Гингерол

Гингерол (gingerol) это вещество, придающее имбирю жгучий вкус [1]. Находится в подземном стебле (корневище) имбиря. Имеет несколько близких аналогов. Наиболее распространенным является 6-гингерол, за ним следуют 8-гингерол и 10-гингерол [2], [10]. При сушке или нагревании имбиря часть гингерола превращается в шогаол (shogaol). Именно поэтому сушеный имбирь имеет более острый вкус [1]. Производители продуктов питания закупают экстракт имбиря для вкуса и консервации [3], производители БАД для капсул [4], производители кормов в качестве растительной добавки [5], производители косметики в качестве растительного экстракта [6].

Сколько гингерола содержится в имбире?

Запах и жгучесть имбиря обусловлены разными веществами. Запах исходит от эфирного масла, жгучесть от гингерола. Основными компонентами эфирного масла являются зингиберен (zingiberene) и цитраль. В экстракте, полученном с помощью сверхкритического CO₂ (диоксид углерода, ведущий себя как жидкость под давлением), эти ароматические компоненты составили 73 % экстракта [9]. Эфирное масло улетучивается с паром, гингерол нелетуч. По этой причине в эфирном масле имбиря гингерол отсутствует.

Самым распространенным веществом в свежем имбире является 6-гингерол. Исследователи считают его химическим маркером имбиря [7]. В сушеном имбире количество гингерола немного снижается, а шогаола увеличивается [8]. Шогаол и зингерон (zingerone) не синтезируются самим имбирем напрямую. Это формы, образующиеся из гингерола под воздействием тепла [10].

Соотношение меняется в зависимости от сорта, времени сбора урожая и сушки. В исследовании, сравнивающем 10 сортов в Индии, выход олеорезина (маслянистого экстракта, полученного растворителем) у двух лучших сортов составил 11,4 % и 9,4 %, снижаясь по мере созревания у большинства сортов [11]. В итоге два продукта с надписью "экстракт имбиря" содержат разное количество гингерола. Количество определяется не названием растения, а анализом конкретной партии.

Гингерол, шогаол, зингерон: в чем разница?

Значения взяты из PubChem. XLogP показывает сродство вещества к жиру или к воде. Чем выше значение, тем выше липофильность. Все три гингерола липофильны, и эта характеристика усиливается по мере удлинения цепи.

Числа обозначают длину цепи. 6-, 8- и 10-гингерол имеют одинаковый скелет, различаясь только длиной боковых цепей [10]. По мере удлинения цепи способность стимулировать рецепторы жгучести возрастает [14].

Шогаол это термически измененная форма гингерола. Гингерол теряет молекулу воды при нагревании и превращается в шогаол [1], [12]. Превращение также обратимо [12]. Шогаол придает сушеному имбирю его острый вкус [1]. Высокая доля шогаола в экстракте указывает на сильную термическую обработку продукта. Поэтому в сертификате его проверяют отдельной строкой.

Источник жгучести. Гингерол стимулирует тот же рецептор (TRPV1), что и капсаицин в остром перце [14]. Жгучесть ограничивает количество гингерола, которое можно добавить в продукт. Это главный фактор при разработке неинкапсулированных продуктов.

Не растворяется в воде. Гингеролы малорастворимы в воде [15]. Значения XLogP указывают на их липофильность. Напрямую в водный продукт не вмешиваются, требуют носителя.

Для чего применяется?

Пищевая промышленность: вкус и консервант. Имбирь является одной из наиболее универсальных пряностей. Промышленность закупает его в виде порошка, эфирного масла и олеорезина [3]. Для вкуса свежего имбиря предпочтителен гингерол, для вкуса сушеного имбиря шогаол [1]. Также исследовался в качестве консерванта. Олеорезин с содержанием гингерола 12,8 % подавлял бактерии и грибки в концентрациях от 200 до 300 ppm (частей на миллион) в соке сахарного тростника, хранившемся в холодильнике 35 дней [16].

БАД: тошнота. Наиболее известным применением добавок с имбирем является облегчение тошноты. Обзор 12 исследований с участием 1 278 беременных женщин сообщает, что имбирь уменьшал тошноту по сравнению с плацебо (неактивным препаратом сравнения), но существенно не менял частоту рвоты. Эффект более выражен при дозах менее 1,5 г в день. Авторы оценивают качество доказательств как низкое [17]. Другой обзор 13 исследований с участием 1 174 человек сравнивал имбирь с витамином B6 и не выявил значимой разницы между ними [18]. У 576 пациентов, проходивших химиотерапию, прием от 0,5 до 1,0 г имбиря в день уменьшал тошноту в первый день [19]. В этих исследованиях использовались порошок или экстракт имбиря. Результаты разнятся из-за отсутствия химической стандартизации продуктов. Отсюда возникает потребность в стандартизации [20].

БАД: суставы. В 6-недельном исследовании с участием 261 пациента с остеоартрозом коленного сустава боль в положении стоя уменьшилась у 63 % принимавших экстракт имбиря и у 50 % принимавших плацебо. Использовался комбинированный продукт из имбиря и калгана (Alpinia galanga). Дискомфорт в желудке чаще встречался в группе имбиря: 59 пациентов против 21 [21]. Обзор 5 исследований с участием 593 пациентов показал небольшое, но значимое снижение боли с умеренным качеством доказательств [22]. Более свежий обзор выявил аналогичный эффект, но оценил доказательства как недостаточные [23]. Эффект незначительный, качество доказательств от умеренного до слабого.

БАД: вес и уровень сахара в крови. Обзор 14 исследований с участием 473 человек сообщает о снижении массы тела, соотношения талии и бедер, уровня глюкозы в крови натощак и резистентности к инсулину, а также о повышении уровня холестерина ЛПВП (хорошего) у принимавших имбирь. Индекс массы тела, триглицериды и холестерин ЛПНП не изменились [24]. Выборка участников невелика.

Корма. В опыте на 144 цыплятах-бройлерах с добавлением 5 г/кг порошка имбиря в рацион потребление корма и конверсия корма не изменились, убойный выход увеличился, уровень холестерина в крови снизился [26]. Другой опыт с дозировками порошка 5, 10 и 15 г/кг показал увеличение прироста живой массы и снижение потребления корма [27]. Экстракт имбиря у 432 бройлеров в концентрации до 1,5 % не влиял на рост, а при 3 % ухудшал конверсию корма. В кишечнике снизилось количество E. coli и увеличилось количество Lactobacillus [5]. Дозировка экстракта 3 % оказалась избыточной.

Косметика. Название экстракта корня имбиря в косметической номенклатуре (INCI): Zingiber Officinale Root Extract. На рынке представлены шампуни с имбирем против выпадения волос. Исследование этого эффекта показало обратное: 6-гингерол замедлял рост стержня волоса в культуре волосяных фолликулов человека и удлинял фазу телогена у мышей. Авторы пишут, что не нашли научных подтверждений стимулирования роста волос, и что 6-гингерол, напротив, является кандидатом на подавление роста волос [6].

5 процентов или 30 процентов: какой экстракт выбрать?

Имбирь продается в четырех формах. Гингерол присутствует в трех из них.

На рынке БАД экстракты чаще всего стандартизируют по значению, например "5 % гингерола". Производитель гарантирует эту долю в каждой партии. По мере роста концентрации продукт становится более концентрированным, а цена за килограмм возрастает. Выбор зависит от четырех вопросов.

• Сколько гингерола требуется? Если в 1 кг соуса требуется 1 г 6-гингерола, достаточно 7,8 г 12,8%-го олеорезина, 4 г 25%-го CO₂-экстракта или 1,3 г 76%-й фракции [16], [29], [30]. Все три варианта дают одинаковое количество гингерола. Разница заключается в сопутствующем аромате, цвете и объеме. Числа приведены для примера.
• Нужен ли аромат? В соусах, чае и кондитерских изделиях требуется аромат имбиря. Олеорезин содержит эфирное масло [3]. В капсуле объем ограничен. Для получения того же количества гингерола 25%-й экстракт занимает в три раза больше объема, чем 76%-я фракция [29], [30]. Эфирное масло дает аромат, но не дает гингерола.
• Насколько продукт подвергался нагреву? Запрашивается уровень шогаола (см. "Как читать протокол анализа?").
• Цена. Сравнивается цена не за килограмм сырья, а за килограмм чистого гингерола.

Публикации о сверхкритической CO₂-экстракции имбиря выходят с 1990-х годов [9]. В экстракте из перуанского имбиря, полученном с помощью CO₂, общее содержание гингеролов составило около 29 %, общих шогаолов около 10 %. Выход составил 2,6 % от сухого корневища [29]. Другое исследование выявило 26 % 6-гингерола в CO₂-экстракте и увеличило его долю до 76 % с помощью колоночной хроматографии [30]. В ацетоновом олеорезине было измерено 12,8 % гингерола [16]. При повышении давления CO₂ в экстракт переходит также растительное масло [9].

Как читать протокол анализа?

Метод. Гингерол измеряется методом ВЭЖХ (жидкостной хроматографии). ВЭЖХ разделяет смесь на компоненты и количественно определяет каждый из них. Фармакопея США (USP), ISO 13685 и AOAC (Ассоциация официальных аналитических химиков) опубликовали стандартные методы для этого анализа [31], [32]. Методы различаются по списку определяемых веществ. Метод AOAC также учитывает 6-парадол и зингерон [31]. В сертификате должны быть указаны название метода и стандарт.

Что включает "общий гингерол"? В одном документе суммируются 6-, 8- и 10-гингеролы, в другом гингеролы и шогаол. Это должно быть четко указано. В 9 брендах добавок количество 6-гингерола различалось в несколько раз [33]. В 10 коммерческих продуктах измеренное значение составляло от 80 до 123 % от заявленного на этикетке [31]. В 10 добавках рекомендуемая суточная порция варьировалась от 250 мг до 4,77 г [28]. Название продукта одинаковое, состав разный.

Строка шогаола показывает историю нагрева. Шогаол образуется из гингерола под воздействием тепла [12]. Его соотношение с гингеролом показывает степень термической обработки экстракта [33].

Спецификация и факт различаются. Спецификация фиксирует требования производителя. Измеренное значение относится к конкретной партии. Лист технических данных (TDS) является общим документом. Сертификат анализа (CoA) составляется на конкретную партию.

Что указывает на качество?

Профиль гингеролов. Указаны ли раздельно 6-, 8- и 10-гингерол? При раздельном измерении выявляется большая разница между продуктами [33]. Единая строка "всего" скрывает эту разницу.

Доля шогаола и зингерона. Оба вещества являются продуктами термического распада гингерола [10], [12]. Их высокая доля указывает на жесткую сушку или длительную термическую обработку.

Эфирное масло и растительные жиры. Эфирное масло из олеорезина придает аромат [3], [11]. В экстрактах CO₂ высокого давления могут присутствовать растительные жиры [9]. И то, и другое снижает концентрацию гингерола.

Остаточные растворители. Остаток зависит от растворителя, использованного при экстракции. Для олеорезинов, полученных с помощью ацетона или этанола, запрашиваются лимиты остаточных количеств. Тот же вопрос актуален, если при CO₂-экстракции использовался сорастворитель.

Анализы сырья. Для растительного сырья также запрашиваются результаты тестов на пестициды, микотоксины и ПАУ (включая бензо(а)пирен).

Как ведет себя в рецептуре?

Нагрев. Гингерол наиболее стабилен в водной среде при pH 4. Температура и кислая среда ускоряют его превращение в шогаол [12]. Термическая обработка (варка, сушка) увеличивает долю шогаола и делает вкус более резким [1], [8], [13]. В продуктах с термообработкой целевое содержание гингерола рассчитывается с учетом шогаола.

Хранение. При выдерживании CO₂-олеорезина при 0, 20 и 40 °C в течение 180 дней показатели общего содержания фенолов (широкий класс соединений, включающий гингеролы) и антиоксидантной активности не снизились [29]. Экстракт следует хранить в прохладном месте в герметичной таре. Нагрев увеличивает количество шогаола [12].

Жгучесть. Жгучесть ограничивает допустимую дозировку в неинкапсулированных формах [14].

Всасывание. В исследовании с участием 27 добровольцев, получавших от 100 мг до 2 г имбиря, свободный гингерол в крови обнаружен не был. Выявлялись только конъюгированные метаболиты, которые выводились менее чем за 2 часа [25]. При разработке добавок вопрос биодоступности (bioavailability) оценивается с учетом этого фактора.

Паспорт безопасности и маркировка. При работе с олеорезином соблюдаются указания паспорта безопасности (SDS). Маркировка на этикетке оформляется в соответствии с категорией продукта и требованиями технического регламента.