六种天然香辛料的生理活性及研究进展

齐程田，扈晓杰，程磊，金泽林，刘云国*

(1.新疆大学 生命科学与技术学院，乌鲁木齐 830046；2.临沂大学 生命科学学院，山东 临沂 276000；3.山东正欣食品有限公司，山东 临朐 262600)

1 概述

香辛料[1]主要来源于自然界植物的种子、果实、花蕾、树皮，具有强烈的辛香、芳香气味。我国的香辛料有着悠久的使用历史，资源十分丰富。日常生活中最常用的辣椒、花椒、蒜、生姜、肉桂和八角茴香6种香辛料中含有的植物化学物质，在赋予植物芳香气味的同时还具有多种生理活性，使它们具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤等功效。

全球癌症数据统计报告显示[2]，2018年我国新发癌症多达4285033例，约占全球癌症发病率的23.7%。近年来对香辛料的研究表明，香辛料提取物具有的药用价值可直接用于疾病治疗中，这为当前药物和保健品的开发提供了新的思路。本文选取生活中常用的香辛料进行介绍，旨在为香辛料的综合利用提供依据。

2 6种天然调味香辛料的主要成分及生物活性

2.1 辣椒

辣椒(CapsicumannuumL.)为世界范围内种植的茄科辣椒属植物，是目前市场上最主要的调味香辛料之一。作为辣椒的主产国，我国2018年干辣椒的年产量为32129吨，居世界第一。

辣椒中含有多种化学物质。以红色尖椒为例，其中含有水、维生素、辣椒碱、矿物质、蛋白质、糖等[3]。这些化学成分具有多种生理活性，例如，辣椒醇和胡萝

卜素类似物具有杀菌、抗菌作用；维生素C可以消化多余的胆固醇，从而预防胆结石。近年来对于辣椒的研究主要集中在辣椒素上，这是因为辣椒素在提供辣椒辣味的同时，还可以应用于肿瘤的治疗。

Mao等[4]的研究发现经过辣椒素处理的食管鳞癌(ESCC)细胞的葡萄糖消耗和乳酸产量均有下降。同时检测到己糖激酶2(肿瘤糖酵解中发挥重要作用的物质)表达下降，这证明辣椒素对肿瘤代谢有一定的影响。Zhu等[5]对辣椒素处理后的前列腺肿瘤干细胞进行观察，发现辣椒素可以下调前列腺肿瘤干细胞的标志物，抑制前列腺癌干细胞的生长，并且发现辣椒素还可以抑制Wnt-2的表达，揭示了辣椒素对前列腺癌干细胞的潜在作用及其作用机制。此外，Zhang等[6]研究表明，辣椒素在不同癌症类型中都表现出了强大的抗癌特性。在辣椒素联合常规化疗药物进行癌症治疗时，研究人员发现辣椒素在提高机体对药物敏感性的同时还减少了药物的副作用。但是，由于辣椒素特有的刺激性限制了它的综合利用，Han等[7]以生育酚聚乙二醇1000琥珀酸酯为乳化剂，采用高压均质法制备辣椒素乳剂。这种辣椒素乳剂具有较好的稳定性和较高的抗氧化活性，同时还减少了辣椒素的累积和释放。根据近些年的实验结果，揭示了辣椒中的辣椒素有抑制肿瘤生长及抗癌的作用，这为日后临床研究和药品开发提供了依据。

2.2 花椒

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)属芸香科花椒属灌木、木质藤本或小乔木，世界各地约有200余种。我国花椒主要分布云南、河北、山西等地。花椒在作为香辛料的同时还具有药用价值[8]，这是因为花椒中富含多种化学物质，以花椒香气的表征物质挥发油来说，它是由烯类、醇类、醛类、酯类等多种挥发性成分组成的[9]。

近年来，专家学者对花椒提取物进行动物实验并取得显著效果，石雪萍等[10]采用热板法考察花椒的镇痛作用，采用二甲苯致炎法考察花椒碱的抗炎作用，使用低分子右旋糖酐-40诱发小鼠皮肤瘙痒，从而研究花椒的止痒作用。结果表明，花椒生物碱有较强的镇痛作用，高浓度的花椒生物碱对二甲苯导致的小鼠耳肿胀有着明显的缓解作用。同时也可以缓解由分子右旋糖酐-40诱发的小鼠皮肤瘙痒。Wang等[11]将哮喘小鼠设置为卵清蛋白处理组、卵清蛋白和按照小鼠体重配比的花椒籽油(2 g/kg)处理组以及空白对照组。在处理后24 h至14 d内对小鼠进行观察。采用酶联免疫吸附法检测，发现花椒籽油可通过降低炎症细胞因子和趋化因子的表达水平，减轻肺组织损伤，这表明花椒籽油可以缓解由哮喘引起的肺部炎症和肺部组织损伤。除动物实验外，为探究花椒水提取物是否具有改善鱼尾纹的作用，Zeng等[12]征集了20名35～60岁的女性志愿者进行人体实验，参与者一侧眼角使用含有2%花椒水提取物的配方，另一侧的眼角不进行处理，作空白对照，30 d内分别对志愿者的皮肤粗糙度、皮肤弹性等多个方面进行测评，验证了2%的花椒水提取物起到了改善鱼尾纹的作用，这为花椒应用于研制皮肤病、哮喘药物以及化妆品开发方面提供了依据。

2.3 蒜

蒜(AlliumsativumL.)又称蒜头、独头蒜、胡蒜等，为一年生或两年生的草本植物，百合科葱属蒜的鳞茎[13]。大蒜因其食药两用性在我国已经有近千年的使用历史。大量的实验结果表明，大蒜中含有的各类化学物质赋予了其药性，如大蒜中的巯基化合物，它在强化机体免疫力的同时，还可以清除致癌物质；大蒜中含有的有机锗化合物可激活自然杀伤细胞和巨噬细胞；大蒜中特有的大蒜素有止疼、促进溃疡愈合的功效，在近期的研究中证明了大蒜还具有对前列腺增生的抑制和促进脂肪分解的作用。有关大蒜中含有的主要化学成分分类及功效见表1。

表1 大蒜的化学成分、分类及功效Table 1 The chemical components, classification and functions of garlic

根据Jiang等[19]的研究，发现大蒜素能有效减少炎症因子的分泌和减少中性粒细胞的迁移，具有抗炎、抗微生物、抗氧化、免疫调节等多种生物活性，证明大蒜中的大蒜素是一种可以止疼、促进溃疡愈合的有效成分。近几年的动物实验表明，大蒜具有良性前列腺增生以及促进机体脂肪分解的作用，如Chung等[20]对小鼠进行试验，发现大蒜可以降低前列腺相对重量比，抑制了AR、DHT的mRNA表达，这表明大蒜可诱导死亡信号复合体的积累和蛋白激酶的激活，降低抗凋亡蛋白的水平，以上现象验证了大蒜具有抑制良性前列腺增生的作用。Shi等[21]用大蒜素处理高脂饮食喂养的小鼠，以此来确定大蒜素对脂肪沉积、血液代谢和肠道形态的影响。结果表明，大蒜素通过促进脂肪分解和产热、促进血液代谢和肠道形态以及抑制肝脏脂质合成和运输等多方面，显著降低了小鼠的体重。此外，大蒜素还改变了小鼠肠道菌群的组成，增加了有益菌的比例。

目前以大蒜为原料开发的产品在生活中也较为常见，如糖蒜、黑蒜等。尤其是大蒜在经过湿热处理后得到的黑蒜，可将大蒜中的大蒜素转化为更易被人体吸收的元素，避免了对人体肠胃刺激的同时，还提高了营养价值，但由于黑蒜发酵时间过长，在技术方面仍需完善。

2.4 生姜

生姜(ZingiberofficinaleRosc.)又名地辛、百辣云，为姜科多年生草本植物的根茎，在我国有着悠久的栽培历史。生姜含有100多种化学成分，主要成分是挥发油、姜辣素、二苯基庚烷三大类，其主要分类及作用功效见表2。

表2 生姜的化学成分、分类及作用功效Table 2 The chemical components, classification and functions of ginger

对于生姜的研究分为两个水平。在细胞分子水平方面，Ezzat S M等[25]发现生姜的抗炎作用是通过抑制巨噬细胞和中性粒细胞的活化、对单核细胞和白细胞迁移来介导的。生姜的抗炎作用是通过促炎细胞因子和趋化因子的剂量依赖性降低和补充总抗氧化能力表现出来的。生姜还可以起到抗肿瘤的作用，姜辣素在抑制肿瘤转移和防止肿瘤形成新血管方面有显著疗效[26]。在动物实验方面，Verma S K等[27]应用生姜粉对高固醇的家兔进行处理，处理后动物的脂质氧化明显降低，纤溶活性明显增强。然而，生姜并没有显著降低血脂。生姜对动脉粥样硬化的保护机理可能是通过其清除自由基、抑制前列腺素和纤维蛋白。

生姜因含有抗氧化物质而提高了生姜制品的滋味。在食品加工方面，当前姜制品多为糖姜片、姜茶、姜酒、调味姜汁等。近些年对生姜生物活性成分的研究表明，生姜具有抗炎和抗肿瘤的功效，这为生姜的医疗保健方面提供了依据。

2.5 肉桂

肉桂[28](CinnamomumcassiaPresl.)是樟科植物肉桂的干燥树皮。肉桂的嫩枝(桂枝)、幼嫩果实(桂丁)和叶均可供药用。我国的肉桂主要来源于两广地区，作为出口药材，世界上80%的肉桂都来源于我国。肉桂含有多种化学成分，主要分为三类：挥发性有机化合物、非挥发性有机化合物和无机元素，其具体代表物质和生物活性功能见表3。

表3 肉桂的化学成分及生物活性功能Table 3 The chemical components and bioactive functions of cinnamon

肉桂化学成分中80%左右是醛类，最新研究表明肉桂醛的杀菌、抗菌作用显著。Albano等[31]发现桂皮醛与利奈唑胺联用能抑制表皮葡萄球菌。通过共聚焦激光扫描显微镜图像显示出了肉桂醛对生物膜的剥离和杀伤作用，证实了肉桂醛能够减少表皮葡萄球菌的细菌浮游生长，抑制生物膜的形成，并可根除已经形成的生物膜。白色念珠菌侵袭是临床最常见的真菌感染之一，具有严重的耐药性，因此，必须引入抗白色念珠菌药物。Chen等[32]研究发现肉桂醛具有较强的抗菌活性，其中0.26 mg/mL的肉桂醛是处理白色念珠菌的最低抑菌浓度。除了抗菌性外，肉桂醛还有一定的抗氧化活性[33]，可显著降低人角质形成细胞中活性氧的生成。在小鼠试验中，局部应用肉桂醛可以明显抑制皱纹形成、表皮增生等，证明肉桂醛和含肉桂醛的中草药制剂可以对暴露于紫外线下的皮肤有着较强的保护作用。

我国作为肉桂的主要出口国，资源非常丰富。根据以上研究结果，证实了肉桂在化妆品、医药研发等方面有广阔的前景，还可以开发许多相关产品，如防腐剂、杀虫剂等。

2.6 八角茴香

八角茴香(Illiciumverum)又称大茴香，属于木兰科八角属植物。主要产于我国的广东、广西和云南等省。成熟果实不仅具有独特的香气，还有开胃理气、暖肾散寒等功效[34]。八角茴香的特殊香气成分是由顺式及反式茴香脑、草蒿脑和茴香醛等物质构成[35]，其他主要成分和生物活性见表4。

表4 八角茴香的天然活性成分、代表物质及生物活性功能Table 4 The natural active components, representative substances and bioactive functions of star anise

近年来研究发现八角茴香具有提高免疫力和延缓疲劳的作用。杨栋林[39]就八角茴香对运动小鼠免疫功能的影响进行研究，当实验小鼠服用八角茴香提取液后，观察到小鼠的脾小体和生发中心变大，这表明八角茴香可以促进脾小体和生发中心代谢。研究人员还发现，八角茴香提取液处理的小鼠和进行一般强度训练的小鼠有着相同的效果，即都有促进小鼠脾淋巴细胞增殖反应的作用，这表明八角茴香提取液具有提高免疫力的作用。何敬和等[40]对八角茴香提取液是否具有抗疲劳作用进行小鼠验证试验，结果表明，高剂量的八角茴香有延缓疲劳的作用，这是因为八角茴香可以增强小鼠的运动耐力和运动后血乳酸脱氢酶活力，加快了小鼠肝糖原的积累。此外，八角茴香对运动后血乳酸和尿素氮的增加有抑制作用，从而起到减缓疲劳的作用，这为以八角茴香为原料制作保健品提供了思路。

八角茴香具有健胃、促乳和清热等功效而作为药材使用。随着对八角茴香生物活性成分的深入研究，八角茴香的提取物可广泛添加到日用品和医药方面。

3 结论与展望

香辛料因富含植物源化学成分，利于开拓以香辛料提取物为原料开发保健品市场。譬如利用大蒜提取物制作的大蒜素精油胶囊有提高人体免疫力、提高睡眠质量等功效。利用生姜提取物制作姜黄素胶囊可起到缓解肌肉酸痛、抗炎的作用，这些都是在市场上比较常见的保健品。此外，香辛料的提取物作为药物，在治疗各类疾病方面都起到了较好的疗效。

现代提取技术的不断提高为香辛料的综合应用提供了便利，但是对同种香辛料采用不同的提取方法得到的成分含量不尽相同，在提取技术和实验设计方面仍需优化。本文选取生活中常用的6种香辛料，并综述了它们的主要化学成分及生理活性。希望读者对香辛料有更全面的认识，为香辛料的综合开发利用提供一定的参考。