3. Zapach.

Zapach – w najogólniejszym sensie jest to cecha związków chemicznych i ich mieszanin, polegająca na pobudzaniu zmysłu węchu.
W języku polskim zwykle przez zapach rozumie się woń przyjemną, aczkolwiek używa się tego słowa również w sensie każdej woni, zarówno przyjemnej, obojętnej jak i przykrej. Przykre zapachy przyjęło się nazwać smrodem, odorem lub fetorem.

Aby Pierwiastek lub związek chemiczny mógł posiadać zapach, musi być przede wszystkim lotny, czyli mieć zdolność do parowania w temperaturze pokojowej.
Drugim warunkiem jest jego zdolność do przenikania błony śluzowej znajdującej się na powierzchni receptorów węchowych. Ogromna większość lotnych związków chemicznych posiada zwykle mniej lub bardziej intensywny zapach i tylko nieliczne, stale występujące w powietrzu substancje, takie jak tlen, azot, argon, hel oraz para wodna nie posiadają żadnego zapachu.

Znając już definicję zapachu, należałoby się zastanowić, nad tym jak zapach powstaje. W związku z tym ogłoszono trzy najważniejsze teorie:

oddziaływania międzycząsteczkowego, podczas gdy zachodzi chemiczne oddziaływanie miedzy środkiem zapachowym i receptorem,

oddziaływania oscylacji, w której oscylacje wiązań o częstości promieniowania podczerwonego pobudzają receptor,

oddziaływanie energii promienistej, gdy fotony o energii prawdopodobnie w zakresie podczerwieni wzbudzają receptor, podobnie jak światło widzialne wzbudza oko.

Jednakże najbardziej interesującą wśród rozpowszechnionych teorii jest teoria zapachu proponowana przez Johana Amoore. Opiera się ona na geometrii cząsteczek. Amoore wysunął przypuszczenie, że odpowiednio do różnych podstawowych zapachów dopasowane są różne urzęsione zakończenia nerwów węchowych, z których każde oddziałuje tylko z odpowiednio ukształtowanymi cząsteczkami. Teoria ta jest bardzo podobna do teorii działania enzymów typu „klucz – zamek”.

Amoore zaproponował przybliżone kształty cząsteczek. Np. cząsteczce kamfory „nadał” kształt kulisty, a eterowi dietylowemu – „podłużnego pręta”.

kamfora	eter dietylowy

Odpowiednie kształty cząsteczek dopasowywują się do odpowiednio dobranych miejsc receptorów i w pewien ( jeszcze nie wyjaśniony) sposób, wywołują uczucie określane jako zapach.

Amoore sklasyfikował jeszcze dwa rodzaje cząsteczek, u których nie kształt jest odpowiedzialny za zapach, ale zaburzenia ładunku elektrycznego. Johan przypuszczał, że gryzący zapach, jaki charakteryzuje kwas mrówkowy jest spowodowany charakterem elektrofilowym cząsteczki. Węgiel w grupie karboksylowej jest spolaryzowany (posiada cząstkowy ładunek dodatni), z powodu akceptorowych właściwości tlenu. Tego rodzaju węgiel będzie przyłączał się do miejsc bogatych w elektrony lub co najmniej będzie wyciągał od nich elektrony. Podobnie zgniłe zapachy są wywoływane przez cząsteczki bogate w elektrony (nukleofilowe), jak np. siarczki, które przyłączają się do miejsc ubogich w elektrony.

Jakkolwiek nie rozważać przytoczonych przeze mnie teorii na temat zapachu, to wszyscy ludzie (nie mający problemu z węchem) mogą odczuwać zapachy. Zmysł węchu zazwyczaj ulega łatwo zmęczeniu (po chwili nie odczuwamy zapachu), ale zanik odczuwania danego zapachu nie wpływa na zdolność odczuwania niepodobnych do niego zapachów[6].

Klasyfikacja zapachów jest rzeczą subiektywną, dlatego nie ma żadnego schematu klasyfikacyjnego, który byłby powszechnie aprobowany. Niezwykle interesujący jest schemat zaproponowany przez Henninga, zgodnie z którym sześć podstawowych zapachów (owocowy, kwiatowy, żywiczny, aromatyczny, przypalony i zgniły) są ułożone tak, że tworzą graniastosłup.

Zapachy znajdujące się w narożach, składają się z jednego składnika, np. zapach pelargonii jest kwiatowy; zapachy zajmujące miejsca na krawędziach, są dwuskładnikowe, np. wanilina ma zapach aromatyczny i kwiatowy; natomiast na ścianach znajdują się zapachy o trzech lub czterech składnikach, np. zapach róży jest kwiatowy, aromatyczny, przypalony i zgniły. Ciekawostką jest fakt iż nie ma zapachów złożonych z pięciu lub sześciu składników, a poza tym niektóre kombinacje są niemożliwe, np. zgniły, owocowy i aromatyczny. Niektóre kombinacje występują łącznie; jeżeli coś pachnie zgniło, owocowo i żywicznie, to również pachnie przypalono.

Henning bardzo dokładnie rozważał wpływ struktury związku na zapach. Trafnie powiązał z sześcioma zapachami podstawowymi pewne grupy chemiczne:

Położenie para w pierścieniu benzenowym jest związane z zapachem aromatycznym; położenie orto- z zapachem kwiatowym. Łańcuch rozgałęziony, jak w cytralu, jest związany z zapachem kwiatowym, chociaż nienasycony charakter nadaje drażniący zapach. Według Henninga zapach żywicy jest nadawany przez obecność grupy mostkowej, jak np. w pinenie. Zapach przypalony, charakteryzuje płaski pierścień, tak jak ma to miejsce w pirydynie, a zapach zgniły – związki siarki. Henning stwierdził, że zapachy pośrednie występują wówczas, gdy kilka charakterystycznych grup występuje w tej samej cząsteczce. Tak więc wanilina, która zawiera grupy -OH i –CHO w położeniu para względem siebie w pierścieniu aromatycznym i grupę –OCH₃ w położeniu orto względem grupy –OH, pachnie zarówno aromatycznie jak i kwiatowo. Związek między zapachem a strukturą chemiczną nie jest jednak tak prosty jakby się wydawało. Różne struktury mają niekiedy taki sam zapach, ale to zagadnienie nie jest tematem mojej pracy[7].