环境生物学博士，科学松鼠会成员，高校教师。除了在实验室用各种污染物戕害藻、蚤、蚯蚓、小鼠之外，主要以破解学生的各式诡计为乐，业余时间进行专业方向的写作与翻译。
“几度试香纤手暖，一回尝酒绛唇光。”在人类还蒙昧而不知何谓气体分子和嗅觉受体的年代，贵族生活就已将香气和仪式、情绪、氛围联系在了一起。随时间推移，人类对香料的追求甚至成了化学发展的一股推动力，当香气演变成一种独特的艺术形式，它究竟是什么？又怎么得到它？
香料所呈现出来的气息，其实是由一系列气味不同的小分子有机化合物合力构成的。譬如麝香，这种从雄麝香腺囊中提取的名贵香料，它的香气主要源于其中的麝香酮，另有麝香吡啶、雄甾烷等等的几十种有机物参与了麝香香气的构成，但作用很小。而被誉为众香之首的沉香，则采自沉香属几种树木，混合了树脂与木质成分，它的香气由白木香醇、白木香醛、茴香酸等等几十种有机物贡献。
麝香酮分子
这些富含气味的小分子有机物会从香料体内逐渐被释放出来，因为香料整体材质和这些分子理化性质的差异，这个逃离过程或快或慢，而无一例外的，加热会帮助它们离开。纵观古今中外的各色熏香方法：填充着各色材料的香囊，或是喷涂于颈动脉旁的香水；东方香炉中炭火之上被深埋在香灰中的香球，或是西域熏炉上浮于水上等待烛火蒸发的精油……无非是让这些香气小分子散播到空气或其他材质中，并最终为人感知的过程，区别只在于，方法不同，分子扩散的速度不同，扩散过程中可能发生小的化学变化而气味将略有不同。
芳香蜡
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被释放出的小分子有机物在空气中随波逐流，很偶然的，可能会有几个飘散到你的鼻腔中，每个不同的气味分子会刺激到鼻腔中若干个特定的嗅觉感受器，形成电信号送入嗅觉神经。这种气味分子飘散到鼻腔里的越多，形成的信号就越强烈，人就能感受到气味浓烈。以最常见的，有臭鸡蛋气味的恶臭气体硫化氢为例，当空气中每二十亿个气体分子里有一个硫化氢分子时，嗅觉较灵敏的人就会感觉到有异味，这时，人每吸一口气，大约有五十万亿个硫化氢分子被带入鼻腔，它们中的一部分被嗅细胞的感受器捕获，令人觉察到气味的异常。
大多数时候，香气是由多种有味的分子共同构成的，不同的气味分子所触发的感受器组合并不相同，它们一同涌入鼻腔时嗅神经接收到的信号刺激就有了区别，这时的大脑中便如同奏起了一支交响乐，每一种气味分子就像一种乐器，发出特定的音色，每个时间点上，几支乐器共同奏出和声。从闻到香气的一刹那起，到它飘出你的嗅觉范围，大脑中的这支交响乐不断变幻着和声的构成，偶尔的，当某种气味分子占据了绝对优势时，经过训练的大脑能够识别出这是哪件乐器的声音，而大多数时候，它分辨不出究竟是哪种气味，只隐约的感受到一种氛围环绕在周围，或舒缓，或优雅，或激越，一种只可意会，无所琢磨的感觉。
在古代，“熏香”这种氤氲缭绕的感觉专属于文人雅士、贵族阶层、宗教仪式，普通百姓或可偶尔佩戴填充了花瓣雄黄之类的香囊，却鲜少能享受熏香，因为获得它实在代价不菲。
当时受制于有限的科技水平，麝香、龙涎香、灵猫香这些动物香料往往只能在猎取野生动物时获得。雄麝需3岁之后才会产出可用的麝香，杀死一只雄麝，能采到的麝香大约只有十几克，如果算上被误杀的雌麝和幼麝，收获一公斤麝香，需要猎杀一百多只麝。如此辛苦得来的香囊，其中的有效成分却十分有限，即使是比例最高的成分麝香酮，牺牲这一百多只麝不过能得到十余克。而伴随着人类控制自然的能力逐渐增长的，是这些提供香料的生物种群的逐渐衰落，到了现在，即使有了成熟的人工饲养方法，麝香价格仍数倍于黄金，而麝已成为我国的二级保护动物，禁止野外捕猎，更禁止出口天然麝香。
林麝（Moschus berezovskii）
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相比于动物香料，人类很早就获得了培育各种植物的方法，植物香料的获得比动物香料简单了很多，但即便如此，得到原材料之后，再加工的过程却蕴含着相当高的附加值。为了从中获得浓度更高的有效成分，西方人很早就掌握了一套提取精油的方法，现在回头再看，这些其实就是化学中分离有机物的方法。
一种较简单的提取方法就是蒸馏。在一个顶端接有导管的容器中，将玫瑰花瓣放在烧开的水面上蒸，这些蕴含香气的小分子有机组分就会随热气升腾而离开花瓣。容器顶端的导管将带着有机物的蒸汽引导到一个冷凝器中重新凝结成液态，这时一部分香氛就凝结成精油悬浮于水面之上，而另一些溶于水的组分则和冷凝水一同构成纯露。这时的精油和纯露还是混合物，而非单一的化合物，如果想进一步分离，就需要用精馏的手段，利用不同化合物凝结点的细微差异再将其中的组分拆分开。
如此蹂躏玫瑰花瓣，得到的精油其实寥寥，即使在现代高水平的蒸馏技术下，一滴玫瑰精油所蕴含的，仍是上百朵玫瑰花的灵魂。而每年全球产出的所有玫瑰花，其实尚不能供给生产精油的需求量。除此之外，有些花料的香分在加热时会被破坏，还需要用更复杂的方法提炼，无怪乎精油又被称为液体黄金。
玫瑰花精油是最珍贵的植物香料之一
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香氛如此昂贵，在过去它只能属于贵族阶层。但现代社会充满了挑战自然的豪情，更具备消费至上的精神，科技的力量怎能对这些奢侈消费品轻易低头？
随着石油工业和有机化学的发展，想要获得香气，似乎有了另一条出路。
人类首次化学合成的香精是乙酸苄酯，1855年，这种在自然界中存在于茉莉花中的具有浓郁果香香调的化合物从化学实验室诞生了。其后的二三十年间，香兰素、硝基麝香、薄荷醇等香气浓郁的物质不断的被简陋的化学反应器组装出来。
到现在，人工合成的香料已有三千多种，其中相当一部分甚至是自然界中不曾存在的化合物，香气也可能是全新的。这些人工合成香料大部分由可控的有机化学反应产生，原料是来源于石油、煤焦油、或其他天然有机物的小分子烃、醇、醛等。另有一些被交予庞大而功能丰富的微生物群体代劳，在它们自然的生长代谢过程中被合成出来，再通过精细化工的分馏得到高纯品。以如今的精细化工水平，这些有机合成或生物技术的生产速度、生产过程的可控性、生产成本都远优于天然香料的采集与提炼过程。香氛终于可以飘入寻常百姓家了。
一边在不断的合成芳香型化合物，另一边，对混合物的分离与鉴定技术也有了长足的进步，无论合成香料或是天然香料，其中有效成分的分子结构终于被揭开了面纱，高纯度的化合物被提炼出来，香氛交响曲中的每件乐器露出了真面目。不过，这个乐团中，任何一种乐器奏出的单音都不会很好听。
香味的调节是一门技巧
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单一接触任何一种高浓度的香料纯品都不是享受，它们太过浓烈的气味往往与香气相去甚远。每种香料都需要稀释到相当低的浓度才会出现香气，而且，任何单一的香料都难以调配出艺术级的气息，这些化合物之间需要相互协作。自然界的花朵便是调和它们的大师，而在人类社会中，这个指挥家就是调香师。这是一件艺术创作，他需要根据产品的需要选择参与这支乐曲的乐器，确定每支乐器在其中的音量，粗制滥造的调香师只能捣鼓出刺鼻的产品，而真正宜人的香气需要精心调制。到目前为止，可供调香师差遣调用的，天然香料与人工香料，加起来有五千多种。
人造香料与天然香料之间保持着若即若离的关系，抛开了各自的出身不谈，它们在化学家眼中都不过是有着特定结构的有机分子，人工香料因为与某种天然香料类似的气味被赋予了相似的名字，它们彼此的长相有时却相去甚远，而长相相似的，味道也仍有细微差别。麝香家族就是这样的一个大族群。
硝基麝香是最早合成出来的天然麝香替代品，它的香气与天然麝香类似，而1895年首次市场化的时候，价格不过500美元每公斤，于是很快成为了麝香的廉价替代品。在这之后，人们逐渐用其他各种方法合成出了其他类型的人工麝香，包括在结构上和麝香酮非常相似的环十五酮等一些大环麝香化合物，以及分子中存在几个小环的多环麝香。
环十五酮（大环麝香的一种）
二甲苯麝香（硝基麝香的一种）
佳乐麝香（多环麝香的一种）
这三大类人造麝香虽然都有麝香样香气，其实其中每种分子都有独特的气味。大环麝香因为结构和麝香酮非常相似，香气是最接近麝香的，图上的环十五酮其实自然界就有，它以极低的含量存在于麝香鼠的生殖腺内，气味更比麝香酮更清晰而优异。因为生产工艺较复杂，只有高端香精才拿它做定香剂，有时会在果味食品中投加少量作为食品香精。
而硝基麝香的合成方法是最简单的，稳定性也最强，香气强烈，价格低廉，在早期的人工香料市场上占据了绝对优势。上世纪八十年代前，它在多种日用化学品，洗发液、香皂、香水等之中都有添加。
正当香气开始变得廉价的时候，人们对环境与健康的关注席卷到了香料业。
随着使用量逐渐加大，硝基麝香的安全性逐渐开始受到人们质疑。动物实验显示，这一类化合物中的二甲苯麝香在高剂量下有明确的致癌性，其他同类物也有神经毒性或者类激素效应。虽然实验动物接触的剂量要比使用香料的人高很多，但硝基麝香的另一个特点让人不寒而栗：生物富集性。它是那种一旦在人体内安家，就很难再清除出去的物质。这个特性意味着，人通过接触日用化学品而吸收到身体内的硝基麝香，会随着时间的推移越积越多，原本安全的剂量可能因为这种积累而变得危险。上世纪九十年代起，各国逐渐禁止再向日用化学品中添加硝基麝香，价格相对大环麝香低廉的多环麝香，逐渐取代了它们在市场中的地位。
与硝基麝香的没落同步的，是消费导向的转变，“回归自然”逐渐成为时尚大风向，一些高端日化产品更以“无香料”作为营销口号。消费者们追求了几个世纪的暗香浮动，但当他们终于可以廉价的享受这种氛围时，却又对它产生了莫名的恐惧。
这种恐惧来源于两类人，一种是恐惧着人工合成物质，希望生活的更加自然和生态，另一类则主张对人工或天然香料一律格杀勿论，“如无必要勿增实体”。
“天然香料”。这颗看上去非常“密恐”的橙子，皮上插着桃金娘科植物丁子香（Syzygium aromaticum）的花蕾，作为香味的来源
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的确，硝基麝香毒性较大，还会滞留在人体中；麝香酮扩张冠状动脉，还对中枢神经有影响；多环麝香看上去毒性小，在体内降解的也快，可高剂量动物实验显示似乎有激素效应……但深入了解毒理，会发现这些恐惧并不理性。
最近的毒理学研究中，一种新的理论备受关注，人们发现，很多毒性效果很明确的物质，当它以极低剂量进入生物体时，对生物各种体征的作用效果可能是与高剂量时截然相反的。这个现象就如同这些香料在不同的浓度下，呈现出了完全不同的嗅觉体验一样，让人怀疑新理论会不会暗示着，我们应该少少接触一点毒物？
不过即使抛开新理论不谈，毒理学始终认为“万物皆毒”，决定一种化合物是不是有毒性的，除了它的化学结构，更关乎它被摄入的剂量。即使是甲基香兰素这种上至巧克力，下至洗手液都可添加的低毒香料，大剂量摄入也会导致头晕、恶心、呼吸困难、甚至肝肾衰竭。而无论它是天然作物提取的，或是实验室合成的，只要是甲基香兰素，毒性效果完全一样。
香兰素最早的来源，干燥的香草豆果荚
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每当有新的香料想要进入市场，各国政府和卫生组织便会委托专门的机构针对它进行各类毒性实验，试图摸索出使用它最安全的剂量范围。这类评估总在不断更新方法，随着科学进展获得更可靠的资料，将范围划定的更加精细，帮助人类更安全的享受香氛带来的美妙感觉。
作者：白鸟
来源：科学松鼠会
排版：红色皇后
题图：pixabay
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