李楊輝 席琳喬 陳 寧 周小玲*

(1.塔里木大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，阿拉爾 843300；2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，石河子 832000)

孜然(CuminumcyminumL.)，又名孜然芹、枯茗、安息茴香等，為傘形科孜然芹屬一年生或兩年生草本植物，花期在4月份，果期在5月份，原產(chǎn)埃及和埃塞俄比亞[1]，我國主要在新疆和甘肅種植。孜然全株帶粉綠色或綠色泛白，光滑無毛，植株高20～40 cm，葉柄長1～2 cm或近無柄，有狹披針形的鞘；葉片三出式二回羽狀全裂，末回裂片狹線形，長1.5～5.0 cm，寬0.3～0.5 mm[2]。孜然有強(qiáng)烈的芳香氣，略有甜、苦、辣味，是著名的辛香調(diào)味料。干燥的孜然果實(shí)研碎后得到孜然粉，可用于調(diào)味，或提取精油作為藥品，剩余部分基本未開發(fā)利用。孜然整株都含有活性物質(zhì)，以種子中含量最高，孜然秸稈和提取精油后的固體殘留物含有大量纖維、部分蛋白質(zhì)和脂肪酸以及礦物質(zhì)元素，可以直接飼喂給動物，有成為新型飼料的潛力。近些年我區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，飼草料供應(yīng)短缺成為養(yǎng)殖業(yè)的首要問題，本文就孜然的活性物質(zhì)、營養(yǎng)價值及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 孜然在國內(nèi)外的種植和生產(chǎn)情況

孜然作為一種非常受歡迎的香料，在馬耳他、摩洛哥、阿爾及利亞、伊朗、敘利亞、印度、巴基斯坦、印度尼西亞、土耳其等多個國家都有種植[1]。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)、世界貿(mào)易組織(WTO)、聯(lián)合國國際貿(mào)易統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫(UN Comtrade)統(tǒng)計資料[3]，世界上大約91%的孜然產(chǎn)自4個國家：印度、敘利亞、土耳其和阿拉伯聯(lián)合酋長國(阿聯(lián)酋)。2019年，世界上最大的孜然生產(chǎn)國是印度，占世界總產(chǎn)量的70%左右，其次是敘利亞(13%)、土耳其(5%)、阿聯(lián)酋(3%)和伊朗。印度孜然種植面積估計為80萬hm2，產(chǎn)量為50萬t；2016年伊朗的孜然產(chǎn)量為15 000 t；敘利亞孜然產(chǎn)量曾在2004年達(dá)55 000 t，但由于內(nèi)戰(zhàn)影響，在2015年降至25 000～28 000 t。另外，印度也是最大的孜然出口國，2018年向150個國家出口約187 000 t孜然，其三大出口市場分別是越南、孟加拉國和美國；2018年土耳其向大約80個國家出口了約7 000 t孜然，最大的出口目的地是孟加拉國；2018年，敘利亞出口了約16 000 t孜然，大多數(shù)運(yùn)往中東地區(qū)。

在國內(nèi)外文獻(xiàn)及中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部官網(wǎng)的數(shù)據(jù)和國家統(tǒng)計年鑒等資料中，沒有發(fā)現(xiàn)近年中國有關(guān)孜然的總產(chǎn)量和進(jìn)出口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此對我國孜然總體生產(chǎn)和進(jìn)出口情況尚需進(jìn)一步調(diào)查。

中國孜然產(chǎn)地主要分布于新疆(南疆的庫車、沙雅、喀什、和田等地，北疆的吐魯番、托克遜等地)，其次是甘肅酒泉地區(qū)，尤其集中在新疆吐魯番等地和甘肅酒泉、張掖等地。新疆孜然種植面積為3.3萬hm2[4]，甘肅孜然種植面積達(dá)1.5萬hm2[5]。

2 孜然中的活性物質(zhì)及其生理作用

據(jù)美國香料貿(mào)易協(xié)會(American Spice Trade Association，ASTA)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，孜然種子的概略養(yǎng)分含量為：灰分9.5%，酸不溶灰分1.5%，揮發(fā)油2.5%和水分9.0%[6]。主要產(chǎn)地國孜然種子的主要營養(yǎng)成分[6-9]如表1所示。另外，根據(jù)Ghafari等[10]報道，伊朗地區(qū)的孜然種子含有221 g/kg蛋白質(zhì)、146 g/kg脂肪、328 g/kg中性洗滌纖維(經(jīng)淀粉酶處理)和324 g/kg非纖維性碳水化合物?？傮w來看，孜然種子中蛋白質(zhì)含量在180～270 g/kg，脂肪含量在150～420 g/kg，碳水化合物含量較高，礦物質(zhì)含量變化較大，各營養(yǎng)成分在不同國家之間存在較大差異。

表1 孜然種子的主要營養(yǎng)成分Table 1 Main nutritional components of cumin seeds[6-9]

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，孜然中主要的活性物質(zhì)是黃酮類、糖脂類、磷脂類和膽堿類等化合物。權(quán)美平[11]對國外不同產(chǎn)地孜然精油進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，枯茗醛、γ-萜品烯、對傘花烴、1,3-對孟二烯-7-醛、α-蒎烯、百里香酚等化合物占較大比重，然而由于種植地域、品系、分析條件等不同，其主要成分的含量存在差異。Ghafari等[10]研究得出孜然種子中總酚類和總類黃酮化合物的含量分別為40和11.5 g/kg；孜然種子脂肪酸中有50%是油酸，還包含228.0 g/kg亞油酸和177.6 g/kg肉豆蔻酸；此外，在孜然種子中鑒定出18種化合物，主要化合物是單萜碳?xì)浠衔铩⒀趸瘑屋坪捅栋胼铺細(xì)浠衔?。姜子濤等[12]對國內(nèi)孜然精油化學(xué)成分進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其主要成分為枯茗醛(37.18%)、二氫枯茗醛(26.24%)、γ-萜品烯(12.59%)、β-蒎烯(11.49%)、β-對傘花烴(8.70%)。γ-萜品烯、枯茗醛、β-蒎烯、β-對傘花烴等具有不同程度的抗氧化能力，有著清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的能力[13]?？蒈┖涂蒈峋哂幸志钚?，也是孜然發(fā)揮降血糖作用的有效成分[14]。在小鼠試驗中發(fā)現(xiàn)，枯茗醛具有減少疼痛感和抗神經(jīng)病變的作用[15]。孜然中的萜類化合物還具有抗癌和消除致癌物亞硝酸鈉(NaNO2)、抗血小板等功能[13]。Tabarsa等[16]從孜然中提取出孜然多糖，研究發(fā)現(xiàn)孜然多糖能夠誘導(dǎo)小鼠免疫細(xì)胞呈現(xiàn)出一種高度的促炎性效應(yīng)，釋放細(xì)胞因子，并參與直接細(xì)胞毒性，有作為免疫刺激劑的可能。孜然種子提取物還可以用于合成孜然銀納米粒子，有著很好的抗乳腺癌活性，同時降低了化學(xué)合成銀納米粒子的細(xì)胞毒性，是未來可靠的抗乳腺癌藥物[17]。

孜然不僅含有蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分，還含有黃酮類、糖脂類等多種活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)具有抗氧化、降血壓、降脂保肝、免疫調(diào)節(jié)等多種藥理活性，在人體保健、食品醫(yī)療、畜禽飼料等方面都有廣闊的發(fā)展前景。

3 孜然的主要利用方式

孜然是一種香料，在世界范圍內(nèi)廣泛用于食品加工，同時也應(yīng)用到飲料、藥品、香水等領(lǐng)域。目前孜然的主要利用方式有3種：一是將果實(shí)粉碎后用作調(diào)味料或其他食用用途；二是對果實(shí)或種子提取精油后進(jìn)一步利用；三是在將果實(shí)用作飼料添加劑，精油參與青貯發(fā)酵。

3.1 孜然果實(shí)或種子

孜然果實(shí)具有強(qiáng)烈的芳香氣味，味道辛辣，作為調(diào)味品自古就流行于印度、北非、中東、歐洲及我國各地。在印度、北非和中東地區(qū)，孜然廣泛用于食品、飲料、酒類、藥品、化妝品和香水；在荷蘭和法國，孜然還用于烹飪和醫(yī)藥[6]。

中醫(yī)研究表明，孜然味辛，性溫，具有散寒止痛、理氣調(diào)中、興奮、驅(qū)風(fēng)、健胃、利尿、鎮(zhèn)痙、止血、調(diào)經(jīng)等多種功效；主治脘腹冷痛、消化不良、月經(jīng)不調(diào)等，還有益于心臟和子宮，可以用于產(chǎn)后婦女恢復(fù)[18]。孜然種子的概略營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)前文已述，此外，其還富含鐵、錳、鉀、鋅、磷和必需氨基酸(谷氨酸和天冬氨酸)等，并含有清蛋白、球蛋白、谷蛋白等蛋白質(zhì)，以及不飽和脂肪酸如油酸、巖芹酸和亞油酸[19]，具有潛在的醫(yī)療和藥用價值。

3.2 孜然精油

孜然精油是孜然果實(shí)中脂溶性成分的萃取物。孜然精油比較成熟的提取方法有水蒸氣蒸餾法、超臨界二氧化碳(CO2)萃取法、溶劑萃取法、微波法、同步蒸餾/萃取法和動態(tài)吸附法等[20]，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，獲得的孜然精油組成成分和品質(zhì)也有差異。目前應(yīng)用最多的是水蒸氣蒸餾法，提取孜然精油后的副產(chǎn)物包括液體廢物和固體殘留物。

孜然精油具有較高的抗細(xì)菌、抗真菌和抗氧化活性。孜然精油的抗菌活性與化學(xué)成分相關(guān)，這取決于孜然生長地點(diǎn)的氣候和土壤條件[21]。Gachkar等[22]的研究表明，孜然精油對部分革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都具有抗菌活性，如大腸桿菌(Escherichiacoli)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和單核細(xì)胞增生李斯特菌(Listeriamonocytogenes)，并且孜然精油含有的活性物質(zhì)具有一定的清除自由基的作用，還可以防止不飽和脂肪酸氧化，可用作食品保鮮劑，例如：孜然精油熏蒸雙孢蘑菇(AgaricusbisporusL.)后能夠延長雙孢蘑菇的保質(zhì)期[23]。在其他相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，與迷迭香精油相比，孜然精油對大腸桿菌、支氣管敗血性博代氏桿菌(Bordetellabronchiseptica)和金黃色葡萄球菌有較強(qiáng)的抑制作用，并且滅殺率較高[24]。孜然精油對蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)、銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphi)的抗菌活性則較低[25]。孜然精油對煙曲霉(Aspergillusfumigatus)和黃曲霉(Aspergillusflavus)具有抑制和殺滅活性，通過干擾負(fù)責(zé)細(xì)胞壁合成的酶，引起細(xì)胞質(zhì)高度空泡化、纖維層細(xì)胞壁脫落、質(zhì)膜斷裂、核和線粒體結(jié)構(gòu)紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致真菌形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，抑制或滅殺真菌[26]。

孜然精油還能作為熏蒸劑和生物防控劑滅殺昆蟲。孜然精油對綠豆象(Callosobruchuschinensis)和米象(Sitophilusoryzae)具有殺滅作用，可以降低產(chǎn)卵率、增加卵子和幼蟲死亡率、阻礙性發(fā)育等[27]，導(dǎo)致種群數(shù)量的減少，進(jìn)而減少對植物的損傷；孜然精油對桃蚜成蟲和家蠅成蟲也有很好的殺滅作用，并且對蚜蟲捕食者沒有影響[28]。另外，研究發(fā)現(xiàn)，花園蝸牛螺旋食道下神經(jīng)節(jié)F1神經(jīng)元周圍神經(jīng)細(xì)胞外使用孜然精油能夠抑制神經(jīng)細(xì)胞瘤膜的興奮性和放電速率，抑制戊四唑誘導(dǎo)癲癇的活動頻率，達(dá)到抗癲癇的作用[29]。

4 孜然副產(chǎn)物的潛在價值

孜然是一種具有廣泛生理活性的作物，各部分都具有生理功效，目前主要開發(fā)利用的是其種子和精油。孜然的副產(chǎn)物主要為秸稈、水溶膠(提取精油后的液體廢物)和提取精油后的固體殘留物等，生物量大，具有潛在應(yīng)用價值。

4.1 水溶膠

精油提取過程中會產(chǎn)生大量液體廢物，被稱為水溶膠。水溶膠有特殊的氣味，含有相當(dāng)數(shù)量的具生理活性的油脂類物質(zhì)[30]。孜然的鹽水和熱水提取物具有的活性物質(zhì)種類與未提取精油的孜然類似。此外，水溶膠中含有維生素，如硫胺素、核黃素和煙酸，還含有亞鐵離子和鋅離子，是一種豐富的礦物質(zhì)來源。因此，提取過精油的孜然水溶膠具有相當(dāng)?shù)睦脙r值，可以作為功能性添加劑提供維生素、礦物質(zhì)等，值得利用和開發(fā)。

4.2 孜然秸稈及提取精油后的固體殘留物

孜然秸稈和提取精油后的固體殘留物中富含膳食纖維，主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，是數(shù)量可觀的待利用資源。Sowbhagya等[31]研究發(fā)現(xiàn)，孜然秸稈中總膳食纖維(TDF)含量為59.0%，不溶性膳食纖維(IDF)含量為48.5%，可溶性膳食纖維(SDF)含量為10.5%，而孜然提取精油后的固體殘留物中含有62.1%的TDF、51.7%的IDF和10.4%的SDF，還含有7.7%的淀粉和5.0%的結(jié)合脂肪。孜然膳食纖維具有較好的持水性、持油性、葡萄糖吸收能力及抑制α-淀粉酶活性等特性,可作為功能性成分添加到保健食品中，具有明顯的降糖、降脂作用，能夠預(yù)防和治療糖尿病與高血脂癥等疾病[32]。除膳食纖維外，孜然秸稈及提取精油后的固體殘留物中還含有蛋白質(zhì)、必需脂肪酸、礦物質(zhì)、活性物質(zhì)等，可以直接用作動物飼料。另外，孜然秸稈和提取精油后的固體殘留物還可作為生物質(zhì)充當(dāng)生物燃料能源，參與沼氣發(fā)酵或者堆肥，制造可再生的無黏結(jié)纖維板[30]，這些都是低成本且對環(huán)境友好的利用方式。

5 孜然在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

5.1 孜然種子

孜然種子在畜禽養(yǎng)殖中已有一些應(yīng)用，可直接添加在畜禽飼糧中。研究顯示，飼糧中添加孜然籽能夠增加奶牛的干物質(zhì)采食量，添加200 g/d的孜然籽在不影響乳脂率的同時可以提高奶牛的產(chǎn)奶量，顯著提高生產(chǎn)性能[10]；在蛋雞飼糧中加入0.4%的黑孜然顯著降低雞蛋中膽固醇、丙二醛含量和血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶活性[33]，改善蛋重、飼料轉(zhuǎn)化率、蛋黃和蛋殼質(zhì)量特征，并且對蛋雞的生殖形態(tài)參數(shù)沒有產(chǎn)生負(fù)面影響[34]。

5.2 孜然精油

孜然精油用作青貯飼料發(fā)酵的添加劑，可以改善發(fā)酵品質(zhì)，影響青貯飼料的化學(xué)和微觀生物學(xué)特性。研究發(fā)現(xiàn)，紫花苜蓿青貯時添加300 mg/kg孜然精油，可以通過提高纖維素酶和果膠酶的活性促進(jìn)苜蓿細(xì)胞壁分解，并能夠增加乳酸菌的數(shù)量和活性[35]；孜然精油影響玉米穗腐病菌擬輪枝鐮孢菌，使其菌株數(shù)量顯著減少，并且孜然精油完全抑制了FUM1基因(鐮刀菌中伏馬毒素生物合成的必需基因)的表達(dá)[36]；羊草青貯中添加孜然精油可顯著提高干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)含量和干物質(zhì)消化率[37]。除作為青貯添加劑使用外，孜然精油還可直接添加在畜禽飼糧中，在飼糧中添加孜然精油可以促進(jìn)肉雞生長[38]。使用98%的孜然精油治療吸蟲病時，濃度為0.016 mg/mL的孜然精油對片形吸蟲病有著最佳滅殺活性[39]。

5.3 茴香秸稈

目前，國內(nèi)外關(guān)于孜然秸稈在畜禽中應(yīng)用的文獻(xiàn)幾乎未見，但對于一種近屬的傘形科植物——茴香(Foeniculumvulgare)秸稈有少量研究，此處對茴香秸稈在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行簡要敘述，以作為借鑒。馬夢梅等[40]研究發(fā)現(xiàn)，茴香(果實(shí))及其秸稈膳食纖維均具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，兩者的保水能力、吸水膨脹性、持油能力、葡萄糖吸收能力、α-淀粉酶活性抑制能力和膽汁酸阻滯指數(shù)等各有高低，值得開發(fā)利用。劉婷等[41]曾報道，飼糧中添加茴香秸稈顯著增加綿羊瘤胃液pH、乙酸摩爾比、乙酸/丙酸、尿素氮和蛋白氮濃度，顯著降低綿羊瘤胃液中丙酸和丁酸摩爾比；添加茴香秕殼顯著增加綿羊瘤胃液中乙酸摩爾比，顯著降低丁酸摩爾比。朱寶珍等[42]使用茴香秸稈替代50%的玉米秸稈飼喂湖羊，瘤胃異丁酸的含量和總菌數(shù)量最高，對湖羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)和肌肉脂肪酸組成的影響中效果最優(yōu)。Alamer[43]報道，哺乳期山羊飼糧中添加茴香秸稈不會對其哺乳性能產(chǎn)生不利影響。

孜然為傘形科孜然芹屬植物，而茴香為傘形科茴香屬植物，兩者作為傘形科植物在形態(tài)、營養(yǎng)成分和功用方面有相似之處，開發(fā)利用策略方面有借鑒價值。然而，前者揮發(fā)油中有效成分為巖芹酸、芋烯油酸和亞油酸等，后者主要為茴香醚、茴香醛、茴香酮等，存在生理活性差異。因此，在參考茴香相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，尚需對孜然開展專門研究。

6 小結(jié)與展望

孜然用作調(diào)味劑和醫(yī)藥沿用至今，受到廣泛歡迎。對于孜然中的活性物質(zhì)、生理作用以及孜然精油的提取工藝的研究已經(jīng)較為成熟。從孜然直接用于調(diào)味和醫(yī)藥，到提取精油擴(kuò)大使用，再到秸稈、提取殘渣的開發(fā)利用，孜然有望實(shí)現(xiàn)更全面的價值挖掘。目前，我國對于孜然的研究正在受到重視，但大部分研究主要聚焦在孜然的栽培方法、醫(yī)學(xué)和食品應(yīng)用、活性物質(zhì)和生理功能等方面。孜然由于地域、品系、生長條件、利用方式的不一樣，營養(yǎng)價值存在較大差異。目前，我國土地利用競爭激烈，飼草與糧食和經(jīng)濟(jì)作物間爭地的矛盾愈發(fā)嚴(yán)重，開發(fā)孜然秸稈及其副產(chǎn)物這一非常規(guī)飼料，減輕飼料與糧經(jīng)作物間的競爭很有必要。在畜牧生產(chǎn)中，添加孜然可改善青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)，提高畜禽生產(chǎn)性能，降低飼養(yǎng)成本等，孜然在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用效果已經(jīng)初有成效。在今后的研究中，需要探索孜然及其副產(chǎn)物在畜禽養(yǎng)殖方面的養(yǎng)分消化率、生理作用以及適宜添加量、合理的飼料配方等，來推動孜然在畜禽養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用。