2023年9月18日 星期一

探索抹香鯨及其獨特代謝物─「龍涎香」的奧秘與應用

 

抹香鯨

文、圖 |  國立高雄大學生命科學系 副教授 鄭竣亦

生物繪圖 |  海生館影像資料系統


喜愛香氛的讀者們應該對「龍涎香」這一名詞不陌生,其特殊的香味讓許多人趨之若鶩,不論是古代的王公貴族,又或是今日的都會男女,都為這神秘的味道著迷。龍涎香的英文ambergris,來源於古法語的amber gris,意思是「灰色的琥珀」。琥珀(amber)與龍涎香雖然是不同的物質,但都同等珍貴。根據《白鯨記》裡的描述,土耳其人甚至會帶著它前往麥加朝聖,而根據中國古籍記載,龍涎香的價值更是高於黃金。但您可知道,這「龍涎香」其實是抹香鯨的代謝物呢?


小抹香鯨

龍涎香的製造者─抹香鯨

在講述龍涎香來源之前,我們先認識抹香鯨(Physeter macrocephalus)吧!牠是現今體型最大的齒鯨。其與「侏儒抹香鯨」(Kogia sima)和「小抹香鯨」(Kogia breviceps)親緣較近且頭形相似,只是體型大小上有差異〔1〕。抹香鯨是雌雄異型的鯨類,體色呈深灰棕至棕色,身體呈長圓柱型,頭部占身體比例約三分之一。雄性體型較大,成鯨體長約1518公尺,體重約達4050公噸;雌性成鯨體長約912公尺,體重約達2030公噸;幼鯨體長約34公尺,體重約達0.5公噸〔2〕。牠們身體的側邊佈滿皺褶,下顎細長且周邊唇線呈淺白色,狹窄的下顎含有1826顆具有功能的牙齒,但上顎卻沒有牙齒。抹香鯨沒有背鰭,後背上則有一隆突,其後有一連串小突起直到尾柄末端;胸鰭呈現船槳狀且短小,尾鰭呈三角形且比例大;外露單一噴氣孔在頭部前端左側,噴氣柱向前傾,高度不超過2.4公尺,故左斜的噴氣是抹香鯨相當容易辨識的特徵〔2〕。


侏儒抹香鯨

抹香鯨廣泛活動於深海水域或大陸棚邊緣,主要出現在北緯60°與南緯60°之間海域。牠們具有遠距離季節性的遷徙習性,但各海域在時間和路線上有所差異。雌性與雄抹香鯨有不同的遷徙行為,雄性抹香鯨更偏好往兩極拓展遷移。主要群體以溫帶與熱帶間海域為活動範圍,只有少數雄性會到極區覓食。臺灣的抹香鯨海上目擊以花東海域為主,但小琉球與宜蘭海域也偶有抹香鯨的目擊紀錄,根據民間賞鯨業者統計,2022年目擊到抹香鯨的機率為6.21%,是鯨豚目擊榜上的第五名〔3〕,不過目前並無發現有固定居留在臺灣的抹香鯨群體〔2〕。 抹香鯨於八至11歲達性成熟階段,雌性於九歲進入性成熟,雄性則要等到18歲之後才達性成熟。雌性懷孕期約1416個月,平均五年才生一胎。根據抹香鯨牙齒切片推估,牠們的平均年齡可達70歲以上〔2〕。年紀較大的的雄性抹香鯨通常是孤身行動於極區,年輕的雄性則會形成單身漢群穿梭在各海域,只有在繁殖季節才會加入育幼的雌抹香鯨群體中。在溫暖的海域裡有相當穩定的母子群體,由十來隻成年母鯨與幼鯨和還未離群的年輕個體共組的大群體〔2〕。抹香鯨具有潛入1,000公尺下深海的能力,並持續一小時以上,中間不須上浮換氣,當牠們下潛時,尾鰭會舉出水面。牠們的食物主要包含魷魚和其他頭足類(如章魚)及少數的魚類(如鮭魚、鱒魚和魟)〔1〕。

在古代,抹香鯨的商業價值極高,且其肉質鮮美,可以鮮食或製成罐頭食品,牠的表皮堅韌可以作為製做皮革的材料。另外,抹香鯨的「鯨油」與「鯨腦油(鯨蠟)」品質優良且應用廣泛。抹香鯨所產出的龍涎香屬於珍貴香料,亦是高級香水香精中不可或缺的「奇香」,使用其配製的香精或香水,不僅香氣柔和,且留香非常持久,深受使用者喜愛,法國香水風靡世界的最大奥秘就是使用龍涎香,而其市場亦控制在他們手中。在東方,龍涎香同樣價值不斐,根據清朝的《重修鳳山縣志》記載,其能「止心痛,助精氣」,是珍貴的藥材。這些原因,都使抹香鯨成為海上獵人們追捕的目標。


圖一:龍涎香(ambergris

龍涎香的化學結構

不過名貴的龍涎香其實是抹香鯨腸道的排泄物所形成的物質,常被發現於北緯40°至南緯40°的海域。龍涎香的產生還與抹香鯨的食性有關。牠們之所以善於深潛,主要是為了捕食棲息於深海中的大王烏賊和章魚,烏賊和章魚的肉容易消化,但其內骨板和顎片卻難以分解,因此抹香鯨會將這些殘渣暫時留在胃中,每隔一段時間排出。但有時當食物殘渣意外滑入腸道,就會形成「糞石」,因為抹香鯨腸道較狹窄,容易造成腸道堵塞,所以腸道會以緩慢蠕動方式將其推動,糞石和腸道內細菌與酶(酵素)慢慢地產生複雜作用,進而形成了龍涎香 (圖一)。龍涎香有點像人類腸道裡的結石,雖然對生物沒有立即性的危險,但這些被人類稱為「龍涎香」的糞石如果堆積太大,抹香鯨無法自行排出,就會永久地存在於牠的腸道中,有時甚至會造成腸道破裂,進而使抹香鯨死亡。不過當糞石還小或自行破碎,就有可能隨抹香鯨的液體糞便排入大海。

龍涎香的外觀為不透明的蠟狀膠塊,色澤呈現黑褐色,有時呈現五彩斑紋,它質地輕脆,有時會浮於水面。傳說它嚼之如蠟,能黏齒,聞起來微腥,味帶甘酸。龍涎香在海面上撈得時,氣味不佳,需在密閉容器中貯存一至二年後,才會散發出特有香氣。龍涎香的組成是由2540%龍涎香素(ambrein)(圖二、下頁圖三)、3040%異糞固醇(epicoprosterol)、34%糞固酮(coprostan-3-one)、15%糞固醇(coprosterol)、01%膽固醇(cholesterol)與一些酸和生物鹼等物質所組成(下頁圖三)〔4〕。


圖二:龍涎香素(ambrein)的立體結構

圖三:龍涎香(ambergris)組成成分的化合物結構

目前大部分被發現的龍涎香都是由抹香鯨排泄而來,但有些小抹香鯨的腸道中也會有龍涎香。另外,北瓶鼻鯨(Hyperoodon ampullatus)與少數種類的鬚鯨體內也曾被發現類似龍涎香的物質。根據相關文獻證實龍涎香內含多種芳香化合物〔5〕,其中以單萜(monoterpene)和倍半萜(sesquiterpene)為主,其氣味多變,且包含木頭味、樟腦油味、土壤味、檀香氣味、麝香氣味、水果香味、玫瑰香味、海水氣味、香柏氣味等,味道如此豐富,難怪讓許多人為之著迷。龍涎香素是龍涎香主要成分,屬於低揮發性的三萜(triterpene)化合物,其結構骨架非常特殊,目前有關此種三萜化合物的骨架極少,而其香味主要來自於龍涎香素經照光氧化降解後的芳香分子所產生〔6〕,如「降龍涎香醚」(ambrox),其氧化降解過程如圖四;因為降龍涎香醚是芳香料倍半萜化合物,極具商業價值,故許多有機合成化學家也成功對此物質開發出快速且有效率的全合成方法。


圖四:龍涎香素(ambrein)的照光氧化降解示意圖

除了是香氛外,也是藥材!

天然的龍涎香價格高昂,之所以價值不斐,除了作為香氛材料外,它還是珍貴的藥材。根據《本草綱目拾遺》記載,龍涎香具有活血氣、通血脈、益精髓和助陽道等功效,中醫將龍涎香當散結、利氣、化痰和活血的藥物使用,可見龍涎香是治病和補益強壯的名貴中藥。現代科學家利用儀器鑑定出龍涎香的結構,並證實其對人體確實有療效。1982Dannenfeldt從抹香鯨腸道萃取物中純化出龍涎香素〔7〕,而其化合物結構則由Taha等研究學者於1989年完成鑑定〔8〕,1997年由HisahideTakayuki等研究學者將龍涎香素利用有機化學的方法完全合成〔6〕。1993年由TahaGinawi等研究學者在針對龍涎香素於抑制老鼠腳爪水腫的藥理活性測試中,證實龍涎香素具有抗發炎及抗腫脹活性〔9〕。1994年由Taha等研究學者再驗證龍涎香素在其與前列腺素(PGE2)作用下,具有抗發炎與抗腫脹活性,龍涎香素與前列腺素(PGS)作用下,證實龍涎香素具有減輕疼痛感功效〔10〕。1995年由Taha等研究學者針對龍涎香素在血液生化活性測試下,證實龍涎香素於Ca2+離子影響下,能改變血液中電荷平衡和抗凝血與抗纖維化特性〔11〕。1998年由Taha等研究學者在老鼠子宮平滑肌收縮的藥理活性測試中,證實龍涎香素具有增加催產素(oxytocin)及前列腺素(涵蓋PGSPGE2PGD2PGF2α)藥效的功用〔12〕。

價值不斐的龍涎香

據文獻記載,若能於海上或海岸邊找到的龍涎香塊,依質量每千克價值14.5萬法郎(相當於5萬至20多萬臺幣),轉手出售給化妝品製造商,則可獲利610萬法郎(大約是31萬至34萬臺幣),相當於1千克黄金的價格〔13〕。從事龍涎香研發的香水公司會將採購的龍涎香研磨成極細的粉末,然後再用酒精徹底將其溶解,過濾掉雜質後,立即調配成5%龍涎香溶液,用於製備香水或作為香水的定香劑使用。

雖然龍涎香要價不斐,但傳統龍涎香鑑定工作皆採用觀察外觀、香氣或坊間提供一些檢測偏方等判定,由於缺乏科學性檢測技術或證據,常常導致龍涎香錯誤鑑定事件層出不窮,甚至衍生出不必要的交易困擾。筆者的實驗室發展出透過高鑑別率的核磁共振光譜儀(Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer,NMR),利用NMR圖譜中發現的「龍涎香素」專屬訊號,以鑑別龍涎香真偽的方法。此鑑定方法可以達到百分之百的準確性,並完全避免人為誤判情事再度發生。目前全世界龍涎香的買賣提供專業鑑定的機制與方式尚未成熟,故建立龍涎香科學檢測和提供樣品鑑定書做為龍涎香買賣時重要佐證資料,方能杜絕龍涎香誤判情事所衍生的糾紛。

根據報導在過去,法國羅莎(Rochas)化妝品公司每年要消耗大約20千克龍涎香,再加上抹香鯨還能被製成各類商品,如此巨大的市場需求直接導致抹香鯨總數銳減與天然龍涎香產量急劇下降〔13〕。在還有捕鯨工業的年代,由於抹香鯨身體粗短且游速緩慢,因此被漁民視為中大型鯨類主要獵捕的對象,大量捕殺也造成族群的衰亡。為了更高的收益,捕獵者會選擇性地捕獵體型較大的成年雄性抹香鯨,但雄鯨被大量捕獵會導致性別比例失衡,除了雌鯨會減少懷孕機率外,雌鯨和幼鯨群遭受虎鯨攻擊的機率也會增加。另外,相關研究也指出抹香鯨族群間的基因歧異度非常少,原因可能也與雄鯨大量被捕殺相關。抹香鯨已被《國際自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄》(IUCN)列入易危(VU)物種與被《瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約》(CITES)列為一級保護動物。因為抹香鯨的壽命較長與繁殖速度緩慢,再加上過往捕鯨年代的大量獵捕消耗,推估目前存活數量可能僅剩原先數量的30%。而現今雖已禁止捕鯨,但抹香鯨族群仍須面對被漁具纏繞或被船隻碰撞等威脅〔12〕。

由於抹香鯨數量逐年大幅銳減,所以龍涎香產量亦隨之遞減,目前於野外拾獲天然龍涎香的機會已經非常稀少。雖然根據國際公約,龍涎香是屬於抹香鯨的自然產物,因此從海灘或海洋中收集並不違法,但學者們仍建議大眾使用替代品,以避免不肖業者為利益非法捕殺。好在現今醫藥與化學技術發達,若有醫療需求,人們有更多更好的藥材可選擇,而其香味也能透過實驗室人工合成,因此也就沒有非龍涎香不可的必要性。不過高雄倒是曾有民眾在海邊淨灘時意外拾獲龍涎香的紀錄,讀者們閒暇時或許也能到海邊走走,維護環境的同時,興許會有意外收穫

參考資料

https://www.easyatm.com.tw/wiki/%E6%8A%B9%E9%A6%99%E9%AF%A8

https://www.oca.gov.tw/ch/home.jsp?id=289&parentpath=0,5&mcustomize=ocamaritime_view.jsp&dataserno=202103120011

https://www.nmmba.gov.tw/News_Content.aspx?n=FF40572369107C6E&s=BA030DBE515B83A9

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馬蓉池,《海洋世界》-「龍涎香:海洋中的灰色金子」,1997年第5期。

 

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