生姜提取物在食品贮藏保鲜中的应用

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1、生姜提取物在食品贮藏保鲜中的应用周纷;杨文晶;冯叙桥;张骏龙;刘丹;邓亚军;刘欢【摘 要】生姜是药食两用植物,被广泛用作香辛料类调味品.生姜提取物化学成分比 较复杂,主要有姜辣素、挥发油和二苯基庚烷等多种天然成分,具有良好的抗菌作用 和抗氧化作用,被广泛应用于食品保鲜.该文介绍了生姜提取物的主要成分,阐明了活 性成分的抑菌作用,综述了生姜提取物在食品贮藏保鲜中的应用现状,并结合实际展 望了生姜提取物的发展与应用前景.期刊名称】食品与发酵工业年(卷),期】2016(042)010【总页数】6页(P287-292) 【关键词】 生姜提取物;主要成分;抑菌;贮藏保鲜【作 者】 周纷;杨文晶;冯叙桥;

2、张骏龙;刘丹;邓亚军;刘欢【作者单位】 渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州,121013;渤海大学食品科学 与工程学院,辽宁锦州,121013;渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州,121013;渤 海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州,121013;渤海大学食品科学与工程学院,辽宁 锦州,121013;渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州,121013;渤海大学食品科学 与工程学院,辽宁锦州,121013【正文语种】 中 文生姜(Zingiber officinale Rose )是一种食药两用的植物，是广泛使用的香辛料调味品，无毒副作用。由于生姜含有蛋白质、多种维生素、胡萝卜素等营养成分和

3、挥发 油、姜辣素等多种活性物质，使其在调味料、美容和保健等多方面具有应用价值。 现代科学证实生姜具有抗衰老、抗氧化、抗肿瘤、抗炎、降血脂、降血糖等药理作 用1-3，其抗氧化能力类似于叔丁基对苯二酚(TBHQ)、丁基羟基茴香醚(BHA)和 丁基羟基甲苯(BHT)的结合4-6。从姜中还可以提取生姜蛋白酶，它是新型的植物 蛋白酶资源，其结构和性质与木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等具有很多相似性，可应用 于食品中的肉类嫩化7。生姜提取物不仅具有浓郁的香气、独特的辛辣味以及较强的抑菌、保鲜、护色等作 用，而且安全性高，具有极大的开发利用价值和应用前景8。本文通过总结生姜 提取物的主要活性成分，阐述了生姜提取物的

4、抑菌作用，综述了生姜提取物在果蔬 肉品贮藏保鲜及其他食品方面的应用现状，展望了生姜提取物的发展与应用前景， 以期为生姜提取物在食品贮藏保鲜中得到更广泛的应用提供参考。生姜的化学成分比较复杂，其中含有的姜精油和姜辣素等特殊成分，具有浓郁的香 气和强烈的辛辣味，是人们日常生活中烹调动物性食物常用的调味品的主要成分8-9，同时二者也是生姜中的主要抗菌成分，具有较强的防腐、抗氧化能力，应 用于食品的贮藏保鲜，可以得到较好的效果10。1.1 生姜主要化学成分目前研究发现生姜含有100多种化学成分，主要可分为挥发油(volatile oils)、姜 辣素(Gingerol)和二苯基庚烷(Diphenylh

5、eptane)3大类11-12，还含有多种氨基 酸、维生素及铁、铜、锰、锌、铬、镍、钻、锗等多种微量元素以及多种功能性成 分。生姜中的姜辣素是生姜中具有辣味物质的总称，为多种物质组成的混合物9，包 括姜酚类(Gingerols)、姜烯酚类(Shogoals)、姜铜类(Zingerone)、副姜油酮类 (Deputy giner oil ketone)、姜二酮类(Gingerdiones)和姜二醇类(Gingerdiols) 等6类物质，其中，姜酚类的主要化学成分为6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚；姜烯 酚类的主要化学成分为6-姜烯酚、8-姜烯酚、10-姜烯酚12。在这些成分中，姜 酚类物质的含量

6、和生物活性最高13。生姜挥发油是存在于生姜中的一类具备芬芳气味，在常温下易挥发并随水气蒸馏出 来的油状液体，它是多种成分的混合物，主要用于食品及饮料的加香调味，其主要 成分为低沸点的倍半萜烯类碳水化合物、氧化倍半萜烯化合物、单萜烯类碳水化合 物和氧化单萜烯类化合物。其中，倍半萜类碳水化合物占50%60%，氧化倍半 萜烯类占17%8。二苯基庚烷是一类具有1,7 一二取代苯基并以庚烷骨架为母体结构的化合物的统称， 由线性二苯基庚烷类和环状二苯基庚烷类两类化合物组成，具有抗氧化活性 9,14。 此外，生姜还含有脂类、淀粉、膳食纤维、色素、蛋白质和矿物质等多种营养成分，其中总脂类5.7%14.5%，总

7、可溶性糖2.02%5.345%，纤维5.23%5.95% , 粗蛋白7.98% 10.04%，淀粉5.78% 8.88%，干物质含量达到总含量的 1.32%15.5% 15。生姜因为含有多种功效化学成分，在食品、医药、香料工业等领域中得到了比较广 泛的应用，进一步开发生姜的药用价值和保健功效仍是食品科学和技术值得研究的 一个课题。1.2 生姜提取物的抗菌作用 生姜中的挥发油姜精油具有较强的抗真菌活性，姜辣素和二苯基庚烷具有较强的抑 菌防腐及抗氧化作用16-17。它们通过改变微生物细胞壁和细胞膜的通透性、破 坏细胞内的遗传物质以及干扰细胞内多种酶的活性等途径产生抑菌作用，可以有效 地杀死食品表面

8、的有害微生物8，从而防止火腿、香肠等肉制品、果蔬以及水产 品的腐败变质13。这些功效使得生姜及其提取物成为一种安全无毒的天然保鲜剂。生姜及其提取物的抗菌作用早有记载（表1）。姜黄素是从姜黄中分离出来的一种非常重要的天然组分，具有多种生物活性，邓开野18和陈燕19等的研究发现姜黄 素不仅可以调节吞噬细胞的活性，还可以对玫瑰毛藓菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆 菌等有着强烈的抑制作用，而且姜黄素和姜黄挥发油对红色毛藓菌也有较强的抑制 作用。赵晋14将姜精油和姜辣素及其混合物三者抑菌作用的强弱进行了比较，结 果表明姜辣素、姜精油及其两者的混合物均有一定的抑菌效果，三者的抑菌效果强 弱顺序依次是：姜辣素姜辣

9、素和姜精油混合物姜精油，其中姜辣素对枯草芽胞 杆菌和酿酒酵母具有抑制作用，姜精油抑菌作用主要表现在对金黄色葡萄球菌和枯 草芽胞杆菌，姜辣素和姜精油的混合物对金黄色葡萄球菌、枯草芽胞杆菌及其酿酒 酵母均有很好的抑制效果。在食品工业中天然防腐剂的开发历来受到较大重视，生物保鲜技术除了较好的效果 外，还能在一定程度上提高贮藏食品的安全性26。生姜的抗菌作用可在生物保鲜 技术中加以有效利用，很多研究者采用生姜提取物或者生姜、洋葱、大蒜等提取物 的混合物作为天然保鲜防腐剂应用到食品贮藏和加工中。2.1 生姜提取物在肉品保鲜中的应用 肉类是人类获取蛋白质的主要来源，新鲜的肉类因含有较高的水分和多种营养成分

10、， 因此在常温下不耐贮藏，容易受微生物、光和热等多种因素的影响而发生腐败变质 8。冷却肉因具有安全卫生、滋味鲜美、营养价值高的优点，受到消费者青睐。 为了延长肉类食品的保质期，将生姜及其提取物中的抑菌物质应用在猪肉、羊肉、 鱼肉等贮藏上，通过抑制肉中微生物生长和酶活力来保证甚至提高肉类食品的品质（表2）。MAHMMOD27等人研究了不同浓度（0、3%、6%）的生姜提取物对牛肉 物理化学特性的影响，在-18工浸泡2周后，发现6%生姜提取物浸泡的牛肉蒸煮 损失较低，且3%和 6%生姜提取物浸泡的牛肉风味较好。叶刚飒等28研究发现 当生姜提取物的质量分数为0.01%、缓冲液pH为7、预处理温度为30

11、工时，通 过一定时间的浸泡对猪肉具有最佳的嫩化作用。NAVEENA和MENDIRATTA29 研究了生姜提取物对牛肉的嫩化作用，发现生姜提取物可以显著改善牛肉的蒸煮率， 而且在感官上改善了制品的风味和质地。研究还发现14，将生姜蛋白酶用于肉类 嫩化时可起到蛋白水解酶的作用，不仅使肉质变得柔软、适口、多汁，而且能提高 肉的成品率和保质期8。因此，利用生姜开发天然防腐剂不仅具有防腐作用，还 具有提高品质的效果，应用前景广阔。2.2 生姜提取物在果蔬保鲜中的应用 果蔬产品鲜脆多汁，贮藏过程中因水分和营养成分流失、微生物侵染等原因，不容 易贮藏保鲜。目前，生姜提取物在鲜切苹果、樱桃、番茄等的贮藏保鲜中

12、得到了一 定的应用（表3）。生姜提取液中的姜辣素和各种挥发性油均可以有效地杀死果蔬表面的多种有害微生 物。蒲雪梅36通过生姜提取液浸泡采摘后的果实一定时间后，研究发现生姜提取 液对果实采后贮藏中微生物的生长繁殖有一定的清除作用和抑制作用，但当生姜提 取液浓度超过0.4 g/mL时，会引起营养物质的渗出，提供了一个相对有利于微生 物生长的环境，且在贮藏后期果实抗氧化能力下降迅速，对果实的保鲜反而不利。 因此，在果蔬贮藏保鲜中利用生姜提取液时，要注意控制适宜的使用浓度。对于鲜切果蔬而言，褐变不仅影响外观品质，而且还会破坏风味或营养物质。赵冬 晗37研究了生姜醇提取物和水提取物对鲜切马铃薯感官品质、

13、褐变和抗氧化活性 的影响，将鲜切马铃薯分别浸泡在生姜醇提取物和水提取物中10 min后，取出风 干，常温下贮存3 d，发现生姜醇提物处理过的马铃薯片感官品质较好，抑制褐变 方面效果较显著。同时，在此基础上优化了生姜醇提物制备工艺，为生姜在鲜切果 蔬贮藏保鲜过程中防治褐变的应用提供了实验依据。以上研究表明，生姜提取物在不同程度上提高了果蔬保鲜效果，延长了货架期，说 明以生姜提取物以及生姜与其他成分复配开发出食品天然植物防腐剂是有可能的， 也是有科学依据的。生姜提取物除了作为潜在的防腐剂用于多种食品的贮藏保鲜，还具有调味、护色、 抗氧化等作用，可用来有效提高一些食品的品质。EL-GHORAB45等

14、通过测定DPPH 自由基清除能力，发现生姜甲醇提取物的抗氧化能力高于生姜正己烷提取 物。近来研究又证明了生姜汁还具有良好的酒类澄清和凝乳作用，这与姜中含有的 生姜蛋白酶、姜醇、姜烯酚和姜酮等凝乳因子有关8，其主要作用的是生姜蛋白 酶。用生姜蛋白酶处理红葡萄酒，不仅提高红葡萄酒的澄清度，而且能较长时间保 持其澄清效果及色强度和色调等各项指标的稳定性7。 生姜及其提取物还具有一定的药理作用，生姜姜辣素中的姜酚类和姜酮类具有清除 自由基、抗氧化、抗突变、抗肿瘤、抗癌、抗病毒和调节免疫等功能，是生姜发挥 药理作用的主要活性成分29,46-48。CHAKRABORTY49等人研究发现6-姜酚 对细胞核D

15、NA具有结合作用，可诱导DNA构象发生变化，下调了 Hela细胞中NFkp, AKT和Bcl2基因的过表达，从而揭示了 6-姜酚诱导Hela细胞的凋亡机 理。LEE50研究发现6-姜酚可通过提高细胞的抗氧化能力，预防和治疗老年痴呆。 HSIANG等51 研究了姜铜具有改善小鼠因TNBS(三硝基苯磺酸)诱导的结肠炎。 此外，长期食用生姜可防治高血压、冠心病，抑制血栓形成，同时生姜对偏头痛尤 其是发作前期或缓解期脑血流速度增高的偏头痛有明显的缓解作用29。哈楠52 的研究发现生姜提取物对于因辐射导致的造血系统损伤有一定的保护作用，并能减 少细胞凋亡的数量，对因辐射造成的骨髓细胞损伤可能有一定的修复

16、作用。以上研 究表明，生姜及生姜提取物的药理作用比较明显，对人体保健具有较大的利用价值 天然保鲜剂是一种安全的食品添加剂，开发应用高效安全的食品保鲜剂已成为当今 世界食品保鲜剂重要的研究领域。生姜含有多种营养和生物功能成分，能用于多种 食品的贮藏加工，也对人体保健有一定作用，具有较高的开发利用价值。(1) 虽然生姜提取物对食品防腐保鲜的效果已经得到了众多研究的证实，但至今尚 没有明确确定出生姜提取物中最具抗菌活性的成分或单体，对生姜提取物对食品贮 藏保鲜的抗菌机理也没有从分子水平上进行研究或阐述。因此，不断提高生姜提取 物的提取分离技术，以进一步分离纯化生姜中最具抗菌活性的成分并确定其含量， 是今后要着重研究的问题，明晰此问题对生姜在食品贮藏加工中的进一步应用具有 重要的指导意义。