白木香人工结香技术和化学成分研究进展

2021-03-01杨影韩豫陈彧饶丹丹陈国德

热带林业 2021年3期

杨影，韩豫，陈彧，饶丹丹，陈国德

海南省林业科学研究院(海南省红树林研究院)，海南海口 571100

白木香(Aquilaria sinensis(Lour.)Spreng.)为瑞香科沉香属热带亚热带常绿乔木[1]，又名土沉香、女儿香、栈香等，是中国种植最为广泛的树种之一。

在自然环境中，当沉香属植物遭受到外界刺激或损伤时，会在树干部位产生沉香。沉香是中国传统的中药材，是一种具有芳香味的价值极高的心材物质，因油脂类化合物含量高，能沉入水中而得名[2]。其具有行气止痛，温中止呕，纳气平喘之功效，用于治疗胸腹胀闷疼痛，胃寒呕吐呃逆，肾虚气逆喘急等症[3，4]。沉香也是珍贵的高档香料，其品质分级与大小、油脂含量、香味、颜色等因素有关[5]，高纯度的沉香油在产地的零售价高达50 美元/g，在医药、美容、宗教等行业的应用广泛。白木香和沉香的市场价格居高不下，白木香靠自然结香已不能满足市场需求。因此，人工结香是提高沉香产量的有效途径。

1 白木香概况

全球范围内沉香属植物共有15 种，分布于东南亚热带和亚热带地区[6]，中国主要有2 种：云南沉香(Aquilaria yunnanensis S.C.Huang)和白木香[7]。云南沉香仅分布于云南西双版纳和临沧地区，其果皮干时绉缩，被黄灰色毛，种子卵形，密被锈色绢毛，先端钝，基部附属体与种子等长，这是区别于白木香的主要特征[8]。

白木香主要分布于广东省东南部、西南部、中部以南地区和海南等地；云南、广西、福建和台湾等省区也有分布[9]，其中以海南白木香品质“冠绝天下”[10]。因白木香是中国沉香的唯一植物来源，其野生资源遭到严重破坏，1987 年被列为国家珍稀濒危三级保护植物，1999 年成为国家二级重点野生保护植物[11，12]，《2000 年世界自然保护联盟受威胁植物红色名录》列为易危植物[13]。

2 人工结香技术

白木香在自然生长条件下无法结香，只有通过自然因素（如雷劈、风吹、虫蛀等）或人为因素（砍伤、打洞等）干扰，白木香才会在伤口处形成树脂，木材逐渐由白色转变为黄褐色或深褐色，这就是沉香。关于白木香结香机理目前有5 种假说：“病理学”假说、“创伤/病理”假说、“非病理”假说、防御反应诱导结香假说和逆境胁迫/微生物转化假说[4]。这5 种假说无论是因为物理性砍伤、真菌侵染还是防御物质和逆境物质的的产生，都为人工结香技术提供了理论指导。

2.1 物理创伤法

2.1.1 砍伤法

选成年白木香大树，树干直径10cm 以上，在距地面1.5m～2m 处砍数刀，刀距在30m～40cm，伤口深4cm。过一段时间后，刀口处的木质部会分泌一种褐色树脂，逐渐变为黑褐色，这就是沉香[14]。

2.1.2 树干凿洞法

在距离地面约50cm 左右的树干以上部位钻孔，孔径1.5cm，孔距约6cm，行距约15cm，可穿透树干[15]。但凿洞结香时间较长，一般结香在3a～5a[4]。

2.1.3 树干打钉法

在树干周围打入铁钉，铁钉长度依据胸径而定，打钉法结香快，操作简单，应用较为广泛。但该法产香面积小，为增加结香面积可扩大打钉密度。

2.1.4 火烧法

将树皮剥去至树高的2/3 处，利用喷枪对整棵树灼烧，直至烧黑为止。几个月后，当树体爆裂即可砍树取香。也有的用布包裹树干，浇上汽油燃烧，树体不会死亡，依靠树体内木质部进行营养物质供给[16]。

2.1.5 火烙法

在凿洞法的基础上，用火烧红铁棍穿进树洞，每隔10cm～20cm 为1 排，每排2～3 个洞。此法所得沉香品质较好，但工作量大[15]。

物理创伤还有敲皮法[2]、半断干法[16]、断枝法等，均是因树体受到创伤胁迫而产生沉香，所产生的沉香在数量和周期上都有所限制。

2.2 化学试剂法

在白木香伤口涂抹甲酸、硫酸乙烯利等试剂刺激伤口，可产生沉香[17]。林奇艺[18]在2000 年时就已证实吲哚丁酸、乙烯利和赤霉素能够诱导白木香产生沉香。Blanchette 等人[19]将亚硫酸氢钠、酵母提取物、铁粉以1：1：3 比例混合取得了较好的结香效果。此方法的化学试剂是否有残留，对人体是否有害，还未作进一步研究。

2005～2006 年在马来西亚、泰国等东南亚国家开始使用输液方法结香。2006 年左右当地华侨将该方法引入中国，并逐渐在云南、海南和广东等地推广。中国最早是将醋、盐、氨基酸等注入白木香树内，但结香效果一般，后逐渐改进，新的结香试剂陆续涌现。此方法的优势在于白木香可快速结香，不足之处是所得沉香香味有较强的辣味，香味持久性差，而且树心容易腐烂，结香厚度呈片状。

2.3 人工接菌法

随着沉香产业的迅速发展，结香技术也不断发展创新。将特定的真菌、细菌等微生物通过白木香伤口注入木质部，以木塞或薄膜封口，可以促进沉香的形成。由此还发展出一种方法—通体结香法，将菌液过滤后装入输液装置中，将针管插入树体中，经树体的疏导组织输送到各个部位，从而使白木香整个树体形成沉香。

魏建和[20]选取结香部位的一种真菌为诱导菌株，经过PDA 培养活化后，经马铃薯蔗糖液体发酵后接种到白木香基质中，得到沉香结香剂。陈旭玉[21]在2014 年将分离的拟盘多毛孢(Pestalotiopsisvirgatula)接种于白木香中6 个月后有沉香形成。很多科研人员已经证实真菌等微生物可以有效促进沉香的形成，此方法结香快、产量高，但也存在不少问题。如微生物诱导剂培养过程繁琐且容易感染；所结沉香有的会有辣味，香味不如野生沉香，且很大程度上会造成白木香树体腐烂。因此在菌株的筛选、培养诱导等工作需做进一步研究优化。

3 沉香化学成分

沉香是名贵药材，经济价值极高，国内外对其化学成分的研究很多。沉香化学成分主要由2-（2-苯乙基）色酮类化合物、倍半萜类化合物、芳香族类化合物以及其他化合物构成，其中2-（2-苯乙基）色酮类化合物和倍半萜类化合物含量达到90%以上[22]。而结香树种、产地、结香方法和结香时间的差异都会影响沉香的化学成分种类和含量[23]。

3.1 2-（2- 苯乙基）色酮类化合物

色酮类化合物是沉香的主要化学成分，其只在结香部位出现[24]，2-（2-苯乙基）色酮类化合物的总含量可作为中药材品质评价的一种方法，也可作为沉香质量评价的一个指标[25]。

研究人员在不同种沉香中发现了80 多种色酮衍生物[26]。廖格等[27]分别对健康白木香、树干腐烂层、沉香层和白木层化学成分分析，只在腐烂层和沉香层发现2-（2-苯乙基）色酮类化合物和倍半萜类化合物，相对含量分别为70.25%和60.08%。

海南沉香经水蒸气蒸馏提取出化合物6-羟基-2-(4-羟基-2-苯乙基)色酮、6-羟基-2-(2-苯乙基)色酮、6-羟基-2-(2-羟基-2-苯乙基)色酮与化合物5 α，6 β，7 α，8 β-四羟基-2-(4-甲氧基-2-苯乙基)-5，6，7，8-四氢色酮[28]。

老挝产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 种2-(2-苯乙基)色酮类化合物[29]。

越南红土沉香、黄熟香、吊扣沉香中分离出2-(2-苯乙基)色酮、5，8-二羟基-2-(2-苯乙基)色酮等27 种2-(2-苯乙基)色酮类化合物[30]。

海南产白齐楠、紫齐楠、绿齐楠和越南产绿齐楠经鉴定的色酮类化合物含量分别为74.77%、96.17%、94.18%和89.73%[30]。

陈晓颖等[31]发现人工结香的色酮类化合物较多，且含量高，刀砍法所结沉香与天然沉香的成分更为接近。陈怀琼[32]分析通体结香法和物理法所结沉香和野生沉香成分，野生沉香未检测到2-(2-苯乙基)色酮，接菌法所得沉香未检测到苄基丙酮，半断干法所得沉香未检测到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]研究接菌法半年与1 年结香的挥发油成分，从1 年结香的沉香中检测出2-(2-苯乙基)色原酮类化合物，且1 年结香的沉香质量较好。

3.2 倍半萜类化合物

沉香倍半萜类化合物是沉香挥发油主要成分[34]，也是沉香呈香的主要成分，也被认为是沉香药理活性主要成分[35],倍半萜类化合物总量也可作为鉴定沉香品质的一个指标。

目前国产沉香倍半萜类化合物有200 种以上，分为沉香呋喃类、沉香螺旋烷类、沉香愈创木烷类、桉烷类、valencane 醇类等[36]，但在不同种间差异性很大。Pripdeevech P 等[37]发现A.malaccensis、A.crassna、A. Subintegra 3 个种沉香种共有的倍半萜化合物是二氢- β -沉香呋喃，沉香螺旋醇，羰基沉香螺旋醇，β -桉叶油醇，α-愈创木烯等。

海南文昌产皮油沉香倍半萜成分含量丰富，临高和琼海产皮油沉香种倍半萜类成分较少[38]。越南红土沉香、黄熟香和吊口沉香分别鉴定出7 种、9 种和3 种倍半萜类化合物[30]。

不同种、不同产地沉香的倍半萜类化合物成分和含量不同，而且结香方法、结香时间不同，其成分和含量亦有不同。人工结香与天然沉香的差别主要体现在倍半萜类化合物和2-(2-苯乙基)色酮类化合物的种类和相对含量，天然沉香的倍半萜类化合物成分和含量显著高于人工沉香[29]。林峰[39]研究3种人工结香方法所得沉香，打钉法和凿洞法所得沉香挥发油以倍半萜类化合物为主，砍伤法中的倍半萜类化合物和芳香族化合物含量低。林峰发现接菌半年的沉香挥发油中白木香醛含量为4.07%，接菌1年沉香挥发油中检出沉香螺旋醇和白木香醛，含量分别为0.12%和4.36%。