Kiedy wącham różę, kawę albo skórkę cytryny, do nosa docierają niewidoczne, lotne cząsteczki chemiczne zwane odorantami. Unoszą się w powietrzu, a następnie rozpuszczają w wilgotnej błonie śluzowej nosa. W tylnej części jamy nosowej leży nabłonek węchowy, w którym miliony neuronów mają zakończenia wyposażone w receptory. Każdy receptor rozpoznaje określone cechy cząsteczek — niczym zamek pasujący do konkretnego klucza.
Po połączeniu odorantu z receptorem neuron wytwarza sygnał elektryczny. Sygnał dociera do opuszki węchowej, a stamtąd do obszarów mózgu, które analizują zapach i wiążą go z emocjami oraz wspomnieniami. Fascynuje mnie, że człowiek potrafi rozróżnić nawet około biliona zapachów, choć ma zaledwie około 400 typów receptorów węchowych. Mózg odczytuje różne kombinacje aktywowanych receptorów, dzięki czemu rozpoznaje niezwykle wiele aromatów.
Ta sama woń, inne wspomnienia: jak zapach budzi emocje
Za woń często odpowiada mieszanina odorantów, a zmiana ich proporcji może całkowicie odmienić wrażenie. Wśród kwiatowych związków zapachowych ważną rolę odgrywają terpeny i terpenoidy. Charakterystyczny aromat róży wiąże się między innymi z izomerem cis tlenku różanego, który nos potrafi wykryć już przy stężeniu około 5 części na miliard. Z kolei trans-2-nonenal, aldehyd o dziewięciu atomach węgla, pachnie tłusto, trawiasto lub przypomina stare książki. Może powstawać podczas utleniania lipidów skóry i bywa wykrywany częściej po 40. roku życia, choć jego ilość różni się u poszczególnych osób.
Ponieważ niektóre cząsteczki wyczuwam już w niewielkim stężeniu, a inne dopiero wtedy, gdy jest ich więcej, zapachy odbieram z różną intensywnością. Na to, czy woń wydaje mi się przyjemna lub drażniąca, wpływają jednak nie tylko jej właściwości chemiczne, lecz także kontekst i pamięć. Aromat kawy może przywołać poranek, a zapach deszczu — letni spacer. Dlatego węch nie ogranicza się do wykrywania molekuł: mózg przekształca chemiczną wiadomość w rozpoznanie, emocję i wspomnienie.
Terpeny i terpenoidy jako źródło kwiatowych aromatów
Kiedy wącham różę, jaśmin albo lawendę, czuję przyjemną woń tworzoną przez maleńkie cząsteczki chemiczne. Wiele z nich należy do terpenów i terpenoidów — lotnych związków, które łatwo unoszą się w powietrzu i docierają do nosa. Tam łączą się z receptorami węchowymi, a mózg rozpoznaje ich charakterystyczny aromat. Człowiek potrafi odróżniać ogromną liczbę zapachów, choć ma około trzystu dziewięćdziesięciu typów receptorów. To imponująca sprawność, biorąc pod uwagę niewielkie rozmiary cząsteczek.
Rośliny wytwarzają terpeny z prostszych jednostek chemicznych, a różne układy atomów nadają im cytrusowe, żywiczne, świeże lub kwiatowe nuty. Terpenoidy to zmodyfikowane pochodne terpenów, często zawierające dodatkowe atomy tlenu. W zapachu róż ważną rolę odgrywa cis-tlenek różany, wyczuwalny nawet przy stężeniu kilku części na miliard. Dzięki takim szczegółom łatwiej zrozumieć, dlaczego dwa z pozoru podobne kwiaty mogą pachnieć zupełnie inaczej.
Oto kilka czynników, które wpływają na odbiór kwiatowego zapachu:
- rodzaj i proporcje związków zapachowych,
- gatunek rośliny i pora dnia,
- temperatura oraz wiatr,
- kształt cząsteczek i reakcja receptorów węchowych.
Jak ulotna woń kwiatu budzi emocje i wspomnienia
Aromat kwiatu zwykle powstaje z mieszaniny wielu związków, których proporcje zależą od gatunku, pory dnia i warunków otoczenia. Ponieważ niektóre cząsteczki parują szybciej niż inne, zapach może rozwijać się stopniowo, niczym mała kompozycja. Rośliny wykorzystują woń między innymi do przyciągania zapylaczy, a ja odbieram ją jako subtelny sygnał ich obecności. Na intensywność aromatu wpływają także temperatura i wiatr: ciepło przyspiesza unoszenie się lotnych molekuł, zaś podmuchy roznoszą je dalej od kwiatu.
Za ulotnym wrażeniem kryje się precyzyjna chemia. Cząsteczka musi być dostatecznie lotna, by dotrzeć do nosa, natomiast jej kształt i właściwości decydują o reakcji receptorów. Co więcej, zapach trafia do obszarów mózgu związanych z emocjami i pamięcią. Dlatego woń jaśminu może przywołać letni wieczór, a róża — konkretną osobę. Terpeny i terpenoidy łączą botanikę, chemię oraz osobiste wspomnienia, zmieniając kwiat w aromat, który potrafi pozostać ze mną na długo.
Ciekawostka: Ten sam terpen może pachnieć inaczej w zależności od przestrzennego ułożenia atomów. Przykładowo różne formy linalolu występującego w kwiatach mogą mieć odmienne nuty zapachowe — receptory węchowe rozpoznają bowiem nie tylko skład cząsteczki, lecz także jej kształt.
2-nonenal i chemia zapachu skóry zmieniającej się z wiekiem
Kiedy myślę o zapachu skóry zmieniającej się z wiekiem, ciekawi mnie jego chemiczne źródło: 2-nonenal, lotny aldehyd złożony z dziewięciu atomów węgla. Ludzie opisują jego woń jako trawiastą, woskową, tłustą albo przypominającą stare książki. Ten sam związek nadaje nieświeżemu piwu tekturowy posmak, co pokazuje, że za zapach odpowiadają konkretne cząsteczki, a nie tajemnicza „cecha wieku”.
Tlen utlenia lipidy na powierzchni skóry, zwłaszcza kwasy tłuszczowe zawarte w sebum, czyli naturalnym łoju, i w ten sposób powstaje 2-nonenal. Do ważnych prekursorów należy kwas palmitooleinowy z grupy omega-7, a udział mogą mieć również wielonienasycone kwasy omega-6, na przykład linolowy. Z wiekiem skóra często wytwarza mniej ochronnych przeciwutleniaczy, staje się cieńsza i bardziej sucha, dlatego jej tłuszcze łatwiej się utleniają. Na intensywność tego procesu mogą wpływać także hormony, geny i styl życia.
Dlaczego z wiekiem skóra zyskuje charakterystyczny zapach?
W 2001 roku zespół Shinichiro Haze badał zapach koszulek, które 22 osoby w wieku od 26 do 75 lat nosiły przez trzy noce. Badacze wykryli wiele związków, jednak 2-nonenal wyraźnie wiązał się z wiekiem: pojawiał się w próbkach osób po czterdziestce, a jego ilość rosła u starszych uczestników. Nie znaczy to jednak, że każda z nas wyraźnie go wyczuje. Stężenie różni się u poszczególnych osób, a sam zapach nie świadczy o braku higieny.
Ponieważ 2-nonenal słabo rozpuszcza się w wodzie, zwykłe mydło nie zawsze skutecznie go usuwa. Cząsteczka może osiadać na ubraniach i pościeli, a badania z 2010 roku wskazały, że potrafi trwale wiązać się z białkami skóry. To ciekawy przykład codziennej chemii: zapach powstaje naturalnie, ale można ograniczać jego odczuwalność, regularnie zmieniając tkaniny, delikatnie nawilżając skórę i jedząc produkty bogate w przeciwutleniacze, takie jak owoce, warzywa i orzechy.
Ciekawostka: 2-nonenal jest związkiem chiralnym — jego cząsteczka może występować w dwóch lustrzanych formach, które potencjalnie różnią się tym, jak receptory węchowe je rozpoznają.
Utlenianie lipidów: skąd bierze się 2-nonenal
Lista wyjaśnia, jak z lipidów na skórze powstaje 2-nonenal, dlaczego z wiekiem może go przybywać oraz co wpływa na jego ilość i trwałość.
- Ustal źródło związku. Sebum, czyli naturalny łój skórny, zawiera nienasycone kwasy tłuszczowe. Ważnym substratem jest kwas palmitooleinowy z grupy omega-7, ale 2-nonenal może powstawać także podczas utleniania kwasów omega-6, takich jak kwas linolowy.
- Rozpocznij proces utleniania. Tlen reaguje z lipidami na powierzchni skóry i zapoczątkowuje ich peroksydację. Proces ten ułatwia osłabiona ochrona antyoksydacyjna, ponieważ przeciwutleniacze normalnie ograniczają uszkodzenia lipidów.
- Doprowadź do rozpadu kwasów tłuszczowych. W trakcie utleniania pękają wiązania w nienasyconych kwasach tłuszczowych, a ich cząsteczki rozpadają się na krótsze fragmenty. Wśród produktów tej degradacji znajduje się trans-2-nonenal — nienasycony aldehyd o dziewięciu atomach węgla, należący do 2-alkenali.
- Uwzględnij lotność i właściwości zapachowe. Wolny 2-nonenal może odparować ze skóry i rozprzestrzenić się w powietrzu jako odorant, czyli lotna cząsteczka zapachowa. Ludzie opisują jego woń jako tłustą, trawiastą, woskową lub przypominającą stare książki. Ten sam związek może nadawać staremu piwu nieświeży, tekturowy posmak.
- Wyjaśnij, dlaczego z wiekiem może powstawać go więcej. Po 40. roku życia może wzrastać ilość kwasu palmitooleinowego, a równocześnie słabnąć antyoksydacyjna ochrona skóry. Ponadto skóra może się przerzedzać i przesuszać, a zmiany hormonalne wpływają na produkcję sebum. W efekcie pojawia się więcej lipidów podatnych na utlenianie, a sam proces zachodzi łatwiej.
- Weź pod uwagę, że związek może utrzymywać się dłużej. Ponieważ 2-nonenal słabo rozpuszcza się w wodzie, zwykłe mycie może nie usuwać go skutecznie. Związek może też osadzać się na ubraniach i pościeli oraz trwale wiązać z białkami, między innymi z resztami lizyny. Dlatego zapach może się utrzymywać, choć jego intensywność zależy od konkretnej osoby i nie każda starsza osoba wydziela 2-nonenal w stężeniu wyczuwalnym dla nosa.
Źródła:
- https://www.polsl.pl/wloz-chemiczne-okulary-i-zobacz-zapachy/
- https://www.drogeriazagraniczna.pl/blog/kosmetyki-z-persymona/2-nonenal-czym-jest-zapach-starzenia-i-skad-sie-bierze
