Жизнь замечательных веществ - Аркадий Курамшин

Добровольцы, согласившиеся принять участие в эксперименте, практически моментально узнали «запах железа» при соприкосновении их рук с металлическим железом или обработке рук растворами солей двухвалентного железа. Вместе с тем обработка кожи добровольцев растворами, содержащими ионы железа(+3), не вызывала появление запаха. Хромато-масс спектрометрический анализ образцов веществ, отобранных с кожи добровольцев, показал, что на кожных покровах человека, контактировавших с железом(0) или железом(+2), содержится целый набор органических веществ, ответственных за «металлический» запах. Ключевой компонент этой смеси – сопряженный кетон 1-октен-3-он, растворы которого обладают сильным «металлическим» запахом даже при сильном разбавлении.

На самом деле запах железа – запах этого органического вещества.

Прекурсорами молекул «металлического» аромата являются перекиси липидов, образующиеся при окислении жиров кожи ферментами-оксидоредуктазами, при облучении кожи ультрафиолетом или в результате других процессов. Перекиси липидов разлагаются под действием двухзарядных ионов железа, которые в свою очередь окисляются до инертных по отношению к перекисным соединениям ионов железа (+3). Незаметной на глаз коррозии железного изделия под воздействием влаги кожи оказывается достаточно для генерации количества ионов железа(+2), требуемого для окисления перекисей липидов.

Кровь, содержащая железо в составе гемоглобина, также характеризуется узнаваемым «металлическим» ароматом, формирующимся за счёт тех же органических молекул. Исследователи считают, что способность человека «чувствовать запах металла» сложилась эволюционно и ассоциируется с запахом крови. Возможно, что, ориентируясь на этот запах, наши предки выслеживали раненых жертв или членов племени.

Опять же нелишне заметить, что различное строение наших обонятельных рецепторов может обуславливать тот факт, что одно и то же вещество будет восприниматься разными людьми по-разному. Так, приятный или отвратительный запахи мужского тела или отсутствие запаха вообще определяются вовсе не свежестью этого самого тела, а обонятельными рецепторами нюхающего – очень незначительные генетические различия определяют то, как воспринимается «нюхающим» андростенон, компонент человеческого пота, являющийся производным тестостерона.

Андростенон

Некоторые люди воспринимают запах андростенона как приятный, имеющий сладковатые оттенки ванили или цветочных ароматов. Другие не выносят этот запах, связывая его происхождение с крепким по2том или запахом мочи. Третья группа людей вообще не распознаёт запах андростенона. По словам Лесли Возшалл из Университета Рокфеллера, широкое разнообразие в восприятии различными группами людей запаха одного и того же соединения главным образом связано с незначительными генетическими различиями, влияющими на обонятельный рецептор OR7D4.

Исследователи определили, что люди, находящие запах андростенона неприятным, отличаются двумя точечными различиями в гене, отвечающем за обонятельный рецептор и вырабатывающемся чувствительными клетками носовой пазухи (по сути дела обонятельные рецепторы OR7D4 у всех трёх групп испытуемых различаются одним-двумя аминокислотными остатками). Исследования in vitro показывают, что эти мутации существенно ослабляют функции рецептора.

Работа Возшалл 2007 года была первым, но не единственным примером демонстрации связи между производительностью обонятельных рецепторов и тем, как воспринимается тот или иной аромат. Восприятие запахов различных соединений может оказывать различное воздействие на настроение и психологическое состояние как мужчин, так и женщин.

Запах лаванды обусловлен многими молекулами, однако наибольший вклад в «лавандовый букет» вносит линалоол. Лавандовое масло стоит несколько дешевле жасминового или розового. Оно применяется в ароматерапии, в соответствии с результатами исследований линалоол может способствовать понижению стресса (правда, задокументированные исследования проводились не с людьми, а крысами).

Линалоол может существовать в двух формах, поскольку один из атомов углерода окружен 4 различными заместителями, он образует так называемый хиральный (от хирос – рука) центр, и молекула линалоола может образовать два оптических (зеркальных) изомера (вещества, которые соотносятся как отражения в зеркале и не могут быть совмещены друг с другом – как правая и левая рука).

(R)-(-) – линалоол и (S)-(+) – линалоол

Отображается это вот так: представьте, что связь, обозначенная чёрным треугольником, торчит в направлении читателя из плоскости книжной страницы, а заштрихованная – углубляется внутрь книги. Чем отличаются эти изомеры?

У зеркальных изомеров одинаковые температуры плавления и кипения, плотность, показатель преломления и растворимость, а также большинство химических свойств, однако они различаются некоторыми свойствами по отношению к другим оптически активным веществам. Самое простое различие – это разный запах зеркальных изомеров, обусловленный тем, что наши обонятельные рецепторы тоже «зеркальны». Так, запах (S)-(+) – линалоола (источники – кориандр и апельсин) – сладкий лавандовый запах с цитрусовой ноткой. Аромат (R)-(-) – линалоола (источники – роза и лаванда) демонстрирует лавандовый запах с древесным оттенком.

Натуральные материалы содержат (практически всегда) только один из зеркальных изомеров (такие уже особенности синтеза природных соединений самой природой), но в результате лабораторного синтеза можно получить только смесь обоих зеркальных изомеров (как правило, в равных соотношениях). Натуральное лавандовое масло содержит 85 % (R) – изомера линалоола, в то время как (S) – линалоол является главным компонентом (94–96 %) натурального цитрусового масла. Таким образом, определение соотношения зеркальных изомеров может использоваться в экспертизе подлинности масла для ароматерапии и других целей.