高良姜(Alpinia officinarum Hance)是一种具有重要价值的天然香料植物,其根茎不仅具有独特的芳香气味,更具有突出的药用价值,是典型的药食同源植物资源。高良姜在中国的药用历史源远流长,文字记载最早可追溯至秦汉时期的《名医别录》,其性热味辛,归脾、胃经,具有温中散寒、和胃止呕、行气止痛等功效,是中医临床治疗脾胃虚寒证的经典芳香类温里药。现代药理学研究进一步揭示其多靶点、多途径的作用机制:通过双向调节胃肠运动、抑制胃酸过量分泌、促进胃黏膜细胞增殖与修复等机制发挥胃肠道保护作用;通过改善胰岛素敏感性、调节脂质代谢紊乱发挥代谢调控作用;此外,还通过清除自由基减轻氧化应激损伤和调控沉默信息调节因子1/叉头框蛋白O3等衰老相关信号通路发挥抗衰老效应等。
高良姜凭借独特风味在食品工业中展现出广泛的应用潜力。作为兼具定香与增香双重功效的天然香料,高良姜已深度融入全球饮食文化体系:从风靡世界的咖喱配方,到中国传统地方特色的潮汕卤水、十三香,再到现代餐饮中的火锅底料、腌制料和休闲食品调味料,其独特的辛香气味都扮演着不可或缺的角色。尤其在东南亚地区饮食文化中,高良姜是构成泰国冬阴功风味、马来西亚沙爹风味、印尼巴东菜等经典菜肴风味图谱的核心要素,其鲜明的辛辣芳香已成为该地区饮食文化的重要味觉标识。这味珍贵的香料通过古代海陆丝绸之路的贸易网络,经由中东地区扩散至欧洲大陆。早在中世纪时期,高良姜便成为各阶层竞相追捧的奢侈品,既用于提升肉类、蜜饯、香料酒的风味层次,也被纳入修道院药典作为消化剂,还被调制成早期的芳香制剂出现在贵族梳妆台上,历史文献显示,欧洲人对高良姜的使用已持续超过千年。
作为姜科山姜属多年生草本植物,高良姜主要分布在中国热带地区,以海南和广东南部地区为传统核心产区,广西与云南局部种植,中国台湾、福建、江西零星分布。其中广东湛江徐闻县凭借独特的火山灰质土壤和热带季风气候条件,形成了国内规模最大的高良姜种植带。据2024年最新统计数据显示,该县高良姜种植面积已达5.6万亩,年产量约2.8万 t(干制品),占全国总产量的近九成。作为典型的药食同源经济作物,高良姜在高端香精香料市场备受青睐,正推动从传统农产品向高附加值生物资源的转型,相关精深加工产品的开发已成为热带特色农业发展的重点方向。
由于高良姜挥发油是其独特风味和核心功效的主要物质基础,也是实现其高值化开发的关键靶点,但目前对高良姜挥发油的研究仍存在诸多不足与技术瓶颈。因此,本文以“高良姜挥发油(Alpinia officinarum Hance essential oil)”为主题在中国知网、PubMed、Elsevier、Taylor & Francis、MDPI、Wiley等数据库中进行系统文献检索,经VOSviewer可视化分析(图1)发现,现有研究主要集中于提取方法、分析检测、功能活性等基础层面,但仍存在明确的核心科学问题与技术短板:一是提取工艺存在同质化严重、提取效率偏低、活性成分保留率不足等问题,缺乏针对不同应用场景的定制化提取技术,且绿色高效提取工艺的工业化转化难度较大;二是挥发性香气成分的研究多停留在定性定量层面,对不同产区、不同采收期高良姜挥发油的特征风味差异及其核心贡献成分的作用机制研究不深入,难以支撑风味标准化生产;三是精油的创新应用研究存在脱节:现有研究普遍以高良姜粗提物为研究对象,较少明确区分或强调挥发油(精油)在功能或药效发挥中的主导作用,食品添加剂、医药保健等领域的应用多处于实验室阶段,缺乏从基础研究到产业化应用的完整技术链条,且其作用靶点的分子机制尚未完全明确,限制了高附加值产品的开发;四是现有研究缺乏系统性整合,未形成“提取-成分-活性-应用”的完整研究体系,难以为高良姜资源的全产业链升级提供全面的理论与技术支撑。
针对当前高良姜挥发油相关研究中存在的研究现状短板与核心技术瓶颈,中国热带农业科学院农产品加工研究所的袁源、周伟*,云南农业大学热带作物学院的姜蕊等系统梳理近年来高良姜挥发油领域的最新研究进展,重点围绕不同提取工艺的技术原理、操作特性及优劣对比,特征香气成分鉴定及其对整体风味的贡献,全面总结精油在食品添加剂、医药保健、日化用品等多领域的创新应用,多角度分析现有研究工作的优势与局限,明确当前研究亟待解决的核心科学问题与关键技术突破方向,旨在为高良姜特色资源的高值化开发与利用提供针对性的理论依据和技术参考,助力破解产业化进程中的技术瓶颈,推动这一特色南药资源全产业链的提质升级。
1 高良姜中香气成分的研究进展
作为著名的香料,高良姜的香气(即挥发油)是评价其质量的重要指标之一。早在1987年,李树珍等对产自广西的高良姜进行粉碎、加热提取挥发油,并采用气相色谱(GC)仪确定其主要成分是1,8-桉叶素(桉叶油醇);1992年,赵胜德等通过乙酸乙酯浸提法结合气相色谱-质谱(GC-MS)联用对比了广西钦州野生与栽培高良姜的挥发油,从中鉴定出77 种成分,其中 1,8-桉油素(桉叶油醇)、苄基丙酮、α-蒎烯等含量较高。随着科技的发展和现代分析仪器的普及,先进的提取技术、高效的分离方法以及高灵敏度的分析技术已被广泛应用于高良姜挥发性香气成分的研究中。这不仅有效提升了成分鉴定的准确性和效率,也为深入阐明其香气活性物质的组成、含量及构效关系提供了可靠的科学依据。
1.1 高良姜中香气成分的提取方法
由于提取原理与工艺不同,不同提取方法得到的高良姜挥发油,其成分组成、含量及香气特征均存在较大差异。因此,根据研究目标选择高效、稳定且具有针对性的提取方法,是准确表征高良姜香气特征及挖掘其潜在应用价值的关键。目前常见的提取高良姜香气成分的方法有水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、超临界CO2流体萃取法和吸附萃取法。
1.1.1 水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏是香料工业最常用的香气提取方法。其原理是利用多数香气成分的亲脂性、挥发性和水不溶性,通过水蒸气携带、冷凝后分层或离心纯化,获得高纯度的芳香成分。现有高良姜香气研究中,80%以上采用此法。
邹俊波等研究发现,高良姜水蒸气蒸馏过程中,桉叶油醇含量随蒸馏时间延长而显著增加(P<0.05),同时促进α-松油醇溶解,并发现4-苯基-2-丁酮含量的升高与挥发油乳化相关。Zhang Lanyue等研究表明,不同产地高良姜挥发油中桉叶油醇含量最高,并含有α-法尼烯、α-松油醇、γ-杜松烯等特征萜烯类化合物,表明其成分组成具有稳定性。研究表明,同一地区不同品种和年份高良姜挥发油成分组成相似,1,8-桉叶素含量稳定。高良姜不同部位挥发油成分差异明显:根、茎、叶含13 种共有成分,占总量80%以上,1,8-桉叶素等关键共有成分含量差异明显,呈现组织特异性分布;此外,花以石竹烯氧化物和β-石竹烯为主;果实则以α-和τ-杜松醇异构体为主。
但由于该技术需要长时间维持高温加热,易导致热敏成分分解或结构变化;不饱和化合物氧化;糖类、蛋白质等基质发生副反应,产生杂质和蒸煮、焦糊味等不良异味,影响香气成分的纯度和感官品质。同时馏出液含水量高,后续油水分离等处理不仅增加能耗,还可能造成部分水溶性香气成分损失,影响得率和香气特征。
1.1.2 溶剂萃取法
溶剂萃取法是利用合适的有机溶剂与目标粗粉混合,并通过浸提、回流或辅助技术分离和纯化香气成分的方法。文献报道中高良姜香气采用的有机溶剂有乙醇、石油醚、乙酸乙酯、正己烷或其混合溶剂体系;为提高目标成分的提取效率,研究多结合超声波辅助提取或微波辅助提取等现代提取技术,这些辅助手段能有效强化传质过程并缩短提取时间。
不同极性溶剂提取的高良姜香气成分在种类、含量及挥发性特征等方面均存在明显差异。汤利等从乙醇提取物中鉴定出22 种挥发性成分,主要包括:碳水化合物醇解反应产生的苯丙基结构有机物(如4-苯基-2-丁酮、苯丙醛、松油醇、桉叶油醇等)、呋喃类化合物(如5-羟甲基糠醛等),以及杜松烯、巴伦西亚橘烯等萜烯类及其衍生物。袁源等发现,石油醚提取物中1,8-桉叶素相对含量高达近40%,显著高于水蒸气蒸馏法和亚临界流体萃取法(P<0.05);并保留热敏性成分2-羟基-1,8-桉叶素,该成分不仅具有优于1,8-桉叶素的抑菌活性,还同时呈现出更为柔和持久的桉叶清香特征。陈智兰等研究发现,乙酸乙酯、正己烷提取物中5-羟基-1,7-二苯基-3-庚酮的相对含量最高,分别达到53%和37%,而桉叶油醇相对含量则极低,不足0.2%。
然而,采用此类方法萃取高良姜香气成分时,不可避免地共提出其中非挥发性和难挥发性成分,包括脂溶性色素、氨基酸、脂肪类等物质,导致萃取产物成分复杂化,影响后续香气组分的纯化与分析。
1.1.3 超临界CO2流体萃取法
超临界CO2流体萃取技术利用超临界流体,即处于温度和压力高于临界值的热力学状态的CO2流体作为萃取剂,从液体或固体中分离出特定成分。这种方法具有无毒、无臭、环保等特点,且由于CO2沸点低,能够有效保护热敏性香气成分。
林丽静等对比研究表明,超临界CO2流体萃取法提取高良姜精油在提取率、成分种类及1,8-桉叶素含量上均优于水蒸气蒸馏法。刘梦洁等的研究对比显示,采用超临界CO2流体萃取法提取的高良姜精油在总抗氧化能力、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)阳离子自由基清除率、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除率及羟自由基清除率等体外抗氧化指标上均显著优于传统水蒸气蒸馏法(P<0.05);此外,其对酪氨酸酶的抑制效果显著强于阳性对照熊果苷(P<0.05)。Xin Mintong等研究发现,超临界CO2流体萃取法所获得的高良姜精油以苄基丙酮为主,还含有5-羟基-1,7-二苯基-3-庚酮、愈创木基丙酮、苯丙醛和松果菊素等,这些成分对常见仓储害虫赤拟谷盗的拒食活性明显。
然而,超临界CO2流体萃取法需全程维持高压,导致设备成本与能耗较高;此外,与溶剂萃取法类似,该技术会共提出非挥发性成分,增加后续香气组分的纯化与分析难度。
1.1.4 吸附萃取法
吸附萃取法最常见的有固相微萃取(SPME)和搅拌棒萃取(SBSE)。SPME法自1989年问世以来,因其前处理简便、样品用量少且成本低等优点,被广泛应用于风味分析。该方法通过加热密闭容器中的样品,使挥发性成分挥发至顶空,再用涂有固定相的萃取纤维吸附富集目标物,最后解吸进样。
余洋洋等采用SPME技术对比不同热泵干燥温度对高良姜品质的影响,发现温度越高,其挥发性成分中烯烃类减少,而醇类增加。陈凌霄等通过SPME结合GC-MS技术对比鲜、干高良姜的挥发性成分发现,尽管两者挥发性成分种类差异小,但含量差别明显,如1,8-桉叶素在鲜姜中占比超70%,干燥后则降至40%~50%。
然而,由于该技术固相微萃取纤维的吸附容量和选择性有限,且在复杂基质中,各挥发性化合物之间存在竞争性吸附效应,导致所分析的香气轮廓与实际样品的真实香气组成存在一定偏差。因此,该方法目前主要适用于实验室环境下的定性或半定量研究。
1.2 高良姜中香气成分的分析方法
对高良姜香气成分的分析技术,已从早期的化学法、GC等传统方法,演进至当前以GC-MS技术为核心的现代仪器分析体系。该技术将高效的分离能力与精准的定性鉴定相结合,极大推进高良姜挥发性成分的鉴定工作。
然而,香气成分的准确鉴定需遵循严谨的规范。按照国际通行标准,其定性确认至少需要两种不同原理的方法进行交叉验证。常见的验证手段包括MS图匹配、保留指数(RI)比对、香气特征描述以及标准品对照。其中,仅标准品对照可获得“肯定性”鉴定结果。根据文献调研发现,当前约80%的相关研究仅依赖MS匹配进行定性。此类“推定性”鉴定结果存在不确定性,其准确性有待通过上述多元方法加以证实。
在定量分析方面,常用方法包括归一化法、内标法、外标法及稳定同位素稀释分析法。由于高良姜香气组成复杂,各组分在检测器上的响应差异明显,归一化法因其假设所有组分均被检出且响应一致,故定量结果的准确性最低,难以真实反映各组分的绝对含量。尽管如此,文献检索发现超过95%的研究仍采用该方法,这凸显当前研究在定量精确性方面的普遍不足,亟待推广使用更精确的定量策略。
1.3 高良姜中鉴定出的香气成分
香气成分中能被人类嗅觉系统识别并产生气味感知的挥发性物质,统称为香气活性物质。当某种香气活性物质的含量达到或超过其嗅觉阈值时,则可认定为关键香气成分,对整体香气轮廓具有决定性影响。就高良姜而言,其香气特征主要由这些关键香气成分所主导,其他组分即便存在,对整体香气轮廓的贡献较为有限。作为重要的香料作物,高良姜的香气特征是评价其品质的核心指标之一,源于一系列复杂挥发性化合物对嗅觉细胞的综合刺激效应。现有研究表明,高良姜的挥发性成分以萜烯类化合物为主,其中含量最高的成分为1,8-桉叶素,亦称桉叶油醇、桉油精或桉树脑等。该成分的含量受产地、品种及采收年份等多种因素影响,通常在10%~28%之间波动。此外,α-松油醇、α-金合欢烯、γ-杜松烯等也被鉴定为高良姜中含量较高的香气活性化合物。
然而,当前高良姜香气研究仍多集中于挥发性天然产物的提取、纯化、化学鉴定与种类区分。例如,已有研究分析了不同采收时间和栽培品种对挥发性成分的影响,或比较了不同提取方式和干燥工艺对香气组成的差异。由于天然产物成分复杂多样,仅依靠化学分析手段难以准确识别其中真正起主导作用的关键香气成分,其具体风味贡献尚缺乏系统性的功能验证。Long Qin等尝试结合电子鼻、气相色谱-质谱联用与化学计量学方法,依据香气特征差异成功区分了两个高良姜品种。然而,电子鼻主要用于整体气味轮廓的差异分析,难以实现与单一香气化合物的精确对应,因而无法完整构建其风味表征体系。
因此,为系统阐明高良姜的关键香气成分并构建其完整风味表征体系,未来研究应在现有化学分析基础上深度融合分子感官组学(图2)。该方法的核心在于联合气相色谱-嗅闻-质谱技术、香气提取稀释分析、化合物定量与感官评价,旨在系统筛选与鉴定出对整体香气有实际贡献的关键活性成分。此方法不仅能够验证1,8-桉叶素等主要组分在香气构成中的具体作用,更重要的是能识别出含量低但嗅觉阈值低而贡献明显的“隐性”关键物质。在此基础上,进一步通过香气重组与缺失实验系统验证这些成分的贡献度,将有望完整解析高良姜的特征香气构成,为其品质评价、品种选育与精深加工提供坚实的理论依据。
2 高良姜及其精油的应用研究进展
2.1 在食品行业中的应用
2.1.1 风味调味作用
高良姜作为食品行业中重要的香辛调味料,在中餐及东南亚菜系中应用广泛。其精油富含1,8-桉叶素、α-松油醇与α-金合欢烯等挥发性成分,共同构成了特征性的辛辣清香风味。这些成分不仅能有效掩盖食材腥味,还能赋予食品更加丰富和立体的香气层次。 谢芷晴的研究表明,在鲣鱼肽制备过程中添加经液氮粉碎的高良姜粉,通过对比SPME法收集的香气成分发现,高良姜中的香气物质可能与腥味物质发生反应,或减少脂质氧化从而抑制鱼腥味,同时为产品注入独特的姜香风味。
近年来,随着消费市场对风味多样性与功能健康属性的需求不断提升,高良姜凭借其独特风味特征和明确的生物活性,日益成为食品研发领域的重要原料,为新型饮料、健康茶饮及功能性食品的开发提供了新的思路与可能。
2.1.2 天然保鲜作用
高良姜精油对多种常见食品腐败菌和致病菌均表现出优异的抑制效果,因此在食品保鲜领域具有广阔应用前景。邹颖等采用水蒸气蒸馏法提取高良姜精油,并制备了添加0.3%高良姜精油的海藻酸钠可食膜,能有效延缓鲜切菠萝的褐变,较好维持菠萝外观品质,显示出良好的保鲜效果。Zhou Wei等同样采用水蒸气蒸馏法提取高良姜挥发油,并通过羧甲基壳聚糖与普鲁兰多糖复配构建高良姜挥发油可食用膜,在室温条件下可将芒果保质期延长9 d,同时有效保持芒果的外观品质。
为抑制微生物生长并延缓肉品腐败,裴志胜等采用罗望子胶与阿拉伯胶包埋由超临界CO2流体萃取法提取的高良姜精油制成微胶囊,可显著降低金鲳鱼鱼糜的菌落总数和挥发性盐基氮(P<0.05),有效延长保鲜期。Senoaji等用添加1%高良姜精油的卡拉胶涂膜处理罗非鱼鱼丸,可在15 d内有效维持其凝胶强度与水分活度,并显著抑制微生物生长和挥发性盐基氮上升(P<0.05),延缓品质劣化。
目前,高良姜精油的活性成分复杂且物质比例不恒定,影响了抑菌作用机理和产品质量的一致性。未来的研究需明确其关键抗菌成分,并尝试以确定的活性成分替代全精油,这有助于实现标准化生产、降低原料成本,并为大规模工业应用奠定基础。
2.1.3 抗氧化作用
研究证实,高良姜所含的多种化学成分均具有一定抗氧化作用。Ozdemir等采用超声波辅助50%乙醇的溶剂萃取技术处理高良姜,与传统提取方法相比,该方法不仅显著提高提取物的得率(P<0.05),还在体外抗氧化活性测试中表现出更强的对DPPH自由基和ABTS阳离子自由基的清除能力。由于风味植物油添加了来自香辛料的精油,其氧化稳定性和感官属性远胜于普通植物油。为提升葵花籽油在这两方面的性能,Yang Haoduo等采用组合压榨法(将香料与油料混合压榨)制备高良姜风味葵花籽油。分析表明,该油的氧化劣变程度减轻,其酸值、过氧化值、总氧化值和硫代巴比妥酸值均显著低于普通葵花籽油(P<0.05)。此外,使用该油制作的油炸产品,其感官评价得分也显著高于对照组(P<0.05)。该研究显示出高良姜协同压制植物油的增香与抗氧化双重优势。
当前,高良姜抗氧化作用的研究多基于粗提物,其精油等特定组分在抗氧化功能中的具体贡献尚待阐明。在产业化应用方面,仍需进一步优化活性成分的提取和稳定化工艺,以降低成本并提升其在食品体系中的长效抗氧化性能。此外,未来还应深入探究高良姜关键抗氧化成分的作用机制及其与其他食品成分间的相互作用,从而更精准地调控其在复杂食品基质中的功能与风味表现。
2.2 在医药行业中的应用
2.2.1 抗炎作用
传统非甾体类抗炎药因长期使用副作用明显,促使研究转向更具安全潜力的植物类药物,使其成为抗炎新药研发的焦点。Li等研究表明,高良姜的乙醇提取物可通过抑制前列腺素E2的分泌和环氧化酶-2的产生发挥抗炎作用。詹健婷等发现,高良姜乙酸乙酯部位灌胃给药后,可有效抑制幽门螺杆菌感染性胃炎模型大鼠的炎症反应,采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术研究其血清代谢产物主要为高良姜素、木犀草素和二苯基庚烷类等。
当前研究主要集中于高良姜粗提物的抗炎活性验证,多以体外实验或急性动物模型为主,而高良姜精油等特定组分在抗炎作用中的具体贡献尚待阐明。此外,在作用机制的深入解析、长期安全性评价等方面亦缺乏系统性研究。未来应进一步明确高良姜中关键抗炎活性成分的作用靶点与信号通路,并系统评估其长期使用的毒理学安全性。
2.2.2 抗肿瘤作用
目前,大量研究表明高良姜具有明确的抗癌活性,可抑制呼吸系统、消化系统、神经系统等多种肿瘤的发生。肺癌是全球范围内死亡率最高的恶性肿瘤之一,Li Ning等采用水蒸气蒸馏法提取高良姜挥发油,发现其可通过调控B细胞淋巴瘤-2蛋白和髓样细胞白血病-1蛋白,触发线粒体膜电位功能障碍及激活Caspase-3通路,从而诱导A549肺癌细胞凋亡;动物实验进一步证实,该挥发油能显著抑制小鼠体内肺癌生长且无明显肝毒性。这不仅揭示了高良姜挥发油抗肺癌的分子机制,也为新型肺癌治疗药物的研发提供了理论依据。胃癌是全球范围内严重威胁人类健康的恶性肿瘤,在我国其发病率和死亡率均高居各类恶性肿瘤的第三位。 吴静怡等研究发现高良姜中的黄酮类、二苯基庚烷类及挥发油类成分可通过多成分、多靶点、多通路的方式干预胃癌进展,其作用机制主要涉及激活P53/JUN通路促进肿瘤抑制效应,同时抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)通路,从而协同抑制胃癌细胞增殖与迁移能力。
尽管现有研究已初步揭示高良姜挥发油抗肿瘤的作用靶点和信号通路,但相关作用机制的系统性阐释尚不完整,多数研究集中于单一通路或细胞模型,缺乏对多成分协同作用及体内复杂微环境的深入解析;同时,功能物质基础与体内代谢过程不够明确,活性成分的生物利用度、代谢产物及其动态变化规律有待厘清。未来应着力构建从功能物质基础到多组学机制的完整链条,以推动高良姜挥发油抗肿瘤作用的实际应用。
2.2.3 皮肤促进渗透作用
热性中药的挥发油作为一大类性质优良的促进渗透剂,与化学促渗剂相比,不仅促进渗透作用更强,还兼具安全性更高与药效协同的突出优势。研究表明,高良姜挥发油不仅具有良好的透皮促渗作用,还兼具高安全性的特点。宋芝超等证实,采用水蒸气蒸馏法制备的高良姜挥发油促渗效果与目标成分的油水分配系数相关,对白藜芦醇、延胡索乙素与槲皮素等亲脂性成分效果较好。而祝茜茜等的研究进一步证实,涂抹15 μL水蒸气蒸馏法制备的高良姜挥发油30 min后对皮肤刺激性显著低于常用的化学促渗剂氮酮(P<0.05),并揭示倍半萜角质层贮库效应是其发挥促进渗透作用的关键机制。
现有机制研究多集中于角质层贮库效应,而对更深层皮肤结构(如活性表皮、真皮)的作用途径及其与不同性质活性分子的动态相互作用尚缺乏系统阐释。此外,高良姜挥发油的稳定性、与复杂制剂基质的相容性及规模化生产中的质量控制仍是实际应用的瓶颈。未来应深入探究其跨皮肤转运的精细机制,并开发保持活性与稳定性的新型递送系统,拓宽其在经皮给药领域的应用前景。
2.2.4 药对配伍作用
李泽森等研究表明,高良姜配伍干姜制备含挥发油的水煎液对胃寒模型小鼠的症状具有明显改善作用,可观察到小鼠体温上升、自主活动增加、首次舔足时间推迟、胃内残留率下降及小肠推进率提高。该效应可能与调节相关生物标志物有关,通过上调胃泌素、胃动素、乙酰胆碱和超氧化物歧化酶的表达,并下调丙二醛和白细胞介素-6水平,促进小鼠体温调节与胃肠运动。
高良姜与香附(CyperusrotundusL.)是中医治疗胃溃疡的经典药对,Qu Huijuan等研究发现,高良姜配伍香附的二氯甲烷提取物能有效缓解乙醇诱导的小鼠急性胃溃疡,其作用机制可能与调节花生四烯酸代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸以及烟酸和烟酰胺代谢有关。进一步的转录组学与代谢组学整合分析显示,该药对可能通过调节PI3K、AKT和瞬时受体电位香草酸亚型1等蛋白,发挥对胃黏膜的保护作用。
当前研究多集中于高良姜某类粗提物,较少明确区分或强调精油在其药理活性中的主导作用。药对层面的整体效应及部分生物标志物的变化虽有涉及,但在作用机制的深度挖掘、成分间相互作用的精确解析以及临床转化路径等方面仍需加强。未来应进一步明确高良姜在复方中的核心活性成分,特别是区分粗提物与精油各自的贡献,并厘清其与配伍药材之间的协同/拮抗关系。同时,通过多组学技术与网络药理学相结合,系统阐释精油调控胃寒、胃溃疡等病症的多维度作用网络。同时,应推动建立更符合中医证候特点的动物模型,并开展规范的药学及临床前安全性评价,为开发具有明确疗效与现代科学依据的胃病治疗复方制剂奠定基础。
2.3 在其他行业中的应用
高良姜及其精油不仅在食品与医药领域大有可为,在其他行业中也有广泛应用,如图3所示。
在畜牧业中,限制乃至全面禁止抗生素使用已成为必然趋势,高良姜已被正式列入可饲用天然植物《饲料原料目录》,不仅能改善畜禽肠道形态、促进消化吸收, 还能够减少畜禽炎症和应激的发生、提高畜禽肉质品质与促进生长。在生物农药领域,Nagarajan等的研究表明,将高良姜叶与姜黄叶的提取物与AgNO3溶液混合孵育后,可制备出结构完整稳定、形态均匀且性能一致的纳米颗粒(双草药混合银纳米粒子(DHM-AgNPs))。该纳米颗粒对弧菌属细菌表现出显著的抗菌活性(P<0.05),同时在较高浓度下对蚯蚓及其幼虫的毒性显著低于对照组 (P<0.05)。此外,DHM-AgNPs表面带负电荷,有利于土壤微生物群落稳定,可保护植物免受病原微生物的侵害。与传统方法相比,其制备过程使用有害化学物质少,更具环境友好性,是一种具有工业应用前景的生物农药候选。在纺织领域中,高良姜可作为羊毛织物的天然染料来源,Koçak等的研究证实,使用高良姜对羊毛进行染色,不仅能使其成功着色,且染色后的织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好的抗菌性能。同时,该染料性质温和,未对羊毛纤维的化学结构与表面形貌造成明显影响。此外,高良姜因具有明显的生物活性和独特的风味,常被作为天然功能成分广泛应用于美妆日化行业,添加至防脱发去屑、抗衰老、祛黑美白等各类产品中,以发挥其多种功效。
3 结 语
随着新型加工技术与优化配送模式的发展,高良姜产品在食品领域的应用不断拓展,有效提升了消费者的接受度并激发了市场活力。现有研究表明,高良姜兼具独特风味和生理活性,在功能性食品、天然药物及日化产品开发中展现出良好潜力。但当前仍面临专用加工品种匮乏、加工过程品质转化机制不清、药效物质基础与量效关系不明确、临床循证不足等关键科学问题,需进一步系统探索以促进其全面应用:
1)原料品质层面:品种混杂与采后品质不明,制约加工专用性。
不同品种、产地及部位(根茎、叶片、花序)在高良姜特征性风味物质与生物活性成分上的差异规律尚不清晰,采后生理变化对加工适应性的影响机制尚未揭示。为此,需系统开展高良姜多部位成分与风味指纹图谱研究,构建品种-加工特性专题数据库;结合人工智能辅助育种技术,定向筛选或培育适用于精深加工的专用品种。
2)加工机制层面:加工过程中多组分互作与风味转化机制不明,导致产品品质可控性差。
高良姜中多糖、蛋白质、有机酸、多酚等组分在加工过程中的动态转化规律,及其对特征风味形成、体系稳定性与功能活性保留的协同或拮抗机制尚未清晰。应采用多组学分析与智能辅助建模相结合的手段,系统解析加工过程中品质演变的多维路径,建立“组分-工艺-品质”关联模型,支撑高附加值产品的精准制造与工艺标准化。
3)药理机制层面:现代药效物质基础不清,量效关系与作用通路尚未系统阐释。
高良姜中关键活性成分的体内代谢行为、多靶点协同作用机制及其与疗效之间的量化关系尚不明确,制约其作为功能因子在健康产品中的精准应用。需整合系统药理学、分子对接与体内外验证模型,阐明其“成分-靶点-通路-功能”的调控网络,为高良姜功能因子的高效筛选与组合应用提供理论依据。
4)产业化应用层面:活性成分临床证据缺乏,应用场景单一,限制产业转化深度。
高良姜提取物在人体水平上的有效剂量、安全性边界及其在复杂基质中的稳定性表现尚未形成系统证据链,难以支撑其作为功能性配料进入高监管领域。未来应加强基于临床试验的循证研究,明确其在特医食品、个人护理及化妆品等领域的适用条件与产品形态,推动从“实验室活性”向“产业化功能”的跨越。
综上,通过围绕种质-成分-加工适配性关联机制、多组分转化与风味稳态形成规律、多靶点协同药理机制等核心科学问题,依托多组学、智能育种、精准加工与系统药理学等技术开展系统研究,系统推进高良姜在品种选育、加工机制、功能评价与产业化应用方面的深入研究,完善从基础研究到临床验证的创新链条,最终推动高良姜向功能性食品、特医食品及高端日化产品等高值化方向转化,为药食同源资源的健康产业化利用提供理论与技术支撑。
作者简介
通信作者:
周伟 二级研究员
中国热带农业科学院农产品加工研究所科技处 处长
农业农村部热带作物产品加工重点实验室 副主任
周伟博士,二级研究员。现任中国热带农业科学院农产品加工研究所科技处处长、食品加工研究室主任,兼任农业农村部热带作物产品加工重点实验室副主任、农业农村部农产品冷链物流标准化技术委员会委员、农业农村部热带作物及制品标准化技术委员会委员、中国荔枝产业联盟副理事长、中国热带作物学会常务理事兼农产品加工专业委员会主任委员等,入选了国家级青年人才、农业农村部“农业科研杰出人才”、广东省特支计划青年拔尖人才等。主要从事热带水果、南药等热带特色农产品加工与功能营养研究,主持承担国家重点研发计划课题、国家基金等科研项目20余项,获省部级科技奖10 项(其中一等奖3 项,二等奖5 项,成果推广奖2 项),发表论文100余篇,主编出版著作3部,获授权专利50余件,制修订行业标准5 项。向行业转化技术成果20余项,研发加工产品100余款,技术服务广东、海南等地10余个现代农业产业园和50余家企业。
第一作者:
袁源 副研究员
中国热带农业科学院农产品加工研究所
袁源,硕士,副研究员。长期从事热带香料加工技术研究与应用工作,形成以功能性挥发组分定向提取及指纹鉴定等为核心的香料加工关键技术6 项,主持承担省市级各类科研项目7项,获省部级科技奖3 项(其中二等奖1 项,推广奖2 项),获授权专利20余件,发表论文50余篇,主持出版著作3 部,制订标准2 项,向行业转化技术成果6 项,研发产品20余款。
引文格式:
袁源, 姜蕊, 杨胜涛, 等. 高良姜精油的提取、成分及应用研究进展[J]. 食品科学, 2026, 47(14): 31-39. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20260209-078.
YUAN Yuan, JIANG Rui, YANG Shengtao, et al. Research progress on extraction, composition and application of Alpinia officinarum Hance essential oil[J]. Food Science, 2026, 47(14): 31-39. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20260209-078.
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实习编辑:刘芯;编辑:阎一鸣;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为进一步促进动物源食品科学理论的完善与创新,加速科研成果向实际生产力的转化,助力产业实现高质量、可持续发展,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、中国食品杂志社与海南大学、海南热带海洋学院、江西农业大学共同举办的“2026年动物源食品科学与人类健康研讨会”,将于2026年11月14-15日(11月13日报到)在中国 海南 海口召开。
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