白木香人工結香技術和化學成分研究進展

楊影，韓豫，陳彧，饒丹丹，陳國德

海南省林業科學研究院(海南省紅樹林研究院)，海南海口 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。

在自然環境中，當沉香屬植物遭受到外界刺激或損傷時，會在樹干部位產生沉香。沉香是中國傳統的中藥材，是一種具有芳香味的價值極高的心材物質，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，其品質分級與大小、油脂含量、香味、顏色等因素有關[5]，高純度的沉香油在產地的零售價高達50 美元/g，在醫藥、美容、宗教等行業的應用廣泛。白木香和沉香的市場價格居高不下，白木香靠自然結香已不能滿足市場需求。因此，人工結香是提高沉香產量的有效途徑。

1 白木香概況

全球范圍內沉香屬植物共有15 種，分布于東南亞熱帶和亞熱帶地區[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，其果皮干時縐縮，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，這是區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、中部以南地區和海南等地；云南、廣西、福建和臺灣等省區也有分布[9]，其中以海南白木香品質“冠絕天下”[10]。因白木香是中國沉香的唯一植物來源，其野生資源遭到嚴重破壞，1987 年被列為國家珍稀瀕危三級保護植物，1999 年成為國家二級重點野生保護植物[11，12]，《2000 年世界自然保護聯盟受威脅植物紅色名錄》列為易危植物[13]。

2 人工結香技術

白木香在自然生長條件下無法結香，只有通過自然因素（如雷劈、風吹、蟲蛀等）或人為因素（砍傷、打洞等）干擾，白木香才會在傷口處形成樹脂，木材逐漸由白色轉變為黃褐色或深褐色，這就是沉香。關于白木香結香機理目前有5 種假說：“病理學”假說、“創傷/病理”假說、“非病理”假說、防御反應誘導結香假說和逆境脅迫/微生物轉化假說[4]。這5 種假說無論是因為物理性砍傷、真菌侵染還是防御物質和逆境物質的的產生，都為人工結香技術提供了理論指導。

2.1 物理創傷法

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 處砍數刀，刀距在30m～40cm，傷口深4cm。過一段時間后，刀口處的木質部會分泌一種褐色樹脂，逐漸變為黑褐色，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]。但鑿洞結香時間較長，一般結香在3a～5a[4]。

2.1.3 樹干打釘法

在樹干周圍打入鐵釘，鐵釘長度依據胸徑而定，打釘法結香快，操作簡單，應用較為廣泛。但該法產香面積小，為增加結香面積可擴大打釘密度。

2.1.4 火燒法

將樹皮剝去至樹高的2/3 處，利用噴槍對整棵樹灼燒，直至燒黑為止。幾個月后，當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，樹體不會死亡，依靠樹體內木質部進行營養物質供給[16]。

2.1.5 火烙法

在鑿洞法的基礎上，用火燒紅鐵棍穿進樹洞，每隔10cm～20cm 為1 排，每排2～3 個洞。此法所得沉香品質較好，但工作量大[15]。

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

2.2 化學試劑法

在白木香傷口涂抹甲酸、硫酸乙烯利等試劑刺激傷口，可產生沉香[17]。林奇藝[18]在2000 年時就已證實吲哚丁酸、乙烯利和赤霉素能夠誘導白木香產生沉香。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香效果。此方法的化學試劑是否有殘留，對人體是否有害，還未作進一步研究。

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香。2006 年左右當地華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，但結香效果一般，后逐漸改進，新的結香試劑陸續涌現。此方法的優勢在于白木香可快速結香，不足之處是所得沉香香味有較強的辣味，香味持久性差，而且樹心容易腐爛，結香厚度呈片狀。

2.3 人工接菌法

隨著沉香產業的迅速發展，結香技術也不斷發展創新。將特定的真菌、細菌等微生物通過白木香傷口注入木質部，以木塞或薄膜封口，可以促進沉香的形成。由此還發展出一種方法—通體結香法，將菌液過濾后裝入輸液裝置中，將針管插入樹體中，經樹體的疏導組織輸送到各個部位，從而使白木香整個樹體形成沉香。

魏建和[20]選取結香部位的一種真菌為誘導菌株，經過PDA 培養活化后，經馬鈴薯蔗糖液體發酵后接種到白木香基質中，得到沉香結香劑。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 個月后有沉香形成。很多科研人員已經證實真菌等微生物可以有效促進沉香的形成，此方法結香快、產量高，但也存在不少問題。如微生物誘導劑培養過程繁瑣且容易感染；所結沉香有的會有辣味，香味不如野生沉香，且很大程度上會造成白木香樹體腐爛。因此在菌株的篩選、培養誘導等工作需做進一步研究優化。

3 沉香化學成分

沉香是名貴藥材，經濟價值極高，國內外對其化學成分的研究很多。沉香化學成分主要由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到90%以上[22]。而結香樹種、產地、結香方法和結香時間的差異都會影響沉香的化學成分種類和含量[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成分，其只在結香部位出現[24]，2-（2-苯乙基）色酮類化合物的總含量可作為中藥材品質評價的一種方法，也可作為沉香質量評價的一個指標[25]。

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

海南沉香經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]。

海南產白齊楠、紫齊楠、綠齊楠和越南產綠齊楠經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]發現人工結香的色酮類化合物較多，且含量高，刀砍法所結沉香與天然沉香的成分更為接近。陳懷瓊[32]分析通體結香法和物理法所結沉香和野生沉香成分，野生沉香未檢測到2-(2-苯乙基)色酮，接菌法所得沉香未檢測到芐基丙酮，半斷干法所得沉香未檢測到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 年結香的揮發油成分，從1 年結香的沉香中檢測出2-(2-苯乙基)色原酮類化合物，且1 年結香的沉香質量較好。

3.2 倍半萜類化合物

沉香倍半萜類化合物是沉香揮發油主要成分[34]，也是沉香呈香的主要成分，也被認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的一個指標。

目前國產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]發現A.malaccensis、A.crassna、A. Subintegra 3 個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-愈創木烯等。

海南文昌產皮油沉香倍半萜成分含量豐富，臨高和瓊海產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、不同產地沉香的倍半萜類化合物成分和含量不同，而且結香方法、結香時間不同，其成分和含量亦有不同。人工結香與天然沉香的差別主要體現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種人工結香方法所得沉香，打釘法和鑿洞法所得沉香揮發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。林峰發現接菌半年的沉香揮發油中白木香醛含量為4.07%，接菌1年沉香揮發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

國產沉香揮發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發現，芐基丙酮是白木香感染真菌后樹體產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性成分，發現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]研究不同結香方法與天然沉香揮發油成分時，發現人工結香所得沉香與天然沉香芳香族類成分存在差異，刀砍法所結沉香更接近天然沉香。