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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2013年第4期
孜然，又称安息茴香，学名孜然芹（Cuminum
cyminum L.），为伞形花科（Umbelliferae）属草本植物。
原产于埃及和埃塞俄比亚，我国主要在新疆、甘肃
河西走廊栽培，近几年开始引入内地种植。长期以来，
孜然主要作为调味品应用，也可入药。随着对孜然
收稿日期 ：2012-12-07
基金项目 ：甘肃省高层次人才创新创业扶持行动计划项目（1113jhtf010）
作者简介 ：聂莹，女，硕士研究生，研究方向 ：食品科学 ；E-mail ：nieying-393@163.com
通讯作者 ：唐选明，男，副研究员，研究方向 ：食品科学 ；E-mail ：tangxuanming@caas.net.cn
孜然油对几种果蔬贮藏致病菌抑制作用分析
聂莹1  李淑英1  齐小雨2  杨帆3  木泰华1  唐选明1
（1. 中国农业科学院农产品加工研究所 农业部农产品加工综合性重点实验室，北京 100193 ；2. 安徽农业大学，合肥 230036 ；
3. 内蒙古农业大学，呼和浩特 010018）
摘 要 ： 运用水蒸汽法从孜然籽中提取孜然油，得率为 2.7%。气质联用 - 色谱法（GC-MS）分析孜然油中含有 13 种成分，
含量最高的为枯茗醇与一种未知结构的混合物，含量为 42.86% ；其次为枯茗醛，含量为 27.66%。孜然油对晚疫病菌、扩展青霉、
匍枝根霉、茄腐镰刀菌均具有明显的抑制作用，最小抑菌浓度依次为 0.4‰、0.6‰、0.3‰、0.3‰。孜然油可抑制扩展青霉和匍枝
根霉的孢子萌发，最小抑制浓度分别为 0.16‰、0.8‰。孜然油较强的抑菌活性为其在果蔬储藏保鲜中开发新型植物源抑菌杀菌剂
奠定基础。
关键词 ： 孜然油 抑菌活性 果蔬贮藏保鲜 植物源杀菌剂
Preliminary Research for Inhibitory Effect of Essential Oil from
Cuminum cyminum Against Pathogenic Microorganisms on Fruit
and Vegetable Storage
Nie Ying1 Li Shuying1 Qi Xiaoyu2 Yang Fan3 Mu Taihua1 Tang Xuanming1
（1. Key Laboratory of Agro-Products Processing，Ministry of Agriculture，Institute of Agro-Products Processing Sciense and Technology CAAS，
Beijing 100193 ；2. Anhui Agricultural University，Hefei 230036 ；3. Inner Mongolia Agrigultural University，Hohhot 010018）
Abstract:  Yellow essential oil of Cuminum cyminum was obtained by steam distillation estraction method with the yeild of 2.7%. 13
kinds of components was identified by GC-MS.Cuminylalcohol and an unknow compound are the first main component（42.68%）, and cuminal
is followed by the content of 27.66%. Moreover, the antifungial activity of Phytophthora infestans, Penicillium expansum, Rhizopus stolonifer,
Fusarium solani was tested, and the minium inhibition concentration of essential oil to these 4 kinds of fungis was 0.4‰ , 0.6‰ , 0.3‰ , 0.3‰ .
The inhibitory concentration of Cuminum cyminum extract to the spore of Penicillium expansum and Rhizopus stolonifer is 0.16 ‰ , 0.8 ‰
respectively. Also, essential oil extracted from Cuminum cyminum also showed stronger antibacterial activity of Bacillus subtilis than the of
Escherichia. All of above these provide that Cuminum cyminum essential oil with high antimicrobial activity could be developed as a new kind of
essential oil germicide on fruit and vegetable preservation.
Key words:  Cuminum cyminum essential oil Antimicrobial activity Fruit and vegetable preservation New essential oil germicide
组成成分研究的深入，孜然越来越多的功能被开发
和应用［1，2］，研究对象主要集中在孜然油（占种子
2%-5%）部分 ［3］，气质联用技术（GC-MS）分析孜
然油以烯烃类化合物居多，其次是醇、醛、酯及酚等。
研究发现孜然油除了具有抗氧化、消除亚硝酸钠［4］、
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第4期168
杀虫的作用外，还具有明显的抑菌活性［2］。
新鲜水果和蔬菜在采后流通过程中受损的主
要原因之一是来自病原微生物侵染［5］。晚疫病菌
（Phytophthora infestans）是马铃薯、番茄晚疫病和贮
藏病害的主要病原菌［6，7］。茄腐镰刀菌（Fusarium
solani）在马铃薯贮藏过程中会侵染马铃薯块茎，使
干 腐 病 爆 发［8］。 扩 展 青 霉（Penicillium expansum）
极易侵染采后苹果等新鲜水果，致使苹果青霉病产
生［9］。匍枝根霉（Rhizopus stolonifer）使哈密瓜、甜
瓜、葡萄等感染腐败病［10，11］。本研究通过 GC-MS
技术对水蒸气法制取的孜然油进行了成分分析 ；研
究孜然油对晚疫病菌、茄腐镰刀菌、扩展青霉和匍
枝根霉菌丝体及孢子生长的抑制作用 ；孜然油对大
肠杆菌（Escherichia coli）和枯草芽孢杆菌（Bacillus
subtilis）生长的抑制作用，为孜然油在果蔬防腐保
鲜中的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 原料 孜然籽 ：由甘肃省敦煌种业玉门市种
子公司提供 ；马铃薯（市售）。
1.1.2 菌株 番茄晚疫病菌 ：由中国农业科学院植
物保护研究所惠赠 ；扩展青霉、匍枝根霉购自中国
普通微生物菌种保藏中心 ；茄腐镰刀菌购自中国农
业微生物菌种保藏中心。
1.1.3 试剂 氯化钠、无水硫酸钠、吐温 20 均为分
析纯，购自国药集团 ；无水乙醚、分析纯购自北京
化工厂。
1.1.4 仪器设备 SL-200 型高速多功能粉碎机（浙
江省永康市松青五金厂）、RE-5205 旋转蒸发器（上
海亚荣生化仪器厂）、SHZ- Ⅲ D 循环水真空泵（上
海知信实验仪器技术有限公司）、气相色谱 / 质谱联
用仪（日本岛津）、HP-5ms 气相色谱柱（30 m×0.25
mm×0.25 μm）、电热恒温培养箱（上海一恒科学仪
器有限公司）、电子显微镜 XSP-BM10A（上海光学
仪器六厂）、数显卡尺（上海申韩量具有限公司）、
打孔器（直径 5 mm）、培养皿（直径 60 mm）。
1.2 方法
1.2.1 培养方法 真菌培养采用 PDA 培养基，28℃
培养。
1.2.2 孜然油制备 将孜然籽用高速多功能粉碎机
粉碎成粉末，并过 40 目筛。按料液比 1∶7 配成水
悬液，置于锥形瓶中，搅拌，静置 24 h。在真空状
态、65℃条件下，用旋转蒸发仪将孜然粉水溶液进
行蒸馏并收集馏分。向馏分中加入氯化钠至溶液饱
和，并按照馏分和乙醚体积比 2∶1 进行萃取，收集
乙醚萃取相。用无水硫酸钠干燥乙醚萃取相，在常压、
55℃条件下旋蒸出乙醚，获得孜然油。
1.2.3 孜然油成分分析 孜然油用正己烷稀释 10
倍。色谱分析条件 ：初始温度 60℃，保留 1 min，
以 5℃ /min 速率升温至 160℃，再以 20℃ /min 速率
升温到 220℃，保留 8 min ；进样口温度 250℃ ；进
样量 0.5 μL ；载气（氦气）流量 1 mL/min ；分流比
100∶1。质谱分析条件 ：电离方式 EI ；电离电压 70
eV ；离子源温度 260℃ ；扫描质量范围 30-600 amu。
成分解析 ：对照标准质谱数据库进行解析，采用离
子流峰面积归一化法计算各成分相对百分含量。
1.2.4 孜然油对真菌菌丝体抑制效果的测定 采用
菌块法研究孜然油对真菌菌丝体的抑制效果。用吐
温 20 将孜然油稀释成 1% 的精油稀释液，取一定量
的孜然油稀释液加入 10 mL PDA 培养基，使其终浓
度分别为 0.1‰、0.2‰、0.3‰。用吐温 20 作空白对照，
取供试菌株，用直径 5 mm 打孔器截取菌块，再将
菌块接到不同精油浓度的 PDA 培养基中央，28℃培
养 2-3 d，至对照培养皿中菌丝体完全长满。采用十
字交叉法量取生长在不同浓度孜然油培养基的菌丝
体直径，计算面积，求出抑菌率。每个精油浓度做
两个平行。
抑菌率（%）=（空白组菌饼面积 - 样品组菌饼
面积）/ 空白组菌饼面积 ×100%
1.2.5 孜然油对真菌最小抑菌浓度的测定 参照
1.2.4 的方法，制成孜然油浓度分别为 0.1‰-0.6‰
的 PDA 培 养 基， 以 吐 温 20 为 空 白 对 照 组， 加 入
100 μL 各供试菌菌悬液（105/mL）进行涂布，28℃
培养 48 h。
1.2.6 孜然油对真菌孢子萌发率的测定 用 6% 吐温
20 溶液稀释孜然油至终浓度为 0-1.6‰。取 500 μL
精油稀释溶液和 500 μL 孢子悬浮液（每个视野有
40-50 个孢子）于凹形载玻片内混匀，28℃培养 24 h，
40 倍显微镜下观察，计数萌发孢子数，计算孢子萌
2013年第4期 169聂莹等 ：孜然油对几种果蔬贮藏致病菌抑制作用分析
发率。
孢子萌发率（%）=（萌发孢子数 / 孢子总数）×100%
2 结果
2.1 孜然油GC-MS成分分析
孜然油为黄色油状液体，具有浓重孜然香气且
容易挥发，得率为 2.7%。按照 1.2.3 方法测定出的
孜然油含 13 种主要成分，主要物质为烯烃类、醛类、
醇类化合物，表 1 所示为组分含量在 1% 以上的物质。
枯茗醇与另一种未知醇总含量为 42.86%（其中未知
醇化合物为主要成分），枯茗醛含量为 27.66%。
表 1 孜然油 GC-MS 主要成分分析结果
编号 英文名称 中文名称 含量（%）
1 β-pinene β-蒎烯 4.06
2 Ortho-cymene 邻伞花烃 2.77
3 terpineol 松油烯 6.08
4 phellandral 水芹醛 1.77
5 cuminaldehyde 枯茗醛 27.66
6 terpineol 松油醇 3.13
7 2-Caren-10-al 2-蒈烯 6.53
8 alchohols/ cuminylalcohol 未知醇 / 枯茗醇 42.86
9
1，4-Cyclohexadiene-1-methanol，4-
（1-methylethyl）- γ-松油烯 5.14
2.2 孜然油对真菌菌丝体生长的抑制效果和最小
抑菌浓度
孜然油对 4 种真菌菌丝体的生长都具有抑制作
用（图 1）。对晚疫病菌，孜然油浓度为 0.1‰和 0.2‰
时，抑菌率均低于 50% ；但当孜然油浓度为 0.3‰
时，对晚疫病菌的抑菌率可达到 98.22%。在油浓
度为 0.1‰时，对扩展青霉的抑菌率达到 55.72%，
当孜然油浓度为 0.3‰时，对扩展青霉的抑菌率为
83.61%。在孜然油浓度为 0.1‰时，对匍枝根霉基
本没有抑菌作用，但当孜然油浓度为 0.2‰和 0.3‰
0.1‰ 0.2‰ 0.3‰
0
20
40
60
80
100
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时，抑菌率分别达到 96.68% 和 100%，说明匍枝根
霉对孜然油最敏感，孜然油对匍枝根霉的抑菌效果
明显。在 3 种油浓度下，对茄腐镰刀菌的抑菌率分
别为 34.00%，74.25% 和 100%。
孜然油对对晚疫病菌、扩展青霉、匍枝根霉和
茄腐镰刀菌的最小抑制浓度分别为 0.4‰、0.6‰、
0.3‰、0.3‰（表 2）。孜然油对匍枝根霉和茄腐镰
刀菌菌丝体生长的抑制效果最显著，与上述结果
一致。
2.3 孜然油对真菌孢子萌发的抑制效果
根据 2.2 结果，本次研究选取对孜然油较为敏
感的匍枝根霉和相对不敏感的扩展青霉的孢子，考
察孜然油对两种孢子萌发率的影响。表 3 结果显示，
孜然油对匍枝根霉和扩展青霉的孢子萌发具有抑制
效果，对二者的最小抑制浓度分别为 0.8‰和 1.6‰。
另外，在显微镜视野中发现孢子破碎残片（图 2）。
这说明孜然油不仅可以抑制孢子萌发，还可以使孢
子本身溶解。
3 讨论
GC-MS 分析结果表明，孜然油的主要成分为枯
茗醛和枯茗醇与另一种未知化合物的含量。据文献
报道枯茗醛和醇为孜然油中含量最高的化学成分，图 1 孜然油对真菌菌丝体的抑制率
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第4期170
用水蒸汽法提取孜然油中二者的含量为 39.51%［12］
到 53.55%［2］ 不 等。 但 也 有 报 道 显 示， 通 过 水 蒸
汽法获得的孜然油中 α-蒎烯为主要成分，含量为
29.1%［13］。不同文献报道孜然油中组成成分的含量
不同可能与孜然品种、产地、栽培技术、萃取溶剂
种类等因素有关。
本研究证实孜然油对植物病源真菌具有明显的
抑菌效果，且对扩展青霉和匍枝根霉的孢子萌发率
具有抑制效果。据报道，孜然油对真菌的抑制作用，
主要是因为孜然油中的枯茗醛等异丙基苯结构物
质［2］］和醇类化合物［14］对真菌的细胞结构或者代谢
途径具有破坏作用或是孜然油本身作为一种疏水性
物质更易进入细胞膜中，破坏膜结构，从而膜的渗
透性提高，导致细胞的内容物泄漏［15］。另外，孜然
油对 4 种致病真菌的抑制程度不同，可能是因为 4
种真菌本身细胞膜结构和成分组成的不同导致孜然
油或孜然油某种成分的敏感度各异。
文献报道，广藿香精油对镰刀菌的最小抑菌浓
度为 2‰［16］；樟树叶精油对青霉的最小抑菌浓度为
2.5‰［17］；丁香精油浓度在 600 mg/L 条件下才可抑
制青霉生长［18］。本研究所提孜然油对植物病原菌的
最小抑菌浓度范围为 0.3‰-0.6‰，表明其在果蔬保
鲜方面具有更大的应用潜力和更重要的应用价值。
4 结论
本研究通过水蒸气法从孜然籽中提取出黄色孜
然油，得率为 2.7%。运用 GC-MS 技术分析出孜然
油中含有 13 种成分，其中含量在 1% 以上的有 9 种，
主要为枯茗醇和枯茗醛。研究证实孜然油可明显抑
制植物病源真菌，最小抑菌浓度可低至万分之几，
并对真菌孢子萌发率具有较为显著抑制作用。
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表 2 孜然油对真菌菌丝体生长的最小抑制浓度
供试真菌 孜然精油浓度（mL/mL）
种类 0 0.1‰ 0.2‰ 0.3‰ 0.4‰ 0.5‰ 0.6‰
晚疫病菌 + + + + + + + + + + - - -
扩展青霉 + + + + + + + + + + + + + + + -
匍枝根霉 + + + + + + + + - - - -
茄腐镰刀菌 + + + + +++ ++ - - - -
+ + + + ： 菌丝体覆板 100% ；+ + + ： 菌丝体覆板 60%-90% ；+ + ：菌丝体覆板 20%-50% ； + ：菌丝体覆板 0-10% ；- ：无菌丝体生长
表 3 孜然油对两种真菌孢子萌发的抑制率
真菌孢子 精油浓度（mL/mL）
种类 0 0.05‰ 0.1‰ 0.2‰ 0.4‰ 0.8‰ 1.6‰
匍枝根霉 5.27% 2.70% 4.60% 3.01% 2.07% 0 0
扩展青霉 23.48% 4.92% 5.94% 4.05% 3.74% 1.19% 0
A
B
A ：根霉孢子溶解图 ；B ：青霉孢子溶解图
图 2 孜然油溶解真菌孢子图
2013年第4期 171聂莹等 ：孜然油对几种果蔬贮藏致病菌抑制作用分析
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（责任编辑 马鑫）