白木香人工結(jié)香技術(shù)和化學(xué)成分研究進(jìn)展

楊影，韓豫，陳彧，饒丹丹，陳國德

海南省林業(yè)科學(xué)研究院(海南省紅樹林研究院)，海南?？?571100

白木香(Aquilaria sinensis(Lour.)Spreng.)為瑞香科沉香屬熱帶亞熱帶常綠喬木[1]，又名土沉香、女兒香、棧香等，是中國種植最為廣泛的樹種之一。

在自然環(huán)境中，當(dāng)沉香屬植物遭受到外界刺激或損傷時(shí)，會(huì)在樹干部位產(chǎn)生沉香。沉香是中國傳統(tǒng)的中藥材，是一種具有芳香味的價(jià)值極高的心材物質(zhì)，因油脂類化合物含量高，能沉入水中而得名[2]。其具有行氣止痛，溫中止嘔，納氣平喘之功效，用于治療胸腹脹悶疼痛，胃寒嘔吐呃逆，腎虛氣逆喘急等癥[3，4]。沉香也是珍貴的高檔香料，其品質(zhì)分級(jí)與大小、油脂含量、香味、顏色等因素有關(guān)[5]，高純度的沉香油在產(chǎn)地的零售價(jià)高達(dá)50 美元/g，在醫(yī)藥、美容、宗教等行業(yè)的應(yīng)用廣泛。白木香和沉香的市場(chǎng)價(jià)格居高不下，白木香靠自然結(jié)香已不能滿足市場(chǎng)需求。因此，人工結(jié)香是提高沉香產(chǎn)量的有效途徑。

1 白木香概況

全球范圍內(nèi)沉香屬植物共有15 種，分布于東南亞熱帶和亞熱帶地區(qū)[6]，中國主要有2 種：云南沉香(Aquilaria yunnanensis S.C.Huang)和白木香[7]。云南沉香僅分布于云南西雙版納和臨滄地區(qū)，其果皮干時(shí)縐縮，被黃灰色毛，種子卵形，密被銹色絹毛，先端鈍，基部附屬體與種子等長(zhǎng)，這是區(qū)別于白木香的主要特征[8]。

白木香主要分布于廣東省東南部、西南部、中部以南地區(qū)和海南等地；云南、廣西、福建和臺(tái)灣等省區(qū)也有分布[9]，其中以海南白木香品質(zhì)“冠絕天下”[10]。因白木香是中國沉香的唯一植物來源，其野生資源遭到嚴(yán)重破壞，1987 年被列為國家珍稀瀕危三級(jí)保護(hù)植物，1999 年成為國家二級(jí)重點(diǎn)野生保護(hù)植物[11，12]，《2000 年世界自然保護(hù)聯(lián)盟受威脅植物紅色名錄》列為易危植物[13]。

2 人工結(jié)香技術(shù)

白木香在自然生長(zhǎng)條件下無法結(jié)香，只有通過自然因素（如雷劈、風(fēng)吹、蟲蛀等）或人為因素（砍傷、打洞等）干擾，白木香才會(huì)在傷口處形成樹脂，木材逐漸由白色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S褐色或深褐色，這就是沉香。關(guān)于白木香結(jié)香機(jī)理目前有5 種假說：“病理學(xué)”假說、“創(chuàng)傷/病理”假說、“非病理”假說、防御反應(yīng)誘導(dǎo)結(jié)香假說和逆境脅迫/微生物轉(zhuǎn)化假說[4]。這5 種假說無論是因?yàn)槲锢硇钥硞?、真菌侵染還是防御物質(zhì)和逆境物質(zhì)的的產(chǎn)生，都為人工結(jié)香技術(shù)提供了理論指導(dǎo)。

2.1 物理創(chuàng)傷法

2.1.1 砍傷法

選成年白木香大樹，樹干直徑10cm 以上，在距地面1.5m～2m 處砍數(shù)刀，刀距在30m～40cm，傷口深4cm。過一段時(shí)間后，刀口處的木質(zhì)部會(huì)分泌一種褐色樹脂，逐漸變?yōu)楹诤稚?，這就是沉香[14]。

2.1.2 樹干鑿洞法

在距離地面約50cm 左右的樹干以上部位鉆孔，孔徑1.5cm，孔距約6cm，行距約15cm，可穿透樹干[15]。但鑿洞結(jié)香時(shí)間較長(zhǎng)，一般結(jié)香在3a～5a[4]。

2.1.3 樹干打釘法

在樹干周圍打入鐵釘，鐵釘長(zhǎng)度依據(jù)胸徑而定，打釘法結(jié)香快，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛。但該法產(chǎn)香面積小，為增加結(jié)香面積可擴(kuò)大打釘密度。

2.1.4 火燒法

將樹皮剝?nèi)ブ翗涓叩?/3 處，利用噴槍對(duì)整棵樹灼燒，直至燒黑為止。幾個(gè)月后，當(dāng)樹體爆裂即可砍樹取香。也有的用布包裹樹干，澆上汽油燃燒，樹體不會(huì)死亡，依靠樹體內(nèi)木質(zhì)部進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)供給[16]。

2.1.5 火烙法

在鑿洞法的基礎(chǔ)上，用火燒紅鐵棍穿進(jìn)樹洞，每隔10cm～20cm 為1 排，每排2～3 個(gè)洞。此法所得沉香品質(zhì)較好，但工作量大[15]。

物理創(chuàng)傷還有敲皮法[2]、半斷干法[16]、斷枝法等，均是因樹體受到創(chuàng)傷脅迫而產(chǎn)生沉香，所產(chǎn)生的沉香在數(shù)量和周期上都有所限制。

2.2 化學(xué)試劑法

在白木香傷口涂抹甲酸、硫酸乙烯利等試劑刺激傷口，可產(chǎn)生沉香[17]。林奇藝[18]在2000 年時(shí)就已證實(shí)吲哚丁酸、乙烯利和赤霉素能夠誘導(dǎo)白木香產(chǎn)生沉香。Blanchette 等人[19]將亞硫酸氫鈉、酵母提取物、鐵粉以1：1：3 比例混合取得了較好的結(jié)香效果。此方法的化學(xué)試劑是否有殘留，對(duì)人體是否有害，還未作進(jìn)一步研究。

2005～2006 年在馬來西亞、泰國等東南亞國家開始使用輸液方法結(jié)香。2006 年左右當(dāng)?shù)厝A僑將該方法引入中國，并逐漸在云南、海南和廣東等地推廣。中國最早是將醋、鹽、氨基酸等注入白木香樹內(nèi)，但結(jié)香效果一般，后逐漸改進(jìn)，新的結(jié)香試劑陸續(xù)涌現(xiàn)。此方法的優(yōu)勢(shì)在于白木香可快速結(jié)香，不足之處是所得沉香香味有較強(qiáng)的辣味，香味持久性差，而且樹心容易腐爛，結(jié)香厚度呈片狀。

2.3 人工接菌法

隨著沉香產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，結(jié)香技術(shù)也不斷發(fā)展創(chuàng)新。將特定的真菌、細(xì)菌等微生物通過白木香傷口注入木質(zhì)部，以木塞或薄膜封口，可以促進(jìn)沉香的形成。由此還發(fā)展出一種方法—通體結(jié)香法，將菌液過濾后裝入輸液裝置中，將針管插入樹體中，經(jīng)樹體的疏導(dǎo)組織輸送到各個(gè)部位，從而使白木香整個(gè)樹體形成沉香。

魏建和[20]選取結(jié)香部位的一種真菌為誘導(dǎo)菌株，經(jīng)過PDA 培養(yǎng)活化后，經(jīng)馬鈴薯蔗糖液體發(fā)酵后接種到白木香基質(zhì)中，得到沉香結(jié)香劑。陳旭玉[21]在2014 年將分離的擬盤多毛孢(Pestalotiopsisvirgatula)接種于白木香中6 個(gè)月后有沉香形成。很多科研人員已經(jīng)證實(shí)真菌等微生物可以有效促進(jìn)沉香的形成，此方法結(jié)香快、產(chǎn)量高，但也存在不少問題。如微生物誘導(dǎo)劑培養(yǎng)過程繁瑣且容易感染；所結(jié)沉香有的會(huì)有辣味，香味不如野生沉香，且很大程度上會(huì)造成白木香樹體腐爛。因此在菌株的篩選、培養(yǎng)誘導(dǎo)等工作需做進(jìn)一步研究?jī)?yōu)化。

3 沉香化學(xué)成分

沉香是名貴藥材，經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高，國內(nèi)外對(duì)其化學(xué)成分的研究很多。沉香化學(xué)成分主要由2-（2-苯乙基）色酮類化合物、倍半萜類化合物、芳香族類化合物以及其他化合物構(gòu)成，其中2-（2-苯乙基）色酮類化合物和倍半萜類化合物含量達(dá)到90%以上[22]。而結(jié)香樹種、產(chǎn)地、結(jié)香方法和結(jié)香時(shí)間的差異都會(huì)影響沉香的化學(xué)成分種類和含量[23]。

3.1 2-（2- 苯乙基）色酮類化合物

色酮類化合物是沉香的主要化學(xué)成分，其只在結(jié)香部位出現(xiàn)[24]，2-（2-苯乙基）色酮類化合物的總含量可作為中藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)的一種方法，也可作為沉香質(zhì)量評(píng)價(jià)的一個(gè)指標(biāo)[25]。

研究人員在不同種沉香中發(fā)現(xiàn)了80 多種色酮衍生物[26]。廖格等[27]分別對(duì)健康白木香、樹干腐爛層、沉香層和白木層化學(xué)成分分析，只在腐爛層和沉香層發(fā)現(xiàn)2-（2-苯乙基）色酮類化合物和倍半萜類化合物，相對(duì)含量分別為70.25%和60.08%。

海南沉香經(jīng)水蒸氣蒸餾提取出化合物6-羥基-2-(4-羥基-2-苯乙基)色酮、6-羥基-2-(2-苯乙基)色酮、6-羥基-2-(2-羥基-2-苯乙基)色酮與化合物5 α，6 β，7 α，8 β-四羥基-2-(4-甲氧基-2-苯乙基)-5，6，7，8-四氫色酮[28]。

老撾產(chǎn)克拉斯那野生沉香提取出2- (2-苯乙基)色酮、6-甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮、2-［2-(4-甲氧基苯)乙基］色酮等10 種2-(2-苯乙基)色酮類化合物[29]。

越南紅土沉香、黃熟香、吊扣沉香中分離出2-(2-苯乙基)色酮、5，8-二羥基-2-(2-苯乙基)色酮等27 種2-(2-苯乙基)色酮類化合物[30]。

海南產(chǎn)白齊楠、紫齊楠、綠齊楠和越南產(chǎn)綠齊楠經(jīng)鑒定的色酮類化合物含量分別為74.77%、96.17%、94.18%和89.73%[30]。

陳曉穎等[31]發(fā)現(xiàn)人工結(jié)香的色酮類化合物較多，且含量高，刀砍法所結(jié)沉香與天然沉香的成分更為接近。陳懷瓊[32]分析通體結(jié)香法和物理法所結(jié)沉香和野生沉香成分，野生沉香未檢測(cè)到2-(2-苯乙基)色酮，接菌法所得沉香未檢測(cè)到芐基丙酮，半斷干法所得沉香未檢測(cè)到2-(2-苯乙基)色酮和6，7-二甲氧基-2-（2-苯乙基）色酮。

林峰等[33]研究接菌法半年與1 年結(jié)香的揮發(fā)油成分，從1 年結(jié)香的沉香中檢測(cè)出2-(2-苯乙基)色原酮類化合物，且1 年結(jié)香的沉香質(zhì)量較好。

3.2 倍半萜類化合物

沉香倍半萜類化合物是沉香揮發(fā)油主要成分[34]，也是沉香呈香的主要成分，也被認(rèn)為是沉香藥理活性主要成分[35],倍半萜類化合物總量也可作為鑒定沉香品質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)。

目前國產(chǎn)沉香倍半萜類化合物有200 種以上，分為沉香呋喃類、沉香螺旋烷類、沉香愈創(chuàng)木烷類、桉烷類、valencane 醇類等[36]，但在不同種間差異性很大。Pripdeevech P 等[37]發(fā)現(xiàn)A.malaccensis、A.crassna、A. Subintegra 3 個(gè)種沉香種共有的倍半萜化合物是二氫- β -沉香呋喃，沉香螺旋醇，羰基沉香螺旋醇，β -桉葉油醇，α-愈創(chuàng)木烯等。

海南文昌產(chǎn)皮油沉香倍半萜成分含量豐富，臨高和瓊海產(chǎn)皮油沉香種倍半萜類成分較少[38]。越南紅土沉香、黃熟香和吊口沉香分別鑒定出7 種、9 種和3 種倍半萜類化合物[30]。

不同種、不同產(chǎn)地沉香的倍半萜類化合物成分和含量不同，而且結(jié)香方法、結(jié)香時(shí)間不同，其成分和含量亦有不同。人工結(jié)香與天然沉香的差別主要體現(xiàn)在倍半萜類化合物和2-(2-苯乙基)色酮類化合物的種類和相對(duì)含量，天然沉香的倍半萜類化合物成分和含量顯著高于人工沉香[29]。林峰[39]研究3種人工結(jié)香方法所得沉香，打釘法和鑿洞法所得沉香揮發(fā)油以倍半萜類化合物為主，砍傷法中的倍半萜類化合物和芳香族化合物含量低。林峰發(fā)現(xiàn)接菌半年的沉香揮發(fā)油中白木香醛含量為4.07%，接菌1年沉香揮發(fā)油中檢出沉香螺旋醇和白木香醛，含量分別為0.12%和4.36%。

3.3 芳香族類成分

國產(chǎn)沉香揮發(fā)油中的芳香族成分主要包括2，4-二叔丁基苯酚、4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚、苯基丙酸、1-芐氧基-8-萘酚與茴香基丙酮等[40]，其中研究最多的是芐基丙酮。高曉霞[41]在研究沉香商品藥材時(shí)發(fā)現(xiàn)，芐基丙酮是白木香感染真菌后樹體產(chǎn)生的一種植物抗毒素。

Pripdeevech 等[42]利用固相微萃取法提取沉香油中揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)4-phenyl-2-butanone、furfural 和benzaldehyde 3 種芳香族化合物是沉香油中香氣的主要成分。

陳曉穎[31]研究不同結(jié)香方法與天然沉香揮發(fā)油成分時(shí)，發(fā)現(xiàn)人工結(jié)香所得沉香與天然沉香芳香族類成分存在差異，刀砍法所結(jié)沉香更接近天然沉香。