5. 沉香中芳香物质的成分
如果您认同沉香是植物在抵御外部侵害时产生的多种化合物沉积而成,我们下面讨论一下这些化合物的成分及其对味道的影响。
引用别人说法沉香的主要成分是单萜、倍半萜类含氧衍生物及其他芳香挥发油。其实这是一个非常模糊的说法,绝大多数植物天然香料都是这些东西。
*首先来看萜类化合物:萜类化合物就是指存在自然界中、分子式为异戊二烯(C5H8)单位的倍数(大于等于2倍)的烃类及其含氧衍生物,萜类化合物在自然界中广泛存在,高等植物、真菌、微生物、昆虫、以及海洋生物,都有萜类成分的存在。按照倍数分有单萜、倍半萜和二萜等,分子结构可分为无环、单环、双环等。倍半萜为最大一类,约有7000种。(中药化学-上海科学技术出版社 1991;Bohlmann、Gilbert、Rodney-PlantTerpenoid Synthases)
*化学物质的结构与气味:到度娘,您会看到无环单萜代表化合物的醇类中有芳樟醇、橙花醇、薰衣草醇而醛中有柠檬醛,这几样东西根本就是不同的味道但却都是单萜,这就跟分子结构有关系了。举个简单的例子,乙烷乙烯和乙炔,同样只有2个碳元素氢元素不同,乙烷无味乙烯有醚的味道但乙炔却有清香的香气,这又是另外一门科学—化学。
根据前辈们的研究,化学分子结构对与气味有着决定作用:
一、 同系化合物中有几种情况1.低级化合物气味取决于官能团,而高级化合物的气味取决于分子结构的大小和排列,下面举个环酮的例子说明下不同结构的气味变化
2.相似的分子排列,有不饱和键的气味较强,有些化合物由于不饱和度的增加气味变得优美3.在有苯环的衍生物中,有相同类型基团的有相似气味
一、 异构体的气味:1.一般来讲有侧链的化合物气味强且好2.位置异构体一般具有相似的气味,但也有例外,如用一个氮元素取代萘(C10H8)的一个碳,位置不同就会出现恶臭和有香味的完全不同产物2种异构体。3.其他类型的异构体基本都具有相似气味,不赘述了。
*上面举例简单解释了分子结构和气味的关系,实际上能产生气味的官能团及多碳分子排列数不胜数,而且气味也不能通过简单的官能团叠加来实现,所以目前物质的气味和分子结构也没有基本规律可循。下面列举一些常见的能散发香味的功能团供参考:1. 各种烃,2.醇:-OH ,3.醛:-CHO,4.酮:-C=O ,5.羧酸:-COOH ,6.酯:-COOR- ,7.环酮-如著名的麝香酮-3甲基环15烷酮,8.大环内酯-好像医药更多用它 ,9.含氮硫等的其他化合物。这里要提一下含氮含硫化合物,有时它们是香的,有时他们却有强烈刺激性或恶臭。
*从以上可以看出,气味和化合物分子结构的关系很复杂。回到萜类化合物,虽然碳氢元素个数相同,但不同分子式的物质很可能具有相似的味道,而分子式很相似的物质很可能气味完全不同,加上天然香料中提取的物质又种类繁多,这给研究工作增加了无数障碍。可喜的是即使国外学者研究沉香的人及其稀少,我国还是有些学者在从事这项研究。见下图
这里面列举了很多沉香的挥发油成分,从名字可以看到很多是我国学者发现并命名的。即使目前还不能完全了解其有效成分和作用机理,至少有人在做工作。
*化合物的气味如果让人们产生主观感受,还有另外关键因素-挥发性和产生嗅觉的最低浓度。嗅觉要感受到一种化合物气味,要求这种化合物必须有挥发性,液体和固体我们的鼻子是闻不到的,只能靠吃才行,呵呵。衡量挥发性的关键是挥发温度,挥发温度如果接近常温,我们在常温下就可以感受。另外就是产生嗅觉的最低浓度-阀值,嗅觉的产生是一种电化学信号刺激,不同物质产生同等嗅觉感受的浓度是不一样的,比如生活中经常遇到的糖和糖精,都是产生甜的口感,按甜度计算糖精是蔗糖的几百倍。一种化合物的嗅觉阀值会影响到很多主观感受。
*其实对于化合物的研究,多数是以人工合成为最终目的,很少有人为了研究而去研究。即使研究到了最后阶段,对于散发相同气味化合物的总结也是云里雾里。再举个檀香的例子,檀香香味儿分子大概包括:1.檀香醇的衍生物2.萜基环乙醇3.龙脑烯基衍生物,所以Brunke和Klein总结了檀香分子的结构特征为:具有12~17个碳原子以及与分子大的基团部分具有特定距离的烃基的分子有檀香香气,大的基团可以是多环、单环或脂肪族,支链化有利于檀香香气的效果,特定位置的双键是必须的,但该双键可以被环丙烷环、醚基或其他结构取代(这特征定义真是醉人哪,你会认为有无限可能符合上述特征)。
*所以我觉得对于广大香友来说,对于沉香有效成分的了解到这里就可以了,再继续深入就会涉及到很专业的话题了。前面提到过著名的麝香酮-3甲基环15烷酮,拉沃斯拉夫.鲁日奇卡最先发现了灵猫酮和麝香酮,并于1939年凭借对于萜烯类化合物的研究获得诺贝尔奖,想继续研究的香友们是不是很励志啊,诺贝尔奖在向你招手哦。