Девять запахов города

Из чего состоят наши любимые ароматы
Елена Клещенко («Химия и жизнь»    
специально для «Кота Шрёдингера»)    
иллюстрации: Наталья Дюкова    

Запахи — удивительный молекулярный конструктор живой и неживой природы. Два колечка с ветвистыми боковыми группами? — тополь распускается. Очень похожие колечки, но с двойными связями и меньшим количеством «веточек»? — машина проехала. Мы не претендуем на серьёзное исследование проблемы ольфакторной рецепции (проще говоря, восприятия запахов), предлагаем лишь экскурсию по ароматному городу.

Тополевые почки

Лучший весенний запах, пока не появились цветы, — тополевые почки. И ведь знаешь, какая липкая эта коричневая смола, а всё равно сорвёшь один нераскрывшийся побег.

Запах смолистый, бальзамический — кстати, англоязычные травники называют масляный экстракт тополевых почек Balm of Gilead, в честь библейского гилеадского бальзама, благоуханного и целебного. Из чего делали тот, точно неизвестно, но едва ли он пах приятнее. Использовать в лекарственных сборах городские растения не стоит: в весеннем воздухе мегаполисов, как мы увидим дальше, содержатся не только полезные и приятные компоненты. Но можно собрать почки с обломанных веток (а тополь — очень ломкое дерево, чуть ветер посильнее, и вся дорожка покрыта хворостом), высушить и сделать душистое саше, тряпичный мешочек с ароматным содержимым. Весна пройдёт — запах останется.

Чем пахнет тополь? Прежде всего сесквитерпенами — углеводородами специфического строения, а также их спиртами сесквитерпенолами (напомним, спирт с точки зрения органической химии — это углеводород плюс ОН-группа). Эти соединения отвечают за многие растительные запахи и в большинстве своём обладают противовоспалительными и бактерицидными свойствами. Сесквитерпенолы тополевой смолы — это, например, эвдесмолы; у (+)-альфа-бисаболола запах несильный, цветочно-перечный, зато, как пишут журналы, очень целебный: в перечне его достоинств есть даже противораковая активность. Сесквитерпены запаха тополя — гамма-кадинен, селинены.

Первые капли дождя


Поэты и писатели не раз отмечали, что первые крапинки дождя в сухой пыли пахнут по-особенному: не водной свежестью и не обычной мокрой землёй, а чем-то таким волшебным. У этого запаха даже есть имя собственное — петрикор (от греч. petra — камень и ichor — жидкость, которая течёт в жилах богов). Слово придумали Изабель Бир и Родерик Томас; они предполагали, что этот запах как-то влияет на прорастание семян: то ли замедляет его, то ли ускоряет. Статья об этом вышла в журнале Nature за 1964 год. Гипотеза неплохая: зря, что ли, после первого дождя тут же всходит трава?

Надеюсь, мы никого не шокируем сообщением, что этот особенный запах создают почвенные бактерии актиномицеты. Они синтезируют вещество под названием геосмин. (Между прочим, он относится к терпеноидам и немного похож на сесквитерпены.) Геосмин накапливается в почве, а когда вода пропитывает землю, из неё вырываются пузырьки воздуха, лопаются и выбрызгивают раствор геосмина в виде аэрозоля. Нюхать это вещество приятно, а вот пить воду, пахнущую геосмином, — не очень: её запах воспринимается как землистый. Может, потому мы улавливаем запах геосмина в концентрации всего пять частей на триллион, что брезговать мутной водой полезно для выживания — высокая чувствительность нашего носа к этому веществу хоть как-то страхует от дизентерии и прочих неприятностей? Кстати, геосмин придаёт специфический вкус свёкле и пресноводным рыбам: сомам и карпам. Но разрушается в кислой среде, так что уксусная заправка для винегрета и кислый маринад для рыбы поправят дело.

А начнётся первая в году гроза, и к запаху геосмина добавится запах озона О3: он образуется из кислорода О2 под действием электрических разрядов, и нисходящие потоки воздуха приносят его к земле.

Мокрая собачья шерсть

С собакой, когда она попала под дождь или наплавалась в пруду за утками, почти такая же история, как с землёй. Её, собаки, аромат тоже раскрывается в полной мере благодаря распространению душистых веществ в виде аэрозолей, а производят эти вещества бактерии и дрожжи — обитатели собачьей шерсти. Прежде чем говорить «какая гадость», давайте вспомним, что на коже человека также обитают и дрожжи, и бактерии, и неповторимый запах волос любимой... ладно, вы поняли.

Ввиду невысокой практической значимости мокрых собак их запах изучен существенно менее подробно, чем запах жареного мяса или свежего хлеба. Но кое-какие результаты есть. Пилотное исследование провели сотрудники компании, производящей товары для животных, — надо же понимать, что именно должен отмывать собачий шампунь.

Многие из этих веществ по отдельности пахнут приятно. Горький миндаль (бензальдегид), цветы и фрукты (фенилацетальдегид, ацетальдегид, 2-нонанон), жареные орешки (2-метилбутаналь), грибы (1-октен-3-ол), и даже запах фенола не все считают отталкивающим. Правда, п-крезол и диметилтрисульфид пахнут противно, у 2,3-диэтил-5-метилпиразина землистый запах. Сумма же этих слагаемых безошибочно определяется как «пахнет псиной». Ладно, потерпим, животное тоже имеет право на весенние радости.

А вот мои знакомые короткошёрстные собаки пахнут преимущественно 1-октен-3-олом — фенолом и крезолом почти не воняют.

Кошачьи метки

Цитируя Сашу Чёрного: «Весенний брак, гражданский брак — спешите, кошки, на чердак!» Хотя в современных российских городах они больше любят подвалы. Проходишь мимо подъезда, поворачиваешь в арку — и сразу понимаешь: Кот жив.

Моча кошек и в особенности котов содержит сильно пахнущее вещество 3-меркапто-3-метилбутан-1-ол (ММБ). Возникает оно при распаде почти лишённого запаха фелинина. Распад идёт медленно, поэтому запах «расцветает» постепенно; если субстанция попала, скажем, на ботинок, масштаб катастрофы осознаётся не сразу. То же самое вещество придаёт запах и моче многих диких кошек, до рыси включительно.

Вопреки распространённому мнению, ни фелинин, ни ММБ не имеют отношения к кошачьим аллергенам. Аллергию на кошек вызывают белки, содержащиеся в секрете сальных желёз, слюне и других выделениях организма животного. Кстати, и к кошачьим феромонам фелинин и ММБ относят лишь предположительно. Про другие, менее ароматные вещества доказано, что они вызывают у кошек характерное поведение вроде валяния с урчанием, про эти — нет. Но ММБ, бесспорно, помогает кошкам и особенно котам обозначить границы территории. Даже представителям других видов всё понятно. Пожалуй, единственное, что можно сказать в оправдание этого запаха: его не выносят мыши и крысы, они всячески стараются избегать мест, маркированных ММБ.

Шашлык

О запахе шашлыка на открытом воздухе мы подробно и с чувством писали в «Молекулярной кухне» («КШ» № 5 (07), 2015 г.).

Запах сырого мяса не слишком выразителен, но оно содержит вещества, которые при высоких температурах образуют летучие компоненты с соблазнительным ароматом. Когда мясо жарят, в нём идёт реакция Майяра: аминокислоты взаимодействуют с сахарами. Продукты этой реакции — сотни летучих веществ. Оттенки запаха, естественно, зависят и от состава маринада, и от того, что мы жарим: говядину, баранину или курятину. Видовые особенности шашлычных ароматов зависят в том числе от состава жиров, но, очевидно, не только. Так или иначе, соотношения некоторых летучих компонентов различаются очень сильно. Например, жареная говядина пахнет 12-метилтридеканалем, в аромате курятины или свинины его существенно меньше.

Да и сам по себе запах древесного дыма не только делает вкуснее шашлык, но и напоминает о каникулах и приключениях.

Шпалы

Весна — время путешествий, и кто же не любит запах поезда! Хотя на самом деле это запах не вагонов, а железнодорожных путей. Рельсы лежат на шпалах, шпалы пропитаны креозотом, который защищает дерево от гниения. А креозот — то самое вещество, по следу которого, как говаривал Шерлок Холмс, хорошо обученная собака пойдёт хоть на край света. Запах действительно мощный. Строить из дерева, пропитанного креозотом, жилые домики — плохая идея: аромат его силён, а среди летучих веществ есть вредные для здоровья. Однако всё новые и новые умельцы задают вопросы на химических форумах: построил сарайчик из старых шпал, он воняет — как избавиться от запаха?

Креозот — продукт перегонки древесного или каменноугольного дёгтя, и нетрудно увидеть его родство с запахом дыма. Казалось бы, гадость, но сила ассоциаций превращает этот запах в один из самых любимых, как показывают опросы. Креозот — купе и стук колёс — проснуться в другом городе.

Булочная

Сказочный аромат свежевыпеченного хлеба в весеннем воздухе... Тут, как и в случае шашлыка, важную роль играет реакция Майяра, а также карамелизация сахаров. Некоторые компоненты запаха образуются благодаря дрожжевому брожению — выпечка из бездрожжевого теста пахнет немного иначе.

Карамелизация даёт нам мальтол и изомальтол, сладковатый запах свежей корочки. Названия происходят от английского malt — солод: эти вещества также были найдены в обжаренном солоде, то есть пророщенных зёрнах злаков, из которых делают пиво и прочие напитки. Ключевым же ароматом дрожжевого белого хлеба считается 2-ацетил-1-пирролин. Он, как и 2-ацетилтетрагидропиридин, — продукт реакции Майяра, взаимодействия сахаров с белками. Альдегиды (Е)-2-ноненаль и (Е,Z)-2,6-нонадиеналь отвечают за запах мякиша; что интересно, ими же пахнет свежий огурец. Не знаю точно насчёт любимой петербуржцами рыбки корюшки, которая, как известно, тоже пахнет огурцами, — надо бы сделать этой рыбке газовую хроматографию с масс-спектрометрией. Но, скажем, в аромате свежеприготовленной форели (Е, Z)-2,6-нонадиеналь присутствует. Диацетил имеет маслянистый запах. А вот концентрация 3-метилбутаналя и метионаля выше в запахе свежего ржаного хлеба. Что-то есть захотелось...

Варёная кукуруза

Простой и полезный российский стритфуд — варёная кукуруза, ещё тёплая, сочная, натёртая солью. За её аромат отвечают на удивление простые и небольшие молекулы: диметилсульфид, этанол, ацетальдегид, сероводород, этантиол, метантиол, ацетон. Есть и менее летучие компоненты: ацеталь, диметилпиразин, деметилэтилпиразин, но правит бал вот эта низкомолекулярная мелочь. Диметилсульфид — наиболее важный компонент запаха кукурузы, как свежей, так и варёной. Запах этого вещества в чистом виде чаще описывают как «капустный»; нехимик, вероятно, назвал бы его просто вонючим. А вот при сильном разбавлении получается кукуруза, диметилсульфид даже используют как пищевой ароматизатор. Он участвует в формировании запаха варёной свёклы, капусты, спаржи и морепродуктов. Этантиол, также известный как этилмеркаптан, добавляют в бытовой газ как одорант, чтобы хозяева не проморгали утечку: люди чувствуют его запах в очень маленьких концентрациях. То, что мы именуем «запахом газа», — это он и есть.

В запахе свежей кукурузы доминируют более длинные молекулы спиртов: 2-нонанол, 2-гептанол, (Z)-4-гептен-2-ол, 2-ундеканол, нонанол, 3-ноненол. А в попкорне появляются вещества, похожие на «хлебные», в частности тот самый 2-ацетил-1-пирролин, который мы обоняли в хрустящей корочке, и 2-фурфурилтиол — взятый в чистом виде, он пахнет жареным кофе. Маслянистый запах ароматизированного попкорна может быть обусловлен диацетилом.

Бензин

Мы, горожане, токсикоманы. Многим из нас, судя по результатам опросов, нравится нюхать всякую гадость. Заполненные машинами улицы нам дом родной, а запах бензина кажется приятным и даже успокаивающим, хотя, конечно, есть и те, кто его ненавидит до тошноты. Для экспертов в этом деле нет единого «запаха бензина» — разные его сорта, произведённые разными ­компаниями в разных частях света, благоуха­ют по-разному. Например, «зимние» бензины, которые у нас в стране применяются там, где зимы по-настоящему холодные, содержат больше легкоиспаряющихся фракций, чем «летние»: это облегчает запуск двигателя при низких температурах. На автомобильных форумах советуют избегать бензина, который имеет «неприятный» запах, — хорошее топливо, понятно, для автолюбителя всегда пахнет ­замечательно.

С точки зрения простых смертных этот запах образуют ароматические вещества. Для химика «ароматический» означает «имеющий в структуре одно или несколько бензольных колец», но эти конкретные соединения ароматические и в изначальном смысле слова.

Что до выхлопных газов, их неприятный запах может быть вызван сероводородом, который образуется из небольшого количества серы в бензине. Но если бензин ­хороший и двигатель работает нормально, совсем уж отвратительной вони быть не должно.


Впервые опубликовано: «Кот Шрёдингера» №4-5 (30-31) за апрель-май 2017 г.