1.2　姜黃中的主要化學物質及其生物活性研究進展

姜黃根莖中的化學成分主要包括姜黃油和姜黃素類化學物質，此外還含有樹脂類、多糖類、甾醇類、脂肪酸、蛋白類、生物堿以及一些微量元素等物質。主要活性成分姜黃素和姜黃油具有抗氧化、抗癌、抗感染和抗病毒等多種生物活性，廣泛應用于食品、化妝品、醫藥等領域。

1.2.1　姜黃油及其生物活性研究進展

姜黃油是利用水蒸氣蒸餾或有機溶劑萃取等提取技術從姜黃的根莖中萃取得到的一種揮發性物質。姜黃油為橙黃色且具有辛辣芳香氣味的液體。20～25℃時，姜黃油的相對密度為0.9211～0.9430，折射率為1.4650～1.5130^［4］。由于品種、產地、氣候及生長環境的差異，導致姜黃油的含量和成分有較大差別，姜黃中姜黃油的含量一般為4.8%～7.2%，其主要成分包括姜黃酮、去氫姜黃酮、姜黃烯、水芹烯、姜烯、樟腦、檸檬烯、莪術醇、莪術酮、莪術二酮、莪術烯醇及桉油精等，特征成分為姜黃烯、姜黃酮和去氫姜黃酮。姜黃油主要成分為單萜類及倍半萜類化合物及其衍生物，其中倍半萜類化合物的含量高于單萜類化合物的含量^［5～7］。

研究表明，姜黃油具有抗癌、抑菌、降低人體皮膚粗糙度、驅蟲、治療心血管疾病等多種生物活性^［8］，現已應用于食品、醫藥、化工等行業中。

1.2.1.1　姜黃油的抑菌作用

姜黃油對細菌、寄生蟲、致病真菌等均具有一定的抑制作用^［9～11］。Apisariyakul等^［12］的研究表明，姜黃油可有效地抑制動物皮膚真菌和致病真菌的生長。Singh等^［13］的研究表明，姜黃油可以抑制念珠菌、刺孢盤等菌絲體的生長。

1.2.1.2　姜黃油的消炎作用

姜黃油具有較好的消炎活性，對早期和晚期的炎癥均具有抑制作用。Chandra等^［14］的研究表明，口服姜黃油用量為0.1mg·kg^-1·d^-1時能抑制急性腫脹，并認為其抑制機理可能對腎上腺-垂體軸（adreno-hypophyseal）有興奮作用。

1.2.1.3　姜黃油的抗腫瘤作用

姜黃油對腫瘤有明顯抑制作用，且能增強免疫功能。研究表明，姜黃油能抑制人急性早幼粒白血病細胞株HL-60和肝胚細胞癌細胞株HepG2的增殖，并能促進BALB/C小鼠脾細胞的增殖^［15］。

1.2.1.4　姜黃油的驅蟲作用

Tawatsin等^［16］的研究表明，姜黃油對三種蚊媒——A.aegypti、Anopheles dirus和Culex quinquefasciatus均具有一定的驅除效果，與5%的香草醛聯用，驅蚊時間可達到8h。此外，姜黃油還可以驅除其他害蟲，Tripathi等^［17］的研究表明，姜黃油對谷蠹、玉米象（Sitophilus zeamais）和赤擬谷盜等倉儲害蟲的毒性、產卵驅避和種群均具有抑制活性。

1.2.1.5　姜黃油的抗突變作用

趙澤貞等^［18］的研究表明，姜黃油具有抗突變效應。姜黃油既能保護細胞免受損傷，又能促使已突變細胞的DNA修復；既有細胞外直接滅活致突變的抗突變作用，又有細胞內的抗突變效應。

1.2.1.6　姜黃油對呼吸系統的作用

姜黃油可明顯增加小鼠呼吸道酚紅分泌和大鼠痰的排出量，表明其能促進呼吸道腺體分泌，發揮祛痰作用。對濃氨水誘發的大鼠咳嗽以及枸櫞酸誘發的豚鼠咳嗽，姜黃油的加入能明顯延長引咳潛伏期和減少咳嗽次數，達到鎮咳效果。對組胺誘發的豚鼠哮喘，預先使用姜黃油，可明顯延長哮喘潛伏期，具有一定的預防作用^［19］。

1.2.1.7　姜黃油的抗氧化活性

姜黃油是一種安全無毒的天然抗氧化劑^［20］。其抗氧化作用一般通過清除自由基或增強抗氧化生物酶的活性來實現。Mara.等^［21］研究了不同方法提取得到的姜黃提取物抑制脂質過氧化的能力，結果表明，單獨使用姜黃油也表現出良好的抗氧化活性。Jeng-Leun等^［22］采用三種不同方法研究了姜黃油的抗氧化性能，結果表明，姜黃油具有清除DPPH·自由基的能力。江琰等^［23］的研究表明，姜黃油對黃豆油、芝麻油、油菜籽油、花生油等食用植物油脂均具有較強的氧化抑制作用。Priyanka等^［24］的研究表明，姜黃油除可以直接對過氧化亞硝酸鹽等進行清除、抑制脂質過氧化反應和DNA氧化損傷外，還可以增加超氧歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶的活性。

1.2.2　姜黃素及其生物活性研究進展

姜黃色素是一類黃色的二苯基庚烴物質的統稱，主要包括姜黃素（C₂₁H₂₀O₆）、脫甲氧基姜黃素（C₂₀H₁₈O₅）、雙脫甲氧基姜黃素（C₁₉H₁₆O₄）、四氫姜黃素、脫甲氧基四氫姜黃素和雙脫甲氧基四氫姜黃素（見圖1-1）。本節主要講姜黃素。姜黃不同部位中姜黃素含量差異較大，其中姜黃的根莖中姜黃素含量最高，而根須中一般較低。目前，姜黃素是世界上銷量最大的天然色素之一，其安全無毒，且具有多種生物活性，其在食品、藥品等領域得到了廣泛應用。

1.2.2.1　姜黃素的抗腫瘤活性

美國癌癥研究中心（NCI）將姜黃素列為第三代化學預防藥。姜黃素對直腸癌、結腸癌、乳腺癌、肝癌、前列腺癌、胃癌及皮膚癌等多種腫瘤細胞的產生、增殖和轉移均具有抑制作用。研究表明，姜黃素的抗癌機制包括調控癌基因和抑制癌基因、抗NO的作用、抑制環氧合酶-2（COX-2）的活性以及誘導細胞周期停止和細胞凋亡等^［25］。

Kuttan等^［26］的研究表明，姜黃提取物和姜黃素對CHO細胞的生長具有明顯的抑制作用。Kawamori等^［27］對雄性F344小鼠在致癌物質處理前、處理期間以及處理后以姜黃素進行給藥，結果表明，摻入0.2%的姜黃素能有效抑制小鼠結腸癌的發生。

1.2.2.2　姜黃素的抗炎癥活性

姜黃素對急性、亞急性、慢性炎癥均有抑制作用，因而姜黃素可用于治療肝炎、肺炎、胰腺炎等多種炎癥。姜黃素通過減少中性粒細胞的浸潤、抑制脂質過氧化反應、降低絲氨酸活性來抑制結腸細胞的炎癥反應。Rao等^［28］的研究表明，姜黃素具有較強的抗炎作用，其療效與非甾體抗炎藥接近。

1.2.2.3　姜黃素的抗氧化活性

氧自由基與人體許多疾病的病理生理過程有密切關系，活性氧自由基過量時易導致癌癥、心血管疾病、阿爾茨海默病等疾病的發生^［29］，同時自由基也與食物加工與儲存過程中的腐敗變質有關。因此，對植物抗氧化成分的篩選是近年來研究的熱點問題。

Masuda等^［30］的研究表明，姜黃素捕獲自由基后經過氧化反應生成香蘭醛、阿魏酸和姜黃素二聚體等。姜黃素二聚體具有穩定的二氫呋喃結構，在姜黃素的抗氧化過程中具有重要作用。姜黃素能提高生物體內血液及組織中抗氧化酶的活性，包括銅/鋅超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽過氧化物酶、葡萄糖-6-磷酸酶等，從而有效地清除各種自由基，減少過氧化物酶體、硫代巴比妥酸鹽（TBARS）等的產生，減少氧化應激反應^［31］。

1.2.2.4　姜黃素的殺蟲活性

Su等^［32］研究了姜黃的石油醚提取物對赤擬谷盜（Tribolium castaneum H.）的驅避活性，采用680μg·cm^-2姜黃石油醚提取物對赤擬谷盜進行處理，驅避率高達92.6%；處理4天后，依然表現出較強的驅避活性，驅避率仍達到67.5%。化學成分研究表明姜黃石油醚提取物主要成分為姜黃素芳香酮、姜黃酮和姜黃素等化合物。

Jilani等^［33］研究了姜黃對儲糧害蟲的驅避、拒食和生長方面的抑制活性。結果表明：姜黃粉對谷倉象鼻蟲（Sitophilus granaries L.）和谷蠹（Rhyzopertha dominica E.）的抑制活性最高；姜黃的石油醚提取物對赤擬谷盜的活性比丙酮提取物和乙醇提取物均要高。

丁偉^［34］的研究表明：姜黃乙醚提取物對黏蟲（Mythimna separata W.）的胃毒作用最好，48h的死亡率為65%；而其乙醇提取物在2mg·L^-1的濃度下對嗜卷書虱（Liposcelis bostrychophila B.）具有明顯的熏蒸活性，24h的死亡率達到95%。

張永強等^［35］研究了姜黃不同溶劑提取物對朱砂葉螨的抑制活性，結果表明，姜黃正己烷提取物、苯提取物、無水乙醚提取物、甲醇提取物和水提取物對朱砂葉螨均具有良好的抑制活性。

1.2.2.5　姜黃素的抗菌活性

研究表明：姜黃氯仿提取物對西紅柿晚枯萎病菌（TLB）有抑制活性，其抑制率達到80%；姜黃正己烷提取物對TLB和大麥粉霉病菌（BPM）均表現出較高的抑制活性，抑制率均能達到100%，同時，其對稻鞘枯瘟病菌（RSB）和黃瓜灰霉病菌（CGM）也具有一定的抑制作用，其抑制率分別為80%和50%；而姜黃乙酸乙酯提取物和水提取物對稻瘟病菌（RCB）、RSB、CGM、TLB、小麥葉銹病菌（WLR）和BPM的抑制作用不明顯^［36］。

楊幫^［37］采用生長速率法研究了姜黃提取物對玉米小斑病菌（Helminthosporium）、棉花枯萎病菌（Fusarium oxysporum）、柑橘綠霉病菌（Penicillium digitatum）和小麥紋枯病菌（Rhizoctonia cerealis）等病原真菌的抑制活性。結果表明，姜黃提取物對玉米小斑病菌和小麥紋枯病菌有較好的抑制作用，其中姜黃乙醚提取物對玉米小斑病菌的抑制效果最好，其EC₅₀為0.4688g·L^-1；姜黃石油醚提取物對小麥紋枯病菌的抑制效果最好，其EC₅₀為0.0340g·L^-1。

1.2.2.6　姜黃素的降血脂作用

Asai等^［38］的研究表明，姜黃素能降低小鼠高脂血癥的血脂，同時可使肝酰基輔酶A還原酶的活性明顯增高，降脂作用機制可能是姜黃素改變了脂肪酸的代謝過程。

Suresh Babu等^［39］的研究表明，姜黃素能有效改善糖尿病大鼠的代謝狀況，其降脂作用可能與膽固醇分解代謝增強有關。

1.2.2.7　姜黃素的護肝作用

姜黃素對四氯化碳、黃曲霉毒素B₁、對乙酰氨基酚、鐵和環磷酰胺等誘導的肝損傷具有一定的保護作用。姜黃素可顯著降低酒精和多不飽和脂肪酸喂飼動物的血中堿性磷酸酶、γ-谷氨酰轉移酶及組織中膽固醇、甘油三酯（TG）和游離脂肪酸的含量，使肝和腎組織中的磷脂顯著降低，表明姜黃素具有預防實驗性脂肪肝的作用^［40］。

姜黃素能顯著降低Fe²⁺誘發肝損傷大鼠的肝脂質過氧化物水平，還能有效抑制P450和谷胱甘肽轉移酶的活性^［41］。劉永剛等^［42］以CCl₄復制肝纖維化大鼠模型，結果表明，姜黃素可顯著降低肝纖維化大鼠血清中ALT、AST的含量，減輕肝細胞脂肪變性及炎性細胞浸潤；還能顯著降低血清中HA、LN、NO的含量及肝組織中Hyp、MDA的含量，抑制肝臟膠原纖維的增生。阿米洛利和姜黃素對二甲基亞硝胺誘導的大鼠肝纖維化和三乙酸亞硝酸鐵誘導的大鼠肝纖維化均有抑制作用，且二者有一定的協同作用^{［43，44］}。

除此之外，姜黃素還具有保護神經、心血管、腎臟，治療眼科疾病，抗膽結石等多種生理活性。