從「銅臭味」說開去

　在古羅馬時代有一位名叫維斯帕先（Vespasian）的皇帝，他因創建收費公共廁所而在歷史上「臭」名昭著。維斯帕先即位之時，羅馬帝國剛剛經歷了一場內亂，為了彌補由戰亂造成的國庫空虛，他絞盡腦汁地想出了很多增加稅收的政策。在當時的羅馬，製革業常用人體的尿液來處理毛皮里的油脂，洗衣工也用尿液里含有的氨來漂洗羅馬長袍。為了確保穩定的尿液供應，這些業者將陶土大罐置於店鋪外面，免費供市民小便使用。維斯帕先覬覦這其中的利益，便對利用尿液的製革和洗衣業者徵收一種名為「Chrysagyre」 的小便稅。維斯帕先的兒子提圖斯（就是那位在位期間 維蘇威火山爆發摧毀了龐貝城的皇帝）對父親的這項政策很不以為然，認為從尿壺裡得來的錢過於臟鄙不堪。維斯帕先把剛收繳上來的硬幣放到兒子的鼻子前說：「Money doesn』t stink」。這句話的字面意思是：錢是沒有氣味的。作為一句西方諺語，它在經濟學上常被用來描述金錢的價值是不問出處的，也就是說在商場上只要看到了賺錢的機會，就一定要好好利用。維斯帕先在位期間雖然只有短短十年，其政績還是非常顯著的。不過，由於他為斂財而使用的極端手段，在很多流傳後世的羅馬文學作品中，他常常被冠以貪財之名。據說，街頭公共廁所一詞的法語（Vespasienne）和義大利語（Vespasiano）就是源自這位皇帝的大名。

「Money doesn』t stink」這句話，從科學的角度來講似乎很有道理。大家都知道，物質之所以有氣味，是因為構成物質的分子首先能夠揮發。揮發後的氣體分子與嗅覺器官的嗅覺受體結合，產生的嗅覺刺激信號被傳遞到大腦後形成嗅覺感知。金屬材料是以原子的狀態存在的，常溫常壓下金屬原子是不可能揮發的。即便它們可以揮發，嗅覺器官里也沒有可以感受它們的嗅覺受體。因此從理論上講金屬確實是不應該產生氣味的。然而，「錢是沒有氣味」的說法似乎又與大眾常識不符－—－在我們的漢語裡面不是有「銅臭」一說么？「滿身銅臭」也被用來形容和諷刺貪財庸俗的有錢人。這裡「銅臭」一詞的原意指的就是銅錢的氣味。在現實生活中，若特意去聞某些金屬硬幣（特別是含有鐵或者銅的合金硬幣）的話，確實可以感受到一種「金屬般的氣味」（Metallic odor）。按照美國材料與試驗協會國際標準組織（ASTM International）的標準，「Metallic odor」被定義為「一種與金屬硬幣相關的氣味」。這個事實說明，「錢」應該是有氣味的。那麼以錢幣的銅臭味為代表的「金屬氣味」到底是一種什麼樣的氣味呢？

「金屬氣味」這一現象長期以來一直都被科學家們所忽視。直到2006年，德國萊比錫大學的科學家Glindemann領導的一個聯合研究小組在著名的《德國應用化學》雜誌上發表了他們的成果，終於揭開了這一謎底。他們首先對人體的皮膚與金屬接觸後為什麼會產生金屬般的氣味這一現象產生了興趣。這一現象其實很多人都曾有過體會。比如說在公園裡遊玩時，當你的手掌接觸到了公園裡鐵制的單杠、鞦韆或者滑梯後，手掌上總是會留下一種難聞的「鐵鏽味」。為了搞清楚這種「鐵鏽味」的成分以及產生原因，他們收集了與金屬鐵接觸後的皮膚散發出的氣體樣品，並使用高精度的氣相色譜／質譜聯用儀（GC／MS）進行了分析。結果發現，這些氣體樣品里含有很多碳原子數從C6到C10的醛類和酮類化合物。其中有一種名為Oct-1-en-3-one (OEO)的不飽和酮物質（1－辛烯－3－酮）能夠發出一種類似於蘑菇樣的、金屬般的氣味。OEO這種物質在收集到的氣體樣品中幾乎佔到了三分之一的含量，但感官評價表明它具有極低的感受閾值 （~ 0.1 ppb）。進一步的對照實驗證明，這種單體物質的氣味與從皮膚表面收集來的混合氣體樣品的氣味非常接近，這說明OEO是皮膚與金屬接觸後產生的氣味的主要貢獻者。

為什麼皮膚與鐵接觸後會產生OEO呢？在接下來的實驗里，他們使用金屬離子溶液來代替金屬做了相同的實驗。結果發現，當使用二價的亞鐵離子（Fe2+）來處理皮膚時，在收集的氣體樣品中檢出了OEO。但使用三價鐵離子（Fe3+）時，則沒有發現OEO。同樣的結果還見於使用銅鹽的實驗中：OEO在低價銅離子（ Cu+）處理的皮膚氣體樣品中被檢出，而在高價銅離子（Cu2+）處理的樣品中則沒有發現。更加深入的材料學實驗證明，即便是使用超高純度的金屬鐵或者金屬銅材料，由於人體的汗液偏酸性，它們會被快速地腐蝕而產生低價金屬離子，進而與皮膚接觸生成OEO。作為在公共衛生領域有著豐富經驗的專家，他們注意到由GC／MS檢測到的OEO以及其它數種碳原子數從C6到C10的醛酮類化合物，與其他研究者所報道的，動物身上的皮脂分泌物被亞鐵離子降解後的氣味物質的成分非常類似。他們據此斷定：皮膚與金屬材料接觸後產生的氣味，並不是來自金屬材料，而是來自皮膚表面的皮脂分解物。也就是說，「金屬味」或者「銅臭味」實際上是我們人體自身的氣味！由於汗液腐蝕金屬材料的速度非常之快，在秒單位以內就可以完成，因此很容易讓人產生這種氣味是來自於金屬本身的幻覺。

眾所周知，人體皮膚會散發出各種氣味而形成「體臭」。一直以來都認為體臭是由皮膚各種腺體的分泌物（如汗液、皮脂、皮垢等）被皮膚表面的常在細菌分解後而產生的。上述實驗結果則表明了，除了微生物途徑以外，由金屬離子引起的皮脂物質的降解，也是產生體臭的一個重要原因。鐵是人體內廣泛存在的一種必須金屬元素。在血紅蛋白、鐵蛋白以及各種酶蛋白中，都可以找到以離子形式存在的鐵元素。它們經過人體的代謝會隨汗液排出而殘留在皮膚表面。而皮膚表面的皮脂分泌物（特別是不飽和脂質）受過量的自由基，脂肪氧化酶或者是太陽光中的紫外線等的作用後會以脂質過氧化物的形式存在。當它們接觸到還原性的低價金屬離子後，會馬上被分解掉而產生各種揮發性的氣味。一般而言，由體表微生物活動而產生的氣味中，以各種揮發性脂肪酸分子為主，所以「汗臭」、「腳臭」通常給人一種酸臭的感覺。而脂質過氧化物的分解產物主要為各種飽和不飽和醛酮物質，它們常常與油脂氧化後的霉味、哈喇味、金屬銹味等感覺聯繫在一起。除此之外，不飽和醛酮物質也被認為是人體隨著年齡增長而產生的「加齡臭」的主要成分。日本資生堂的一項研究表明，有一種名為2-Nonenal（2－壬烯醛）的不飽和醛物質就與40歲以上人群的特徵性體味有關。這種物質在40歲以下年輕人的體味中沒有檢測到，但在40歲以上的人群中（不論男女），年齡越大含量越高。作為一種典型的「老齡氣味」物質，研究者推測，2-Nonenal的產生可能與人體老化產生的過量自由基氧化分解不飽和皮脂（如9－十六碳烯酸）的反應有關。

在身體的各個部位中，最能代表體臭的是腋下的氣味。因為與體臭緊密相連的各種腺體（特別是大汗腺）在腋窩部的分布最為集中，其產生的氣味也最為強烈。在現代社會中，腋下產生的不愉快氣味，無論是對本人還是對周圍的人來說都是一個非常令人困擾的問題。儘管大量研究已經表明，腋臭的產生主要與腋窩部位微生物的活動有關，但是有不少腋臭患者，即使非常注意保持腋下部位的清潔，也無法抑制腋臭的發生。事實上，在Glindemann等人的論文發表數年之前，就有日本花王公司的研究者發現，低價鐵與不飽和脂肪酸的反應可能與特徵性腋臭的形成有關。他們根據感官評價的結果把腋臭分為5大主要類型，從程度的輕重分別表現為：牛奶味、青草味、酸味、霉味和咖喱味。這些類型實際上相互交叉重疊在一起，從而使腋臭顯現出複雜的個體差異。他們注意到，某些重度患者的腋臭表現出明顯的金屬氣味。生理檢查的結果表明，在這些腋臭患者的大汗腺腺體中存在著多量的金屬鐵成分，且含量越高，腋臭的傾向越明顯。在腋臭氣體樣品中，無論是用GC／MS分析還是用感官評價方法，都同樣地檢出了上述OEO分子的存在。這一結果表明，腋窩汗腺中含有的鐵參與了腋下皮脂的分解，其產生的OEO等不飽和醛酮類物質，可能是造成重度腋臭的始作俑者。

低價金屬離子分解不飽和脂肪酸的反應除了產生上述銅臭味以及特徵性的腋臭以外，還與生活中許多常見的其它氣味有關。例如，提起鮮血的氣味時，人們會不由自主地把它和金屬鐵的氣味聯繫起來，以至於組合出「鐵血味」這個辭彙。實際上，鮮血的氣味之所以與鐵有關也是基於上述原因。血液含有的血鐵成分可以降解皮膚表面（或者血液自身中）的過氧化脂質，生成包含有OEO在內的各種揮發性物質，從而產生金屬般的鮮血氣味。有些女性在生理期間產生的特殊體味，可能也是由這個原因造成的。這種由金屬離子降解而產生的「鐵血味」，與微生物降解而產生的身體氣味的成分是不一樣的。科學家們推測，這種對「鐵血味」的感知能力可能在人類的早期進化過程中起到了很大作用。遠古人類在採集狩獵活動時，曾藉助這種能力來發現受傷的獵物或者部落同伴。這種識別「鐵血味」而不是普通身體氣味的能力仍然被保留在某些嗅覺靈敏的動物身上（如獵犬）。與通常警犬的追蹤犯人的目的不同，狩獵者使用的尋血獵犬（Bloodhund）被專門訓練用來追逐受傷的鹿。為了讓尋血獵犬只對被獵槍擊中後的流血的鹿感興趣，有些訓練守則特彆強調，用於追蹤訓練的血液樣品必須是從動物身上滴下來的。使用噴射出來的鹿血或者是單純的鹿皮作為訓練材料往往會增加訓練的難度。這個例子說明獵鹿犬很可能是靠感知鹿血與皮膚皮脂反應後產生的特徵性的「鐵血味」，而不是鹿本身的氣味，來追蹤受傷的鹿的。

最近報道的另外一項有趣的研究，也或多或少地與金屬離子降解不飽和脂肪酸的反應有關。眾所周知，在西餐文化里非常講究菜肴與葡萄酒的「Marriage」(也就是搭配)。作為一個基本的烹飪常識，俗有紅葡萄酒配紅肉、白葡萄酒配白肉（也就是魚介類料理）的說法。為什麼紅葡萄酒與魚介類料理不搭配呢？很久以來，即便是在歐美社會，人們也一直都不清楚這種說法的科學根據。日本Mercian葡萄酒公司的一位名叫田村隆幸的研究員，對紅葡萄酒和魚介料理同時入口會產生令人不愉快的生腥味這一現象感到好奇。他曾經持續數月，每天晚上品嘗同一品牌的紅色葡萄酒與不同的佐菜入口後的味道與氣味，結果發現一種乾貝料理與他所飲用的紅酒配合時產生的生腥味最為強烈。隨後，他動員了公司的8名同事花了將近6年時間，比較了這種乾貝與69種不同紅葡萄酒入口後產生的生腥味的強度。功夫不負有心人，終於他們發現罪魁禍首原來是紅葡萄酒中含有的鐵－——鐵份含有量越高的酒，其與乾貝搭配產生的生腥味越強烈。正當他們對鐵與生腥氣味之間的關係迷惑不解的時候，Glindemann等人發表了他們關於「金屬氣味」的論文。受上述論文的啟發，他們也使用氣相色譜儀分析了乾貝與各種鐵含量不同的葡萄酒混合後的氣體樣品，結果確定了導致不愉快氣味的是一種名為Heptadienal的醛類物質（含有兩個不飽和雙鍵的庚醛）。其產生機理與前述相仿，也是由於葡萄酒中的低價鐵離子與魚肉中蓄積的不飽和脂肪酸（如大家所熟知的深海魚油DHA和EPA）反應而產生的。鑒於這一發現，他們專門開發出了低鐵含量的，可以與生魚料理配餐的紅酒，從而打破了葡萄酒界的常識。金屬的氣味與西餐的配酒原則，看似是風馬牛不相及的事情，通過金屬離子與不飽和脂肪酸的降解反應被這樣巧妙地聯繫在了一起。

說起金屬的氣味，不得不提一下去年曾在NASA引起過關注的一個話題－——「宇宙的氣味」。讀者可能會覺得奇怪，宇宙不是真空的么？怎麼會有氣味呢？就算宇宙空間里存在著氣味物質，身著密封宇航服的宇航員在太空里也不可能聞得到呀？說宇宙有氣味的可不是一般人，而是那些在宇宙空間站工作，有過太空行走經歷的宇航員們。當這些「天行者」們在接受採訪時被問道「宇宙聞起來是什麼樣子的？」幾乎所有宇航員都出乎意料地回答，在完成太空行走回到空間站後揭開頭盔的瞬間，他們會感受到一種強烈的，明顯不同於空間站的，來自「宇宙」的氣味。這種「宇宙的氣味」給宇航員的印象如此深刻，以至於讓NASA請來了專門從事香料調製的工程師來再現這種氣味，以便讓地面的訓練環境更接近宇宙空間站。雖然不同的宇航員對自己所感受到的「宇宙氣味」的描述不盡相同，但有一種代表性的說法是：如同用電焊在修理重機械時產生的被加熱了的金屬氣味！不少科學家非常認真地探討了這種「宇宙的氣味」產生的可能性。有人說這種氣味來源於漂浮在宇宙空間里的有機物不完全燃燒後的產物－－－多環芳香烴類物質（具有一種典型的燒焦了的肉味）；也有人說它就是被發現存在於銀河系中心的巨大塵埃雲中的物質-—－－甲酸乙酯（有點像朗姆酒的氣味）；還有人認為，當宇航員在太空行走時，存在於真空宇宙的高能粒子（如原子態氧）可能粘附在宇航服上，被帶回到空間站，然後與空間站里的物質反應而產生這種氣味。至於是與什麼樣的物質反應的，產生的氣味裡面有什麼成分，我們無從可知。如果有一天，NASA帶一台GC／MS儀到空間站，這一謎底也許能被揭開。基於本文所介紹的金屬氣味的產生機理，我們可以大膽地猜測一下，與宇航服上的高能粒子反應的或許就是來自宇航員身體的皮脂代謝物。也就是說，「宇宙的氣味」其實也可能是來自宇航員自身的氣味。只不過高能粒子在地球的環境中並不常見，由它們分解皮脂類物質產生的氣味更加獨特，因此給宇航員的印象也更為深刻。

通過這篇小文我們知道了，原來一直以來，無論是東方文化還是西方文化，對於「金屬氣味」這一現象都沒有能給出一個正確的表述。日常生活的「理所當然」往往蒙蔽了我們的眼睛，只有藉助科學的力量才能幫助我們揭開那一層層神秘的面紗，還事實以真相。如果要給本文的「銅臭味」這一話題做一個總結的話，那就是：「臭」的不是錢，而是你自己！ （Coins Don』t Smell, You Do !）

2013年10月25日

（該文為第三屆「ＰＳＩ－新語絲」網路科普獎獲獎作品）

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