李老师课堂之沉香——浅析由来及成分

沉香在古代位列“沉檀龙麝”之首被格外尊崇，古往今来沉香及沉香制品作为宗教供奉品和药用的神奇疗效被誉为植物中的钻石（本文就沉香的珍奇就不一一娓娓道来）。

关于沉香的形成，世间有太多争议，而沉香的品质、产区、真伪其实和沉香的形成息息相关，不弄清楚沉香为何物，知其然而不知其所以然，自然无法对其鉴别真伪，区别优劣。

笔者认为古学典籍和商圈讨论的一些观点都很含糊其辞，如白木受创伤、虫蛀形成抗体结油等，关于沉香的区分也都是些不可量化的感官体验（如兰花香，玫瑰花香，凉气，味甜，味酸等），很难对沉香有个科学化的认识和见解。

为此笔者翻阅了大量文献及杂志，本着惊堂木艺作为中式文化挖掘、学习、传播者的精神，对科学研究沉香进行一次简单的知识普及，希望能引起共鸣与讨论。

近几十年来，由于沉香的药用价值在医学及生物学科界对其进行了长时间的分析，特别是近些年已经取得了较为突出的成绩， 特甄选了一些概括性的文献与大家共享。

沉香的有效成分

谈到沉香的形成，首先需要研究沉香中的有效成分，而研究表明沉香中存在两类主要的有效成分，倍半萜类化合物和色酮类化合物。国内外学者目前已经从样本中提取出多达十几种这两类物质，并且也伴生着其他芳香族化合物。不同产区的不同品质沉香具备的该两类化合物的含量及伴生化合物都有不同，如下数据为相关学者对不同产区样本进行试验所获取，可论证以上观点。

沉香形成的不同理论

国内外学者对于沉香的形成有着诸多的观点，笔者节选有关文献，有兴趣这可研读了解。

1 真菌侵染诱导白木香结香

自 20 世纪 30 年代, 国外就开展了大量接菌结香研究。从沉香属植物树体的结香部位分离报道的真菌主要有色二孢菌 Dip lodia sp1 、可球二孢菌Bo tr y odip lodia theobro mae、镰刀菌 Fusarium sp1 、砖红镰孢Fusar ium laser itum 、曲霉A sp er gillus sp1 、毛M ucor sp1 、青霉Penicillium sp1 、木霉 T richoderma sp1 、裂褶菌Schiz op hy llum sp1 等研究认为沉香的形成可能是由于树干损伤后被上述一种或数种真菌侵入寄生, 在真菌体内酶的作用下, 使木薄壁细胞贮存的淀粉发生一系列变化, 形成香脂, 经多年沉积而得。1976 年, 广东植物研究所对凿洞后 1、6、12、18、24 个月的 5 批白木香样品进行了组织化学和解剖学研究。组织化学研究结果显示, 木材薄壁细胞内的淀粉依次经过中间产物非淀粉的多糖、醛类或酮类及酚类化合物转化成了沉香。解剖学研究结果显示, 在白木香成香过程中伴随着真菌的生长, 推断在没有菌丝存在的情况下不能结香, 但是令人疑惑的是在菌丝分布最密集的区域) )) 砍伤面下几厘米的一段木材中(腐烂区), 却很少或没有香脂的形成。这一结果似乎否定了真菌侵染能够诱导白木香结香的推测, 但是该研究小组又成功地从白木香中分离了黄绿墨耳菌 Menanotusf lavoliv es , 并证实该菌可大大加速结香的进程。戚树源等对黄绿墨耳菌促进白木香产生沉香主要成分白木香醛和色酮类化合物的机制进行了研究。研究结果表明, 感染真菌 1 个月的木材组织中, 未能检出白木香醛及其他倍半萜化合物; 1 个月后扫描电镜中观察到感染真菌产生棕红色反应带的白木香木材组织中的细胞开始崩解死亡, 同时产生 3 种细胞逆境代谢产物; 在感染真菌 2 个月的木材组织中开始检出白木香醛, 其白木香醛的量随感染真菌的时间延长而增加。推断白木香木材组织细胞不能直接合成白木香醛等沉香倍半萜化合物, 这些倍半萜类化合物的形成可能是感染的真菌对其细胞逆境代谢产物进一步代谢的结果。而白木香受黄绿墨耳菌感染后, 色酮类化合物的形成规律则不同, 结果显示白木香在真菌感染后, 开始形成色酮类化合物, 并随时间的增加不断增加, 第 3 个月后色酮类化合物的量增加显著。在此过程中, 沉香中色酮类化合物量也呈增加趋势, 但不明显。以上两项实验均未设定伤害对照,无法排除伤害在结香过程中的作用

2 物理、化学伤害诱导白木香结香

一些学者认为物理、化学伤害是沉香形成的主要原因,而真菌侵染起次要作用。Rahman 等从马来沉香 A1ma-laccens is Lamk1 木块分离真菌并接种于树体, 结果表明沉香形成是由开放性伤口引起, 并非由特定活性真菌而产生。No buchi 等认为粗厚沉香 A quilaria crassa Pierre ex A1Lec1 受到物理伤害后, 在沉香形成过程中有两个明显的生理变化阶段; 第一阶段是树体受伤后, 其薄壁组织细胞内淀粉减少直至消失; 第二阶段是在淀粉粒消失后, 会有显著的液胞化现象, 并出现褐色小滴状物。在液胞化的过程中, 发现空胞转化成为耐高渗透压状态, 他们推测可能与沉香形成有密切的关系, 在此过程中未发现任何真菌或菌丝。本课题组前期研究发现白木香经物理伤害处理 2 周后,光学显微镜和扫描电镜结果显示在射线细胞和导管细胞中存在黄棕色树脂, 在距离伤口表面 10 mm 部位形成了一薄层沉香层, 而对照(未处理的白木香心材) 未产生; 在伤口附近组织中未发现真菌孢子或菌丝体。另外, 本课题组还分别采用火烙法和脉冲高压电击处理白木香, 结果显示在无菌条件下同样能够诱导产生沉香类物质。美国明尼苏达大学的 Blanchette 等的研究证实所有对沉香属植物木质部的伤害均能够使其产生沉香类物质, 而且对活细胞的伤害强度越大所形成沉香木的面积越大。如果只是钻孔, 则只在创伤边缘周围形成沉香木, 如果在钻孔中加入能够杀死一些树体细胞的化学物质, 则能够在更大面积上形成树脂。Blanchette 等还成功筛选到了对木质部活细胞起伤害作用的化学物质, 如氯化钠、亚硫酸氢钠、氯化亚铁等。这些物质能够显著增加沉香木树脂的形成量。采用气相色谱分析氯化钠处理后 12 个月的样品, 结果显示白木香样品含所有沉香中倍半萜类成分的质量分数为 1. 5% ,且达到市售中档沉香水平。

3 激发子诱导白木香悬浮细胞结香

近年来, 愈来愈多的实验证明激发子( elicitor) 能够激活植物的信号传递, 调节植物次生代谢途径, 现已成为植物次生代谢研究的热点和焦点。激发子是指那些能够激发生物积累次生代谢产物的生物因子或非生物因子, 其中包括真菌及其组分、伤害、伤害信号分子茉莉酸甲酯( MeJA)等。曾有报道将激发子 MeJA 和黄绿墨耳真菌提取物用于白木香成香机制研究中。在无菌条件下, M ichiho 等 [ 18]将M eJA 加入至白木香悬浮细胞中, 诱导产生了A- 愈创木烯(Ag uaiene) 、A- 蛇麻烯( A- humulene ) 和 D- 愈创木烯( D- g uaiene) 。因为愈创木烯同系物与 A- 蛇麻烯骨架不同, 并且在悬浮细胞中的量随培养时间不断变化, 可能至少 2 种不同类型的白木香倍半萜环化酶被 M eJA 诱导。A- 蛇麻烯不是沉香的成分,但是针叶树树脂中的一种防御物质。A- 蛇麻烯在 M eJA 诱导早期(36 h) 量相对较高, 因此, 其可能是由 MeJA 诱导的白木香防御类物质。愈创木烯类化合物是在 MeJA 诱导后期(7 d) 产生的, 它可能是沉香螺醇( agarospirol)、枯树醇 ( kusuno l) 和 B- 沉香萜呋喃(B- ag aro fur an) 的前体化合物。 Qi等和何梦玲等以白木香根悬浮培养细胞为材料, 黄绿墨耳真菌提取物为真菌激发子, 首次在组织培养物中成功诱导产生了 2-(2-苯乙基)色酮化合物, 而未经诱导的悬浮培养细胞中均不能检测到色酮类化合物。研究结果表明色酮类化合物是白木香细胞在逆境状态下重新合成的次生代谢产物, 而且白木香细胞的次生代谢物合成机制与白木香整体植株组织薄壁细胞的次生代谢物合成机制是相似的。但是, 至今关于激发子激发的白木香信号转导途径及激活的基因或酶尚未报道。

4 白木香/ 防御反应结香假说

近年来在国家科技支撑计划支持下, 本课题组在海南省白木香试验基地进行了大量白木香结香试验, 研究结果表明, 物理、化学伤害及真菌侵染均能够诱导白木香结香。各种伤害(物理、化学)或真菌侵染均是作为激发子诱导白木香结香, 在伤口附近导管中产生侵填体即沉香层。侵填体是指由于邻接导管的薄壁细胞通过导管壁上未增厚的部分, 连同其内含物如鞣质、树脂等物质侵入到导管腔内而形成的。当植物处于逆境胁迫(如病原菌侵染、水涝、冻害、伤害) 时能够通过产生侵填体这一防御反应进行积极应答。侵填体集中且快速地在伤口或病菌侵染部位产生, 使得伤口能被封堵, 进而阻止病原侵入。另外, 沉香类化合物又是参与植物防 御 相 关的 物 质 如倍 半 萜 类和 2-( 2-苯 乙 基) 色 酮类。据此, 本课题组提出/ 白木香防御反应结香假说即伤害或真菌侵染均是作为激发子诱导白木香产生防御反应, 产生具有抑菌活性的防御物质( 药材沉香的主要化学成分), 这些防御物质与细胞其他组分复合形成的侵填体堵塞了次生木质部的导管和维管束, 以抵御外界物理、化学伤害或真菌侵染对白木香的进一步损伤。

沉香形成分析讨论

综上所述，沉香基本是在外部物理创伤或者外界物质感染后产生的，可以这样认为：瑞香科树木受到自然界的电击、虫蛀、滚石擦伤、动物啃咬、风雨刮断等伤害后，受到各种类型的真菌感染，由白木香木质结构中的薄壁细胞中的淀粉分解，液泡话后形成苄基丙酮等抑制真菌代谢的化学物质，各种真菌在逆生长中形成次生代谢作用，将其中的苄基丙酮的物质再次转化成半倍萜类和色酮类物质，并伴生芳香烃类物质。

虽然在物理创伤实验也能做出沉香促生的实验数据，但笔者认为自然界中植物创伤不可能不受到真菌感染，只是类型不同而已，正因为这样才产生了不同产地不同环境的沉香香型各异，成分含量也各异的数据。

国内外学者在沉香形成过程中的物质变化观点存在分歧，但对于沉香结构形成后的状态基本都有共同的认识，比如沉香的有效成分，沉香节油后的组织结构状态，即沉香节油后显微结构图等都有共通性。

白木香内的组织不论经过何种状态转化为沉香，但最后的状态都是在射线及导管附近的薄壁细胞产生侵填体堵塞木质结构导管腔，并在导管腔周围扩大增长侵填物体积。

沉香产区和品质鉴定最好的方式当然是对其成分进行分析，但根据沉香形成的理论可以比较好作为沉香的初步品质鉴定的依据，在高倍显微镜下的沉香横截面显微图片可以很好的显示该状态，沉香木质结构导管的状态，薄壁细胞增大的状态基本上可以看出沉香的含油量和沉香形成的时间周期（也就是业界称之为的醇化程度）。

此次浅析到此，笔者下节将会对多种产区沉香做横截面显微图片分析，敬请跟踪讨论。