生姜的文献综述

生姜的文献综述作者单位：姓名：学号：【摘要】生姜作为一种全球范围内长期种植和大量食用的园艺作物，资源丰富，广泛种植于世界的热带和亚热带地区。中国是世界生姜主要种植国和出口国。中国是生姜发源地之一，是世界上最早栽培生姜的国家。现在姜的成分和功能被广泛地进行研究，姜的香气及风味取决其挥发性油姜精油，姜的辛辣风味主要来自非挥发性油姜油树脂中的姜辣素，并且姜中含有许多微量元素和对人体有益的成分。姜是古老的香料也是医药、食品、化妆工业的天然原料，而且是有附加价值有潜力的作物。目前，经过许多专家的研究就姜油的提取工艺已进行的研究较多也较为成熟，但对其不同提取方法提取挥发油和姜辣素组份分析，生姜中有效成份的认指工作，以及关于姜辣素组份的合成和其天然姜辣素的化学结构研究开展得较少，生姜的精加工及其相关应用还未完善，有待于进一步探讨。本文献综述将会对生姜的生产、化学物质及其提取物质、利用研究进展、药理作用、现在加工技术、未来展望等进行叙述。【关键词】生姜研究方法作用功效加工应用前景【引言】姜通称生姜，为姜科植物姜的鲜嫩茎，属多年生草本宿根植物。原产东南亚，我国自古就有栽培，中部和南部地区普遍分布。从19世纪开始，姜就被广泛地进行研究，但直到二十世纪70年代后我们对姜的化学组分与其感官特性的关系才开始有了一些认识，姜的香气及风味取决其挥发性油成分姜精油，姜的特征性辛辣风味主要来自非挥发性油分姜油树脂中的姜辣素。我国卫生部将生姜规定为药食兼用资源。姜的研究是一个很有实用价值的课题。由于生姜化学成分复杂，组分的组成及含量的最终确定对于姜及其产品的品质鉴定、品种资源的普查和新品种选育、标准化种植以及姜的药效研究和食品加工都具有重要意义。【正文】姜是集调味品食品加工原料和药用为一体的高效多用途蔬菜我国近年来出口量逐步增加经济效益不断提高栽培面积逐渐扩大。1.生姜的生产概况1.1生姜的生产分布生姜广泛种植于世界的热带和亚热带地区。生姜栽培以亚洲和非洲为主，尤其以亚洲的中国、印度、马来西亚、菲律宾种植较多，欧美国家栽培极少。中国是世界生姜主要种植国和出口国，近年来，我国生姜栽培面积及总产量均占世界总量的40%左右。中国是生姜发源地之一，是世界上最早栽培生姜的国家。据史书记载，早在周秦时代我国就有种植、食用生姜的习惯，距今已有2000多年的栽培历史。姜属在我国共有14种，各地栽培的地方品种有几十个，著名品种有东北丹东、安徽铜陵白姜，山东莱芜片姜，湖北来风、黄冈的黄爪姜、台姜，江西上高的白丝姜、黄丝姜，东北大肉姜等。栽培面积较大的品种有山东莱芜片姜、广东疏轮大肉姜和密轮细肉姜、红爪姜、山东莱芜大姜、玉林圆姜等。据全国农业技术推广服务中心统计，我国已有20多个省份种植生姜，山东省种植面积最大，达5.1万hm²，安徽省种植面积超过1.2万hm²。[5]1.2生姜的分类姜的分类方法主要有两种：一是按生物学特性分类二是按产品用途分类。根据植物学特征和生长习性可以分为疏苗型姜和密苗型姜两类。山东的莱芜大姜和广东疏轮大肉姜是疏苗型姜的代表品种，此类姜植株高大(80～90cm)，分枝少，根状茎肥大，姜球数少，节间长单层排；而密苗型姜一般株高65～80cm，分枝数较多，排列紧密，姜球数较多，姜球较小，节间短姜球多呈双层或多层排列，其代表品种有山东莱芜片姜广东密轮细肉姜浙江临平红爪姜等。还可以根据用途分为食用型、药用型、加工型和观赏型。大多数品种为食用、药用兼用的品种，例如山东的莱芜大姜、广西的玉林圆肉姜和江西的抚州姜等。适于加工为腌制品、糖渍品和酱渍品的品种，有广州大肉姜、浙江红爪姜、铜陵白姜、遵义大白姜等，这些品种一般根状茎纤维少、肉质细嫩、含水量较高、质脆、辛香味浓而辣味淡。另外姜科姜属的莱舍姜（别名纹叶姜）、花姜（别名球姜或姜花）斑叶茗姜、壮姜、恒春姜、河口姜等属于观赏姜。[3]1.3现在生姜产业存在的问题1.生姜良种产业化水平较低我国栽培的生姜品种主要是传统地方品种，尽管不乏曾经在国内外市场享有很高声誉的地方名产品种，但随着国际市场对产品质量和加工产品类型多样化要求，专用品种少，性状缺点逐渐暴露，原有品种已不能满足生产和市场需求。2.生姜标准化安全生产配套技术尚不完善我国生姜科研水平相对滞后，对标准化栽培技术的研究尚少，目前我国制定的某些技术规程可操作性较差，难以规范姜农的栽培管理。加之农民的组织化程度低，使成熟技术的应用也受到制约。3.产品安全性遭遇较大挑战由于病虫害逐年加重，而新型高效低残留农药较少，或成本过高，姜农不得不使用低成本高毒农药，造成土壤环境及产品污染。如生姜贮藏过程中对姜蛆的防治，常导致产品六六六、涕灭威超标。此外，目前的生姜安全生产仅注重农药的控制，土壤、水分、大气环境尚未引起重视（如重金属污染问题）。4.生姜产业链较短，产品附加值较低目前我国生姜加工主要以保鲜、风干、腌渍产品为主，尚缺乏精深加工的技术与工艺，导致加工副产品增多，原料及副产品浪费严重，产品增值不显著。另外，初级加工产品不仅价格低，效益差，而且易造成贸易争端（反倾销与技术贸易壁垒）。5.生姜生产加工全程质量追溯体系尚不完善国外上市的产品多要求具有质量标记卡，据此卡可通过网络查找到该产品的栽培履历、加工过程、质量责任人等，一旦发现问题，企业可根据缺陷产品召回计划，启动产品召回程序，维护消费者的利益。而我国在这一方面的工作尚刚刚起步，全面的质量追溯体系尚未建立，许多问题尚需研究探讨。2.生姜风味物质及其提取方法2.1生姜的化学物质[6],[11],[2]生姜组分较复杂，包括碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质、辛辣素、油脂及少量挥发性油分。经分析，生姜含有1.8%蛋白质，8%碳水化合物，4%～7%粗纤维及丰富维生素A、C和B族维生素，并含有钙、磷、铁、钾等矿质元素。生姜风味感官特性主要由两种物质赋予：姜精油和姜辣素。姜精油是生姜中挥发性油分，为生姜提供香气和部分风味；姜辣素不具有挥发性，为生姜提供特征性辛辣风味。生姜风味受到产地、干燥条件、酶、提取方法等多种因素影响。目前，人们已发现对新鲜生姜呈香影响最大的是一系列单萜类物质，如香叶醇，芳樟醇，及香叶醛等。氧化倍半萜烯含量较少，但对生姜风味特征影响也较大。对生姜呈现特征性辛辣风味主要是一系列具有3–甲氧基–4–羟基苯基官能团的酚类、酮类物质。2.1.1姜精油姜精油是指从生姜根茎中用水气蒸馏方法得到挥发性组分，几乎不含高沸点成分，具有浓郁芳香气味；主要应用于食品及饮料加香、调味，也是国内外市场均需求而价格不菲香精原料和药用原料。经水蒸气蒸馏得到生姜精油得率一般为1.5%～2.5%，生姜精油是一种透明、浅黄到橘黄可流动液体。其中，桉树脑、里哪醇、香茅醇乙酸酯、龙脑、香叶醛和香叶醇是鲜姜香气最主要呈香组分；且不同品种及地域生姜油成分及含量也不相同。2.1.2姜辣素姜辣素是指利用有机溶剂从提取过挥发油的生姜根茎中所提取不具挥发性油分。姜辣素是姜主要辣味成分，是多种物质混合物，其组成中均含有3–甲氧基–4–羟基苯基官能团。根据该官能团所连接脂肪链不同，可把姜辣素分为6类：姜醇类、姜烯酚类、副姜油酮类、姜酮类、姜二酮类、姜二醇类。姜辣素同样具不稳定性，易受周围环境影响而发生变化。如姜醇加热到200℃以上时，则会发生逆羧醛缩合反应生成姜酮和相应脂肪醛；姜醇、姜烯酚等在碱性水溶液中发生水解反应得到姜酮和相应脂肪醛；姜醇在过氧酸（如过氧乙酸）存在条件下，发生氧化水解反应。2.1.3姜油树脂姜油树脂是指利用有机溶剂从生姜根茎中提取油分，其既含有少量姜油挥发性成分，也含有姜油不具备非挥发性姜辣素、脂质、树脂和碳水化合物。姜油树脂是一种深琥珀色至深棕色粘稠液体，几乎不溶于水，醇溶度也较低，静置后可产生粒状沉淀。姜油树脂化学组成通常较稳定，但其中姜辣素中姜酚类物质化学性质不稳定，所以在贮藏过程中也会发生组分变化。2.1.4姜酚姜酚是指利用有机溶剂从提取过挥发油的生姜根茎中提取不具挥发性油分。姜酚类物质易受酸、碱、热等因素影响而破坏，生姜及其制品经加工或贮存后，姜酚含量降低。姜酚是生姜原料中天然存在一类辣味物质成分，是生姜主要活性成分。2.1.5黄酮黄酮类化合物是植物次级代谢产物之一，生姜含有黄酮类化合物，具有较强抗氧化活性，并强于柠檬酸和抗坏血酸。黄酮类化合物除具抗氧化性质外，还有降血糖、降血脂、抗菌、消炎、抗氧化、抗衰老、治疗心脑血管疾病、消除体内自由基等保健功能。2.1.6蛋白酶生姜蛋白酶是从生姜中提取一种新型蛋白质水解酶，与木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶同属硫醇类蛋白酶，能奇异水解脯氨酸的肽和蛋白质。新鲜生姜贮藏茎中蛋白酶活力最高，约为嫩茎4.5倍，为此，提取生姜蛋白酶应使用贮藏茎作原料。2.2生姜有效成分的提取方法[6],[11],[7]2.2.1水汽蒸馏法水汽蒸馏法是从姜中提取挥发性精油的最常用方法，该法是利用道尔顿分压定律，分离难溶于水的成分。通常是将鲜姜或干姜在蒸馏前立即捣碎，然后在常压或加压下通入水蒸汽以使姜油在低于其沸点的温度下馏出，主要获得姜中挥发性较大的精油，得率为1.5%～2.0%，这个方法操作简单，投资少，但缺点是蒸馏时间长，得油率低，且无法提取姜辣素组分，因而提取的姜精油风味与生姜有一定的差别。2.2.2溶剂浸提法这是获取姜油树脂的常用方法，包括直接溶剂浸提法和索氏提取法。前者将固态生姜直接浸泡在溶剂中，使姜中所含的有效成分按一定的规律如费克定律，逐渐溶解于溶剂中而被“浸泡”出来；后者利用对溶剂加热回流及虹吸原理，使固态生姜中的有效成分能够连续多次地被“新”的溶剂所萃取。以上2种溶剂浸提法获得的姜油树脂所含化学成分与选用溶剂关系很大，提取时大多选用极性强的溶剂，如乙醚、丙酮、甲醇、乙醇和乙酸乙酯。2.2.3压榨法这个方法是利用压榨机械手段对洗净的生姜进行直接处理，该法所得的姜油量除了与姜本身的质量有关外。也与姜的预处理和压榨设施的操作情况有关。而且，可以通过沉淀分离方法处理压榨产物，能得到上清液沉淀物两类不同产品。压榨法获得的是姜油混合物，包含非挥发性和挥发性姜油。2.2.4液体CO2浸提法和超临界CO2萃取法这种方法均以高压液体作为萃取溶剂，在6～8个大气压、32～35℃条件下，以CO2为超临界流体，把姜中的姜油萃取出来，然后将这些携带着姜油的CO2流体再经过由超临界状态或液态向气态的相转变，将其携带的姜油释放出来，这种方法可同时获得挥发性和非挥发性姜油组分。优点是无溶剂残留，选择性易于控制，且CO2是惰性气体，萃取分离可在常温下进行，能减少姜油中不稳定组分的分解，故抽提效率远远高于其他方法2.2.5提取方法小结提取姜精油的传统方法是水汽蒸馏法，提取姜油树脂的传统方法为溶剂浸提法和压榨法。但是水汽蒸馏法耗能大、姜油得率低，且风味差；溶剂浸提法只能获得姜油树脂，油品纯度低且残留溶剂。这些传统方法都不能对有效成分进一步分离。而近年来发展起来的超临界流体CO2萃取法，能在稳定的条件下高效地分离、提取姜油的目标组分，在耗能、得油率和品质上均优于传统的方法，且可将萃取和分离合而为一，能对萃取物组分进行分离。可是这种方法成本相较于其他的提取方法而言所用的设备和技术成本高，对于普遍推广有一定的难度。3.姜的综合利用研究进展生姜是—种很有开发利用价值的经济作物，除了能作为食材外，随着研究的进一步发展，它的另外一些利用价值也被发掘出来。下面就是一些研究的简述。3.1姜药用价值的利用近年来,随着食疗保健热在全世界范围的兴起,各国的食品、医药、生物学家对生姜的研究日益广泛与深入,其相应的生物制品已开始出现。姜既是一种常用的食品和调味品,也是一味临床应用十分广泛的中药,临床药用多以复方为主。姜的药用功效十分广泛,德国科学家研究证实,食用生姜及其制品具有防癌作用。丹麦科学家研究发现,生姜能减轻晕车、晕船等产生的头晕、恶心、呕吐等,目前已研制出一种防晕生姜胶囊。国外除用姜的有效成分分别制成强心剂、抗肿瘤剂、防晕剂和抗过敏制剂外,还开发了姜在保健方面的应用,如制成脱毛剂、口腔卫生制剂、戒烟剂等,亦有用其提取物作为脑血管障碍的治疗剂。国内姜产品,