芳香交響曲

知識 08-07

松鼠名片

白鳥

環境生物學博士，科學松鼠會成員，高校教師。除了在實驗室用各種污染物戕害藻、蚤、蚯蚓、小鼠之外，主要以破解學生的各式詭計為樂，業餘時間進行專業方向的寫作與翻譯。

「幾度試香縴手暖，一回嘗酒絳唇光。」在人類還蒙昧而不知何謂氣體分子和嗅覺受體的年代，貴族生活就已將香氣和儀式、情緒、氛圍聯繫在了一起。隨時間推移，人類對香料的追求甚至成了化學發展的一股推動力，當香氣演變成一種獨特的藝術形式，它究竟是什麼？又怎麼得到它？

香料所呈現出來的氣息，其實是由一系列氣味不同的小分子有機化合物合力構成的。譬如麝香，這種從雄麝香腺囊中提取的名貴香料，它的香氣主要源於其中的麝香酮，另有麝香吡啶、雄甾烷等等的幾十種有機物參與了麝香香氣的構成，但作用很小。而被譽為眾香之首的沉香，則采自沉香屬幾種樹木，混合了樹脂與木質成分，它的香氣由白木香醇、白木香醛、茴香酸等等幾十種有機物貢獻。

麝香酮分子

這些富含氣味的小分子有機物會從香料體內逐漸被釋放出來，因為香料整體材質和這些分子理化性質的差異，這個逃離過程或快或慢，而無一例外的，加熱會幫助它們離開。縱觀古今中外的各色熏香方法：填充著各色材料的香囊，或是噴塗於頸動脈旁的香水；東方香爐中炭火之上被深埋在香灰中的香球，或是西域熏爐上浮於水上等待燭火蒸發的精油……無非是讓這些香氣小分子散播到空氣或其他材質中，並最終為人感知的過程，區別只在於，方法不同，分子擴散的速度不同，擴散過程中可能發生小的化學變化而氣味將略有不同。

芳香蠟

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被釋放出的小分子有機物在空氣中隨波逐流，很偶然的，可能會有幾個飄散到你的鼻腔中，每個不同的氣味分子會刺激到鼻腔中若干個特定的嗅覺感受器，形成電信號送入嗅覺神經。這種氣味分子飄散到鼻腔里的越多，形成的信號就越強烈，人就能感受到氣味濃烈。以最常見的，有臭雞蛋氣味的惡臭氣體硫化氫為例，當空氣中每二十億個氣體分子里有一個硫化氫分子時，嗅覺較靈敏的人就會感覺到有異味，這時，人每吸一口氣，大約有五十萬億個硫化氫分子被帶入鼻腔，它們中的一部分被嗅細胞的感受器捕獲，令人覺察到氣味的異常。

大多數時候，香氣是由多種有味的分子共同構成的，不同的氣味分子所觸發的感受器組合併不相同，它們一同湧入鼻腔時嗅神經接收到的信號刺激就有了區別，這時的大腦中便如同奏起了一支交響樂，每一種氣味分子就像一種樂器，發出特定的音色，每個時間點上，幾支樂器共同奏出和聲。從聞到香氣的一剎那起，到它飄出你的嗅覺範圍，大腦中的這支交響樂不斷變幻著和聲的構成，偶爾的，當某種氣味分子佔據了絕對優勢時，經過訓練的大腦能夠識別出這是哪件樂器的聲音，而大多數時候，它分辨不出究竟是哪種氣味，只隱約的感受到一種氛圍環繞在周圍，或舒緩，或優雅，或激越，一種只可意會，無所琢磨的感覺。

奢侈的享受

在古代，「熏香」這種氤氳繚繞的感覺專屬於文人雅士、貴族階層、宗教儀式，普通百姓或可偶爾佩戴填充了花瓣雄黃之類的香囊，卻鮮少能享受熏香，因為獲得它實在代價不菲。

當時受制於有限的科技水平，麝香、龍涎香、靈貓香這些動物香料往往只能在獵取野生動物時獲得。雄麝需3歲之後才會產出可用的麝香，殺死一隻雄麝，能採到的麝香大約只有十幾克，如果算上被誤殺的雌麝和幼麝，收穫一公斤麝香，需要獵殺一百多隻麝。如此辛苦得來的香囊，其中的有效成分卻十分有限，即使是比例最高的成分麝香酮，犧牲這一百多隻麝不過能得到十餘克。而伴隨著人類控制自然的能力逐漸增長的，是這些提供香料的生物種群的逐漸衰落，到了現在，即使有了成熟的人工飼養方法，麝香價格仍數倍於黃金，而麝已成為我國的二級保護動物，禁止野外捕獵，更禁止出口天然麝香。

林麝（Moschus berezovskii）

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相比於動物香料，人類很早就獲得了培育各種植物的方法，植物香料的獲得比動物香料簡單了很多，但即便如此，得到原材料之後，再加工的過程卻蘊含著相當高的附加值。為了從中獲得濃度更高的有效成分，西方人很早就掌握了一套提取精油的方法，現在回頭再看，這些其實就是化學中分離有機物的方法。

一種較簡單的提取方法就是蒸餾。在一個頂端接有導管的容器中，將玫瑰花瓣放在燒開的水面上蒸，這些蘊含香氣的小分子有機組分就會隨熱氣升騰而離開花瓣。容器頂端的導管將帶著有機物的蒸汽引導到一個冷凝器中重新凝結成液態，這時一部分香氛就凝結成精油懸浮於水面之上，而另一些溶於水的組分則和冷凝水一同構成純露。這時的精油和純露還是混合物，而非單一的化合物，如果想進一步分離，就需要用精餾的手段，利用不同化合物凝結點的細微差異再將其中的組分拆分開。

如此蹂躪玫瑰花瓣，得到的精油其實寥寥，即使在現代高水平的蒸餾技術下，一滴玫瑰精油所蘊含的，仍是上百朵玫瑰花的靈魂。而每年全球產出的所有玫瑰花，其實尚不能供給生產精油的需求量。除此之外，有些花料的香分在加熱時會被破壞，還需要用更複雜的方法提煉，無怪乎精油又被稱為液體黃金。

玫瑰花精油是最珍貴的植物香料之一

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香氛如此昂貴，在過去它只能屬於貴族階層。但現代社會充滿了挑戰自然的豪情，更具備消費至上的精神，科技的力量怎能對這些奢侈消費品輕易低頭？

隨著石油工業和有機化學的發展，想要獲得香氣，似乎有了另一條出路。

合成與分離——工業化巨輪掙脫自然束縛

人類首次化學合成的香精是乙酸苄酯，1855年，這種在自然界中存在於茉莉花中的具有濃郁果香香調的化合物從化學實驗室誕生了。其後的二三十年間，香蘭素、硝基麝香、薄荷醇等香氣濃郁的物質不斷的被簡陋的化學反應器組裝出來。

到現在，人工合成的香料已有三千多種，其中相當一部分甚至是自然界中不曾存在的化合物，香氣也可能是全新的。這些人工合成香料大部分由可控的有機化學反應產生，原料是來源於石油、煤焦油、或其他天然有機物的小分子烴、醇、醛等。另有一些被交予龐大而功能豐富的微生物群體代勞，在它們自然的生長代謝過程中被合成出來，再通過精細化工的分餾得到高純品。以如今的精細化工水平，這些有機合成或生物技術的生產速度、生產過程的可控性、生產成本都遠優於天然香料的採集與提煉過程。香氛終於可以飄入尋常百姓家了。

一邊在不斷的合成芳香型化合物，另一邊，對混合物的分離與鑒定技術也有了長足的進步，無論合成香料或是天然香料，其中有效成分的分子結構終於被揭開了面紗，高純度的化合物被提煉出來，香氛交響曲中的每件樂器露出了真面目。不過，這個樂團中，任何一種樂器奏出的單音都不會很好聽。

香味的調節是一門技巧

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單一接觸任何一種高濃度的香料純品都不是享受，它們太過濃烈的氣味往往與香氣相去甚遠。每種香料都需要稀釋到相當低的濃度才會出現香氣，而且，任何單一的香料都難以調配出藝術級的氣息，這些化合物之間需要相互協作。自然界的花朵便是調和它們的大師，而在人類社會中，這個指揮家就是調香師。這是一件藝術創作，他需要根據產品的需要選擇參與這支樂曲的樂器，確定每支樂器在其中的音量，粗製濫造的調香師只能搗鼓出刺鼻的產品，而真正宜人的香氣需要精心調製。到目前為止，可供調香師差遣調用的，天然香料與人工香料，加起來有五千多種。

天然VS.人工？

人造香料與天然香料之間保持著若即若離的關係，拋開了各自的出身不談，它們在化學家眼中都不過是有著特定結構的有機分子，人工香料因為與某種天然香料類似的氣味被賦予了相似的名字，它們彼此的長相有時卻相去甚遠，而長相相似的，味道也仍有細微差別。麝香家族就是這樣的一個大族群。

硝基麝香是最早合成出來的天然麝香替代品，它的香氣與天然麝香類似，而1895年首次市場化的時候，價格不過500美元每公斤，於是很快成為了麝香的廉價替代品。在這之後，人們逐漸用其他各種方法合成出了其他類型的人工麝香，包括在結構上和麝香酮非常相似的環十五酮等一些大環麝香化合物，以及分子中存在幾個小環的多環麝香。

環十五酮（大環麝香的一種）

二甲苯麝香（硝基麝香的一種）

佳樂麝香（多環麝香的一種）

這三大類人造麝香雖然都有麝香樣香氣，其實其中每種分子都有獨特的氣味。大環麝香因為結構和麝香酮非常相似，香氣是最接近麝香的，圖上的環十五酮其實自然界就有，它以極低的含量存在於麝香鼠的生殖腺內，氣味更比麝香酮更清晰而優異。因為生產工藝較複雜，只有高端香精才拿它做定香劑，有時會在果味食品中投加少量作為食品香精。

而硝基麝香的合成方法是最簡單的，穩定性也最強，香氣強烈，價格低廉，在早期的人工香料市場上佔據了絕對優勢。上世紀八十年代前，它在多種日用化學品，洗髮液、香皂、香水等之中都有添加。

正當香氣開始變得廉價的時候，人們對環境與健康的關注席捲到了香料業。

香，還是不香？

隨著使用量逐漸加大，硝基麝香的安全性逐漸開始受到人們質疑。動物實驗顯示，這一類化合物中的二甲苯麝香在高劑量下有明確的致癌性，其他同類物也有神經毒性或者類激素效應。雖然實驗動物接觸的劑量要比使用香料的人高很多，但硝基麝香的另一個特點讓人不寒而慄：生物富集性。它是那種一旦在人體內安家，就很難再清除出去的物質。這個特性意味著，人通過接觸日用化學品而吸收到身體內的硝基麝香，會隨著時間的推移越積越多，原本安全的劑量可能因為這種積累而變得危險。上世紀九十年代起，各國逐漸禁止再向日用化學品中添加硝基麝香，價格相對大環麝香低廉的多環麝香，逐漸取代了它們在市場中的地位。

與硝基麝香的沒落同步的，是消費導向的轉變，「回歸自然」逐漸成為時尚大風向，一些高端日化產品更以「無香料」作為營銷口號。消費者們追求了幾個世紀的暗香浮動，但當他們終於可以廉價的享受這種氛圍時，卻又對它產生了莫名的恐懼。

這種恐懼來源於兩類人，一種是恐懼著人工合成物質，希望生活的更加自然和生態，另一類則主張對人工或天然香料一律格殺勿論，「如無必要勿增實體」。

「天然香料」。這顆看上去非常「密恐」的橙子，皮上插著桃金娘科植物丁子香（Syzygium aromaticum）的花蕾，作為香味的來源

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的確，硝基麝香毒性較大，還會滯留在人體中；麝香酮擴張冠狀動脈，還對中樞神經有影響；多環麝香看上去毒性小，在體內降解的也快，可高劑量動物實驗顯示似乎有激素效應……但深入了解毒理，會發現這些恐懼並不理性。

最近的毒理學研究中，一種新的理論備受關注，人們發現，很多毒性效果很明確的物質，當它以極低劑量進入生物體時，對生物各種體征的作用效果可能是與高劑量時截然相反的。這個現象就如同這些香料在不同的濃度下，呈現出了完全不同的嗅覺體驗一樣，讓人懷疑新理論會不會暗示著，我們應該少少接觸一點毒物？

不過即使拋開新理論不談，毒理學始終認為「萬物皆毒」，決定一種化合物是不是有毒性的，除了它的化學結構，更關乎它被攝入的劑量。即使是甲基香蘭素這種上至巧克力，下至洗手液都可添加的低毒香料，大劑量攝入也會導致頭暈、噁心、呼吸困難、甚至肝腎衰竭。而無論它是天然作物提取的，或是實驗室合成的，只要是甲基香蘭素，毒性效果完全一樣。