生姜为姜科植物姜的根茎，含有多种营养和功能成分，具有较高的营养与保健价值，既是一种常用的调味品，又是一种重要的药食两用食物资源。
此外，生姜还含有挥发油、姜辣素等多种功能成分。中医认为，生姜味辛，性温，具有解表发汗、温中散寒、和胃止呕等功效。现代药理研究显示，生姜具有促进消化液分泌、保肝利胆、降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、抗炎、抗微生物、抗辐射、保护心血管等作用。
随着人们保健和安全意识的不断增强，绿色、天然、安全的食品日益受到人们的青睐。生姜及其提取物不仅具有独特的香气和辣味以及较强的防腐、保鲜、护色等作用，而且安全性高，显示出极大的开发利用价值和应用前景。
1、生姜中的主要功效成分
1）姜精油
姜精油是指采用水蒸气蒸馏的方法从生姜根茎中提取的挥发性组分，是生姜的香气和部分风味的来源。它是一种透明的浅黄或橘黄的液体，具有浓郁的芳香气味；在20℃时的折光率、旋光度和密度分别为1.4880～1.4960，280～450和0.871～0.882。
姜精油是多种成分的混合物，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％。
由于姜精油主要是由萜烯类化合物组成，因此其性质不稳定，不耐热和紫外光，易氧化。当加热温度超过90℃时，姜精油的成分、气味、风味就会发生明显的劣变；长时间暴露在光与空气下，其中的一些成分会发生聚合反应，形成非挥发性的大分子聚合物，从而使其粘度增加，旋光度降低。
此外，在贮存过程中姜精油的香气成分会发生改变，一些香气成分的含量会减少，一些香气成分会增加。如香叶醇、p-香叶醇乙酸乙酯的含量随着存放时间的延长而减少，而橙花醇、香叶醛的含量则表现出增加的趋势。
姜精油具有浓郁的香气和宜人的风味，因此可作为增香剂和风味剂用于冰淇淋、糖果、肉制品等多种食品的加工。
2）姜辣素
姜辣素是赋予生姜特征性辛辣味的主要成分，为非挥发性的黄色油状液体，味辣而苦，微溶于水，可溶于乙醚、乙醇、氯仿、苯、冰醋酸等溶剂，是由多种物质构成的混合物。这些物质均含有3一甲氧基一4一羟基苯基官能团，根据该官能团所连接脂肪链的不同，又可把姜辣素分为姜酚类、姜烯酚类、姜酮类、副姜油酮类、姜辣二酮、姜辣二醇类，其中姜酚类物质的含量最高，它们是组成姜辣素的主要成分。
姜酚是由多种具有争羟基酮结构的酚类物质组成，这些物质包括6一姜酚、8一姜酚、10一姜酚、12一姜酚、甲基一6一姜酚等，其中6一姜酚的含量最高，生物活性最强。
姜酚为黄色油状液体，易溶于乙醚、丙酮、甲醇、乙醇等有机溶剂，微溶于碱，不溶于水和酸。姜酚的化学性质不稳定。在遇光和受热的条件下易分解；酸性条件下发生自身脱水作用，形成姜烯酚；在加热或碱性条件下，其碳碳键会断裂形成姜酮。
姜辣素具有特殊的辛辣味，其中含有的姜酚类物质还能与动物性食品中存在的腥味和膻味物质发生作用，因此可作为风味剂和祛腥膻剂用于各种肉制品和鱼制品的烹调和加工，以达到增加美味、消除异味的目的。
3）生姜蛋白酶
生姜蛋白酶是由Thompson等首先从生姜根茎中提取的新型植物蛋白酶，为六角圆盘状晶体，是由生姜蛋白酶-I和生姜蛋白酶-Ⅱ组成。生姜蛋白酚Ⅱ的结构类似于木瓜蛋白酶等巯基蛋白酶，肽链折叠成两个独立大小相似的结构域，两者之间有一道裂隙，活性中心就位于裂隙中。
已经确定生姜蛋白酶是一种糖蛋白。由于在提取生姜蛋白酶时，采用的生姜品种、提取与纯化方法、纯化程度等不同，因此有关该酶性质的研究尚未获得完全一致的结果。目前，对生姜蛋白酶性质比较一致的研究结果是：生姜蛋白酶分子量为14000～47000 Da，适宜作用温度为30～60℃；以牛血清蛋白为底物时，其最适pH为6.5～7.0；乙二胺四乙酸二钠和疏基化合物是该酶的激活剂，而 Hg2 、Cu2 、Cu2 、Zn2 、Mg2 、Ca2 等二价金属离子则对该酶显示出不同程度的抑制作用。
生姜蛋白酶在食品加工中的应用主要是利用其分解蛋白质的能力，用于肉的嫩化，果蔬汁、啤酒和葡萄酒的澄清以及凝乳的制备等。
2、生姜及其提取物在食品加工中的应用
1）调味剂
生姜富含姜精油和姜辣素，具有浓郁的香气和独特的辛辣味，是我国居民烹调各种动物性食物必备的调味品。直接将生姜切片、切末或取姜汁用于这些食物的烹调，既可消除食物原料特有的腥膻等异味，还能增加食物的美味和香气，显著改善其口感。
如在炖鸡、炖鸭、烧鱼、烧肉时放些姜片或姜末，可使肉味香醇可口；若以姜末和醋调成味碟，用来蘸食清蒸螃蟹，不仅可以去腥，而且可借助生姜的热性，平衡螃蟹寒凉伤胃之弊。
值得一提的是，采用有机溶剂浸提生姜得到的姜油树脂几乎含有生姜的全部香气和味道，且化学性质稳定，可作为高品质的浓缩调味料，用于多种食品的烹调和加工。
2）抗氧化剂
油脂和富含油脂类食品暴露在空气中或在长期贮存过程中易于发生氧化酸败。油脂酸败不仅会造成其感官性状的劣变，出现刺激性的哈喇味，而且还会导致其中多种营养素的氧化破坏。
此外，油脂酸败作用还可能形成一些对人体健康有害的物质。因此，在食品加工和贮藏过程中必须严格控制油脂酸败。
目前，食品工业中控制油脂酸败多采用添加抗氧化剂的方法。常用的油脂抗氧化剂包括丁基羟基茴香醚(BHA)、丁基羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)和特丁基对苯二酚(TBHQ)。然而，这些人工合成的抗氧化剂具有一定的潜在毒性，其用量必须严格控制。
研究显示，生姜提取物具有较好的热稳定性和很高的安全性，能抑制油脂的氧化酸败，是一种天然抗氧化剂。其主要的抗氧化活性物质是姜醇类、姜烯酚类和其它酚酮类衍生物，它们能清除超氧阴离子和苯自由基，具有较强的抗氧化能力。
从分子结构上看，这些物质均具有酚基、羟基或烯链结构，是极好的氢或电子供体，由于形成酚类游离基中间体的共振非定域作用，因此比较稳定，不会引发新的游离基，具有很强的终止自由基链式反应的作用。
研究显示，姜辣素能明显抑制鱼油、大豆油、猪油和棕榈油的氧化，且该抑制作用强于生育酚；其对猪油、棕榈油的抗氧化能力与BHT相当，但对鱼油和大豆油氧化作用的抑制能力则稍低于BHT。
3）护色剂
鲜肉及其制品在贮存和销售过程中，由于各种环境因素的影响，常常会出现表面变色现象，这严重影响了其外观和销售。鲜肉及其制品变色的主要原因是肉类中主要显色物质肌红蛋白被氧化成褐色的变肌红蛋白，从而使肉制品失去光泽。为了使鲜肉及其制品在货架期内保持鲜亮的红色，需在对其进行护色处理。
对肉制品而言，常用的护色处理方法是添加亚硝酸盐。亚硝酸盐的护色机理是其分解产生的亚硝基可与肉中肌红蛋白和血红蛋白形成色泽鲜红且十分稳定的亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋白。
但亚硝酸盐是一种强氧化剂，较大剂量被人体摄人后可使血液红细胞中的亚铁离子被氧化生成高铁离子，从而使血液失去携带氧气的能力，引起多种组织和细胞出现缺氧症状。此外，亚硝酸盐还可能与肉制品中蛋白质分解产生的仲胺类物质发生亚硝基化反应，形成强致癌物亚硝胺。
生姜富含的酚类物质具有较好的抗氧化活性，这既可以防止肉中脂肪的氧化，还能减少肌红蛋白和血红蛋白的氧化速率，提高其稳定性，因此生姜对鲜肉及其制品具有一定的护色作用。研究显示，经生姜处理过的鲜肉或其肉制品不仅色泽红润、风味更佳，而且其保藏期更长。
4）保鲜剂
新鲜的肉鱼类和蔬菜均为高水分、营养丰富的食物，因此不耐贮藏，容易受多种环境因素的影响发生腐败变质。为了延长这些食品货架期，通常采用涂膜方法对肉鱼和蔬菜类食品进行保鲜。涂膜保鲜是将肉鱼和蔬菜涂抹或浸泡特殊的保鲜剂，在其表面形成一层保护薄膜，以阻止各种环境有害因子的侵入，防止其汁液的流失和色泽的改变，最大限度地保持其新鲜。
生姜提取物对新鲜肉鱼和蔬菜类食物具有较好的保鲜作用。生姜中具有保鲜作用的活性成分主要是生姜精油、姜酮和姜酚。此外，生姜中富含的姜辣素、姜油醇及生姜油树脂等还具有一定的增鲜作用。
5）防腐剂
除蜂蜜和水分活度很低的干燥食品外，绝大多数食品因含有较高的水分和多种营养成分，因此在常温下贮藏极易发生腐败变质。为了延长食品的保质期，减少食品的杀菌强度，在食品加工中通常需要添加一些防腐剂。
目前，食品加工中常用的防腐剂主要为山梨酸及其钾盐和苯甲酸及其钠盐。虽然该两种类型的防腐剂具有较高的安全性，但二者均需在酸性条件下才具有防腐作用。（小编备注：苯甲酸及其钠盐毒性其实挺强的，现在一些国家已经用其他防腐剂将其取代）
生姜富含生姜精油、姜辣素等抑菌成分，因此具有较强的抑菌活性，是一种安全、有效的天然防腐剂。这些抑菌物质可能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。
6）嫩化剂
随着经济水平的提高，人们对肉类品质的要求越来越高，而嫩度是肉类感官质量评价的重要指标之一。肉的嫩度主要取决于肌动蛋白和肌球蛋白的结合状况，肌纤维中骨架蛋白的完整程度以及结缔组织的构成、性质和含量。
作为一种蛋白水解酶，生姜蛋白酶用于肉类嫩化既可使肉质变得柔软、适口、多汁且易于咀嚼，又能提高肉的成品率和保质期。生姜蛋白酶可分解胶原蛋白和肌动球蛋白，且对前者的分解能力明显高于后者，因此它可优先降解肌原纤维，引起肌原纤维的断裂，由此提高肉的嫩度。研究表明，生姜蛋白酶具有广泛的蛋白水解能力，能加快胶原蛋白、肌浆蛋白、肌原纤维蛋白的分解，从而提高牛肉的嫩度。
7）澄清剂
葡萄酒和调配酒中含有蛋白质、多酚类物质和果胶等成分，它们是这些酒在贮藏过程中出现浑浊的主要化学因素。目前，通常采用明胶法、果胶酶法和皂土法等对这些酒进行澄清处理。但这些方法会造成酒中的蛋白质大量流失，降低其营养价值。
生姜中的生姜蛋白酶具有较强的蛋白质水解能力，能将酒中存在的大分子蛋白质分解为小分子可溶性的多肽和氨基酸，这种可溶性多肽和氨基酸的增加，既能减少蛋白质沉淀的量，又能提高酒的稳定性和营养价值。
8）凝乳剂
凝乳类产品是一种老少皆宜的乳制品，不仅含有牛乳的全部香味和营养成分，而且更易被人体消化吸收利用。目前，我国市场上的凝乳类产品仅有酸凝乳和干酪，因此开发其它营养保健型凝乳产品已经成为乳制品行业重点发展方向之一。
生姜汁具有很好的凝乳作用，这与其中含有生姜蛋白酶、姜醇、姜烯酚和姜酮等凝乳因子有关。生姜蛋白酶可使乳酪蛋白胶束外围的k-酪蛋白部分分解，使其失去对酪蛋白胶束的保护作用，从而使对Ca2 敏感的某种酪蛋白和Β-酪蛋白可与钙离子形成网状凝胶体。
3、总结
生姜含有多种营养和功能成分，既是一种常见的调味品，又是一种解表散寒的中药材，具有较高的开发利用价值。生姜中含有的精油、姜辣素和蛋白酶等功能成分，不仅赋予其浓郁的香气和独特的风味，而且是其拥有多种保健和药用价值的物质基础。
此外，这些成分还使得生姜及其提取物能够作为调味剂、抗氧化剂、护色剂、保鲜剂、防腐剂、肉类嫩化剂、酒类澄清剂和凝乳剂等，用于多种食品的加工。随着生姜及其提取物在食品加工中应用的不断开发，生姜的深加工利用程度将不断提高。
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