熊 肸 金荷仙 黃 倩

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們生活水平得到極大改善與提高，同時(shí)帶來生活節(jié)奏加快，競爭日益激烈的問題，人們暴露在各種各樣的壓力之下[1]。持續(xù)的壓力會(huì)導(dǎo)致注意力減退、食欲不振和睡眠障礙等問題[2-3]。人們對環(huán)境的需求已不單局限于基本的生存需要，而是向往更生態(tài)、健康和宜居的環(huán)境。習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中的“健康中國”發(fā)展戰(zhàn)略提出以患病群體為中心轉(zhuǎn)向亞健康及健康人群的發(fā)展戰(zhàn)略，全方位、全周期保障人民群眾健康?！敖】淡h(huán)境”是國務(wù)院印發(fā)的《健康中國行動(dòng)(2019—2030年)》中五大“健康中國指數(shù)”維度之一。在城市環(huán)境研究中發(fā)現(xiàn)綠色環(huán)境會(huì)對人的健康產(chǎn)生積極影響，如緩解壓力[4-5]、減輕焦慮情緒[6]、提升幸福感[7-8]、恢復(fù)注意力[9]等，植物作為綠色環(huán)境的主體，通過色彩、姿態(tài)、香氣、質(zhì)感、果實(shí)等作用于人的視覺、嗅覺、觸覺和味覺，有時(shí)結(jié)合動(dòng)物作用于人的聽覺。在針對單種芳香植物揮發(fā)物對人體健康影響的研究中，較多用植物精油探討植物香氣對人體健康的影響。而植物精油成分與植物活體狀態(tài)下自然散發(fā)的揮發(fā)物成分存在差異。因此，探究植物活體狀態(tài)下的揮發(fā)物成分及其對人體健康的影響對于踐行“健康中國”發(fā)展戰(zhàn)略、營造健康環(huán)境具有重要意義。

常綠鉤吻藤為馬錢科鉤吻屬常綠木質(zhì)藤本，又名法國香水茉莉，觀賞價(jià)值極高。該植物含有有毒生物堿，誤食易致死，作用機(jī)理可能與其種屬差異或劑量有關(guān)[10]。有研究發(fā)現(xiàn)在低劑量高稀釋時(shí)可作為抗焦慮和抗抑郁藥，引起眾多學(xué)者對其開展研究[11]，發(fā)現(xiàn)植株所含生物堿具有抗腫瘤[12]、免疫調(diào)節(jié)[13-14]、抗炎鎮(zhèn)痛[15-16]和抗焦慮[17]等作用，但其花香是否對人體健康有影響尚缺乏研究。常綠鉤吻藤以其濃郁芬芳的黃花備受贊譽(yù)，歐洲自17世紀(jì)中期以來便非常流行在花園中種植常綠鉤吻藤[18]。在國內(nèi)，冬春季節(jié)盛開芳香黃色花朵的常綠鉤吻藤深受人們喜愛，人們常在家中盆栽觀賞。常綠鉤吻藤在城市中的墻體、平臺邊緣及景區(qū)入口等處也常見有種植[19]，或許是因?yàn)槠涠拘韵拗?，在城市綠化中的應(yīng)用并不廣泛。因此，通過對盛花期常綠鉤吻藤揮發(fā)物的檢測及嗅聞實(shí)驗(yàn)，探究常綠鉤吻藤對人體健康的影響，對于常綠鉤吻藤在園林綠化中的科學(xué)應(yīng)用，營造景觀層次多樣、感官體驗(yàn)豐富的健康環(huán)境具有十分重要的意義。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 揮發(fā)物采集與分析

采用動(dòng)態(tài)頂空套袋法，分別于2021年3月24日的9：00、13：00、18：00進(jìn)行持續(xù)30min揮發(fā)物采集，并采集一組空氣對照。采集選擇盛花期的盆栽常綠鉤吻藤活體枝條，長約20cm，約包含8朵盛花花朵，采集確保在植株活體狀態(tài)下進(jìn)行。在用大氣采樣儀迅速排空袋內(nèi)氣體后泵入經(jīng)活性炭過濾的空氣，至袋子總體積的3/4時(shí)循環(huán)采氣，使袋內(nèi)植物的揮發(fā)物成分收集于吸附管中(圖1)。采樣結(jié)束后，將吸附管用錫紙包裹密封后在8℃環(huán)境下低溫保存，并及時(shí)進(jìn)行分析。

圖1 揮發(fā)物采集過程示意圖

1.2 聞香實(shí)驗(yàn)

1.2.1 實(shí)驗(yàn)流程

招募30名在校大學(xué)生志愿者作為被試。每位受試者健康狀況良好，無過敏史及重大精神或身體疾病史。要求被試在前一天晚上清潔頭皮，并在實(shí)驗(yàn)前12h未飲酒或咖啡。將30名被試(22.1±2.19歲)分為3組，每組10人(5男5女)。實(shí)驗(yàn)在2021年3月31日—4月2日進(jìn)行。3組被試分別在上午(8：00—12：00)、下午(13：00—17：00)和晚上(18：00—22：00)進(jìn)行持續(xù)30min的嗅聞測試，每名被試在所屬時(shí)間段內(nèi)依次進(jìn)行嗅聞測試(下文的上午、下午及晚上均指對應(yīng)時(shí)段內(nèi))。選擇2間安靜、潔凈的房間分別作為準(zhǔn)備室(12m2)和測試室(6m2)(圖2)，由推拉門隔開，測試室內(nèi)放置一盆健康、帶花朵的盆栽常綠鉤吻藤。每次實(shí)驗(yàn)前保證房間內(nèi)無異味。實(shí)驗(yàn)時(shí)關(guān)閉門窗以減少外部干擾，保持房間安靜。嗅聞測試開始前，被試在1號房間佩戴腦電儀，并靜坐3min調(diào)節(jié)狀態(tài)。隨后填寫實(shí)驗(yàn)前的心理量表問卷，并測量心率和血壓。接著被試進(jìn)入2號房間，坐在距離植株15cm左右處閉眼嗅聞。記錄被試在30min內(nèi)的腦電數(shù)據(jù)。嗅聞結(jié)束后測量血壓和心率，并再次填寫心理量表問卷。

圖2 實(shí)驗(yàn)室示意圖

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

研究選取血壓、心率以及腦電作為生理指標(biāo)，這是由于國內(nèi)外學(xué)者在研究氣味對人體健康影響時(shí)常采用血壓、心率以及腦波等參數(shù)反映生理變化[20-23]。血壓及心率采用歐姆龍血壓計(jì)進(jìn)行測量，腦電使用EPOC+便攜式腦電儀進(jìn)行無侵害頭皮腦電獲取，該儀器電極按照“10-20國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)”(圖3)，采樣率256Hz。

圖3 EMOTIV耳機(jī)的14個(gè)電極

心理指標(biāo)的測量采用情緒狀態(tài)量表(POMS)和狀態(tài)焦慮量表(S-AI)評估被試的情緒變化。POMS量表由40個(gè)評價(jià)指標(biāo)組成，對7個(gè)情緒因素進(jìn)行評分，包括：緊張(T)、憤怒(A)、疲勞(F)、抑郁(D)、恐慌(P)、精力(E)和自尊(S)。而情緒紛亂總值(TMD)則是通過7個(gè)情緒因子的得分計(jì)算所得[TMD=T+A+F+D+P-(E+S)+100]，每種情緒的得分越高，情緒反應(yīng)越強(qiáng)烈[24]，TMD值越高，表明綜合情緒狀態(tài)越差，反之則表明心理狀態(tài)越好。狀態(tài)焦慮量表是用來測量個(gè)體短時(shí)間內(nèi)的焦慮情緒狀態(tài)的變化[25]，包括20道問題，每題分為4個(gè)等級，計(jì)算累加分值。該量表得分越高，表明焦慮情緒越強(qiáng)烈。被試在實(shí)驗(yàn)前后填寫問卷，以確定被試實(shí)驗(yàn)前后的情緒變化。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

通過軟件Emotiv PRO導(dǎo)出原始EEG數(shù)據(jù)，采用MATLAB對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得腦波的功率譜密度(W/Hz)，并計(jì)算α、β、θ信號分別在0～1、4～6、9～11、14～16、19～21、24～26、29～30min的平均值。本研究選用α與β波的比值及θ波作為腦電指標(biāo)。

采用SPSS 25.0對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)均通過正態(tài)性檢驗(yàn)。對不同嗅聞時(shí)段和時(shí)長之間人體腦電變化以及血壓、心率、心理的差異進(jìn)行配對T檢驗(yàn)，利用Origin作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 揮發(fā)物成分鑒定及評價(jià)

經(jīng)GC/MS分析，圖庫比對，最終得到上午(9：00—9：30)揮發(fā)物22種；下午(13：00—13：30)揮發(fā)物20種；晚上(18：00—18：30)揮發(fā)物20種。整理可得揮發(fā)物共31種(表1)。

由表1可知，常綠鉤吻藤的揮發(fā)物呈現(xiàn)明顯的日變化，其在上午釋放的主要揮發(fā)物為2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯和苯甲醛，下午和晚上釋放的主要揮發(fā)物均是苯甲醛和α-柏木烯。下午和晚上的主要揮發(fā)物相對含量略有差異，而上午的主要揮發(fā)物與下午和晚上差異較大。其中，僅在上午出現(xiàn)的揮發(fā)物有7種，僅在下午出現(xiàn)的揮發(fā)物有4種，僅在晚上出現(xiàn)的揮發(fā)物有2種，在3個(gè)時(shí)間均有出現(xiàn)的揮發(fā)物有12種。

表1 3個(gè)時(shí)間段常綠鉤吻藤揮發(fā)物成分種類分析結(jié)果

2.2 揮發(fā)物對人體生理健康的影響

2.2.1 聞香前后血壓的變化

脈壓差是指舒張壓與收縮壓的差值，正常范圍在30～40mmHg，是評價(jià)心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)[26]，脈壓差增大是動(dòng)脈硬化和心血管疾病危險(xiǎn)度增大的標(biāo)志之一[27]。

由圖4可知，被試在嗅聞后脈壓差大多下降。在上午時(shí)段，被試總體脈壓差降低，其中男性被試下降較為明顯，而女性則上升；在下午時(shí)段，被試總體脈壓差降低；在晚上時(shí)段，被試總體脈壓差上升，其中女性被試下降，而男性被試上升。綜合血壓指標(biāo)結(jié)果推測嗅聞常綠鉤吻藤能夠?qū)θ梭w血壓有一定的調(diào)節(jié)作用。

圖4 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后人體脈壓差變化及顯著性

2.2.2 聞香前后心率的變化

如圖5所示，嗅聞30min后，上午被試的心率總體呈極顯著下降趨勢，其中男性被試極顯著下降，女性被試顯著下降。下午被試總體的心率呈下降趨勢，其中男性被試極顯著下降，而女性被試不顯著。晚上男性與女性被試的心率在嗅聞后均顯著下降。

圖5 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后人體心率變化及顯著性

2.2.3 聞香前后α波的變化

如圖6所示，被試在嗅聞后的α波，上午在10min，下午和晚上在5min左右達(dá)到峰值，后逐漸下降，但晚上在嗅聞25min后，男性被試下降，女性被試和被試總體上升。

2.2.4 聞香前后β波的變化

如圖7所示，被試總體在上午和下午的β波在30min內(nèi)一直呈下降趨勢，其中在上午，25min后女性被試的β波逐漸上升；而在晚上被試的β波在0～25min內(nèi)均呈下降趨勢，25min后，女性被試上升，被試總體呈上升趨勢。

圖7 被試嗅聞常綠鉤吻藤后β波功率譜密度變化

2.2.5 聞香前后α/β值的變化

如圖8所示，在上午時(shí)段，被試總體α/β值較實(shí)驗(yàn)前有所下降，其中男性被試α/β值上升，女性被試則下降。在下午時(shí)段，被試總體的α/β值較實(shí)驗(yàn)前略有下降，其中男性被試較實(shí)驗(yàn)前上升，女性被試則較明顯下降。在晚上時(shí)段，被試總體α/β值較實(shí)驗(yàn)前明顯上升，其中男性與女性被試均上升。

圖8 被試嗅聞常綠鉤吻藤30minα/β值變化

2.2.6 聞香前后θ波的變化

如圖9所示，上午被試的θ波在0～25min內(nèi)一直呈下降態(tài)勢，25min后開始逐漸上升；下午和晚上嗅聞5min時(shí)，被試的θ波達(dá)到峰值，后逐漸下降，但晚上在25min后，女性被試θ波開始升高，被試總體呈上升趨勢。由圖10可知，總體來說，嗅聞30min前后，θ波呈下降趨勢，但變化不顯著，僅在下午，男性被試出現(xiàn)顯著下降。

圖9 被試嗅聞常綠鉤吻藤后θ波功率譜密度變化

圖10 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后人體θ波變化及顯著性

2.3 揮發(fā)物對人體心理健康影響

2.3.1 POMS量表分析

對POMS量表中嗅聞前后的相關(guān)性顯著且變化較為顯著的為“緊張”“疲勞”2個(gè)因子。如圖11所示，被試在上午、下午及晚上3個(gè)時(shí)間段嗅聞前后的“緊張”均呈極顯著下降，且男性與女性被試在上午嗅聞前后顯著下降，下午及晚上嗅聞極顯著下降。

圖11 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后POMS量表中“緊張”因子的分值變化及顯著性

如圖12所示，對于“疲勞”因子，上午男性被試嗅聞后顯著下降，女性被試變化不顯著，下午被試嗅聞后極顯著下降，但男性和女性被試單獨(dú)的變化均不具有顯著性。晚上男性被試變化不顯著，女性被試顯著下降，被試總體極顯著下降。

圖12 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后POMS量表中“疲勞”因子的分值變化及顯著性

如圖13所示，被試總體的情緒紛亂總值(TMD)在3個(gè)時(shí)間段均極顯著下降，其中男性在上午和下午嗅聞常綠鉤吻藤前后的分值極顯著下降，女性被試在上午嗅聞前后的分值顯著下降，其余時(shí)間段嗅聞前后的相關(guān)性不顯著。

圖13 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后POMS量表中“TMD”的分值變化及顯著性

2.3.2 狀態(tài)焦慮分析

如圖14所示，被試在一天中3個(gè)時(shí)間段的狀態(tài)焦慮分值均呈極顯著下降，其中男性被試在上午顯著下降，晚上極顯著下降，在下午的變化不顯著；女性被試在下午顯著下降，上午和晚上變化不顯著。

圖14 嗅聞常綠鉤吻藤30min前后“狀態(tài)焦慮”分值變化及顯著性

3 討論

3.1 常綠鉤吻藤的香氣能夠提高注意力

常綠鉤吻藤的香氣能夠緩解人們的消極情緒，使人處于注意力較為集中的狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，α波體現(xiàn)人體的放松程度，而β波則與人體的警覺水平有關(guān)[1]，α波與β波的比值表示人體的放松與警覺情況。θ波代表大腦呈低覺醒狀態(tài)，處于似睡非睡的下意識活動(dòng)中[28]。結(jié)果顯示，被試在嗅聞后處于注意力較為集中的狀態(tài)；被試的緊張、疲勞、焦慮等消極情緒均降低。推斷嗅聞常綠鉤吻藤使人處于積極情緒下的注意力集中狀態(tài)。這可能是受揮發(fā)物中的α-柏木烯、左旋-α-蒎烯、檸檬烯等萜烯類化合物所影響。有研究證明花卉香草中富含萜烯類化合物具有放松身心、維持注意力等功效[29]。

3.2 常綠鉤吻藤的香氣對人體影響存在時(shí)段差異

變化存在時(shí)段差異的主要是α/β值、θ波、緊張、疲勞和焦慮因子。通過結(jié)果推斷，在上午時(shí)段，嗅聞常綠鉤吻藤能更好地集中人們的注意力，緩解人們的焦慮情緒，下午時(shí)段能夠更好地緩解人們的疲勞，晚上能夠緩解人們的緊張情緒。說明在一天中不同時(shí)段中嗅聞常綠鉤吻藤能夠?qū)θ梭w產(chǎn)生不同的影響效果。同時(shí)，在常綠鉤吻藤揮發(fā)物的分析中發(fā)現(xiàn)，主要的芳香物質(zhì)苯甲醛和α-柏木烯在一天中3個(gè)時(shí)間段的相對含量有較明顯的差異。推斷是揮發(fā)物中的某些成分種類及成分含量變化導(dǎo)致了嗅聞時(shí)段所產(chǎn)生的不同影響。揮發(fā)物所包含的α-柏木烯、左旋α-蒎烯、(+)-檸檬烯等萜烯類化合物具有殺菌消毒及使人鎮(zhèn)靜的功能[30]。苯甲醛是常綠鉤吻藤揮發(fā)物中最主要的揮發(fā)物質(zhì)，這與國外學(xué)者檢出的結(jié)果一致[31]。有研究表明苯甲醛會(huì)對人體產(chǎn)生刺激性[32]，但人體嗅聞包含苯甲醛的針葉樹揮發(fā)物后可降低心率和血壓，緩解緊張情緒[33]。由此推測，苯甲醛與萜烯類等其他類型的化合物共同作用下能對人體產(chǎn)生積極作用，這也符合在下午和晚上α-柏木烯含量較高，而這2個(gè)時(shí)間段被試放松程度增加，緊張和疲勞情緒得到緩解。因此，不同時(shí)間段嗅聞常綠鉤吻藤所產(chǎn)生的影響可能是由于植物釋放的揮發(fā)物在不同時(shí)段的差異所導(dǎo)致的。

3.3 不同嗅聞時(shí)長能夠產(chǎn)生不同的影響效果

常綠鉤吻藤香氣在10min左右的嗅聞時(shí)長對人體放松效果最佳。嗅聞的時(shí)長差異主要通過腦電指標(biāo)反應(yīng)出來。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，α波和θ波在10min內(nèi)均呈上升趨勢，β波呈下降趨勢。這表明常綠鉤吻藤香氣在10min內(nèi)對人體放松的效果最佳。在嗅聞10min之后，人體的注意力水平得到了提高。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)薄荷和香茅精油在長時(shí)間工作時(shí)可幫助緩解疲勞，而短時(shí)間對工作效率并無作用，而薰衣草和天竺葵精油則可在12min內(nèi)提高工作效率[29，34]。因此，氣味對人體的影響存在嗅聞時(shí)長差異。

3.4 聞香效果的性別差異

結(jié)果顯示，嗅聞常綠鉤吻藤對人體的影響具有性別差異。嗅聞常綠鉤吻藤香氣后，男性心率下降更為明顯。對于腦電指標(biāo)，男性的α/β值均呈上升趨勢，這表明男性放松效果更為明顯；男性被試在嗅聞10min后θ波開始上升，女性則是在25min之后才出現(xiàn)上升趨勢，這表明男性對常綠鉤吻藤的香氣所產(chǎn)生的反應(yīng)更快。性別差異影響了認(rèn)知功能過程中的腦電圖活動(dòng)[35]，而女性通常比男性對氣味更敏感[36]。但本研究的結(jié)果則是男性對此氣味更為敏感，并能更快地產(chǎn)生反應(yīng)。

3.5 基于試驗(yàn)結(jié)果的景觀實(shí)踐與應(yīng)用

嗅覺是感知城市的重要媒介之一，適宜的植物香氣能夠帶來愉悅的嗅覺體驗(yàn)，從而對人體的身心健康產(chǎn)生積極作用。常綠鉤吻藤誤食會(huì)導(dǎo)致中毒，這在一定程度上限制了其在景觀中的應(yīng)用，就本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果看來，其揮發(fā)物檢測中并未發(fā)現(xiàn)有毒化合物，且嗅聞實(shí)驗(yàn)中，被試的各項(xiàng)生理指標(biāo)均在正常范圍值內(nèi)。但研究結(jié)果受限于研究條件，對于常綠鉤吻藤花香是否對人體不利還需要更進(jìn)一步的細(xì)致研究。在使用常綠鉤吻藤的植物配置中，需考慮游人停留的時(shí)長，以便達(dá)到最好的效應(yīng)。此外，配置時(shí)還應(yīng)考慮不宜種在游人尤其是小孩能輕易觸及的位置，以防誤食中毒。

4 結(jié)論

動(dòng)態(tài)頂空套袋法的應(yīng)用使采集揮發(fā)物最接近植物正常釋放的狀態(tài)。通過血壓、心率、腦電等生理指標(biāo)，以及POMS量表和狀態(tài)焦慮量表，從生理和心理自評2個(gè)方面對嗅聞常綠鉤吻藤前后人體的變化做了較為科學(xué)的量化研究，得出了嗅聞常綠鉤吻藤能夠有效緩解人的焦慮，一定程度上提高人的注意力，對血壓有一定的調(diào)節(jié)作用，聞香益處具有性別差異，并且在一天當(dāng)中不同時(shí)段和不同聞香時(shí)長的益處存在差異性的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為常綠鉤吻藤的園林應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

本實(shí)驗(yàn)存在被試人群年齡結(jié)構(gòu)較為單一，數(shù)量偏少的問題，在未來的研究中可以擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)被試的年齡層或人群類型，更加明確常綠鉤吻藤對不同年齡段或不同類型人群的影響，并且擴(kuò)大被試數(shù)量使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。進(jìn)一步增加男女對同一香氣的主觀認(rèn)知評價(jià)，或許能有助于進(jìn)一步了解造成性別差異的可能因素。在嗅聞實(shí)驗(yàn)中使用的是一株盆栽植物，且實(shí)驗(yàn)室的背景氣味與真實(shí)景觀環(huán)境中的背景氣味可能不同，且在實(shí)際景觀環(huán)境中，除了嗅覺，還有視覺、聽覺等感官的感受協(xié)同作用，這些將在未來對其進(jìn)行更進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。

注：圖5、10、11、12、13、14中，?表示平均值差值的顯著性水平小于0.05；??表示平均值差值的顯著性水平小于0.01。文中圖片均由作者繪制。

致謝：感謝安徽建筑大學(xué)聶瑋老師工作室提供的幫助；感謝中國林科院資源昆蟲所鄭華老師對揮發(fā)物收集及數(shù)據(jù)分析提供的幫助。