Nauka

Coś tu cuchnie...

Numer 2/2018
Terrapanthera / Shutterstock
Niekiedy sami pachniemy gorzej i nie jest to powód do dumy. Bywa, że brzydzą nas zapachy wydzielane przez otoczenie. Dlatego walczymy z odorem, jak możemy. W pewnych okolicznościach jednak smród bywa pożyteczny i ratuje życie. A niektórzy lubują się w cuchnących potrawach. Zapach ma moc!
Berberys zwyczajny.Martin Fowler/Shutterstock Berberys zwyczajny.
Dereń jadalny.LianeM/Shutterstock Dereń jadalny.
Dziwidło olbrzymie.Erik Cox Photography/Shutterstock Dziwidło olbrzymie.
Przekrojony durian.Taveesak Srisomthavil/Shutterstock Przekrojony durian.
Węch.Infografika Zuzanna Sandomierska-Moroz Węch.
Położenie gruczołów odbytowych u skunksa.Designua/Shutterstock Położenie gruczołów odbytowych u skunksa.
Para młodych skunksów.critterbiz/Shutterstock Para młodych skunksów.
Odorek zieleniak.Maciej Olszewski/Shutterstock Odorek zieleniak.
Stuletnie jajo.Jiang Hongyan/Shutterstock Stuletnie jajo.
Surströmming.Wikipedia Surströmming.
Indyjska sól kala namak.rawf8/Shutterstock Indyjska sól kala namak.
U człowieka wrażliwość na zapachy wykazuje 24-godzinny rytm dobowy.Infografika Zuzanna Sandomierska-Moroz U człowieka wrażliwość na zapachy wykazuje 24-godzinny rytm dobowy.

Część naturalnych zapachów postrzegamy jako miłe, inne są po prostu obojętne, ale bywa też, że nagle uderza w nasze nozdrza zapach paskudny. Nie każdy np. lubi woń gotowanej brukselki, inni reagują obrzydzeniem na to, co wydziela się z czosnku, nie wspominając już o zapomnianych gdzieś w kuchni gnijącej cebuli czy mięsie. Kwiaty zazwyczaj pachną ładnie, ale zdarzają się wyjątki. Jednym z najbardziej spektakularnych jest rosnące na Sumatrze dziwidło olbrzymie. Ta rzadko kwitnąca roślina wytwarza duży kwiatostan, wydzielający – głównie nocą – ohydny zapach gnijącego mięsa. Wabi on padlinożerne chrząszcze, które dostając się do wnętrza kwiatostanu, powodują jego zapylenie. Synteza cuchnących związków to w tym przypadku strategia przetrwania gatunku. Również w Polsce możemy spotkać niezbyt miło pachnące rośliny, takie jak berberys zwyczajny, kokornak wielkolistny czy dereń jadalny, którego kwiaty produkują zapach mokrej psiej sierści.

Co ciekawe, ostatnio odkryto także, że rośliny mogą wydzielać cuchnące substancje (zwykle pochodne siarkowe) w odpowiedzi na dotyk. To mechanizm obronny. Organizmy te potrafią nawet rozróżnić materiał, z którym się stykają. Jeśli będzie to obiekt szklany czy metalowy, roślina nie reaguje. Podobnie dzieje się, jeśli dotykamy jej tylko jednym palcem. Natomiast nawet delikatne muśnięcie kilkoma palcami powoduje natychmiastowy wyrzut „bomby chemicznej”. Jednym z reagujących w taki sposób gatunków jest mimoza wstydliwa. Reakcja obejmuje nie tylko nadziemne części rośliny, ale także korzenie.

Czasem śmierdzą owoce. Szczególnie intensywny zapach wydziela np. występujący w południowo-wschodniej Azji durian. Smakosze określają jego odór jako mieszaninę smrodu zgniłej cebuli, terpentyny i ścieków. Mimo to duriany uznaje się za bardzo smaczne. Ale uwaga: wiele hoteli azjatyckich zakazuje ich posiadania, a linie lotnicze czy nawet taksówkarze zabraniają wnoszenia ich na pokład samolotu czy samochodu, ponieważ smród po tych owocach utrzymuje się przez kilka dni. Po co natura stworzyła taki zapach? To też strategia przetrwania. Durian jest uwielbiany m.in. przez słonie, które zjadają owoce i przenoszą niestrawione ziarna na spore odległości.

Czasem jednak smród ma działać odstraszająco. Tak jest w przypadku skunksa, który w chwili zagrożenia wystrzeliwuje z gruczołów okołoodbytowych cuchnącą wydzielinę, zawierającą rozmaite związki siarki. Charakterystyczny zapach może być wyczuwalny nawet z odległości kilku kilometrów. Jeśli przytrafi nam się przygoda ze skunksem, nie pierzmy rzeczy w zwykłym proszku. Trzeba przygotować mieszaninę składającą się z wody utlenionej, sody i płynu do mycia naczyń. Dopiero taki środek skutecznie utleni cuchnące związki siarki.

Setki gatunków owadów też stosują podobny mechanizm obronny, odstraszając potencjalne drapieżniki. Generowane przez nie związki często są uznawane przez człowieka za odrażające. Typowym przykładem jest odorek zieleniak – nazwa mówi wszystko. Gruczoły wydzielające substancje zapachowe znajdują się na spodniej stronie tułowia owada, pomiędzy pierwszą a drugą parą odnóży, oraz czasami w części grzbietowej. Zapach tych związków jest dość trwały, dlatego raczej nie warto dotykać odorków.

Niemiły zapach człowieka

Za to, że czasami człowiek pachnie niezbyt ciekawie, odpowiada fizjologia. Pachniemy różnie, co zależy od osobniczej przemiany materii czy od diety. Sam pot najczęściej ma nikły zapach, chyba że jemy potrawy zawierające związki siarki, np. czosnek. Jednak wraz z łuszczącą się warstwą naskórka stanowi doskonałą pożywkę dla wszechobecnych bakterii, które produkują związki odpowiedzialne za niemiły zapach, np. niemytego ciała. Dezodoranty i perfumy mają zasadniczo dwa zadania: maskować tworzące się wonie, ale też w pewnym stopniu niszczyć bakterie, co ogranicza wydzielanie śmierdzących związków.

Niektórych ludzi dotyka też halitoza, czyli nieprzyjemny zapach z ust. Najczęściej wynika ona ze złych nawyków higienicznych, ale bywa też skutkiem procesów chorobowych, przede wszystkim dotyczących przyzębia i dziąseł, jak również zapalenia migdałków, zatok czy anginy. Zapach jest głównie efektem rozkładania się związków siarki. Podobne związki stanowią cuchnące składniki gazów opuszczających nasz organizm. Produkcja gazów jest szczególnie intensywna, jeśli spożywamy rośliny strączkowe, dlatego też dość często cierpią z tego powodu wegetarianie i weganie. Nadmierne gazy mogą być jednak oznaką problemów z trawieniem, przede wszystkim nabiału, ale też glutenu. Wbrew powszechnemu mniemaniu kobiety produkują tyle samo gazów co mężczyźni, tylko usuwają je z organizmu dyskretniej niż panowie. Ale u kobiet stężenie cuchnących związków jest zazwyczaj większe, nawet jeśli ich dieta pozostaje taka sama jak u mężczyzn. Warto też pamiętać, że znacznie częściej puszcza się bąki w samolocie (ze względu na obniżone ciśnienie w kabinie), a z kolei nurkowanie na głębokości większej niż 10 m zatrzymuje ich wydzielanie. Jako ciekawostkę można dodać, że nie wszędzie puszczanie wiatrów w towarzystwie uznaje się za niegrzeczne. Członkowie południowoamerykańskiego plemienia Janomamów robią to na powitanie, okazując w ten sposób szacunek. Gazy nie są typowe tylko dla ludzi – wie o tym każdy miłośnik psów, kotów i innych zwierząt domowych. Także i u nich mamy w składzie siarkowodór i inne, bardziej złożone związki siarki. Co ciekawe, nawet owady puszczają bąki – rekordzistami w tej dziedzinie są termity, których gazy stanowią 11% całego metanu wydzielanego przez świat zwierzęcy.

Dość oczywiste jest, że to, co wydalamy, też raczej cuchnie. W moczu znajduje się spora ilość amoniaku oraz związków, które szybko rozkładają się na powietrzu z wydzieleniem amoniaku. Po jedzeniu takich pokarmów jak szparagi mocz także ma bardzo charakterystyczny niemiły zapach – za to akurat odpowiadają organiczne związki siarki. Skład ludzkiego stolca jest znacznie bardziej złożony. Za jego specyficzny, mówiąc oględnie, zapaszek odpowiada kilkadziesiąt związków, z których warto wymienić dwa – indol i chemicznie bardzo podobny do niego skatol. Ten ostatni to produkt rozkładu jednego z naturalnych aminokwasów – tryptofanu. Zapach czystego skatolu jest odrażający, ale – i tu ciekawostka – jeśli go bardzo rozrzedzimy, zaczniemy czuć delikatny aromat kwiatowy z dominacją jaśminu. To samo dotyczy indolu. Co więcej, oba te związki z powodzeniem wykorzystuje się w przemyśle perfumeryjnym. Utrwalają one zapach, dodając do niego lekką nutę kwiatową. Fizjologia węchu to naprawdę fascynująca sprawa.

Wielu ludzi cierpi z powodu cuchnących stóp. Popularne określenie „syry” pochodzi właśnie od tego, że zapach potu stóp jest specyficzny, inny niż typowego potu skóry. Ma to swoje naukowe uzasadnienie w tym pocie znajdują się produkty przemiany materii przedstawicieli rodzaju Brevibacterium, sprawców charakterystycznego zapachu niektórych gatunków sera (np. limburski). Chemicy zidentyfikowali związki odpowiedzialne za ten odór – są to tioestry S-metylowe, nadające również charakterystyczny zapach naszemu moczowi po zjedzeniu szparagów. Uwaga – ta grupa związków jest bardzo atrakcyjna dla komarów.

Każdy z czytelników zapewne zna zapach niepranej odzieży. Powstaje on w wyniku działalności wszechobecnych bakterii, żywiących się potem oraz komórkami naskórka, które w sposób naturalny wnikają w tkaniny. Sam zapach to lotne związki organiczne zawierające m.in. siarkę i azot. Na szczęście środki piorące skutecznie radzą sobie z tego typu smrodem.

Cuchnące potrawy

Człowiek bywa czasami nieodgadniony. Z własnej woli jada potrawy mające odrzucający zapach... Wspomnijmy tu choćby pewne gatunki serów. Według brytyjskich naukowców palmę pierwszeństwa w tej dziedzinie dzierży francuski vieux boulogne – jego charakterystyczny zapaszek to skutek reakcji piwa, w którym jest płukany, z enzymami zawartymi w serze.

W Chinach za kulinarny przysmak uznaje się stuletnie jajo (pidan). Wbrew nazwie nie ma ono 100 lat, ale i tak jego zapach jest, delikatnie mówiąc, niezwykły – przypomina mieszaninę odoru moczu, świeżo zgaszonej zapałki oraz czosnku. Przygotowuje się je w blaszanym naczyniu wypełnionym gliną, tlenkiem wapnia, solą, herbatą i łuskami ryżu. Po uzupełnieniu tej mieszanki wodą wkłada się do niej jajka, po czym całość szczelnie zamyka i zakopuje na co najmniej 100 dni. W tym czasie następuje proces gaszenia wapna, a wydzielone ciepło ogrzewa jajka. Koneserzy przechowują je potem, twierdząc, że po latach nabierają niezwykłego smaku.

Szwedzi z kolei mają tradycyjną potrawę zwaną surströmming (kiszony śledź). Bohaterstwem jest już otwarcie puszki zawierającej tę sfermentowaną rybę – ze względu na powalający zapach. Dlatego zaleca się to robić wyłącznie na świeżym powietrzu. Na YouTube można obejrzeć sporo filmów pokazujących śmiałków zabierających się do jedzenia surströmmingu.

Chcę też zwrócić uwagę na jedną z przypraw. Jest nią indyjska sól kala namak. W zasadzie to niemal czysty chlorek sodu, ale… no właśnie, diabeł tkwi w szczególe, czyli niewielkiej zawartości siarczku sodu. Obecność tego związku powoduje, że sól ma zapach zgniłych jaj. Nie przeszkadza to jednak mieszkańcom Indii, którzy powszechnie używają jej do dodawania smaku potrawom. Jest też ceniona przez wegan.

Pożyteczny smród – czy to możliwe?

Smród to nie zawsze zło. Czasem wykorzystujemy wrażliwość węchową, by ostrzec ludzi przed niebezpieczeństwem. Typowym przykładem jest dodawanie niewielkich ilości silnie cuchnących związków, takich jak tetrahydrotiofen (THT), do gazu ziemnego. Proces ten nazywamy nawanianiem. Czysty gaz ziemny jest praktycznie niewyczuwalny. Jeśli przypadkowo zacząłby wypływać z kuchenki albo nieszczelnych przewodów gazowych, istniałoby niebezpieczeństwo zatrucia lub wybuchu. Każdy jednak zareaguje na charakterystyczny zapach nawaniacza, co może zapobiec tragedii.

Eksploratorzy miejscy, buszujący w kanałach, błyskawicznie reagują na charakterystyczny smród siarkowodoru i wycofują się z zagrożonego miejsca. Doświadczeni dodają: jeśli czujesz delikatny zapach H2S, a potem idziesz dalej i przestajesz go czuć, natychmiast zawracaj. Mają rację – przekroczenie określonego stężenia tego trującego gazu powoduje niejako wyłączenie doznań węchowych, co może być mylnym sygnałem, że zagrożenie minęło.

Detekcję węchową stosujemy nawet nieświadomie. Każdy natychmiast wyczuje nawet słaby zapach psującego się mięsa, jełczejącego masła czy gnijących ziemniaków, kapusty albo cebuli.

Walka ze smrodem

Współczesna chemia rozwija się szybko i oferuje nam przeróżne produkty do usuwania źródeł niemiłego zapachu. Wśród nich są środki utleniające stosowane np. w toaletach. Mamy też dość proste sposoby na zniwelowanie fetoru śmieci organicznych, gromadzonych przed wyrzuceniem w domu. Wystarczy do worka, w którym je przechowujemy, wrzucić nieco sody (wodorowęglanu sodu) albo żwirku dla kotów – częściowo pochłaniają one lotne związki. Można też użyć niewielkich kawałków waty nasączonych kilkoma kroplami esencji waniliowej. Działa tu efekt maskujący, stąd mamy całą gamę odświeżaczy. Aromat cytrusów, wanilii czy mięty skutecznie przykrywa wiele smrodów.

W wielu laboratoriach trwają też eksperymenty nad substancjami, które selektywnie zatrzymają związki będące komponentami różnych odorów. Niedawno jedna z firm poinformowała o pracach nad specjalnym polimerem, którego zadaniem jest wychwytywanie prekursorów substancji cuchnących. W walce ze smrodem jesteśmy więc coraz lepsi, mimo to nikt nie ma wątpliwości, że jeszcze nie raz nam dokuczy.

dr n. chem. Mirosław Dworniczak

***

Węch

Chociaż w 2004 r. dwoje uczonych otrzymało Nagrodę Nobla za badania nad tym, jak człowiek odczuwa rozmaite zapachy, nadal nie opracowano jednej, potwierdzonej teorii na ten temat. Poznaliśmy już dość dobrze wszystkie ważne w tym procesie elementy strukturalne ciała, jednak nadal nie mamy pewności, co uruchamia cały ten mechanizm. Jamę nosową wyścieła nabłonek węchowy, w którym znajdują się zakończenia nerwu węchowego biegnącego do węchomózgowia. Jeśli chodzi o sam mechanizm odczuwania zapachu, naukowcy skłaniają się ku teorii mówiącej o tym, że receptory węchowe uruchamiają odpowiednie sygnały w zależności od dopasowania do nich kształtu odorantów, czyli cząsteczek chemicznych (tzw. teoria klucza i zamka). Teoria ta zastąpiła wcześniejszą, zgodnie z którą za zapach odpowiadają określone częstotliwości wibracji cząsteczek odbierane przez receptory pełniące funkcję swoistych anten.

Zdarza się, że człowiek jest zupełnie pozbawiony zmysłu węchu. Mówimy w tym przypadku o anosmii. Jej przyczyną są zwykle przebyte choroby albo urazy głowy.

***

Zapach a wzór chemiczny

Wiele związków chemicznych ma jakiś zapach, czasem przyjemny, innym razem obojętny albo bardzo niemiły (bezwonna jest większość prostych związków nieorganicznych, jak też organiczne, które słabo parują). Co ciekawe, pachną nie tylko związki chemiczne, ale też czyste pierwiastki. Kojarzymy woń chloru, wydzielającego się m.in. ze środków czystości. Podobnie pachną inne chlorowce. Niektóre pierwiastki swoje nazwy zawdzięczają zapachowi związków, które tworzą. Typowym przykładem jest osm, którego tlenek OsO4 pachnie podobnie jak gazowy chlor. Nazwa osmu pochodzi od greckiego słowa osme, oznaczającego „zapach”.

Pierwiastkowa siarka czy azot są bezwonne, ale bardzo wiele ich związków pachnie. No dobrze, nie wahajmy się powiedzieć – najczęściej zwyczajnie śmierdzą. A ponieważ zawartość tych pierwiastków na Ziemi jest spora, musimy się z tymi odorami często spotykać.

Pomimo wielu lat badań naukowcy nie są w stanie stwierdzić, jaki będzie zapach związku chemicznego, tylko na podstawie jego wzoru. Co więcej, związki będące strukturalnie swoimi odbiciami lustrzanymi mogą mieć diametralnie różny zapach.

***

Zapach śmierci

W momencie zgonu człowieka nie ustają reakcje chemiczne. Ba, niektóre dopiero wtedy się na dobre rozpoczynają. Naukowcy coraz lepiej poznają wszystkie procesy zachodzące w rozkładających się organizmach. Stwierdzono, że mamy tu do czynienia z ponad 400 lotnymi związkami, z których wiele odpowiada za charakterystyczny trupi zapach. Najistotniejsze z nich to indol i skatol, ale należy też wspomnieć o tzw. jadach trupich, czyli dwóch względnie prostych aminach – putrescynie i kadawerynie. Wszystkie te związki organiczne zawierają azot. Oprócz tego analizy wykazują obecność wielu substancji zawierających siarkę, w tym klasycznego produktu nieorganicznego siarkowodoru, jak też wyjątkowo cuchnących tioli (alkoholi, w których atomy tlenu zastępuje siarka) oraz całego szeregu tioestrów.

***

Elektroniczny nos (e-nos)

Zmysł węchu bardzo trudno odtworzyć w postaci urządzenia elektronicznego. Po części wynika to z faktu, że tak naprawdę nie mamy jednolitej teorii postrzegania zapachu. Mimo to nie ustają prace nad skonstruowaniem elektronicznego nosa. System składa się zazwyczaj z trzech elementów: układu poboru próbki, detektora oraz analizatora, czyli najczęściej systemu komputerowego. Aby taki nos był przydatny, trzeba go „nauczyć” rozpoznawania konkretnych zapachów. Gdy już zostanie zebrana obszerna biblioteka danych, można zacząć testować za jego pomocą wonie nieznane. Do tworzenia takich systemów wykorzystuje się tzw. sieci neuronowe.

Gdy uda się ostatecznie skonstruować efektywny e-nos, znajdzie on szerokie zastosowanie w laboratoriach badań jakościowych produktów spożywczych i kosmetycznych, jako system wykrywający zanieczyszczenia, a także monitorujący magazyny rozmaitych produktów. Planuje się jego wykorzystanie w medycynie (detekcja związków sygnalizujących niektóre choroby), w walce z przestępczością (zastąpi np. psy wykrywające zakazane substancje czy materiały wybuchowe, jak również umożliwi analizy osmologiczne wszelkich obiektów), ale także w wojsku, gdzie będzie monitorował użycie niewyczuwalnych innymi metodami gazów bojowych czy broni biologicznej.

01.02.2018 Numer 2/2018
Reklama

Czytaj także

Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną