姜酚和姜醇的研究成果

姜酚和姜醇的研究成果姜是姜科姜屬多年生草本植物姜的根莖，是常用的中藥材，是一種藥食兩用植物。藥用部分為新鮮根狀莖，具有解表散寒、溫中斷嘔、化痰止咳、解魚蟹毒的成效[1].姜的化學(xué)成分可歸為3類[2]:精油、姜辣素和二苯基庚烷類。姜精油是指從根莖頂用水蒸氣蒸餾的方法提取出來的揮發(fā)性成分，幾乎不包括高沸點(diǎn)成分，具有濃郁的芳香氣味，外觀顯示為透明、淺黃到桔黃的液體，是一種復(fù)雜的混合物。姜的香氣部分風(fēng)味取決于其精油成分，香氣成分重要有姜烯酚、姜醛、姜醇、姜酮、樟烯等十幾種芳香物質(zhì)，精油量是衡量生姜加工特性的主要指標(biāo)[3-].隨著分析技術(shù)的發(fā)展，對(duì)姜精油的構(gòu)成獲得了一系列進(jìn)展。為有效鑒定其成分，分析前多采取液相色譜(LC)法將姜精油分為碳?xì)浠衔锖秃趸衔?，以至將含氧化合物進(jìn)一步分成若干組分。姜精油成分重要為萜類物質(zhì)，如單萜類α-蒎烯、β-水芹烯，倍半萜類的α-姜烯、β-紅沒藥烯等[5].這2類物質(zhì)的含氧衍生物大多有較強(qiáng)的香氣和生物活性。由于過去對(duì)姜風(fēng)味成分和藥效成分及其在加工貯藏經(jīng)過中的變化了解不夠清楚，亦或是成分名稱翻譯不規(guī)范等原因，造成了一些姜成分的名稱混同不清，其中姜酚與姜醇尤為嚴(yán)重，以至通用，將二者混為一談，但實(shí)際中二者并非同種成分。姜辣素的重要成分為姜酚類(gingerols)、姜烯酚類(shogaols)、姜酮類(zingerones)、姜二酮類(gingerdiones)、姜二醇類(gingerdiols)等不同類型[6].孫亞青等[7]利用蒸餾萃取法(SDE)從姜中萃取生姜精油，通過GC、GC-MS技術(shù)進(jìn)行定性與定量分析，精油的重要成分以萜烯類化合物為主。采取峰面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算，姜精油中姜醇的相對(duì)量為0.05%.另外，對(duì)于姜醇的報(bào)道也存在許多不同的認(rèn)識(shí)。因而，本文就姜中姜酚以及揮發(fā)油中的姜醇成分的構(gòu)造、藥理作用以及應(yīng)用進(jìn)行討論。1姜酚1.1姜酚的構(gòu)造姜酚有文獻(xiàn)稱其為姜辣素、姜醇等，但它們與姜酚是不同的概念。姜辣素(pungentprinsiple)是姜中一類與辛辣味相關(guān)物質(zhì)的總稱，包含姜酚類、姜腦類等。而姜醇為生姜揮發(fā)油中的成分。姜酚包含單芳環(huán)和雙芳環(huán)庚烷2類。單芳環(huán)姜酚又包含6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚和12-姜酚、甲基-6-姜酚等，構(gòu)造見圖1.雙芳環(huán)庚烷類姜酚也包括很多成分，其構(gòu)造差別重要是芳環(huán)取代基不同。姜酚類構(gòu)造中都有C3-羰基和C5-羥基，使得姜酚的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在酸性條件下，C-4的活潑氫極易與C-5的羥基一起脫水構(gòu)成姜烯酚;在加熱或堿性條件下，C-4和C-5間的碳碳鍵斷裂構(gòu)成姜酮和相應(yīng)的醛。姜酚在姜中的量較少，穩(wěn)定性差，對(duì)于提取分離工作加大了難度。1.2姜酚的分析測(cè)定姜酚是姜中的重要活性成分，對(duì)姜酚的精確測(cè)定對(duì)于姜及其產(chǎn)品的品質(zhì)鑒定以及姜的藥效學(xué)研究具有主要意義。由于姜酚在姜中的量少，干擾測(cè)定的成分多，化學(xué)和熱不穩(wěn)定性等，為姜酚精確測(cè)定增長(zhǎng)了難度。當(dāng)前姜酚的分析測(cè)定重要是采取高效液相色譜(HPLC)檢測(cè)。王麗等[8]利用HPLC測(cè)定母姜與子姜中6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚的量，采取InertsilODS-SP色譜柱(250mm×4.6mm,5μm)分析，二元線性梯度洗脫，紫外檢測(cè)器在280nm波長(zhǎng)下檢測(cè)，結(jié)果顯示母姜與子姜中6-姜酚量分別為3.0614、1.7752mg/g,8-姜酚量分別為0.9660、0.7821mg/g,10-姜酚量分別為0.7514、0.4780mg/g.陳燕等[9]以辣椒堿作外標(biāo)，用C18色譜柱，水-乙腈作流動(dòng)相梯度洗脫，使用光電二極管陣列檢測(cè)器(PDAD)，采取程序加溫方式，用HPLC測(cè)定了姜油樹脂中以姜酚和姜烯酚為代表的姜辣素，此法無須純品標(biāo)樣，但所測(cè)結(jié)果是姜酚總量。張雪紅等[10]采取HPLC法，使用6-姜酚對(duì)照品，用BondpakC18色譜柱，以甲醇-水-冰乙酸(35∶64∶1)溶液為流動(dòng)相，在體積流量1.0mL/min下，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法不經(jīng)分離直接測(cè)定了姜中的6-姜酚。曲翔等[11]以6-姜酚肟為內(nèi)標(biāo)測(cè)定姜及其制品中6-姜酚的量，色譜柱為DiamonsilC18柱，流動(dòng)相為乙腈-水系統(tǒng)梯度洗脫，體積流量1mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng)280nm,結(jié)果表示清楚，6-姜酚在10.55~2700μg/mL,6-姜酚肟在10.43~2670μg/mL時(shí)峰面積與質(zhì)量濃度呈良好線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.9983和0.9998.6-姜酚的檢測(cè)限為2.12μg/mL,6-姜酚肟的檢測(cè)限為2.09μg/mL.6-姜酚對(duì)6-姜酚肟的相對(duì)校正因子為1.285,相對(duì)保留時(shí)間為1.782,RSD2.4%,用內(nèi)標(biāo)法和外標(biāo)法測(cè)定的結(jié)果無顯著差別，測(cè)得生姜、干姜和姜酒中6-姜酚量分別為1.86、3.04、0.115mg/g.王維皓等[12]以克己6-姜酚為對(duì)照品，用AlltechC18色譜柱，以乙腈-甲醇-水(43∶5∶52)作流動(dòng)相，在280nm波優(yōu)點(diǎn)，采取程序加溫方式，用HPLC標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)得生姜中6-姜酚的量在1.35~2.87mg/g.采取HPLC可在常溫下測(cè)定，能最大限度地減少誤差，然而，姜酚色譜峰以及內(nèi)標(biāo)都需要姜酚對(duì)照品，是其限制性因素。另外，對(duì)姜酚的測(cè)定方法還有氣相色譜與質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用法、HPLC-MS聯(lián)用法和HPLC與紫外光譜(HPLC-UV)聯(lián)用法[13].1.3姜酚的藥理作用2080年代至今，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)姜酚及其同系物的分子構(gòu)造、藥理作用進(jìn)行了大量研究，證明了姜酚具有強(qiáng)心、保肝利膽、調(diào)血脂、抗血小板聚集、抗氧化、抗腫瘤、抗炎、止痛的藥理作用。1.3.1強(qiáng)心作用生姜醇提取物對(duì)麻醉貓血管運(yùn)動(dòng)中樞有興奮作用，對(duì)心臟也有興奮作用，而且可擴(kuò)張血管，促進(jìn)血液循環(huán)，研究表示清楚其有效成分是姜酚類物質(zhì)。姜辣素中的6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚可通過激活骨骼肌漿內(nèi)質(zhì)網(wǎng)某種相關(guān)酶，增長(zhǎng)心肌細(xì)胞肌漿內(nèi)質(zhì)網(wǎng)攝取而加強(qiáng)心肌收縮力，姜酚的強(qiáng)心作用隨側(cè)鏈碳原子數(shù)的增長(zhǎng)而降低[14].8-姜酚(1×10?6~3×10?5mol)對(duì)豚鼠的離體左心房有增長(zhǎng)收縮能力的作用，對(duì)豚鼠右心房既有增長(zhǎng)收縮能力的作用，又有變時(shí)性(chronotropic)作用。8-姜酚(3×10?6mol)能夠增長(zhǎng)離體心房細(xì)胞的縱向收縮的水平和速率。固然8-姜酚能增長(zhǎng)心房收縮壓，但1×10?6~3×10?5mol的8-姜酚幾乎不影響豚鼠左心房的功能。用鈣電極測(cè)定胞間的鈣離子濃度表示清楚：8-姜酚(3×10?6~3×10?5mol)加速心肌網(wǎng)的鈣離子吸收。姜酚(1×10?6~3×10?5mol)激活心肌網(wǎng)Ca2+-ATP酶活性[15].1.3.2保肝利膽以Wistar雄性大鼠為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，通過膽管給予姜酚，0.5~1h后，大鼠膽汁的分泌顯著增長(zhǎng)(作用類似于脫氫膽酸鈉)。6-姜酚的利膽作用在給藥4h后仍很明顯，10-姜酚的利膽作用弱于6-姜酚[16].1.3.3抗凝血體外實(shí)驗(yàn)證明，姜酚能夠抑制凝血酶原激酶誘導(dǎo)的血小板聚集。姜提取物可抑制血小板環(huán)氧合酶產(chǎn)生，抑制凝血酶原激酶產(chǎn)生、血小板聚集，且存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。干姜水提物能強(qiáng)烈抑制血小板聚集，并存在劑量依靠關(guān)系[14].Karen等[17]以為姜酚是一類新型、有潛力、可望替代阿司匹林的血小板活性抑制劑，姜酚抑制花生四烯酸誘導(dǎo)的血小板聚集效果與阿司匹林類似(EC50=0.75μmol/L)。1.3.4抗氧化何麗婭等[18]在家兔急性完全性腦缺血再灌注模型上觀察生姜的腦復(fù)蘇效應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)生姜提取液(0.7g/kg)能抑制腦組織脂質(zhì)過氧化產(chǎn)品丙二醛(MDA)的生成，提升腦組織中超氧化物歧化酶(SOD)活性和Na+,K+-ATP酶活性，去除體內(nèi)自在基所造成的神經(jīng)細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化性損傷，減輕腦細(xì)胞膜的通透性;能有效保衛(wèi)缺血再灌注大腦的過氧化氫酶活性，同時(shí)改善缺血組織代謝和缺氧狀態(tài)，減少乳酸生成，進(jìn)而減輕組織代謝性酸中毒;一定水平上保衛(wèi)細(xì)胞膜的完好性。生姜提取液中的重要成分為姜酚，揣測(cè)生姜提取液的上述抗氧化活性是由姜酚產(chǎn)生的。1.3.5抗腫瘤Park等[19]利用ICR小鼠皮膚腫瘤模型，證明6-姜酚具有抗腫瘤刺激因子活性的作用。部分使用6-姜酚可明顯抑制7,12-雙苯蒽引起的雌性ICR小鼠的表皮乳頭狀瘤生成。Park等[19]研究了6-姜酚誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞凋亡作用，發(fā)現(xiàn)30~50mol/L姜酚可明顯抑制HL-60細(xì)胞的DNA合成和活性，研究結(jié)果表示清楚6-姜酚具有細(xì)胞毒活性和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡作用。生姜乙醇提取物中的6-姜酚可明顯抑制Datlons淋巴腹水瘤細(xì)胞和人淋巴細(xì)胞生長(zhǎng)，顯著抑制中國(guó)大田鼠卵巢細(xì)胞和Vero細(xì)胞生長(zhǎng)，并明顯抑制DNA對(duì)胸腺嘧啶核苷酸的攝取[20].1.3.6其他干姜醇提物及其所含姜酚和姜腦有顯著滅螺和抗血吸蟲作用，5mg/L姜酚可完全消除曼氏血吸蟲毛蚴對(duì)蝸牛以及尾蚴對(duì)小鼠的感染。Manjree等[21]報(bào)道了6-姜酚可抑制昆蟲生長(zhǎng)，使昆蟲厭食、體積收縮直至死亡。2姜醇2.1姜醇的構(gòu)造英文ginge和zinger均為姜的意思，而gingerol和zingiberol都以“ol〞結(jié)尾，人們常將2個(gè)詞都譯為姜醇，可能是姜醇與姜酚用詞混亂的原因。在一些文獻(xiàn)報(bào)道中許多都將姜醇與姜酚混用，實(shí)際上大部分是對(duì)姜酚的闡述，而對(duì)姜醇的報(bào)道較少，對(duì)于姜醇的構(gòu)造有許多不同的認(rèn)識(shí)。林正奎等[22]在四川生姜精油化學(xué)成分研究中，利用GC-MS-DS技術(shù)和Kovats保留指數(shù)的方法在生姜精油中鑒定出42個(gè)香氣成分。結(jié)果表示清楚四川生姜精油中單萜烯以β-水芹烯為主，單萜含氧組分雖多，但量都較低;而倍半萜量較高，重要含有α-姜烯、β-紅沒藥烯、β-檀香醇、芳-姜黃烯和姜醇(1)等。且其中含有高沸點(diǎn)的倍半萜含氧成分，表示清楚四川生姜精油香氣的連續(xù)性。Brooks等[23]在生姜精油中發(fā)現(xiàn)了一種萜烯醇，稱為zingiberol(2)，提到生姜精油具有連續(xù)香味，以為zingiberol賦予了姜連續(xù)的香味。Li等[24]采取GC-MS-DS技術(shù)，對(duì)水蒸氣蒸餾法提取的來風(fēng)生姜精油進(jìn)行分析鑒定。結(jié)果表示清楚，精油中重要含有單萜類單萜醇、醛、酯等含氧衍生物，倍半萜類等;高含量的單萜及其含氧衍生物構(gòu)成了生姜清雅的香氣特征。根據(jù)GC重要峰(保留時(shí)間33.50)、對(duì)應(yīng)的MS(m/z)和相對(duì)豐度與文獻(xiàn)中姜醇的匹配度89%,確定來風(fēng)生姜的姜醇(3)量為0.51%,經(jīng)鑒定其分子式C16H28O.Varma等[25]以為zingiberol是β-eudesmo(l順勢(shì)環(huán)和反式環(huán)結(jié)合)立體異構(gòu)的混合物(4)，而且已經(jīng)通過NMR法確定。以上得到的姜醇構(gòu)造見圖4.2.2姜醇的合成生姜中姜醇的量少，不易分離。姜醇的生產(chǎn)還重要以合成為主。2.3姜醇的藥理作用及臨床應(yīng)用關(guān)于姜醇的報(bào)道較少，對(duì)其作用的研究更是有限，更多的是將其與姜酚混同。2.3.1抗腫瘤明尼蘇達(dá)大學(xué)研究人員在研究中將40只實(shí)驗(yàn)鼠分成2組，這些鼠均接種人類結(jié)腸癌細(xì)胞。其中20只鼠在接種癌細(xì)胞前后分別打針6-姜醇，每周3次，每次0.5mg.另外20只實(shí)驗(yàn)鼠以同樣方式打針稀乙醇溶液，作為對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示清楚，打針6-姜醇的實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)癌細(xì)胞生長(zhǎng)速度比對(duì)照組明顯要慢。實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)腫瘤約在接種癌細(xì)胞15d后構(gòu)成，打針6-姜醇的實(shí)驗(yàn)鼠僅有4只體內(nèi)出現(xiàn)能夠檢測(cè)到的腫瘤，而對(duì)照組實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)構(gòu)成腫瘤的數(shù)目高達(dá)13只。打針6-姜醇的20只實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)構(gòu)成腫瘤的時(shí)間也比對(duì)照組明顯滯后，前者為接種癌細(xì)胞后38d,后者是28等[27]利用ICR小鼠皮膚腫瘤模型，證明6-姜酚具有抗腫瘤刺激因子活性的作用。部分使用6-姜酚可明顯抑制7,12-雙苯蒽引起的雌性ICR小鼠的表皮乳頭狀瘤生成。Park等[27]研究了6-姜酚誘導(dǎo)的HL-60細(xì)胞凋亡作用。發(fā)現(xiàn)30~50μmol/L姜酚可明顯地抑制HL-60細(xì)胞的DNA合成和活性，6-姜酚誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞毒和抑制細(xì)胞繁衍物質(zhì)與細(xì)胞凋亡有關(guān)，研究結(jié)果表示清楚6-姜酚具有細(xì)胞毒和細(xì)胞抑制劑作用。2.3.2在靜脈穿刺困難患者中的應(yīng)用陳美琴[28]選擇45例淺靜脈穿刺困難的患者，采取本身對(duì)照法，試驗(yàn)組使用姜醇部分涂擦后一次穿刺成功率為93.3%,而對(duì)照組1次穿刺成功率僅為62.2%;靜脈炎組11例的紅、腫、痛癥狀有明顯改善，有5例患者硬化血管彈性得以恢復(fù)。結(jié)果表示清楚，姜醇的使用能夠提升淺靜脈穿刺困難患者的靜脈一次穿刺成功率;使用姜醇對(duì)于靜脈炎的治療有一定的療效。2.3.3在預(yù)防長(zhǎng)春瑞濱所致化療性靜脈炎中的應(yīng)用張春貴等[29]將72例肺癌手術(shù)后化療患者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，對(duì)照組采取慣例方法預(yù)防長(zhǎng)春瑞濱所致的化療性靜脈炎，實(shí)驗(yàn)組在慣例治療的基礎(chǔ)上采取姜醇與紫花燒傷膏外涂進(jìn)行預(yù)防，觀察并記錄輸注長(zhǎng)春瑞濱2個(gè)療程后靜脈炎的發(fā)生情況，結(jié)果表示清楚，部分外涂姜醇與紫花燒傷膏能有效降低化療性靜脈炎的發(fā)生。3結(jié)束語(yǔ)姜是一種開發(fā)價(jià)值很大的經(jīng)濟(jì)，在醫(yī)藥、食品、香料工業(yè)中開發(fā)前景廣闊。作為傳統(tǒng)中藥，歷版〔中國(guó)藥典〕都有收載。其成分復(fù)雜，重要是倍半萜和單萜類，生物活性多樣，具有抗微生物、調(diào)節(jié)血脂、抗炎、抗衰老等作用。其成分包含精油、姜辣素和二苯基庚烷類成分。姜酚類成分為姜辣素重要活性成分，分為單芳環(huán)和雙芳環(huán)庚烷2類，對(duì)姜酚的精確測(cè)定對(duì)于干姜及其產(chǎn)品的品質(zhì)及姜的藥效學(xué)研究有著特別主要的意義。由于姜酚的量較少，干擾測(cè)定的成分較多，化學(xué)和熱不穩(wěn)定性，增長(zhǎng)了其測(cè)定的難度。對(duì)姜醇的報(bào)道較少，部分將姜酚與姜醇混同。藥理作用方面，姜酚已被證明具有強(qiáng)心、保肝利膽、調(diào)血脂、抗血小板凝聚、抗氧化、抗腫瘤等作用;姜醇自己報(bào)道相對(duì)較少，其作用研究更是有限，與姜酚類似具有抗癌作用，但機(jī)制未見報(bào)道。本文就姜酚與姜醇構(gòu)造及藥理作用進(jìn)行總結(jié)和討論，不難發(fā)現(xiàn)對(duì)姜酚的研究較為深切進(jìn)入，對(duì)其構(gòu)造和藥理作用較為明確;而姜醇的研究則較少，姜醇在文獻(xiàn)中出現(xiàn)多種不同構(gòu)造，以至與姜酚混同，原因重要是：(1)翻譯不規(guī)范;(2)沒有明確定義姜醇;(3)沒有統(tǒng)一的對(duì)姜酚的認(rèn)識(shí)等。為了糾正這種情況，應(yīng)該對(duì)姜中姜酚、姜醇的認(rèn)識(shí)達(dá)成共鳴，并加以定義，構(gòu)成一種完好的系統(tǒng)理論。以下為參考文獻(xiàn)[1]張貴君。中藥鑒定學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2002.[2]盧傳堅(jiān)，歐明，王寧生。生姜的化學(xué)成分分析研究概述[J].中藥新藥與臨床藥理，2003,14(3)：215.[3]LawrenceBM.Progressinessentialoil[J].PerfumFlavorist,1997,22(5)：74-76.[4]張相年。姜精油的研究進(jìn)展[