香水背后有什么科学？

在世界上，芳香是人类喜爱的、美好的气味感受，更是一种历史悠久的精神享受——“香”文化。香水（简单说来是香精的酒精溶液），被誉为“透明的烟雾”。人们比较公认的早期香水是“匈牙利皇后之水”，又称“匈牙利水”。大约在公元14世纪，主要是用迷迭香油和酒精配制而成的。

鼻腔里的“客人”——香味

香味分子争先恐后地从敞开的香水瓶口，以每小时约800千米的速度逃逸出来，可是它们刚刚走出不到万分之一厘米，就被空气中的氮分子（或者氧分子等）撞得东倒西歪。这时候，你用手在瓶口搧一下，它们就会扑鼻而来。进入鼻腔后，撞上了嗅觉上皮细胞。通过嗅觉神经元的帮助，我们才感受到了香味的愉悦。

人类的嗅觉机制还有许多未解之谜，但是如今，我们基本上搞清楚了气味是如何传送到大脑并且被评估、解码和储存的。原来，所有有味道的东西一般都会释放出挥发性分子，例如难以计数的香精物质、化学气味、甜味、水果味、恶臭味等。它们一般都是复杂的混合物，含有几十种或者几百种成分。当它们随风飘荡，进入人们的鼻腔后，会在嗅觉黏膜上稍加停留。在人体表面，嗅觉上皮细胞的面积相当于一张邮票那么大，约为5平方厘米。而在某些动物身上，其面积更大，因此它们的嗅觉就灵敏多了。如猫有21平方厘米，狗有169平方厘米。

尽管如此，人类虽然只有350种分子受体，却能分辨出上千种气味。人体表面的每一种嗅觉受体都遍布上皮细胞（包括支持细胞、嗅觉神经元和基底细胞），它使我们可以准确而迅速地辨识出柠檬还是橘子。最近，科学家研究发现，人类的鼻子能闻出10种不同的“基本气味”。在此之前，有人分析了600种有气味的物质及其化学结构，仅归纳出7种基本气味。如芳香类包含香水、花香、科隆香水、玫瑰香味等，化学气味类包括汽油、酒精、油漆、漂白剂等。由此，科学家们确认了“气味世界是一个由少数几个基本气味组成的井然有序的结构”的观点。

每当香味物质的微粒（无论是气体分子或者其他芳香挥发物），撞上了我们的嗅觉黏膜，转瞬间，它们造成的刺激就会通过神经传送到大脑的嗅觉中枢，我们就产生了对香味的认知。人的嗅脑虽然不大，但认知香味的速度很快，一般来说，在几秒钟后就能辨认出香味“客人”的“真姓实名”，并且记忆和储存起来。香味分子进入人体后，让我们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种种有趣话题。

香水健身絮语

香水与健康息息相关。上世纪60年代，法国政府在进行肺结核病普查时，发现蔻蒂香水厂的女工们没有一个患有肺病。这个现象促使人们对各种香料，特别是天然香精油的杀菌、抑菌作用重视起来并进行深入研究。

我们的祖先早就知道香料可以预防和治疗疾病。近几十年来，化妆品的迅速发展，香水的普遍应用，人们对香水的健身作用也有了更深刻的认知。例如，精油中的苯甲醇可以杀灭绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌；苯甲醇和异丙醇的杀菌能力都大于酒精；大茴香油、桉树油可治疗咳嗽、支气管炎等症；薰衣草油具有镇静药效；茉莉、桂花的香气能够净化空气，抑制结核菌；蔷薇油、桉树油、薄荷醇等可治疗口臭……

香水选用天然香料（来自植物或动物）和合成香料，经过调香，通常被做成酒精溶液使用。高级香精往往含有多种配料，甚至有上百种配料。如果想把其中的配料成分一一鉴别出来，是非常困难的。但是，借助现代科学仪器，如光谱仪等，用来鉴别香水中是否有某种成分，还是能够做到的。在现实生活中，我们选购香水，鉴别香水的好坏，一般只能凭直觉行事。如果我们用嗅闻的办法来评价香水的香气，那么要先了解一些香水的配制情况：香水的调制在确定香型后，按照精油挥发性的快慢分成三段，一是立刻能够闻到清新的、易挥发香气的头香；二是使香水具有浓郁芳香的中香；三是香气最持久的基香（也叫底香）。这样，你在选购香水时，只要把一滴香水点到闻香纸（或手背）上，先闻一下“头香”，半小时后再闻“中香”，4小时后闻“基香”。试闻的结果，三段香味都是你所喜欢的，而且同产品介绍的基本一致就好。

了解一款香水，先要知道它的香型。而香水的类型一般根据一种或者几种可鉴别的主要香气来分，如芳香型常调以茉莉、玫瑰、铃兰和栀子的香气；辛香型则取香石竹、丁香、肉桂和豆蔻的香气特色；所谓东方型香气是把木香、苔香、辛香香韵与香荚兰或香脂的甜香结合起来，常常还用麝香或灵猫香加重之。

香水主要是个人用品，选用何种香水也与个人偏爱分不开。因此，应用香水出现的健康问题，除了产品本身的安全性外，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，例如几种香水混用或者花露水（驱蚊水）加香水，则会有害健康或者容易造成皮肤炎症等。市场上有的驱蚊花露水中的驱蚊剂（N,N--二乙基间甲苯酰胺）含量超过8%，这种产品就更不宜直接喷洒在皮肤上了。

从香水说开去

香精，除调配成香水或用于其他化妆品外，也是食品行业中十分普遍的添加剂，所以又可以分为日用香精和食用香精这两大类。食品中被广泛应用的香精也有一定香型，像可乐型饮料香精、薄荷型糖果香精等，这些香精必须无毒。

食品香精是具有香味特征的香味料物质，不能被消费者直接消费食用，如香蕉香精、薄荷香精、牛肉香精等。它们广泛被应用于食品、烟草以及牙膏等。

天然的香味料物质包括植物性香料和动物性香料这两类。植物性香料主要取材于植物的果、花、皮、根和树脂等，早先使用蒸馏、浸泡等方法来提取；动物性香料品种较少，主要取自某些动物的生殖腺分泌物，如麝香、灵猫香、龙涎香等。

人造香料通常指一种具有香味成分的单体，包括从精油中分离出来的单体香料和使用其他原料（煤焦油产品和石油产品）合成的合成香料。例如，最早的合成香料——香豆素，是由赖迈尔和蒂曼这两位德国人发现的。香豆素本来是一种天然香料，它存在于柑桔皮和一些植物的叶子中。后来，人们发现香豆素用氢氧化钾处理，在较高的温度下可以得到水杨醛，尔后，又发现用水杨醛可以反过来合成香豆素。

1876年，赖迈尔和蒂曼发现用苯酚的氢氧化钠溶液和氯仿反应，可得到水杨醛。苯酚可以从煤焦油中取得，再用苯酚生产水杨醛，由水杨醛进一步生产香豆素，从此，人工合成的香豆素就可以用工业方式来生产了。随着石化工业的迅猛发展，有机合成物也很快被发展起来，合成产品层出不穷。以合成香料为例，香豆素被合成后的1879年，美国人用甲苯合成了糖精。而用甲苯法生产糖精所衍生的副产品又可以用来生产香兰素、茴香醛等香料。直到现在为止，还有企业用对位氯（甲苯氯磺化产物）来生产香兰素。

合成香料品种约有五六千种，被调香师常用的也有千种。但用作食品香精时，常常受到天然香料的挑战。尽管天然食品香精受到季节、天然原料的种植面积等影响，但人们仍然更多从天然、安全的角度考虑，去接受它。

在人类发展史中充满着爱香、用香的故事。在绵长的化学史卷中，香料也有着重要的一页。我们的祖先很早就懂得采摘和饮用香药了。《诗经·采葛》中有“彼采萧兮，一日不见，如三秋兮；彼采艾兮，一日不见，如三岁兮。”《离骚》中的“朝饮木兰之坠露兮，夕餐秋菊之落英。”更是古人饮用天然香木茶和菊花的明证。

从原始采集芳香植物到现代利用芳香植物提取香料；从浸泡植物，提取香水到采用蒸馏、精馏、萃取等先进技术来提取香精；从用植物（或动物）制成天然香料到选用有机原料以人工合成香料，谱写成出了人类香料（化学）史。如今，香料工业在不断发展，香料在食品、化妆品、烟草、饲料以及工业产品中的应用也在不断扩大，前景是广阔和美好的。展望未来，香料将是人们生活中不可或缺的美妙物质，广大民众爱香、用香的活动也会越来越普遍，因此，有三个话题是值得关注和深究的：

一是大力发展香疗事业。

“香疗”是利用香料对人体的作用来达到养生保健和延缓衰老的一门科学技术。我国的香疗史可以追溯到战国时期，那时候的《黄帝内经》中已经把香疗法作为一种治疗方法。汉代宫廷内熏香避秽、浴香保健已是常态。这和现代人广泛使用化妆品，为了香身、美容皮肤和延缓衰老的主观意图一脉相承。只不过现代化妆品更精细而繁多，体现出科学的先进性而已。现代香疗的科学内涵能够揭示香味对人体生理变化的奥秘，例如我们可以凭借科学仪器，显示香味能调节呼吸和脉搏的节奏，可使呼吸变慢，血压降低；香味还能改变肌肉的张力，影响视力和听力等。

20世纪30年代，法国人提出了“芳香治疗学”后，被越来越多的人所接受，香味对人体的影响也被许多科学测试所证实。后来，又出现了“芳香心理学”、“芳香环境学”等学科。20世纪80年代，曾有“芳香疗养院”一说。话说国外有个奇特的疾病防治所，接受治疗的病人不用打针、吃药，只要坐在安乐椅上，倾听悠扬悦耳的音乐，闻着鲜花散发出来的芳香，就能康复。这就是所谓“花香治病”。

如今，香味对人体的影响已经被科学测试所证实，进一步发展香疗事业显然是一件利国利民的好事。

二是开创绿色香料工业新局面。

自从人工合成香料问世以来，香料的制造常常从煤焦油和石油产品中获取原料，因此，合成香料在生产过程中必然会出现使用有毒有害化工原料的情况，并且产生“三废”造成环境污染。由于国家对环境治理的要求越来越高，虽然在“三废”的治理上取得了一定成效，但是有些业主对污染环境的认识较差，对“三废”治理不力，对工艺过程的改革更不重视，这是我们面临的重要问题。

笔者曾经写过《化工生产应向清洁工艺迈进》一文（参见1998年2月13日《中国化工报》特稿），文中提出了“绿色化工”的思路：“近年来，全世界一片环境保护呼声，化工生产首先要符合环保要求，一般希望不用或者少用有毒害的原料。于是，‘寻找无毒害的基本化工原料’被提到议事日程上来了，对于制造成本低，质量好的、无污染的基本化工原料，尤其受到化学界和企业界的青睐。碳酸二甲酯可以取代传统工艺中的有毒原料。像高分子材料聚碳酸酯的生产，以前一直用光气，现在采用无毒的碳酸二甲酯，产品质量高；还有用于生产香料的原料苯甲醚，原来要用硫酸二甲酯；用于生产农药的西维因，原来要用异氰酸酯或光气，现在都能用碳酸二甲酯来代替。同时，碳酸二甲酯还可以用作溶剂，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，有利于减少汽车尾气污染。总之，碳酸二甲酯将成为下个世纪新一代低污染的通用化工基础原料，为开创21世纪的‘绿色化工’作出贡献。”