彭巍，李明文，杜鵬飛

(黑河市林業(yè)科學(xué)院，黑龍江 黑河 164300)

植物精氣是指植物體新陳代謝過程中，花、葉、木材、根、芽等不同組織油腺分泌出的一種濃香揮發(fā)性有機物，研究表明它能殺死細(xì)菌和真菌，促進人體免疫蛋白增加，明顯抑制癌細(xì)胞的生長，有效調(diào)節(jié)副交感神經(jīng)平衡。較高濃度的植物精氣有助于增加空氣中負(fù)離子的含量，還能防止森林病蟲害和雜草生長，這些物質(zhì)統(tǒng)一命名為芬多精(Phytoncidere)，又稱植物殺菌素或植物精氣[1]。植物精氣的成分為芳香類碳水化合萜烯類、醇類、酚類、酯類化合物等物質(zhì)，其中萜烯類中的單萜烯類最具醫(yī)療價值[2]。目前，固相微萃取法和動態(tài)頂空法為最常用的收集和測定方法，這兩種方法都能夠真實準(zhǔn)確地測定被測植物釋放有機揮發(fā)物的成分和含量。

依據(jù)植物揮發(fā)精氣所具功能的不同，可分為醫(yī)療型精氣植物、保健型精氣植物和改善環(huán)境型精氣植物三類。其中，醫(yī)療型精氣植物精氣中的物質(zhì)具有一定的醫(yī)療作用；保健型精氣植物精氣中的物質(zhì)有改善心情、調(diào)節(jié)機體的保健效果；改善環(huán)境型精氣植物精氣中的物質(zhì)能阻止細(xì)菌繁殖，凈化空氣，改善環(huán)境[3]。

1 國外研究進展

1.1 植物精氣對生物機體的影響研究

世界各國都有將植物制作成香料和精油用來消毒防腐、鎮(zhèn)靜安神、驅(qū)蟲殺菌、去邪防病的記載，但是對植物精氣的作用機理不甚了解。直到1930年，蘇聯(lián)生化學(xué)家B. P. Tokn在觀察植物新陳代謝的過程中發(fā)現(xiàn)了植物精氣。隨著對植物精氣研究的深入開展，植物精氣對人體的作用機理逐漸清晰。有些國家和地區(qū)將植物精氣作為宣傳亮點，使森林生態(tài)旅游深受人們的歡迎。

森林中的許多植物都能夠分泌出強烈芳香的揮發(fā)性物質(zhì)(即植物精氣)，其具有抗生性(微生物)、抗菌性和抗癌性。種植這些樹種是凈化大氣、控制結(jié)核病發(fā)展蔓延、增進人體健康的有效措施[4]。單萜類精油能夠很快地被人體吸收和釋放，使其在體內(nèi)形成一種平衡狀態(tài)。還有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)從植物中提取的精油外用能夠起到促進傷口愈合、消毒消炎、脫臭、殺蟲驅(qū)蟲的作用；內(nèi)服具有促進食欲、祛痰、殺菌、祛風(fēng)、利尿、鎮(zhèn)靜等作用[5]。近年來，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)森林環(huán)境中的芬多精可以顯著提高免疫系統(tǒng)的功能。芬多精還能顯著降低尿液中NE的濃度，抑制交感神經(jīng)活動，增強副交感神經(jīng)活動，有些植物的芬多精對治療抑郁癥有良好功效。

1.2 影響植物精氣釋放的環(huán)境因素

植物釋放單萜和倍半萜與光照強度等有關(guān)，植物釋放精氣日變化規(guī)律呈單峰趨勢，有研究表明，在中午之前釋放量最高，單萜和倍半萜的釋放率在光周期開始時急劇增加，單萜類在10:00達(dá)到最大值，倍半萜的釋放率在11:00達(dá)到最大值，隨后萜烯、單萜和倍半萜的釋放量持續(xù)下降[6]。有關(guān)研究通過衛(wèi)星測量揮發(fā)性物質(zhì)的含量，如用MODIS波段計算的光化學(xué)反射指數(shù)(PRI)與異戊二烯排放量具有一定相關(guān)性，可以通過光化學(xué)反射指數(shù)檢測不同季節(jié)、年度排放峰值的時間，它還可用于進一步改進干旱和其他脅迫條件下的異戊二烯排放模型[7]。

溫度影響植物精氣的釋放，有研究顯示墨西哥冷杉(Abiesreligiosa)和桑毛斑葉蘭櫟(Quercusrugosa)釋放的α-蒎烯和異戊二烯的濃度都受到空氣溫度的影響。同樣不同樹種對溫度的響應(yīng)機制有很大差別，有些樹種的精氣釋放速率隨溫度的增高而增加[8]，有些樹種的精氣釋放速率隨溫度的降低而減少；有的樹種精氣釋放速率隨溫度增加反而降低；還有部分樹種的植物精氣釋放速率與溫度的變化無相關(guān)性。影響植物精氣釋放的一個重要因素是大氣中二氧化碳濃度的變化，在一定范圍內(nèi)二氧化碳濃度的增加加強了光合作用，從而增多某些植物體釋放單萜的量[9]。

水分脅迫影響單萜的釋放濃度，有研究者發(fā)現(xiàn)，輕度或中度的水分脅迫會明顯增加單萜類物質(zhì)的釋放量[10]。土壤肥力可以影響植物體單萜的釋放量，但水分供應(yīng)不足而氮素過量時，單萜產(chǎn)量沒有變化。還有研究發(fā)現(xiàn)，有些植物受水分脅迫與不受水分脅迫時的單萜釋放量的變化不大，但是在長期的水分脅迫下單萜釋放量開始減少或受到抑制，呈緩慢下降趨勢。

有研究表明，氮肥增加將導(dǎo)致植物體內(nèi)單萜的釋放量減少，這是由于氮肥的施加有效地促進光合作用，光合作用會降低合成單萜類物質(zhì)底物的數(shù)量(非結(jié)構(gòu)碳水化合物含量)，所以造成單萜的生成率下降。但是并非所有研究結(jié)果都如此，Loreto等通過一些實驗發(fā)現(xiàn)，夏季高溫高氮素含量的土壤環(huán)境大大增加了萜類物質(zhì)的釋放率[11]。隨著臭氧濃度的增加，異戊二烯排放減少，光飽和速率和葉綠素含量下降，而添加氮后增加了異戊二烯排放量及光飽和速率和葉綠素含量，雖然臭氧和氮在光飽和速率中相互作用顯著，但氮沒有減輕臭氧對異戊二烯排放的負(fù)面影響，而是聯(lián)合效應(yīng)的結(jié)果。

不同樹木種類，釋放植物精氣物質(zhì)的能力不同，敏感性不同，樹齡也能夠影響植物精氣的釋放速率。釋放精氣速率較高的樹木種類有楊屬(Populus)、櫟屬(Quercus)和柳屬(Salix)，釋放精氣速率很低的植物有槭樹屬(Acer)、白蠟樹屬(Fraxinus)和梨屬(Pyrus)，甚至有許多樹木種類沒有單萜釋放能力。大多數(shù)研究表明，同一樹種幼齡植株具有更高的精氣釋放速率[12]，但是隨著樹齡的增加，這種差異會逐漸減小。但也有一些樹種是低齡植株的單萜化合物總排放量低于老齡植株的。造成單萜類物質(zhì)釋放量差異的因素還有植物的葉齡，幼葉相對于老葉釋放出更多的植物精氣物質(zhì)[13]。

2 國內(nèi)研究進展

2.1 植物精氣對生物機體的影響研究

植物體向外界釋放的揮發(fā)性氣體通常帶有芳香味，不僅是大自然天然的清香劑，并含有多種對人體健康有益的物質(zhì)，具有殺蟲、滅菌、鎮(zhèn)咳、解熱、消炎等保健功效[14]。植物揮發(fā)性氣體中含有的清香成分可以改善心情和調(diào)節(jié)精神狀態(tài)，甚至還可以預(yù)防和治療疾病。不同的植物釋放的揮發(fā)性氣體差異較大，常春藤(Hederanepalensisvar.sinensis)植株的揮發(fā)性氣體中含有較高濃度的蒎烯、薄荷醇、乙酰丙酮，具有一定的提神、醒腦和活血的功效。其他植物體揮發(fā)的氣體中含有水楊酸類物質(zhì)可以應(yīng)用于心血管保健方面，如銀杏(Ginkgobiloba)。有些植物氣體揮發(fā)物中含有的萜烯類化合物能夠促進免疫蛋白含量的增加，提高呼吸道的防御能力和抵抗力[15]。也有學(xué)者研究了植物精氣對人體生理和心理的影響過程[16]，如茉莉花(Jasminumsambac)香氣能夠加速大腦血液流動，增加大腦皮層活力，使人興奮；玫瑰(Rosarugosa)香氣能使心率加快，而檸檬(Citruslimonum)香味能使心率減速；薰衣草(Lavandulaangustifolia)香氣有鎮(zhèn)靜作用。

2.2 影響植物精氣釋放的環(huán)境因素

諸多的環(huán)境因子都會對植物精氣的釋放和揮發(fā)有一定的影響，如溫度、水分脅迫、大氣二氧化碳濃度等非生物因子，還有葉片年齡、樹齡、發(fā)育狀況、樹種差異等生物因子。溫度的高低影響植物釋放精氣的快慢，溫度越高植物精氣的排放速率越大[17]。植物受水分脅迫的程度不同，誘導(dǎo)植株產(chǎn)生的芳香類物質(zhì)就不同，受水分脅迫越深植株體內(nèi)形成的芳香類物質(zhì)就越多[18]?？諝庳?fù)離子也會影響植物精氣的釋放速率，在森林環(huán)境中，空氣負(fù)離子濃度與植物精氣濃度是互為正相關(guān)關(guān)系，森林中的空氣負(fù)離子濃度越高，植物精氣就越濃；植物精氣濃度越大，其空氣負(fù)離子濃度就越大?？諝鉂穸扰c植物精氣濃度是正相關(guān)關(guān)系，潮濕地方的空氣負(fù)離子和植物精氣的濃度相對于干燥的地方更大，如雨后的森林及瀑布、流水、溪流等地方。影響植物精氣釋放產(chǎn)生的另一個因素是外來干擾，其中包括人類活動和自然力破壞對樹木所造成的損害。

樹齡能夠影響植物精氣的釋放，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，有些樹種向空氣中釋放長葉烯和去氫樅酸的量與植株的樹齡呈正相關(guān)，但與其抗性呈負(fù)相關(guān)；單萜、β-蒎烯和樅酸型樹脂酸的釋放量與植株的樹齡成負(fù)相關(guān)，其成分含量與植物體所受的抗性呈正相關(guān)[19]。同一植物的發(fā)育部位也對植物精氣有影響，植物的發(fā)育部位不同，釋放的植物精氣的組成成分也有不同。樹種也會影響植物精氣的組成和釋放，不同屬或者同屬不同種植物精氣的釋放速率和成分組成之間有較大的差別。同樣，闊葉和針葉樹種之間也存在差別，大葉相思(Acaciaauriculiformis)、南洋楹(Albiziafalcataria)等南方闊葉樹釋放的揮發(fā)性氣體成分主要是單萜烯，而非異戊二烯。其原因可能是因為在亞熱帶氣候條件下的闊葉樹種葉片上具有和針葉樹種類似的厚角質(zhì)層避免植株過度蒸發(fā)[20]。

2.3 精氣植物的應(yīng)用

精氣植物通過釋放揮發(fā)性氣體，具有殺菌、消毒和治療疾病等多種保健功能，達(dá)到改善所在地環(huán)境、有利于人體健康的功效，可以作為森林游憩和生理保健的有益資源。在醫(yī)療方面，通過精氣植物營造自由親切的醫(yī)療空間是一種理想的治療方法，同時還能保護和改善環(huán)境。醫(yī)療型精氣植物釋放出的氣味能夠調(diào)節(jié)病人的心情和心態(tài)，有利于病人病情的好轉(zhuǎn)，還能對人體內(nèi)的病菌起到防治和消除的作用[21]。此外，不同種類的精氣植物對人體器官的功效不同，針對不同的需求者可以營造適宜不同人群的特定醫(yī)療場所，有助于對病人實施有效的治療。

在健康和養(yǎng)生方面，通過精氣植物釋放對人體健康有益的高效保健的揮發(fā)性氣體，為人們營造健康安全的休閑活動場所，使人們保持良好的心情，有利于身體的健康和病情的好轉(zhuǎn)。可以針對不同的人群，合理搭配不同的植物精氣建立具有不同康復(fù)療養(yǎng)功能的景觀空間，讓人們在觀賞和游玩的過程中達(dá)到預(yù)防疾病、增強身體健康、恢復(fù)機體功能的目的。

在材料應(yīng)用方面，可廣泛應(yīng)用于房屋建筑裝飾用材、玩具、包裝用材、廚具家具用材等行業(yè)。還可以把森林植物精氣的保健功能作為旅游資源中的亮點開發(fā)應(yīng)用。植物揮發(fā)性物質(zhì)還可用于蔬菜保鮮，如山蒼子植物體內(nèi)的揮發(fā)性物質(zhì)可以誘導(dǎo)青椒苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性增加，抑制過氧化物酶(POD)活性，減緩丙二醛含量的增加，從而延緩膜質(zhì)過氧化，延長青椒的保鮮期[22]。

3 討論

有些學(xué)者認(rèn)為植物釋放的揮發(fā)性物質(zhì)對人體有毒害作用[23]。還有學(xué)者認(rèn)為某些植物體釋放的揮發(fā)性氣體中確實含有極少量的有害氣體，但是其實際濃度不至于污染環(huán)境和危害人體健康[24]。植物精氣對人體有害還是有益，以及植物精氣對人體產(chǎn)生有利功效的最佳時間及其含量，能夠釋放最佳功效植物精氣的物種配置方式及如何充分利用植物精氣等問題仍有待專家和學(xué)者的深入研究。