在日常生活中, 我們被各種氣味所包圍。人們是如何識別種類繁多的氣味的?另外,我們對氣味很敏感。該如何除去身邊的異味呢?
在我們身邊有很多誘人的味道和令人不快的味道。走在路邊,有時會飄來各種氣味,例如從飯店或小吃店飄出的香味,或者嗆人的汽車尾氣等。此外,僅從一種葡萄酒中就能聞到數種不同的氣味,不僅有類似檸檬和桃子等水果香味的成分,還有類似肥皂和海藻等與葡萄酒毫不相干的氣味。只有這些氣味混雜在一起,才能形成葡萄酒特有的複雜氣味。
氣味為什麼種類繁雜呢?原因之一是名為「氣味成分」的分子種類繁多。用人工來計算世界上的氣味成分的數量幾乎是不可能的,從理論上講,據說有數十萬種氣味成分。所有的氣味成分,其分子量低於300時,均具有易汽化(易揮發)的特性。
人類鼻腔中擁有約400種嗅覺受體
氣味種類繁雜的另一個原因是:人類感受氣味的嗅覺也很複雜。位於鼻腔的後部一處被稱為「嗅上皮」的部位,聚集著大量的能感受氣味的嗅細胞。從嗅細胞伸出的絲狀物質(嗅毛)的表面,有一類蛋白質「嗅覺受體」,肩負著嗅覺感受器的職責。當該感受器感受到氣味成分時,使嗅細胞興奮,就會將氣味信息傳遞至大腦。人類有396種嗅覺感受器(嗅覺受體),其中,大多數是一種感受器能感受多種氣味成分。
氣味進入鼻腔後會怎樣?
位於鼻腔後部的「嗅上皮」上,聚集著能感受氣味的「嗅細胞」。在這些神經細胞的前端,約有400種蛋白質充當嗅覺感受器。這些蛋白質接收到從鼻腔進入的氣味後,傳送信號至大腦。信號經過一處名為「嗅皮質」的部位後,再通過控制記憶的「海馬」和與情緒相關的「杏仁核」的器官對氣味特性進行判斷,然後將其傳送到大腦的前額葉。
當我們接受到檸檬氣味、玫瑰的香氣等氣味時,許多看似單純的氣味實際上是由數十種到數百種氣味成分混合形成的。根據所含氣味成分的種類,能與其匹配的受體種類也不同,導致引起的反應程度也不同。例如,檸檬氣味與受體A反應強烈,可是與受體C反應較弱。另外,也有玫瑰氣味與受體B和受體C的反應都強烈的情況。
實際上,人腦是以受體反應方法的「模式」來識別每種氣味的。如果把396種受體組合起來計算的話,人類可識別的模式數將是一個無比龐大的數字。我們正是利用這種機制來分辨豐富多樣的氣味。
判斷某兩種氣味是否類似也取決於該模式。由共同的受體引起反應,且顯示類似模式的兩種氣味,即便它們的成分不同,我們聞到氣味卻是相似的。例如,酸橙與檸檬具有類似的清爽氣味。實際上,這是由於酸橙與檸檬所含氣味成分激活了共同的受體,並且識別模式也類似。反之,若兩種氣味各自激活了自身所匹配的受體,且顯示為不同識別模式,我們就會將它們區分開來。
鮮為人知的是,當不同識別模式的氣味混合在一起後,其識別模式與完全不相干的氣味識別模式會變得一致。例如,腳臭氣味與香草氣味混合後,則會產生出與巧克力氣味相同的識別模式。所以這兩種氣味混合後,我們就能聞到類似巧克力的氣味。
腳臭氣味+香草氣味=巧克力氣味!?
消除異味的3種方法
為了消除異味,就必須從多種氣味成分中分辨出難聞氣味的「罪魁禍首」。而多數異味是由多種成分混合而成的。例如,體臭、未乾透衣物上的異味,均是由生存於皮膚表面的細菌或殘留在衣物纖維縫隙中的細菌,將皮脂和蛋白質分解後生成的混合物產生的。
用「氣味氣相色譜法」可以查明導致難聞氣味的關鍵物質。首先,用一種名為「嗅味計」的裝置抽出難聞氣味並分離出兩種以上的物質。之後,再由專業研究人員分辨出它們各自的氣味,搞清楚哪種物質在釋放難聞氣味,找出難聞氣味的「罪魁禍首」,就能確定消除異味的目標。
消除異味的方法大致可分為3種。第一種是「化學除臭」,讓氣味成分與其他化學物質進行化學反應,使之變成不產生氣味的成分。例如,房間和衣服的除臭噴霧劑的機制是,給酸性的氣味成分上噴灑鹼性物質使其中和,讓它變成中性的無臭味物質。
第二種方法是吸附氣味成分的「物理除臭」。將活性炭放大後可以發現,其中布滿了縫隙。讓氣味成分吸附在這些縫隙裡,從而減少了散發出來的氣味成分。例如,用於鞋盒與衣櫥的除臭劑就是使用了該方法。第三種方法名為「感覺除臭」。上文講解過腳臭氣味與香草氣味混合後,我們會感受到巧克力的氣味。應用該方法,可讓異味成分中添加其他氣味成分,讓它們脫胎換骨,變成我們喜歡的氣味。這種方法雖然是感覺除臭,關鍵是「調製」發揮作用。除此之外,對那些我們討厭的氣味,還可以用其他較強的氣味來掩蓋——「偽裝」法,該方法與感覺除臭屬於同一類。帶香氣的衛生紙用花卉的香氣掩蓋排洩物氣味,就是「偽裝」法的典型例子。除了上述消除氣味的方法之外,用抗菌的方法也能防止異味產生。若將因細菌活動而生成的氣味作為目標而消除,也能防止異味產生。例如,我們在沐浴露與洗衣液中添加消滅細菌的成分;針對產生氣味的酶,添加含有幹擾酶發揮作用的成分。不用其他氣味進行掩蓋,而是以消除難聞氣味「罪魁禍首」的方法,大多數需要結合其他方法一起使用。節選自《科學世界》2019年第10期