盛花期常绿钩吻藤挥发物日动态变化及其对人体生理心理健康的影响

熊 肸 金荷仙 黄 倩

随着社会的快速发展，人们生活水平得到极大改善与提高，同时带来生活节奏加快，竞争日益激烈的问题，人们暴露在各种各样的压力之下[1]。持续的压力会导致注意力减退、食欲不振和睡眠障碍等问题[2-3]。人们对环境的需求已不单局限于基本的生存需要，而是向往更生态、健康和宜居的环境。习近平总书记在十九大报告中的“健康中国”发展战略提出以患病群体为中心转向亚健康及健康人群的发展战略，全方位、全周期保障人民群众健康。“健康环境”是国务院印发的《健康中国行动(2019—2030年)》中五大“健康中国指数”维度之一。在城市环境研究中发现绿色环境会对人的健康产生积极影响，如缓解压力[4-5]、减轻焦虑情绪[6]、提升幸福感[7-8]、恢复注意力[9]等，植物作为绿色环境的主体，通过色彩、姿态、香气、质感、果实等作用于人的视觉、嗅觉、触觉和味觉，有时结合动物作用于人的听觉。在针对单种芳香植物挥发物对人体健康影响的研究中，较多用植物精油探讨植物香气对人体健康的影响。而植物精油成分与植物活体状态下自然散发的挥发物成分存在差异。因此，探究植物活体状态下的挥发物成分及其对人体健康的影响对于践行“健康中国”发展战略、营造健康环境具有重要意义。

常绿钩吻藤为马钱科钩吻属常绿木质藤本，又名法国香水茉莉，观赏价值极高。该植物含有有毒生物碱，误食易致死，作用机理可能与其种属差异或剂量有关[10]。有研究发现在低剂量高稀释时可作为抗焦虑和抗抑郁药，引起众多学者对其开展研究[11]，发现植株所含生物碱具有抗肿瘤[12]、免疫调节[13-14]、抗炎镇痛[15-16]和抗焦虑[17]等作用，但其花香是否对人体健康有影响尚缺乏研究。常绿钩吻藤以其浓郁芬芳的黄花备受赞誉，欧洲自17世纪中期以来便非常流行在花园中种植常绿钩吻藤[18]。在国内，冬春季节盛开芳香黄色花朵的常绿钩吻藤深受人们喜爱，人们常在家中盆栽观赏。常绿钩吻藤在城市中的墙体、平台边缘及景区入口等处也常见有种植[19]，或许是因为其毒性限制，在城市绿化中的应用并不广泛。因此，通过对盛花期常绿钩吻藤挥发物的检测及嗅闻实验，探究常绿钩吻藤对人体健康的影响，对于常绿钩吻藤在园林绿化中的科学应用，营造景观层次多样、感官体验丰富的健康环境具有十分重要的意义。

1 实验材料与方法

1.1 挥发物采集与分析

采用动态顶空套袋法，分别于2021年3月24日的9：00、13：00、18：00进行持续30min挥发物采集，并采集一组空气对照。采集选择盛花期的盆栽常绿钩吻藤活体枝条，长约20cm，约包含8朵盛花花朵，采集确保在植株活体状态下进行。在用大气采样仪迅速排空袋内气体后泵入经活性炭过滤的空气，至袋子总体积的3/4时循环采气，使袋内植物的挥发物成分收集于吸附管中(图1)。采样结束后，将吸附管用锡纸包裹密封后在8℃环境下低温保存，并及时进行分析。

图1 挥发物采集过程示意图

1.2 闻香实验

1.2.1 实验流程

招募30名在校大学生志愿者作为被试。每位受试者健康状况良好，无过敏史及重大精神或身体疾病史。要求被试在前一天晚上清洁头皮，并在实验前12h未饮酒或咖啡。将30名被试(22.1±2.19岁)分为3组，每组10人(5男5女)。实验在2021年3月31日—4月2日进行。3组被试分别在上午(8：00—12：00)、下午(13：00—17：00)和晚上(18：00—22：00)进行持续30min的嗅闻测试，每名被试在所属时间段内依次进行嗅闻测试(下文的上午、下午及晚上均指对应时段内)。选择2间安静、洁净的房间分别作为准备室(12m2)和测试室(6m2)(图2)，由推拉门隔开，测试室内放置一盆健康、带花朵的盆栽常绿钩吻藤。每次实验前保证房间内无异味。实验时关闭门窗以减少外部干扰，保持房间安静。嗅闻测试开始前，被试在1号房间佩戴脑电仪，并静坐3min调节状态。随后填写实验前的心理量表问卷，并测量心率和血压。接着被试进入2号房间，坐在距离植株15cm左右处闭眼嗅闻。记录被试在30min内的脑电数据。嗅闻结束后测量血压和心率，并再次填写心理量表问卷。

图2 实验室示意图

1.2.2 实验方法

研究选取血压、心率以及脑电作为生理指标，这是由于国内外学者在研究气味对人体健康影响时常采用血压、心率以及脑波等参数反映生理变化[20-23]。血压及心率采用欧姆龙血压计进行测量，脑电使用EPOC+便携式脑电仪进行无侵害头皮脑电获取，该仪器电极按照“10-20国际标准导联系统”(图3)，采样率256Hz。

图3 EMOTIV耳机的14个电极

心理指标的测量采用情绪状态量表(POMS)和状态焦虑量表(S-AI)评估被试的情绪变化。POMS量表由40个评价指标组成，对7个情绪因素进行评分，包括：紧张(T)、愤怒(A)、疲劳(F)、抑郁(D)、恐慌(P)、精力(E)和自尊(S)。而情绪纷乱总值(TMD)则是通过7个情绪因子的得分计算所得[TMD=T+A+F+D+P-(E+S)+100]，每种情绪的得分越高，情绪反应越强烈[24]，TMD值越高，表明综合情绪状态越差，反之则表明心理状态越好。状态焦虑量表是用来测量个体短时间内的焦虑情绪状态的变化[25]，包括20道问题，每题分为4个等级，计算累加分值。该量表得分越高，表明焦虑情绪越强烈。被试在实验前后填写问卷，以确定被试实验前后的情绪变化。

1.2.3 数据分析

通过软件Emotiv PRO导出原始EEG数据，采用MATLAB对原始数据进行处理，求得脑波的功率谱密度(W/Hz)，并计算α、β、θ信号分别在0～1、4～6、9～11、14～16、19～21、24～26、29～30min的平均值。本研究选用α与β波的比值及θ波作为脑电指标。

采用SPSS 25.0对实验数据进行统计分析。数据均通过正态性检验。对不同嗅闻时段和时长之间人体脑电变化以及血压、心率、心理的差异进行配对T检验，利用Origin作图。

2 结果与讨论

2.1 挥发物成分鉴定及评价

经GC/MS分析，图库比对，最终得到上午(9：00—9：30)挥发物22种；下午(13：00—13：30)挥发物20种；晚上(18：00—18：30)挥发物20种。整理可得挥发物共31种(表1)。

由表1可知，常绿钩吻藤的挥发物呈现明显的日变化，其在上午释放的主要挥发物为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯和苯甲醛，下午和晚上释放的主要挥发物均是苯甲醛和α-柏木烯。下午和晚上的主要挥发物相对含量略有差异，而上午的主要挥发物与下午和晚上差异较大。其中，仅在上午出现的挥发物有7种，仅在下午出现的挥发物有4种，仅在晚上出现的挥发物有2种，在3个时间均有出现的挥发物有12种。

表1 3个时间段常绿钩吻藤挥发物成分种类分析结果

2.2 挥发物对人体生理健康的影响

2.2.1 闻香前后血压的变化

脉压差是指舒张压与收缩压的差值，正常范围在30～40mmHg，是评价心血管疾病风险的重要指标[26]，脉压差增大是动脉硬化和心血管疾病危险度增大的标志之一[27]。

由图4可知，被试在嗅闻后脉压差大多下降。在上午时段，被试总体脉压差降低，其中男性被试下降较为明显，而女性则上升；在下午时段，被试总体脉压差降低；在晚上时段，被试总体脉压差上升，其中女性被试下降，而男性被试上升。综合血压指标结果推测嗅闻常绿钩吻藤能够对人体血压有一定的调节作用。

图4 嗅闻常绿钩吻藤30min前后人体脉压差变化及显著性

2.2.2 闻香前后心率的变化

如图5所示，嗅闻30min后，上午被试的心率总体呈极显著下降趋势，其中男性被试极显著下降，女性被试显著下降。下午被试总体的心率呈下降趋势，其中男性被试极显著下降，而女性被试不显著。晚上男性与女性被试的心率在嗅闻后均显著下降。

图5 嗅闻常绿钩吻藤30min前后人体心率变化及显著性

2.2.3 闻香前后α波的变化

如图6所示，被试在嗅闻后的α波，上午在10min，下午和晚上在5min左右达到峰值，后逐渐下降，但晚上在嗅闻25min后，男性被试下降，女性被试和被试总体上升。

2.2.4 闻香前后β波的变化

如图7所示，被试总体在上午和下午的β波在30min内一直呈下降趋势，其中在上午，25min后女性被试的β波逐渐上升；而在晚上被试的β波在0～25min内均呈下降趋势，25min后，女性被试上升，被试总体呈上升趋势。

图7 被试嗅闻常绿钩吻藤后β波功率谱密度变化

2.2.5 闻香前后α/β值的变化

如图8所示，在上午时段，被试总体α/β值较实验前有所下降，其中男性被试α/β值上升，女性被试则下降。在下午时段，被试总体的α/β值较实验前略有下降，其中男性被试较实验前上升，女性被试则较明显下降。在晚上时段，被试总体α/β值较实验前明显上升，其中男性与女性被试均上升。

图8 被试嗅闻常绿钩吻藤30minα/β值变化

2.2.6 闻香前后θ波的变化

如图9所示，上午被试的θ波在0～25min内一直呈下降态势，25min后开始逐渐上升；下午和晚上嗅闻5min时，被试的θ波达到峰值，后逐渐下降，但晚上在25min后，女性被试θ波开始升高，被试总体呈上升趋势。由图10可知，总体来说，嗅闻30min前后，θ波呈下降趋势，但变化不显著，仅在下午，男性被试出现显著下降。

图9 被试嗅闻常绿钩吻藤后θ波功率谱密度变化

图10 嗅闻常绿钩吻藤30min前后人体θ波变化及显著性

2.3 挥发物对人体心理健康影响

2.3.1 POMS量表分析

对POMS量表中嗅闻前后的相关性显著且变化较为显著的为“紧张”“疲劳”2个因子。如图11所示，被试在上午、下午及晚上3个时间段嗅闻前后的“紧张”均呈极显著下降，且男性与女性被试在上午嗅闻前后显著下降，下午及晚上嗅闻极显著下降。

图11 嗅闻常绿钩吻藤30min前后POMS量表中“紧张”因子的分值变化及显著性

如图12所示，对于“疲劳”因子，上午男性被试嗅闻后显著下降，女性被试变化不显著，下午被试嗅闻后极显著下降，但男性和女性被试单独的变化均不具有显著性。晚上男性被试变化不显著，女性被试显著下降，被试总体极显著下降。

图12 嗅闻常绿钩吻藤30min前后POMS量表中“疲劳”因子的分值变化及显著性

如图13所示，被试总体的情绪纷乱总值(TMD)在3个时间段均极显著下降，其中男性在上午和下午嗅闻常绿钩吻藤前后的分值极显著下降，女性被试在上午嗅闻前后的分值显著下降，其余时间段嗅闻前后的相关性不显著。

图13 嗅闻常绿钩吻藤30min前后POMS量表中“TMD”的分值变化及显著性

2.3.2 状态焦虑分析

如图14所示，被试在一天中3个时间段的状态焦虑分值均呈极显著下降，其中男性被试在上午显著下降，晚上极显著下降，在下午的变化不显著；女性被试在下午显著下降，上午和晚上变化不显著。

图14 嗅闻常绿钩吻藤30min前后“状态焦虑”分值变化及显著性

3 讨论

3.1 常绿钩吻藤的香气能够提高注意力

常绿钩吻藤的香气能够缓解人们的消极情绪，使人处于注意力较为集中的状态。研究发现，α波体现人体的放松程度，而β波则与人体的警觉水平有关[1]，α波与β波的比值表示人体的放松与警觉情况。θ波代表大脑呈低觉醒状态，处于似睡非睡的下意识活动中[28]。结果显示，被试在嗅闻后处于注意力较为集中的状态；被试的紧张、疲劳、焦虑等消极情绪均降低。推断嗅闻常绿钩吻藤使人处于积极情绪下的注意力集中状态。这可能是受挥发物中的α-柏木烯、左旋-α-蒎烯、柠檬烯等萜烯类化合物所影响。有研究证明花卉香草中富含萜烯类化合物具有放松身心、维持注意力等功效[29]。

3.2 常绿钩吻藤的香气对人体影响存在时段差异

变化存在时段差异的主要是α/β值、θ波、紧张、疲劳和焦虑因子。通过结果推断，在上午时段，嗅闻常绿钩吻藤能更好地集中人们的注意力，缓解人们的焦虑情绪，下午时段能够更好地缓解人们的疲劳，晚上能够缓解人们的紧张情绪。说明在一天中不同时段中嗅闻常绿钩吻藤能够对人体产生不同的影响效果。同时，在常绿钩吻藤挥发物的分析中发现，主要的芳香物质苯甲醛和α-柏木烯在一天中3个时间段的相对含量有较明显的差异。推断是挥发物中的某些成分种类及成分含量变化导致了嗅闻时段所产生的不同影响。挥发物所包含的α-柏木烯、左旋α-蒎烯、(+)-柠檬烯等萜烯类化合物具有杀菌消毒及使人镇静的功能[30]。苯甲醛是常绿钩吻藤挥发物中最主要的挥发物质，这与国外学者检出的结果一致[31]。有研究表明苯甲醛会对人体产生刺激性[32]，但人体嗅闻包含苯甲醛的针叶树挥发物后可降低心率和血压，缓解紧张情绪[33]。由此推测，苯甲醛与萜烯类等其他类型的化合物共同作用下能对人体产生积极作用，这也符合在下午和晚上α-柏木烯含量较高，而这2个时间段被试放松程度增加，紧张和疲劳情绪得到缓解。因此，不同时间段嗅闻常绿钩吻藤所产生的影响可能是由于植物释放的挥发物在不同时段的差异所导致的。

3.3 不同嗅闻时长能够产生不同的影响效果

常绿钩吻藤香气在10min左右的嗅闻时长对人体放松效果最佳。嗅闻的时长差异主要通过脑电指标反应出来。由实验结果可知，α波和θ波在10min内均呈上升趋势，β波呈下降趋势。这表明常绿钩吻藤香气在10min内对人体放松的效果最佳。在嗅闻10min之后，人体的注意力水平得到了提高。有学者发现薄荷和香茅精油在长时间工作时可帮助缓解疲劳，而短时间对工作效率并无作用，而薰衣草和天竺葵精油则可在12min内提高工作效率[29，34]。因此，气味对人体的影响存在嗅闻时长差异。

3.4 闻香效果的性别差异

结果显示，嗅闻常绿钩吻藤对人体的影响具有性别差异。嗅闻常绿钩吻藤香气后，男性心率下降更为明显。对于脑电指标，男性的α/β值均呈上升趋势，这表明男性放松效果更为明显；男性被试在嗅闻10min后θ波开始上升，女性则是在25min之后才出现上升趋势，这表明男性对常绿钩吻藤的香气所产生的反应更快。性别差异影响了认知功能过程中的脑电图活动[35]，而女性通常比男性对气味更敏感[36]。但本研究的结果则是男性对此气味更为敏感，并能更快地产生反应。

3.5 基于试验结果的景观实践与应用

嗅觉是感知城市的重要媒介之一，适宜的植物香气能够带来愉悦的嗅觉体验，从而对人体的身心健康产生积极作用。常绿钩吻藤误食会导致中毒，这在一定程度上限制了其在景观中的应用，就本次实验结果看来，其挥发物检测中并未发现有毒化合物，且嗅闻实验中，被试的各项生理指标均在正常范围值内。但研究结果受限于研究条件，对于常绿钩吻藤花香是否对人体不利还需要更进一步的细致研究。在使用常绿钩吻藤的植物配置中，需考虑游人停留的时长，以便达到最好的效应。此外，配置时还应考虑不宜种在游人尤其是小孩能轻易触及的位置，以防误食中毒。

4 结论

动态顶空套袋法的应用使采集挥发物最接近植物正常释放的状态。通过血压、心率、脑电等生理指标，以及POMS量表和状态焦虑量表，从生理和心理自评2个方面对嗅闻常绿钩吻藤前后人体的变化做了较为科学的量化研究，得出了嗅闻常绿钩吻藤能够有效缓解人的焦虑，一定程度上提高人的注意力，对血压有一定的调节作用，闻香益处具有性别差异，并且在一天当中不同时段和不同闻香时长的益处存在差异性的结论。实验结果为常绿钩吻藤的园林应用提供科学依据。

本实验存在被试人群年龄结构较为单一，数量偏少的问题，在未来的研究中可以扩大实验被试的年龄层或人群类型，更加明确常绿钩吻藤对不同年龄段或不同类型人群的影响，并且扩大被试数量使实验结果更加具有统计学意义。进一步增加男女对同一香气的主观认知评价，或许能有助于进一步了解造成性别差异的可能因素。在嗅闻实验中使用的是一株盆栽植物，且实验室的背景气味与真实景观环境中的背景气味可能不同，且在实际景观环境中，除了嗅觉，还有视觉、听觉等感官的感受协同作用，这些将在未来对其进行更进一步的研究验证。

注：图5、10、11、12、13、14中，✳表示平均值差值的显著性水平小于0.05；✳✳表示平均值差值的显著性水平小于0.01。文中图片均由作者绘制。

致谢：感谢安徽建筑大学聂玮老师工作室提供的帮助；感谢中国林科院资源昆虫所郑华老师对挥发物收集及数据分析提供的帮助。