生姜精油对肠道菌群结构的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

姜 (zingiber officinale rosc）是多年生的草本植物姜的嫩根茎部分。又可被称为生姜、白姜、川姜等, 是姜科属植物。其主要成分除了有姜烯、姜酚、姜黄素、姜精油等生物活性成分，还包括如蛋白质、维生素、多糖、微量元素等，具有如营养、保健、调味等，是一种很常见的香辛料和中药药材。^[1]

其中姜精油是用水汽蒸馏、超临界co₂萃取等方法从生姜的根茎中提取出来的挥发性油成分，为浅黄色或橘黄色的液体，油体透明，有着浓郁的姜的芳香。其主要成分中几乎不具有高沸点成分，包括有倍半萜烯类碳水化合物（50%~60%）和氧化倍半萜烯（17%）^[2]，这两者也是生姜风味的主要贡献者，具有良好的自由基清除和三价铁离子还原的能力。其中倍半萜烯类化合物有α-姜烯(15%~30%),β-没红药烯(6%~12%),α-法呢烯(3%~10%),β-半水芹烯(7%~10%),芳基-姜黄(5%~19%)。生姜的大多数生理功能都和姜精油有关，其生理功能有①芳香治疗的作用：芳香精油具有缓解情绪、调节生理循环、激发人体潜能等功能，如胡建等人指出，豆豉姜精油对脑梗患者的治疗有着明显作用；②消炎、阵痛和抗过敏的作用：研究表明，生姜具有能够明显抑制鼠的关节肿胀的能力，且有着潜在的消炎和抗风湿的能力；③健胃止吐的作用;④保护肝以及减肥等作用。^[3]

其中姜精油健胃止吐功能，近年来被人们所重视。其一是健胃的功能，姜精油一方面能够促进胃粘膜的合成以及减少前列腺激素的释放来保护胃粘膜，另一方面可以做到刺激胃蛋白酶，从而提高防范胃粘膜受伤的能力。做到既能松弛肠道减少蠕动，又能刺激蠕动条理胀气等问题。在小鼠实验中，姜精油能够明显减低阿司匹林对小鼠肠胃的伤害，体现了其健胃的功能。而生姜被广泛用于孕妇检查后止吐，晕车止吐等方面的效果，又能体现其止吐的功能。所以姜精油对人体的健胃止吐功能有着很大的研究价值和可行性。^[4]

2. 研究内容和预期目标

一、研究内容：

①样品采集与处理

②发酵液样品微生物测定

3. 国内外研究现状

近年来，经众多专家研究发现，生姜中有机成分的提取方法有许多，相应的工艺也十分成熟，如水蒸气蒸馏法，超临界co₂萃取法,溶剂浸提法等各种方法所得到的成分和含量各不相同。^[6]本实验采取的是超临界co₂萃取法提取的姜精油，这种方法通过使携带着姜精油的超临界液体co₂，通过超临界状态向气态的相转变将姜精油释放出来，从而迅速萃取出姜精油。该方法对环境友好，常温下进行，不产生任何副产物，可谓是原滋原味的生姜替代品。并且anis asyila marzlan等人利用超临界co₂萃取法提取火炬姜中的姜精油，得出该种方法的中等压力和温度，有助于保留姜精油的高收率和高活性，在对肠道中常见微生物的实验中表现出很高的抗菌活性。^[7]

在人体肠道内的微生物主要能分为三类：第一类是有益菌即双歧杆菌，嗜酸乳杆菌等；第二类是有害菌包括葡萄球菌，绿脓杆菌等；第三类是中性菌包括肠球菌和大肠杆菌等。其中有益菌的生长有益于人体健康，有害菌的生长则有害人体健康并且会抑制有益菌的生长，同时当中性菌生长过多时也会对人体产生不利影响。姜精油在抑菌方面的能力证明其在调节胃肠道菌群方面有很大利用空间。艾薇等人^[8]研究得出，山姜精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌均具有较好的抑菌作用，并且抑菌的活性稳定性良好，是一种很好的天然抑菌剂。a.smith-palmer等人指出，姜精油对肠炎沙门氏菌、空肠弯曲菌、大肠杆菌，黄色葡萄球菌等革兰氏菌有一定的抑制作用，且对阳性菌的抑制效果优于对阴性菌的效果。p.n. kirdat等人也用实验证明，姜精油的纳米颗粒具有很好的抑制格兰仕阴性菌大肠杆菌的效果。^[9]

除此之外，我国本草早有记载，姜还具有补益脾胃、和胃降逆的作用。将可用于防止呕吐，如在泰国，生姜可用于预防腹腔镜检查后的呕吐；还可用于防止妊娠呕吐和恶性肿瘤化疗的呕吐,生姜可能可以通过与5-ht3搜题结合来增强止吐和减轻组织氧化损伤的作用^[10]。丁顺等人建立研究模型得出，姜能够明显改善阿司匹林导致的胃粘膜损伤，能够保护胃粘膜。chien-yun hsiang等人研究得出姜精油能够通过调节nf-κb活性和il-1β信号通路改善tnbs诱导的小鼠结肠炎，具有保护肠道的作用。等人用对照实验得出，搭配生姜治疗组的治疗效果明显高于没有使用时，表明姜精油的确有治疗和预防坏死性小肠结肠炎的效果^[11]。mehrnaz等人研究得出，将能够减轻溃疡性结肠炎的疾病，减少结肠炎的氧化应激，提高患者生活质量^[12]。

4. 计划与进度安排

2020年9月15日~2020年10月13日：确定实验题目，查阅相关文献，进行实验准备。

2020年10月14日~2020年10月25日：确定姜精油的剂量浓度，微生物培养基的配比，熟悉仪器的使用。

2020年10月26日~2020年12月5日：熟练掌握姜精油的配制，微生物的培养，借助显微镜等设备分析，研究肠胃有益菌和有害菌的数量，发酵液ph至和短链脂肪酸的生成，分析肠道菌群结构的变化，通过预实验进一步确定实验方案。

5. 参考文献

[1]于梓芃,黄泽天,崔文甲,弓志青,宋莎莎,贾凤娟.生姜的营养成分及其加工产品研究进展[j].中国果菜,2021,41(01):15-20.

[2]兰景尧,薛文通.姜精油抑菌作用的研究进展[j].食品工业科技,2016,37(19):387-390.

[3]吴嘉斓,王笑园,王坤立,庞思成,何政宇,倪元颖.生姜营养价值及药理作用研究进展[j].食品工业,2019,40(02):237-240.