盛花期常綠鉤吻藤揮發物日動態變化及其對人體生理心理健康的影響

熊 肸 金荷仙 黃 倩

隨著社會的快速發展，人們生活水平得到極大改善與提高，同時帶來生活節奏加快，競爭日益激烈的問題，人們暴露在各種各樣的壓力之下[1]。持續的壓力會導致注意力減退、食欲不振和睡眠障礙等問題[2-3]。人們對環境的需求已不單局限于基本的生存需要，而是向往更生態、健康和宜居的環境。習近平總書記在十九大報告中的“健康中國”發展戰略提出以患病群體為中心轉向亞健康及健康人群的發展戰略，全方位、全周期保障人民群眾健康。“健康環境”是國務院印發的《健康中國行動(2019—2030年)》中五大“健康中國指數”維度之一。在城市環境研究中發現綠色環境會對人的健康產生積極影響，如緩解壓力[4-5]、減輕焦慮情緒[6]、提升幸福感[7-8]、恢復注意力[9]等，植物作為綠色環境的主體，通過色彩、姿態、香氣、質感、果實等作用于人的視覺、嗅覺、觸覺和味覺，有時結合動物作用于人的聽覺。在針對單種芳香植物揮發物對人體健康影響的研究中，較多用植物精油探討植物香氣對人體健康的影響。而植物精油成分與植物活體狀態下自然散發的揮發物成分存在差異。因此，探究植物活體狀態下的揮發物成分及其對人體健康的影響對于踐行“健康中國”發展戰略、營造健康環境具有重要意義。

常綠鉤吻藤為馬錢科鉤吻屬常綠木質藤本，又名法國香水茉莉，觀賞價值極高。該植物含有有毒生物堿，誤食易致死，作用機理可能與其種屬差異或劑量有關[10]。有研究發現在低劑量高稀釋時可作為抗焦慮和抗抑郁藥，引起眾多學者對其開展研究[11]，發現植株所含生物堿具有抗腫瘤[12]、免疫調節[13-14]、抗炎鎮痛[15-16]和抗焦慮[17]等作用，但其花香是否對人體健康有影響尚缺乏研究。常綠鉤吻藤以其濃郁芬芳的黃花備受贊譽，歐洲自17世紀中期以來便非常流行在花園中種植常綠鉤吻藤[18]。在國內，冬春季節盛開芳香黃色花朵的常綠鉤吻藤深受人們喜愛，人們常在家中盆栽觀賞。常綠鉤吻藤在城市中的墻體、平臺邊緣及景區入口等處也常見有種植[19]，或許是因為其毒性限制，在城市綠化中的應用并不廣泛。因此，通過對盛花期常綠鉤吻藤揮發物的檢測及嗅聞實驗，探究常綠鉤吻藤對人體健康的影響，對于常綠鉤吻藤在園林綠化中的科學應用，營造景觀層次多樣、感官體驗豐富的健康環境具有十分重要的意義。

1 實驗材料與方法

1.1 揮發物采集與分析

采用動態頂空套袋法，分別于2021年3月24日的9：00、13：00、18：00進行持續30min揮發物采集，并采集一組空氣對照。采集選擇盛花期的盆栽常綠鉤吻藤活體枝條，長約20cm，約包含8朵盛花花朵，采集確保在植株活體狀態下進行。在用大氣采樣儀迅速排空袋內氣體后泵入經活性炭過濾的空氣，至袋子總體積的3/4時循環采氣，使袋內植物的揮發物成分收集于吸附管中(圖1)。采樣結束后，將吸附管用錫紙包裹密封后在8℃環境下低溫保存，并及時進行分析。

圖1 揮發物采集過程示意圖

1.2 聞香實驗

1.2.1 實驗流程

招募30名在校大學生志愿者作為被試。每位受試者健康狀況良好，無過敏史及重大精神或身體疾病史。要求被試在前一天晚上清潔頭皮，并在實驗前12h未飲酒或咖啡。將30名被試(22.1±2.19歲)分為3組，每組10人(5男5女)。實驗在2021年3月31日—4月2日進行。3組被試分別在上午(8：00—12：00)、下午(13：00—17：00)和晚上(18：00—22：00)進行持續30min的嗅聞測試，每名被試在所屬時間段內依次進行嗅聞測試(下文的上午、下午及晚上均指對應時段內)。選擇2間安靜、潔凈的房間分別作為準備室(12m2)和測試室(6m2)(圖2)，由推拉門隔開，測試室內放置一盆健康、帶花朵的盆栽常綠鉤吻藤。每次實驗前保證房間內無異味。實驗時關閉門窗以減少外部干擾，保持房間安靜。嗅聞測試開始前，被試在1號房間佩戴腦電儀，并靜坐3min調節狀態。隨后填寫實驗前的心理量表問卷，并測量心率和血壓。接著被試進入2號房間，坐在距離植株15cm左右處閉眼嗅聞。記錄被試在30min內的腦電數據。嗅聞結束后測量血壓和心率，并再次填寫心理量表問卷。

圖2 實驗室示意圖

1.2.2 實驗方法

研究選取血壓、心率以及腦電作為生理指標，這是由于國內外學者在研究氣味對人體健康影響時常采用血壓、心率以及腦波等參數反映生理變化[20-23]。血壓及心率采用歐姆龍血壓計進行測量，腦電使用EPOC+便攜式腦電儀進行無侵害頭皮腦電獲取，該儀器電極按照“10-20國際標準導聯系統”(圖3)，采樣率256Hz。

圖3 EMOTIV耳機的14個電極

心理指標的測量采用情緒狀態量表(POMS)和狀態焦慮量表(S-AI)評估被試的情緒變化。POMS量表由40個評價指標組成，對7個情緒因素進行評分，包括：緊張(T)、憤怒(A)、疲勞(F)、抑郁(D)、恐慌(P)、精力(E)和自尊(S)。而情緒紛亂總值(TMD)則是通過7個情緒因子的得分計算所得[TMD=T+A+F+D+P-(E+S)+100]，每種情緒的得分越高，情緒反應越強烈[24]，TMD值越高，表明綜合情緒狀態越差，反之則表明心理狀態越好。狀態焦慮量表是用來測量個體短時間內的焦慮情緒狀態的變化[25]，包括20道問題，每題分為4個等級，計算累加分值。該量表得分越高，表明焦慮情緒越強烈。被試在實驗前后填寫問卷，以確定被試實驗前后的情緒變化。

1.2.3 數據分析

通過軟件Emotiv PRO導出原始EEG數據，采用MATLAB對原始數據進行處理，求得腦波的功率譜密度(W/Hz)，并計算α、β、θ信號分別在0～1、4～6、9～11、14～16、19～21、24～26、29～30min的平均值。本研究選用α與β波的比值及θ波作為腦電指標。

采用SPSS 25.0對實驗數據進行統計分析。數據均通過正態性檢驗。對不同嗅聞時段和時長之間人體腦電變化以及血壓、心率、心理的差異進行配對T檢驗，利用Origin作圖。

2 結果與討論

2.1 揮發物成分鑒定及評價

經GC/MS分析，圖庫比對，最終得到上午(9：00—9：30)揮發物22種；下午(13：00—13：30)揮發物20種；晚上(18：00—18：30)揮發物20種。整理可得揮發物共31種(表1)。

由表1可知，常綠鉤吻藤的揮發物呈現明顯的日變化，其在上午釋放的主要揮發物為2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯和苯甲醛，下午和晚上釋放的主要揮發物均是苯甲醛和α-柏木烯。下午和晚上的主要揮發物相對含量略有差異，而上午的主要揮發物與下午和晚上差異較大。其中，僅在上午出現的揮發物有7種，僅在下午出現的揮發物有4種，僅在晚上出現的揮發物有2種，在3個時間均有出現的揮發物有12種。

表1 3個時間段常綠鉤吻藤揮發物成分種類分析結果

2.2 揮發物對人體生理健康的影響

2.2.1 聞香前后血壓的變化

脈壓差是指舒張壓與收縮壓的差值，正常范圍在30～40mmHg，是評價心血管疾病風險的重要指標[26]，脈壓差增大是動脈硬化和心血管疾病危險度增大的標志之一[27]。

由圖4可知，被試在嗅聞后脈壓差大多下降。在上午時段，被試總體脈壓差降低，其中男性被試下降較為明顯，而女性則上升；在下午時段，被試總體脈壓差降低；在晚上時段，被試總體脈壓差上升，其中女性被試下降，而男性被試上升。綜合血壓指標結果推測嗅聞常綠鉤吻藤能夠對人體血壓有一定的調節作用。

圖4 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后人體脈壓差變化及顯著性

2.2.2 聞香前后心率的變化

如圖5所示，嗅聞30min后，上午被試的心率總體呈極顯著下降趨勢，其中男性被試極顯著下降，女性被試顯著下降。下午被試總體的心率呈下降趨勢，其中男性被試極顯著下降，而女性被試不顯著。晚上男性與女性被試的心率在嗅聞后均顯著下降。

圖5 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后人體心率變化及顯著性

2.2.3 聞香前后α波的變化

如圖6所示，被試在嗅聞后的α波，上午在10min，下午和晚上在5min左右達到峰值，后逐漸下降，但晚上在嗅聞25min后，男性被試下降，女性被試和被試總體上升。

2.2.4 聞香前后β波的變化

如圖7所示，被試總體在上午和下午的β波在30min內一直呈下降趨勢，其中在上午，25min后女性被試的β波逐漸上升；而在晚上被試的β波在0～25min內均呈下降趨勢，25min后，女性被試上升，被試總體呈上升趨勢。

圖7 被試嗅聞常綠鉤吻藤后β波功率譜密度變化

2.2.5 聞香前后α/β值的變化

如圖8所示，在上午時段，被試總體α/β值較實驗前有所下降，其中男性被試α/β值上升，女性被試則下降。在下午時段，被試總體的α/β值較實驗前略有下降，其中男性被試較實驗前上升，女性被試則較明顯下降。在晚上時段，被試總體α/β值較實驗前明顯上升，其中男性與女性被試均上升。

圖8 被試嗅聞常綠鉤吻藤30minα/β值變化

2.2.6 聞香前后θ波的變化

如圖9所示，上午被試的θ波在0～25min內一直呈下降態勢，25min后開始逐漸上升；下午和晚上嗅聞5min時，被試的θ波達到峰值，后逐漸下降，但晚上在25min后，女性被試θ波開始升高，被試總體呈上升趨勢。由圖10可知，總體來說，嗅聞30min前后，θ波呈下降趨勢，但變化不顯著，僅在下午，男性被試出現顯著下降。

圖9 被試嗅聞常綠鉤吻藤后θ波功率譜密度變化

圖10 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后人體θ波變化及顯著性

2.3 揮發物對人體心理健康影響

2.3.1 POMS量表分析

對POMS量表中嗅聞前后的相關性顯著且變化較為顯著的為“緊張”“疲勞”2個因子。如圖11所示，被試在上午、下午及晚上3個時間段嗅聞前后的“緊張”均呈極顯著下降，且男性與女性被試在上午嗅聞前后顯著下降，下午及晚上嗅聞極顯著下降。

圖11 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后POMS量表中“緊張”因子的分值變化及顯著性

如圖12所示，對于“疲勞”因子，上午男性被試嗅聞后顯著下降，女性被試變化不顯著，下午被試嗅聞后極顯著下降，但男性和女性被試單獨的變化均不具有顯著性。晚上男性被試變化不顯著，女性被試顯著下降，被試總體極顯著下降。

圖12 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后POMS量表中“疲勞”因子的分值變化及顯著性

如圖13所示，被試總體的情緒紛亂總值(TMD)在3個時間段均極顯著下降，其中男性在上午和下午嗅聞常綠鉤吻藤前后的分值極顯著下降，女性被試在上午嗅聞前后的分值顯著下降，其余時間段嗅聞前后的相關性不顯著。

圖13 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后POMS量表中“TMD”的分值變化及顯著性

2.3.2 狀態焦慮分析

如圖14所示，被試在一天中3個時間段的狀態焦慮分值均呈極顯著下降，其中男性被試在上午顯著下降，晚上極顯著下降，在下午的變化不顯著；女性被試在下午顯著下降，上午和晚上變化不顯著。

圖14 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后“狀態焦慮”分值變化及顯著性

3 討論

3.1 常綠鉤吻藤的香氣能夠提高注意力

常綠鉤吻藤的香氣能夠緩解人們的消極情緒，使人處于注意力較為集中的狀態。研究發現，α波體現人體的放松程度，而β波則與人體的警覺水平有關[1]，α波與β波的比值表示人體的放松與警覺情況。θ波代表大腦呈低覺醒狀態，處于似睡非睡的下意識活動中[28]。結果顯示，被試在嗅聞后處于注意力較為集中的狀態；被試的緊張、疲勞、焦慮等消極情緒均降低。推斷嗅聞常綠鉤吻藤使人處于積極情緒下的注意力集中狀態。這可能是受揮發物中的α-柏木烯、左旋-α-蒎烯、檸檬烯等萜烯類化合物所影響。有研究證明花卉香草中富含萜烯類化合物具有放松身心、維持注意力等功效[29]。

3.2 常綠鉤吻藤的香氣對人體影響存在時段差異

變化存在時段差異的主要是α/β值、θ波、緊張、疲勞和焦慮因子。通過結果推斷，在上午時段，嗅聞常綠鉤吻藤能更好地集中人們的注意力，緩解人們的焦慮情緒，下午時段能夠更好地緩解人們的疲勞，晚上能夠緩解人們的緊張情緒。說明在一天中不同時段中嗅聞常綠鉤吻藤能夠對人體產生不同的影響效果。同時，在常綠鉤吻藤揮發物的分析中發現，主要的芳香物質苯甲醛和α-柏木烯在一天中3個時間段的相對含量有較明顯的差異。推斷是揮發物中的某些成分種類及成分含量變化導致了嗅聞時段所產生的不同影響。揮發物所包含的α-柏木烯、左旋α-蒎烯、(+)-檸檬烯等萜烯類化合物具有殺菌消毒及使人鎮靜的功能[30]。苯甲醛是常綠鉤吻藤揮發物中最主要的揮發物質，這與國外學者檢出的結果一致[31]。有研究表明苯甲醛會對人體產生刺激性[32]，但人體嗅聞包含苯甲醛的針葉樹揮發物后可降低心率和血壓，緩解緊張情緒[33]。由此推測，苯甲醛與萜烯類等其他類型的化合物共同作用下能對人體產生積極作用，這也符合在下午和晚上α-柏木烯含量較高，而這2個時間段被試放松程度增加，緊張和疲勞情緒得到緩解。因此，不同時間段嗅聞常綠鉤吻藤所產生的影響可能是由于植物釋放的揮發物在不同時段的差異所導致的。

3.3 不同嗅聞時長能夠產生不同的影響效果

常綠鉤吻藤香氣在10min左右的嗅聞時長對人體放松效果最佳。嗅聞的時長差異主要通過腦電指標反應出來。由實驗結果可知，α波和θ波在10min內均呈上升趨勢，β波呈下降趨勢。這表明常綠鉤吻藤香氣在10min內對人體放松的效果最佳。在嗅聞10min之后，人體的注意力水平得到了提高。有學者發現薄荷和香茅精油在長時間工作時可幫助緩解疲勞，而短時間對工作效率并無作用，而薰衣草和天竺葵精油則可在12min內提高工作效率[29，34]。因此，氣味對人體的影響存在嗅聞時長差異。

3.4 聞香效果的性別差異

結果顯示，嗅聞常綠鉤吻藤對人體的影響具有性別差異。嗅聞常綠鉤吻藤香氣后，男性心率下降更為明顯。對于腦電指標，男性的α/β值均呈上升趨勢，這表明男性放松效果更為明顯；男性被試在嗅聞10min后θ波開始上升，女性則是在25min之后才出現上升趨勢，這表明男性對常綠鉤吻藤的香氣所產生的反應更快。性別差異影響了認知功能過程中的腦電圖活動[35]，而女性通常比男性對氣味更敏感[36]。但本研究的結果則是男性對此氣味更為敏感，并能更快地產生反應。

3.5 基于試驗結果的景觀實踐與應用

嗅覺是感知城市的重要媒介之一，適宜的植物香氣能夠帶來愉悅的嗅覺體驗，從而對人體的身心健康產生積極作用。常綠鉤吻藤誤食會導致中毒，這在一定程度上限制了其在景觀中的應用，就本次實驗結果看來，其揮發物檢測中并未發現有毒化合物，且嗅聞實驗中，被試的各項生理指標均在正常范圍值內。但研究結果受限于研究條件，對于常綠鉤吻藤花香是否對人體不利還需要更進一步的細致研究。在使用常綠鉤吻藤的植物配置中，需考慮游人停留的時長，以便達到最好的效應。此外，配置時還應考慮不宜種在游人尤其是小孩能輕易觸及的位置，以防誤食中毒。

4 結論

動態頂空套袋法的應用使采集揮發物最接近植物正常釋放的狀態。通過血壓、心率、腦電等生理指標，以及POMS量表和狀態焦慮量表，從生理和心理自評2個方面對嗅聞常綠鉤吻藤前后人體的變化做了較為科學的量化研究，得出了嗅聞常綠鉤吻藤能夠有效緩解人的焦慮，一定程度上提高人的注意力，對血壓有一定的調節作用，聞香益處具有性別差異，并且在一天當中不同時段和不同聞香時長的益處存在差異性的結論。實驗結果為常綠鉤吻藤的園林應用提供科學依據。

本實驗存在被試人群年齡結構較為單一，數量偏少的問題，在未來的研究中可以擴大實驗被試的年齡層或人群類型，更加明確常綠鉤吻藤對不同年齡段或不同類型人群的影響，并且擴大被試數量使實驗結果更加具有統計學意義。進一步增加男女對同一香氣的主觀認知評價，或許能有助于進一步了解造成性別差異的可能因素。在嗅聞實驗中使用的是一株盆栽植物，且實驗室的背景氣味與真實景觀環境中的背景氣味可能不同，且在實際景觀環境中，除了嗅覺，還有視覺、聽覺等感官的感受協同作用，這些將在未來對其進行更進一步的研究驗證。

注：圖5、10、11、12、13、14中，?表示平均值差值的顯著性水平小于0.05；??表示平均值差值的顯著性水平小于0.01。文中圖片均由作者繪制。

致謝：感謝安徽建筑大學聶瑋老師工作室提供的幫助；感謝中國林科院資源昆蟲所鄭華老師對揮發物收集及數據分析提供的幫助。