Zapach (łac. olfactus, ang. odor lub odour, smell, fr. odeur, niem. Geruch) – w najogólniejszym sensie:

• cecha związków chemicznych lub ich mieszanin (odorantów), polegająca na zdolności do pobudzania narządu węchu, czyli odgrywania roli bodźców wywołujących wrażenia (mówimy np. “Aminy mają zapach rybi”),
• wrażenie węchowe, odbierane w wyniku działania chemicznego bodźca (mówimy np. “Czuję jakiś ładny zapach”).

W języku polskim przez zapach rozumie się często woń przyjemną, jest np. nazwą olejków dodawanych do potraw[1], ale używa się tego słowa również w sensie woni obojętnej lub przykrej – nieprzyjemne zapachy są nazywane smrodem, odorem lub fetorem

Odbieranie wrażeń węchowych i funkcje zapachu

Człowiek odczuwa zapachy na skutek wdychania do nosa powietrza, w którym zawarty jest co najmniej jeden związek wonny w ilości większej od określonego stężenia minimalnego. Aby pierwiastek lub związek chemiczny był wonny, przede wszystkim musi być lotny, czyli musi mieć wystarczająco dużą prężność pary w temperaturze pokojowej. Kolejne warunki, to zdolność do przenikania przez błonę śluzową, znajdującą się na powierzchni nabłonka węchowego, oraz do tworzenia kompleksów z białkami receptorowymi, mieszczącymi się w błonie komórek węchowych (receptorowych) nabłonka. Komórki przekazują informacje o odebraniu bodźca do węchomózgowia i wyższych pięter centralnego układu nerwowego.

Liczbę bodźców zapachowych możliwych do rozróżnienia przez człowieka szacuje się na około 10 tysięcy, jednak C. Bushdid i in. przeprowadzili badania, z których wynika, że liczba ta wynosi około biliona.

Ogromna większość lotnych związków chemicznych ma zapach – mniej lub bardziej intensywny. Do nielicznych substancji bezwonnych należą gazy, które stale występują w powietrzu, takie jak tlen, azot, dwutlenek węgla, argon, hel lub para wodna. Dzięki temu jest możliwe pełnienie przez nabłonek węchowy roli detektora, który przekazuje do węchowego analizatora informacje o otoczeniu, np. o obecności w powietrzu śladowych ilości substancji semiochemicznych. Jest to funkcja węchu, ważna z punktu widzenia interakcji międzygatunkowych i wewnątrzgatunkowych we wszystkich ziemskich ekosystemach. Odgrywa też ważną rolę w życiu współczesnego człowieka (sygnały ostrzegawcze o toksycznych zanieczyszczeniach powietrza, informujące o jakości pożywienia itp.).

Rodzaj i intensywność zapachu określonej próbki (np. owoc, mydło, wykładzina podłogowa) zależy od tego:

• jakie lotne związki są uwalniane z jego powierzchni i w jakich ilościach (jakie są prężności pary składników materiału w temperaturze otoczenia),
• jak wdychane powietrze, zawierające określone zanieczyszczenia, zostanie zakwalifikowane przez biologiczny analizator chemicznego bodźca – węch zwierzęcia lub człowieka.

Klasyfikacja zapachów według rodzaju

Historia badań naukowych

Próby klasyfikacji zapachów były podejmowane już w starożytności. Znana jest klasyfikacja Arystotelesa (384 p.n.e. – 322 p.n.e.), który proponował wyodrębnienie 6 klas, określonych nazwami pochodzącymi od smaków, łatwiejszych do nazwania. Jest to związane, jak wiadomo obecnie, z odbieraniem wrażeń smakowych przez pięć różnych receptorów bodźców smakowych.W roku 1752 Linneusz wyodrębnił siedem klas zapachu: aromatyczny, pachnący, ambrozji, czosnkowy, kozi, odpychający i budzący mdłości. Klasyfikacja Linneusza, w wersji nieco zmienionej w r. 1895 przez Zwaardemakera (9 klas, nieco zmienione nazwy zapachów), była stosowana przez około 100 lat.

Na przełomie XIX i XX wieku podejmowano próby doświadczalnego wykazania, że wymienione zapachy – wyodrębnione na podstawie subiektywnych wrażeń – są “zapachami podstawowymi”. Opierano się na analogii z mechanizmem odbierania barwnych wrażeń wzrokowych. W siatkówce oka występują trzy rodzaje czopków widzenia dziennego, które zawierają białka (rodopsyna) zmieniające konformację w wyniku absorpcji kwantów promieniowania w trzech pasmach widma widzialnego (trzy barwy podstawowe). Dzięki ich pobudzaniu w różnym stopniu człowiek odbiera całą paletę barw i odcieni.

Zakładano, że pobudzenie niewielkiej liczby rodzajów receptorów „zapachów podstawowych” (6-9) umożliwia komponowanie wszystkich znanych zapachów. Doświadczenia zmierzające do potwierdzenia hipotezy o istnieniu sześciu zapachów podstawowych prowadził niemiecki psycholog Hans Henning (1885–1946). Jako zapachy podstawowe zaproponował on w 1915 roku zapachy: korzenny, kwietny, owocowy, żywiczny, przypalony i gnilny Jednoznacznego potwierdzenia hipotezy nie uzyskano.

W latach 1960-1980 bardzo popularna była kolejna hipoteza, dotyczące zapachów podstawowych – w dużo mniejszym stopniu oparta na subiektywnych ocenach podobieństwa zapachu. System Johna Amoore’a i Roberta Moncrieffajest znany jako teoria stereochemiczna Amoore’a.

Na podstawie przeglądu piśmiennictwa Amoore wykazał, że istnieje siedem najczęściej używanych określeń zapachu czystych związków chemicznych: zapach kamforowy, piżmowy, kwiatowy, miętowy, eteryczny, ostry i gnilny. Stwierdził, że w tak wyodrębnionych grupach znalazły się związki, których modele kulowe mają podobny kształt, uznał więc, że istnieje siedem różnych receptorów zapachów podstawowych, w których znajdują się “gniazdka” o odpowiednim kształcie (model klucza i zamka).

Obecnie wiadomo, że problem percepcji zapachu jest znacznie bardziej skomplikowany. W nabłonku węchowym człowieka znajduje się około 300 różnych białek receptorowych, przy czym nie reagują nie są one selektywne (na obecność jednego związku reaguje nie jeden, lecz kilka lub więcej różnych receptorów (Linda B. Buck, Richard Axel, Nagroda Nobla 2004). Próby klasyfikacji zapachów, oparte na hipotezie “zapachów podstawowych”, zostały zarzucone.

Klasyfikacje zapachów, stosowane w praktyce

Podstawą stosowanych w praktyce systemów klasyfikowania zapachów i substancji zapachowych są wyniki: – oznaczeń lotności substancji (prężności par w ustalonej temperaturze), – ocen intensywności zapachu w określonych warunkach (np. z użyciem skal punktowych 10-stopniowych), – ocen podobieństwa rodzaju zapachu do określonych wzorców (np. najbliższe skojarzenie z zapachem naturalnym).

W przemyśle spożywczym wyodrębnia się “słodkie”, “kwaśne” i “słone” (nawiązanie do systemu klasyfikacji Arystotelesa). Przykładami grup “słodkich” są karmelowa, miodowa, cytrusowa, maślana. Większą liczbę grup i podgrup stosuje się, oceniając jakość win z użyciem “The_Aroma_Wheel”. Analogiczne “koła zapachów” są używane w przemyśle kosmetycznym. Nazwy zapachów nazwy wywodzą się zwykle z nazw ziół i kwiatów, z którymi kojarzą się najbardziej, na przykład grupa “różana”, czy grupa “jaśminowa”. Istnieją też katalogi związków posiadających intensywny zapach, ale zakazanych ze względu na toksyczność, silne alergizowanie lub rakotwórczość. Dla przykładu – w większości krajów świata jest zakazane stosowanie tanich i silnie pachnących estrów kwasu octowego i masłowego.

Najczęściej stosowane metody określania, w jakim stopniu dany zapach jest przyjemny lub nieprzyjemny, polegają na stosowaniu skal punktowych, graficznych lub skal wzorców. Stosowane są metody konsumenckie i eksperckie.

Badania konsumenckie muszą obejmować duże grupy ludzi, ponieważ odczuwane emocje są wybitnie subiektywne (związane czynnikami genetycznymi, osobistymi doświadczeniami życiowymi, zdrowiem, dietą itp.). Badania eksperckie są wykonywane różnymi metodami “profilowania jakości zapachu”. Przykład takiej skali zamieszczono obok. Jest to fragment dużej tabeli, zawierającej liczne skrajne określenia cech różnych bodźców/próbek. Niektóre z nich nie są – w normalnych sytuacjach życiowych – stosowane w odniesieniu do zapachu. Symbole A i B oznaczają zapachy (badane próbki zapachowe), których profile są porównywane.

Zapachy w przemyśle

Liczba substancji zapachowych jest bardzo duża. Wiele związków chemicznych cechuje silny zapach, który odczuwa olbrzymia większość ludzi. Często wystarczają ich stężenia na poziomie kilku ppm, aby były one wyczuwalne dla człowieka. W niektórych przypadkach wystarczające są stężenia nawet ponad tysiąckrotnie mniejsze.

Tego rodzaju związki są masowo stosowane w przemyśle spożywczym, środków czystości i przede wszystkim kosmetycznym (zwłaszcza w branży perfumeryjnej) – służą one do nadawania przyjemnego zapachu takim produktom, jak proszki do prania, mydła, kremy oraz do produkcji perfum i wód toaletowych.

Ze względu na komercyjne znaczenie tych związków prowadzi się na całym świecie szeroko zakrojone ich poszukiwania. Wciąż nowe są wprowadzane na rynek. Podstawowym i pierwotnym źródłem tego rodzaju substancji są ekstrakty z roślin i zwierząt (w mniejszym stopniu), tzw. olejki zapachowe (naturalne). Są one rozdzielane na poszczególne związki, spośród których wybiera się te, które prawdopodobnie decydują o zapachu mieszaniny. Związki te są następnie klasyfikowane i katalogowane. W czasie takich badań są stosowane chromatografy gazowe z przystawką do węchowych – olfaktometrycznych – ocen zapachu poszczególnych eluatów.

Zapachy niepożądane (“odory”)

Odoranty

Zapachy niepożądane dla człowieka są to najczęściej zapachy określane jako nieprzyjemne (smród, fetor, odór). Mogą to być także zapachy przyjemne, lecz obce w danym środowisku. Zapachy niepożądane bywają określane nazwą odory[2].

Przyczyną zapachowej uciążliwości są zwykle wieloskładnikowe mieszaniny zanieczyszczeń powietrza (odorantów i związków bezwonnych). Są to mieszaniny związków chemicznych, które znacznie się różnią rodzajem zapachu, wysokością progu węchowej wyczuwalności, szybkością zmian intensywności zapachu wraz ze zmianami stężenia itp. Szczególnie intensywny nieprzyjemny zapach wykazują np. siarkowodór, DMS i inne sulfidy, tiole i inne związki siarkoorganiczne, aminy, alkohole, aldehydy, ketony, estry i kwasy tłuszczowe.

Chemicy identyfikują zwykle tylko część składników mieszaniny zanieczyszczeń, przy czym nie jest możliwe wykazanie, że ta część decyduje o zapachu zanieczyszczonego powietrza. Interpretację wyników analizy chemicznej – jakościowej i ilościowej – utrudnia brak wiedzy o zależności wrażeń zmysłowych od bodźców (psychofizjologia, psychofizyka).

Źródło: Wikipedia