從聖誕慶祝傳統學習化學

香港科技大學化學系講師陳鈞傑博士

現在正值將臨期，準備聖誕節的來臨。我們或許會在家裏擺放聖誕樹作裝飾，吃一些甜餡餅和喝一、兩杯溫熱的甜香料酒來慶祝聖誕節。以下，讓我們一起探討一些與聖誕節氣味相關的分子吧！

我們就由樹開始講起。一棵真正的聖誕樹（不是用塑膠做的那種）是松樹的一種，具有獨特的氣味 – 下次你看見真正的聖誕樹時，不如去聞一聞它新鮮的松葉。它主要的氣味分子是α-蒎烯（α-pinene）和 β-蒎烯（β-pinene）。你可能留意到，這些分子是以松樹（pine）命名的

甜香料酒是一種帶有節日風味的熱飲酒。它的做法很簡單：在紅酒裏加入一些香料（通常是肉桂，丁香和八角茴香）和鮮橙，再加糖調味，然後用小火慢煮。這個飲品芬香撲鼻：含酒精的熱湯將香氣分子，例如肉桂皮中的肉桂醛，丁香中的丁香酚，八角茴香的茴香腦和橙皮的檸檬烯釋放到飲品中。

喝了美味的甜香料酒後，你會吃新鮮出爐的甜餡餅。傳統上，我們通常會在聖誕節準備甜餡餅– 它的形狀就像嬰孩耶穌的馬槽。甜餡餅的餡料包括肉碎、乾果和香料，通常是丁香和肉荳蔻。肉荳蔻的味道特別濃烈，而我們從甜餡餅裏聞到的就是肉豆蔻醚。

我已在上面指出七種與聖誕節氣味相關的分子，我們可以通過研究它們如何產生在各種植物中來學習生物化學。這七種化合物可以分為兩類：單萜和類苯基丙烷。

單萜來自萜烯途徑，這個途徑不難理解：它由一個五碳起始單元 （焦磷酸二甲基烯丙酯或DMAPP），加上另外一個五碳單元（焦磷酸異戊烯酯或IPP）而組合起來。組合一次之後，就會得到一個稱為焦磷酸香葉酯或GPP的十碳單元。然後GPP可以將轉化為各種單萜烯，包括α-和β-蒎烯和檸檬烯。之後你可以繼續添加IPP單元，最終得到各種五碳倍數（C10，C15，C20等）的其他萜類分子。

類苯基丙烷來自莽草酸途徑。根據這個途徑，莽草酸（植物中一個重要的中間代謝物）會先轉化為苯丙氨酸（一種芳香族氨基酸）。從苯丙氨酸以消除反應脫氨後, 可以形成肉桂酸。肉桂酸進行還原反應便會得到肉桂醛。對肉桂醛作進一步的消除反應和官能團修飾後，就可以得到丁香酚，茴香腦和肉豆蔻醚了。

正如慶祝聖誕節的來源可追溯至聖經中主耶穌的誕生，救主降生更可追溯至舊約時代的事件和預言；在植物，動物或微生物中發現的分子也可以追溯其起源途徑和前身。通過揭示各種天然產物的生物合成途徑，我們可以從中欣賞到生物學背後化學大師的精湛手藝！