香水背后有什么科學？

在世界上，芳香是人類喜愛的、美好的氣味感受，更是一種歷史悠久的精神享受——“香”文化。香水（簡單說來是香精的酒精溶液），被譽為“透明的煙霧”。人們比較公認的早期香水是“匈牙利皇后之水”，又稱“匈牙利水”。大約在公元14世紀，主要是用迷迭香油和酒精配制而成的。

鼻腔里的“客人”——香味

香味分子爭先恐后地從敞開的香水瓶口，以每小時約800千米的速度逃逸出來，可是它們剛剛走出不到萬分之一厘米，就被空氣中的氮分子（或者氧分子等）撞得東倒西歪。這時候，你用手在瓶口搧一下，它們就會撲鼻而來。進入鼻腔后，撞上了嗅覺上皮細胞。通過嗅覺神經元的幫助，我們才感受到了香味的愉悅。

人類的嗅覺機制還有許多未解之謎，但是如今，我們基本上搞清楚了氣味是如何傳送到大腦并且被評估、解碼和儲存的。原來，所有有味道的東西一般都會釋放出揮發性分子，例如難以計數的香精物質、化學氣味、甜味、水果味、惡臭味等。它們一般都是復雜的混合物，含有幾十種或者幾百種成分。當它們隨風飄蕩，進入人們的鼻腔后，會在嗅覺黏膜上稍加停留。在人體表面，嗅覺上皮細胞的面積相當于一張郵票那么大，約為5平方厘米。而在某些動物身上，其面積更大，因此它們的嗅覺就靈敏多了。如貓有21平方厘米，狗有169平方厘米。

盡管如此，人類雖然只有350種分子受體，卻能分辨出上千種氣味。人體表面的每一種嗅覺受體都遍布上皮細胞（包括支持細胞、嗅覺神經元和基底細胞），它使我們可以準確而迅速地辨識出檸檬還是橘子。最近，科學家研究發現，人類的鼻子能聞出10種不同的“基本氣味”。在此之前，有人分析了600種有氣味的物質及其化學結構，僅歸納出7種基本氣味。如芳香類包含香水、花香、科隆香水、玫瑰香味等，化學氣味類包括汽油、酒精、油漆、漂白劑等。由此，科學家們確認了“氣味世界是一個由少數幾個基本氣味組成的井然有序的結構”的觀點。

每當香味物質的微粒（無論是氣體分子或者其他芳香揮發物），撞上了我們的嗅覺黏膜，轉瞬間，它們造成的刺激就會通過神經傳送到大腦的嗅覺中樞，我們就產生了對香味的認知。人的嗅腦雖然不大，但認知香味的速度很快，一般來說，在幾秒鐘后就能辨認出香味“客人”的“真姓實名”，并且記憶和儲存起來。香味分子進入人體后，讓我們在生理和心理上有了不同的感受，也就有了身心健康和文化理念的種種有趣話題。

香水健身絮語

香水與健康息息相關。上世紀60年代，法國政府在進行肺結核病普查時，發現蔻蒂香水廠的女工們沒有一個患有肺病。這個現象促使人們對各種香料，特別是天然香精油的殺菌、抑菌作用重視起來并進行深入研究。

我們的祖先早就知道香料可以預防和治療疾病。近幾十年來，化妝品的迅速發展，香水的普遍應用，人們對香水的健身作用也有了更深刻的認知。例如，精油中的苯甲醇可以殺滅綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌；苯甲醇和異丙醇的殺菌能力都大于酒精；大茴香油、桉樹油可治療咳嗽、支氣管炎等癥；薰衣草油具有鎮靜藥效；茉莉、桂花的香氣能夠凈化空氣，抑制結核菌；薔薇油、桉樹油、薄荷醇等可治療口臭……

香水選用天然香料（來自植物或動物）和合成香料，經過調香，通常被做成酒精溶液使用。高級香精往往含有多種配料，甚至有上百種配料。如果想把其中的配料成分一一鑒別出來，是非常困難的。但是，借助現代科學儀器，如光譜儀等，用來鑒別香水中是否有某種成分，還是能夠做到的。在現實生活中，我們選購香水，鑒別香水的好壞，一般只能憑直覺行事。如果我們用嗅聞的辦法來評價香水的香氣，那么要先了解一些香水的配制情況：香水的調制在確定香型后，按照精油揮發性的快慢分成三段，一是立刻能夠聞到清新的、易揮發香氣的頭香；二是使香水具有濃郁芳香的中香；三是香氣最持久的基香（也叫底香）。這樣，你在選購香水時，只要把一滴香水點到聞香紙（或手背）上，先聞一下“頭香”，半小時后再聞“中香”，4小時后聞“基香”。試聞的結果，三段香味都是你所喜歡的，而且同產品介紹的基本一致就好。

了解一款香水，先要知道它的香型。而香水的類型一般根據一種或者幾種可鑒別的主要香氣來分，如芳香型常調以茉莉、玫瑰、鈴蘭和梔子的香氣；辛香型則取香石竹、丁香、肉桂和豆蔻的香氣特色；所謂東方型香氣是把木香、苔香、辛香香韻與香莢蘭或香脂的甜香結合起來，常常還用麝香或靈貓香加重之。

香水主要是個人用品，選用何種香水也與個人偏愛分不開。因此，應用香水出現的健康問題，除了產品本身的安全性外，主要是使用者本身的生理（包括心理）因素引起的。另外，使用方法也值得注意，例如幾種香水混用或者花露水（驅蚊水）加香水，則會有害健康或者容易造成皮膚炎癥等。市場上有的驅蚊花露水中的驅蚊劑（N,N--二乙基間甲苯酰胺）含量超過8%，這種產品就更不宜直接噴灑在皮膚上了。

從香水說開去

香精，除調配成香水或用于其他化妝品外，也是食品行業中十分普遍的添加劑，所以又可以分為日用香精和食用香精這兩大類。食品中被廣泛應用的香精也有一定香型，像可樂型飲料香精、薄荷型糖果香精等，這些香精必須無毒。

食品香精是具有香味特征的香味料物質，不能被消費者直接消費食用，如香蕉香精、薄荷香精、牛肉香精等。它們廣泛被應用于食品、煙草以及牙膏等。

天然的香味料物質包括植物性香料和動物性香料這兩類。植物性香料主要取材于植物的果、花、皮、根和樹脂等，早先使用蒸餾、浸泡等方法來提取；動物性香料品種較少，主要取自某些動物的生殖腺分泌物，如麝香、靈貓香、龍涎香等。

人造香料通常指一種具有香味成分的單體，包括從精油中分離出來的單體香料和使用其他原料（煤焦油產品和石油產品）合成的合成香料。例如，最早的合成香料——香豆素，是由賴邁爾和蒂曼這兩位德國人發現的。香豆素本來是一種天然香料，它存在于柑桔皮和一些植物的葉子中。后來，人們發現香豆素用氫氧化鉀處理，在較高的溫度下可以得到水楊醛，爾后，又發現用水楊醛可以反過來合成香豆素。

1876年，賴邁爾和蒂曼發現用苯酚的氫氧化鈉溶液和氯仿反應，可得到水楊醛。苯酚可以從煤焦油中取得，再用苯酚生產水楊醛，由水楊醛進一步生產香豆素，從此，人工合成的香豆素就可以用工業方式來生產了。隨著石化工業的迅猛發展，有機合成物也很快被發展起來，合成產品層出不窮。以合成香料為例，香豆素被合成后的1879年，美國人用甲苯合成了糖精。而用甲苯法生產糖精所衍生的副產品又可以用來生產香蘭素、茴香醛等香料。直到現在為止，還有企業用對位氯（甲苯氯磺化產物）來生產香蘭素。

合成香料品種約有五六千種，被調香師常用的也有千種。但用作食品香精時，常常受到天然香料的挑戰。盡管天然食品香精受到季節、天然原料的種植面積等影響，但人們仍然更多從天然、安全的角度考慮，去接受它。

在人類發展史中充滿著愛香、用香的故事。在綿長的化學史卷中，香料也有著重要的一頁。我們的祖先很早就懂得采摘和飲用香藥了。《詩經·采葛》中有“彼采蕭兮，一日不見，如三秋兮；彼采艾兮，一日不見，如三歲兮。”《離騷》中的“朝飲木蘭之墜露兮，夕餐秋菊之落英。”更是古人飲用天然香木茶和菊花的明證。

從原始采集芳香植物到現代利用芳香植物提取香料；從浸泡植物，提取香水到采用蒸餾、精餾、萃取等先進技術來提取香精；從用植物（或動物）制成天然香料到選用有機原料以人工合成香料，譜寫成出了人類香料（化學）史。如今，香料工業在不斷發展，香料在食品、化妝品、煙草、飼料以及工業產品中的應用也在不斷擴大，前景是廣闊和美好的。展望未來，香料將是人們生活中不可或缺的美妙物質，廣大民眾愛香、用香的活動也會越來越普遍，因此，有三個話題是值得關注和深究的：

一是大力發展香療事業。

“香療”是利用香料對人體的作用來達到養生保健和延緩衰老的一門科學技術。我國的香療史可以追溯到戰國時期，那時候的《黃帝內經》中已經把香療法作為一種治療方法。漢代宮廷內熏香避穢、浴香保健已是常態。這和現代人廣泛使用化妝品，為了香身、美容皮膚和延緩衰老的主觀意圖一脈相承。只不過現代化妝品更精細而繁多，體現出科學的先進性而已。現代香療的科學內涵能夠揭示香味對人體生理變化的奧秘，例如我們可以憑借科學儀器，顯示香味能調節呼吸和脈搏的節奏，可使呼吸變慢，血壓降低；香味還能改變肌肉的張力，影響視力和聽力等。

20世紀30年代，法國人提出了“芳香治療學”后，被越來越多的人所接受，香味對人體的影響也被許多科學測試所證實。后來，又出現了“芳香心理學”、“芳香環境學”等學科。20世紀80年代，曾有“芳香療養院”一說。話說國外有個奇特的疾病防治所，接受治療的病人不用打針、吃藥，只要坐在安樂椅上，傾聽悠揚悅耳的音樂，聞著鮮花散發出來的芳香，就能康復。這就是所謂“花香治病”。

如今，香味對人體的影響已經被科學測試所證實，進一步發展香療事業顯然是一件利國利民的好事。

二是開創綠色香料工業新局面。

自從人工合成香料問世以來，香料的制造常常從煤焦油和石油產品中獲取原料，因此，合成香料在生產過程中必然會出現使用有毒有害化工原料的情況，并且產生“三廢”造成環境污染。由于國家對環境治理的要求越來越高，雖然在“三廢”的治理上取得了一定成效，但是有些業主對污染環境的認識較差，對“三廢”治理不力，對工藝過程的改革更不重視，這是我們面臨的重要問題。

筆者曾經寫過《化工生產應向清潔工藝邁進》一文（參見1998年2月13日《中國化工報》特稿），文中提出了“綠色化工”的思路：“近年來，全世界一片環境保護呼聲，化工生產首先要符合環保要求，一般希望不用或者少用有毒害的原料。于是，‘尋找無毒害的基本化工原料’被提到議事日程上來了，對于制造成本低，質量好的、無污染的基本化工原料，尤其受到化學界和企業界的青睞。碳酸二甲酯可以取代傳統工藝中的有毒原料。像高分子材料聚碳酸酯的生產，以前一直用光氣，現在采用無毒的碳酸二甲酯，產品質量高；還有用于生產香料的原料苯甲醚，原來要用硫酸二甲酯；用于生產農藥的西維因，原來要用異氰酸酯或光氣，現在都能用碳酸二甲酯來代替。同時，碳酸二甲酯還可以用作溶劑，取代氟利昂等代用品；加到汽油里，可以提高汽油的辛烷值。提高汽油的含氧量，有利于減少汽車尾氣污染。總之，碳酸二甲酯將成為下個世紀新一代低污染的通用化工基礎原料，為開創21世紀的‘綠色化工’作出貢獻。”