重疊的色譜峰進行處理，得到各組分的純色譜曲線和質譜圖，再與質譜庫中的標準圖對照定性，結果表明：生姜不同地方品種揮發(fā)油化學成分差異較大。徐娓等[19]通過正交試驗設計干燥介質溫度、濕度及生姜切片厚度，采用GC/MS 測定不同條件下干燥后生姜揮發(fā)油的化學成分，結果顯示：干燥參數(shù)對生姜揮發(fā)油不同化學成分具有不同程度的影響?；厝鹑A等[20]采用水蒸汽蒸餾萃取法和同時蒸餾萃取法提取姜科植物生姜中的揮發(fā)性物質，并使用氣相色譜-質譜聯(lián)用儀對其揮發(fā)性化學成分進行分析，分離并確定出28種和22種化學成分，分別占總揮發(fā)油總檢出量的98.24%和97.99%。

3　藥理作用

3.1抗氧化作用

體外研究[9，21-23]表明：生姜揮發(fā)油具有明顯的抗氧化活性，體外抗氧化IC50依次為二苯代苦味?；?DPPH·) 清除力(675 μg/mL) >氧自由基清除力(404.0 μg/mL)> 黃嘌呤氧化酶(138.0 μg/mL) >螯合性能(0.822 μg/mL) >羥基清除力(0.006 5 μg/mL)；生姜揮發(fā)油能顯著提高抗氧化酶活性，包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)及谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)等。在體實驗[24-25]顯示：生姜揮發(fā)油能顯著升高小鼠雙側頸總動脈反復缺血再灌注模型腦組織、四氯化碳急性肝損傷小鼠SOD活性，明顯降低丙二醛(MDA)含量。

3.2鎮(zhèn)痛、興奮與鎮(zhèn)靜作用

殷銀霞等[26]研究表明：生姜揮發(fā)油能明顯減少冰乙酸所致的小鼠扭體次數(shù)，延長扭體反應潛伏期，并能降低胃潰瘍模型大鼠血清中5-HT、5-HTP、5-HIAA 的含量，提示生姜揮發(fā)油具有明顯的鎮(zhèn)痛作用，抗胃潰瘍疼痛的作用機制可能與其降低吲哚類神經(jīng)遞質有關。Lim等[27]在小鼠強迫游泳實驗中發(fā)現(xiàn)：生姜揮發(fā)油可減少小鼠的強迫游泳不動時間。當人為注射咖啡因造成小鼠過度興奮時，生姜揮發(fā)油能延長小鼠的不動時間，說明生姜揮發(fā)油對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有興奮和抑制的雙向調節(jié)作用。

3.3抗菌作用

劉瑜等[28]運用水蒸汽蒸餾法提取全姜揮發(fā)油、去皮姜揮發(fā)油和姜皮揮發(fā)油，通過體外抗菌實驗，比較這3種揮發(fā)油與常用食品防腐劑山梨酸鉀對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、根霉菌、黑曲霉菌、繩狀青霉菌的抑菌活性，結果表明：3種揮發(fā)油對6種常見菌表現(xiàn)出不同的抑制活性，其抑制作用由強到弱依次為姜皮揮發(fā)油、全姜揮發(fā)油、去皮姜揮發(fā)油。生姜揮發(fā)油對黑曲霉的最低抑菌濃度為5.0 μg/mL，對銅綠假單胞菌的抑菌圈直徑為(7.11±0.06) mm，對革蘭氏陽性菌的抑菌效果高于革蘭氏陰性菌[29-31]。進一步研究[32-35]顯示：生姜揮發(fā)油中親脂性成分與細胞膜上的蛋白發(fā)生反應，破壞磷脂雙分子層和細胞結構，也可能直接作用及破壞細胞膜的酶系統(tǒng)，對其遺傳物質的功能造成損傷，最終導致細菌死亡。

3.4保肝作用

沈洪等[36-38]分別采用H2O2體外誘導大鼠肝細胞損傷模型，四氯化碳體外誘導大鼠肝細胞損傷模型、四氯化碳急性肝損傷小鼠模型、撲熱息痛急性肝損傷小鼠模型，研究生姜油萜烯類、姜油酮類、姜酚類和姜烯酚類不同部位對肝細胞的保護作用及可能作用機制，結果顯示：生姜油不同部位對四氯化碳與H2O2引起的大鼠肝細胞損傷、四氯化碳與撲熱息痛引起的小鼠急性肝損傷均具有不同程度的保護作用，以萜烯類保肝效果最好，其作用機制可能與抗氧化、清除自由基有關。

3.5對缺血性腦損傷保護作用

王軍等[25]采用小鼠急性全腦缺血再灌注損傷模型，發(fā)現(xiàn)生姜揮發(fā)油能顯著改善缺血再灌注模型小鼠腦組織含水量和MDA 含量，明顯減輕急性全腦缺血再灌注模型小鼠腦組織水腫，顯著提高腦組織Na+-K+-ATP 酶、Ca2+-ATP 酶和SOD活性，顯著降低MDA，提示：生姜揮發(fā)油對缺血再灌注性腦損傷具有明顯的保護作用，其作用機制與增強ATP酶、改善腦組織調節(jié)能量代謝、阻滯細胞內Ca2+超載、抑制脂質過氧化反應和清除自由基有關。

4　小　結

生姜揮發(fā)油作為生姜主要活性組分之一，提取方法工藝成熟，化學成分相對明確，具有抗氧化、抗菌、保肝、神經(jīng)保護等廣泛的藥理活性，在保健食品、化妝品及中藥新藥研究方面具有廣闊的開發(fā)與運用前景。

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(編輯顏冬)

1001-6910(2016)02-0075-03

R284.2

B

10.3969/j.issn.1001-6910.2016.02.35

王軍，研究員，wj13513891329@163.com

河南省科技發(fā)展計劃項目(082102310093)

2015-11-20