李超楠 袁涛
许多植物都有自己独一无二的味道,一闻,就知道是它!
例如,清香怡人的茉莉、令人却步的石楠等。
植物的气味究竟从何而来?
为什么有的植物香、有的臭?
为什么有些植物的气味会随时间而变化?
“掬(jū)水月在手,弄花香满衣”。人们对花香的喜爱自古而然。但植物的气味是什么、又是如何产生的,古人不得而知。直到近代,植物学家通过大量实验研究才为我们解开了这一谜团。
植物的气味其实源于其体内的挥发性有机化合物,简称VOCs。VOCs是植物次生代谢的产物,相对分子质量(物质分子或特定单元的平均质量与碳12原子质量的之比,等于分子中全部原子的原子量之和)一般介于100~200之间,种类十分丰富。
VOCs中占比最大的一类是单萜(tiē)和倍半萜类。我们烹饪肉类用的香叶(月桂叶),其气味的成分之一月桂烯就属于此类。
第二大类为苯丙烷和苯环型有机物,又称芳香烃,例如苯甲醛、苯乙醇等。风信子、肉桂、鸢尾等植物中发现有苯甲醛,苹果、桃子、梨子等植物中发现有苯乙醇。
此外,还有脂肪酸和支链氨基酸的衍生物,即通过脂肪酸或氨基酸的氧化裂解、去碳酸基生成的醛类、酮类、酯类化合物。
巨魔芋的气味对人类来说奇臭无比,但是对苍蝇来说,可能就是“香”的,可谓“甲之蜜糖,乙之砒霜”。这是因为,从分子角度来看,气味并没有绝对的香和臭,它只是人类的感觉。
夜晚开花的仙人球(供圖/李超楠)
人类的嗅觉与生俱来,但对气味的定义却是后天形成的。人脑会对不同的气味产生记忆。当我们闻到植物的气味时,会通过类比其他熟知的气味对其进行“自定义”。例如含笑花的气味会让我们想到香蕉的味道,由此我们判断含笑花是“香”的;而万寿菊的气味则是类似腐烂苹果的味道,所以人们又称其为“臭瓣菊”。
每到石楠花盛开的季节,人们都会因其特殊的气味叫苦不迭。但是,石楠花的VOCs组成成分单拎出来却是十分“美味”的,例如苯甲醛是杏仁味的,苯乙醇的气味与玫瑰花相似。只不过这些化合物以不同比例混合在一起后,就会散发出一种近似腐臭消毒水的味道。
植物的香与臭除了与VOCs的组成有关外,浓度也是一大影响因素。化合物的浓度会使植物的气味在香与臭之间保持一种微妙的平衡:过于浓郁的花香会超出人的嗅觉舒适范围,让人觉得这个植物又香又臭,最典型的就是夏季街头常见的丁香类植物了。
我们经常会在不同时期闻到同一种植物的不同味道,这是植物与环境相互“拉扯”的结果。植物的生理活动会受到环境的“管控”,但植物为了繁衍后代,也会在气味释放方面发挥自己的“聪明才智”。
含笑花气味产生的过程,以及人脑识别该气味的过程(绘图/ 李超楠)
环境中的光照强度、空气温度、相对湿度等因素,都可以通过影响植物的VOCs释放速率来影响气味的浓淡。
在一定范围内,光照越强、相对湿度越大、温度越高,VOCs释放速率就越高,植物的气味则会更浓烈。“花气袭人知骤暖”说的就是这个道理。此外,气温还可以通过影响酶的活性来控制VOCs的合成。一般来说,植物的气味在白天会比较明显,在夜晚则有所减弱。
夜来香(左)、丝兰夜晚香气更浓郁
那么,为什么夜来香这类植物在夜晚时香气会更浓郁呢?
这就要提到植物在气味变化方面所具有的“主观能动性”了,即植物倾向于在传粉者活动频繁且花准备好授粉时,才将气味输出到最高水平。由蜜蜂或蝴蝶传粉的植物,会在白天释放更多气味;主要由飞蛾或蝙蝠(夜间活动)传粉的植物,则专注在夜晚“释放魅力”。夜来香、丝兰就是此类植物的典型。
夜晚开花的仙人球(供图/ 李超楠)
在植物的整个生命周期中,刚开放的花还没有准备好提供花粉,会较少产生气味。随着花的开放,传粉工作准备妥当,植物就会通过浓烈的气味“迎接”传粉者的到来,从而完成繁衍任务。
植物除了可以散发特定的气味吸引动物为自己传粉外,还会通过气味邀请“医生”来为自己“看病”。例如,甜椒被蚜虫啃食后,会通过气味引诱蚜虫的天敌——瓢虫,来为自己清除害虫。
对于人类来说,花香是大自然送给我们的礼物。“小立近幽香,心与晚色静”,宋代诗人黄庭坚在诗中写到闻着莲花的幽香,内心也会随着安定下来。这与现代科学研究的结果不谋而合——嗅闻从植物中提炼的芳香精油,可以改善人的身体或心理健康。
“昨夜月明云散后,西风一树木樨香”。金秋十月,丹桂飘香,秋英色好。在了解了植物气味的奥秘后,读者朋友可以走出家门,到大自然中放松心情,一同感受花香的魅力吧!
甜椒
部分过敏体质的人对一些花(例如玫瑰等)散发出来的气味十分敏感,继而产生过敏反应。如有不适,应立即远离过敏源,并及时就医。