气味学的介绍?产生气味的物质生物学上称
气味学的介绍
正在筹备建立的学科。从人类目前已经掌握的有关气味的全部学问来看,“气味学”应包括“化学气味学”、“物理气味学”、“数学气味学”、“生理气味学”和“心理气味学”这五门学科。
产生气味的物质生物学上称
信息素,也称做外激素,指的是由一个个体分泌到体外,被同物种的其他个体通过嗅觉器官(如副嗅球、犁鼻器)察觉,使后者表现出某种行为,情绪,心理或生理机制改变的物质。它具有通讯功能。几乎所有的动物都证明有信息素的存在。1959年发表雌蚕蛾会分泌性信息素,是科学界证明了性信息素是存在的。
扩展资料
从低等动物到高等哺乳动物都有信息素。几乎所有的动物都证明有信息素的存在。1959年发表雌蚕蛾会分泌性费洛蒙,是科学界证明了性费洛蒙是存在的。费洛蒙一词源于希腊文的“phero”(意指“我携带”)与“hormon”(意指“刺激”),合起来意思是“我携带刺激物”的意思。
由于信息素靠外环境传递,这种化学物质由外分泌腺 ( exocrine gland ) 所分泌,分子很小,可随风飘逸再借空气流动快速的传播到各处去。它是动物界包括人类、哺乳动物、昆虫(蜜蜂、蚂蚁、飞蛾)等同物种之间相互沟通,并发出求偶、警戒、社交、合作等讯号的讯息分子。
气味学的心理气味学
气味的好坏优劣,几种气味混合以后给人的感觉如何,这类问题是调香师和评香师的职责范围。千百年来调香师们大量的工作积累了丰富的经验,调香术的书籍、文章也多得不可计数,但这些都还只是人的感性认识而已,把它们提高到理性认识还有很长的路要走。
香味对人的心理和生理作用是巨大的,不可忽视的。由于鼻子是大脑唯一暴露在外面的部分,大脑直接“闻香”,不同的香气刺激大脑立即作出反应,而大脑是人体的“最高司令部”,它指挥着全身所有的组织和器官有秩序的工作和应付各种紧急状况。,少量的香料分子就能通过大脑这个“最高司令部”对全身各种“发号施令”,做到药物所不能做到的事。
由芳香治疗学延伸出的芳香心理学是专门研究人吸入香料后与人的心理状态内在关系的科学,它用实验和各种测量仪器的测量结果来证实芳香疗法的效果,能定量地表示出来,使芳香疗法走上科学的道路。
脑电波薰衣草油、桉油、檀香和α-蒎烯的香气会引起人的α-波活动性增加,而茉莉花香气会增强人的β-波活力。
随伴性阴性脑电波变化(简称CNV)这是脑电图上记录的一种慢的向上移动的脑电波。发现茉莉花香气在大脑皮层前部和左中部的CNV引起明显的增加,同喝咖啡后的CNV变化是同一方向,这是兴奋的表现;而闻了薰衣草油香气CNV呈显著的下降,说明有镇静作用。柑桔味和有些花香也会增加CNV,表示快乐、兴奋,麝香、檀香等香气则使CNV下降。
心脏收缩期血压当一个人受到一点轻微的生理压力时,典型的表现是心脏收缩血压升高,适度吸入肉豆蔻油、橙花油、缬草油的香气后会明显地降低这种升高了的血压。
微小震动温血动物的一种细微的抖动,受肌肉扩张而影响。人在闻了桔子、薰衣草油后会减少微震的频率和振幅,表示得到了松弛,而茉莉、甘菊、麝香气味则会增加这个参数。
心率探测出柠檬香味会使心率减速,而玫瑰香气会使心率加快。心率和CNV在同一香气条件下的变化趋向是一致的。
瞳孔扩大发现所有香气刺激后都会诱起瞳孔扩张,表示激动。
大脑的血液流动人在吸入1,8-桉叶油素(桉叶油的主要成份)的香气时,大脑血液流动都增加,说明大脑皮层活力增加了,连不能辨别嗅觉的人也一样,说明这不能是条件反射的结果。
“带头学科”理论
在1730年以前的200年中,力学在起带头学科的作用;整个19世纪,由化学、物理学和生物学一组学科成为带头学科;继之,微观物理学逐渐取代了上述一组学科,成为带头学科,为时50年;在1950—1975年间,控制论、原子能科学、宇航学为带头学科;在1975—1988年间分子生物学为带头学科;尔后将让位于以心理学为中心的一组学科作为带头学科。
“芳香心理学”和“心理气味学”都是心理学的一部分,可以看出,目前它们正与心理学的其它组成部分以及相关学科成为当今及今后一段时期整个自然科学发展的带头学科。
认识带头学科,对科学发展的意义是不容低估的。尤其是由于带头学科向其它学科的渗透从而形成许多新兴跨学科研究领域,研究范围扩大了,研究成果增多了。
随着“心理气味学”作为心理学的一个组成部分而成为当今自然科学的带头学科之一必然在较短的时期内取得较大的进展,为整个“气味学”的建立打下坚实基础。“气味学”也可能继心理学之后成为本世纪的带头学科!
不管“气味学”是不是可以成为自然科学发展的带头学科,21世纪是香味世纪,也必将是“气味学”大放异彩的世纪!
气味学的概论
1气味学的主要论点
气味学是嗅觉的科学,是生命科学的范畴,是专门研究生物界如何利用嗅觉谋生的科学。它与生物学、医学、化学密切相关,属于边缘科学。气味学是个空白学科,词典上无这一名词,世界上无此学科,亦无专著。
人有眼耳口鼻身(皮肤)五种感觉器官,脊椎动物也有,它们产生视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉,视觉建立了光学,听觉建立了声学,触觉产生了许多物理量,唯味觉与嗅觉没有建立相关的学科,原因何在?味觉与嗅觉是化学反应,而化学起步较晚,人们对味觉与嗅觉的产生机理还处在朦胧阶段,研究难度较大,也没有专门机构进行系统地研究。对气味的研究是各取所需,分属于食品、化妆品、侦察、环保、虫害的生物防治等不同领域。
嗅觉在五种感觉器官中的地位应该是排第一位的。对动物而言,生命中最重要的两件事就是觅食与繁衍后代。多数动物觅食靠嗅觉,辨别毒物更离不开嗅觉,鼻子长在口的上方,鼻孔正对嘴巴。找配偶交配靠嗅觉感知求偶素,认亲子亦靠嗅觉。关于动物、植物、微生物对嗅觉的依赖程度作为专题讨论。本文就气味学的主要论点概述如下
一、气味是物质最重要的特征之一,最能代表物质的本质,一种物质一种气味,没有相同气味的两种不同物质,物质不变其气味不变,气味改变了物质一定发生了质的改变;
二、没有绝对不挥发的物质(在绝对零度-273℃以上时),任何物质都有气味产生;
三、任何生物都有呼吸,是新陈代谢活动的表征,而呼吸系统与嗅觉系统是相关联的,因而任何生物体都有嗅觉;
四、任何生物的嗅觉都有一定的感知范围,也必有它的盲区。生物嗅觉的感知范围,仅仅与它的生存需要有关,与生存有益的为正相关,与生存有害的为负相关,与生存无关的气味是它的盲区。也有特殊情况,如氧气、水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳与生存相关,而人对它们无感觉,是因为它们一直存在于空气中,人们不需要刻意寻求或防范它们,所以人的嗅觉中枢删除了它们的气味信号。沙漠之舟的骆驼需要找水源,它就保留了对水蒸汽的敏感。曾经历一氧化碳中毒的人就不同程度地恢复了对一氧化碳的敏感性;
五、生物的排泄物或分泌物是极复杂的混合物,化学成份达数百种,组成一混合气味代表该物种,种群之间又有区别,使之能识别亲族,如蚂蚁、蜜蜂、鸟兽等。好狗不咬亲戚,就是能识别血缘关系。同种群的个体又有差异,所以警犬能凭气味追踪;
六、动物的气味还随饮食、疾病、情绪而临时变化,生物还能有意识地释放特殊气味,用作信息交流或攻防武器;
七、生物的进化程度愈低,对嗅觉的依赖性愈高;
八、许多植物能释放气体用于消除空气中对其生长有害的气体;
九、气味是生物界的共同语言;
十、嗅觉是生命的守护神;
十一、气味有互补性,互补的气味能自动结合,变成一种新的物质;
十二、嗅觉能感知混合气味,但不能准确分析混合气味的组成成份;
十三、生物对单一毒物能产生适应性,而对混合毒物很难适应,生物就是靠产生混合毒物保护自己的;
十四、长期的单一毒物能使生物物种发生变异,而低等生物的变异比高等生物来得容易;
十五、生物产生新毒物保护自己或产生新的解毒物质以适应环境变化,简称产毒与解毒,这种生物体内的化学变化贯穿生命的始终,终将引起基因的变异,推动生物的进化;
十六、香与臭、毒与非毒是相关联的。香是嗅觉对有益健康气味的感受,臭是嗅觉对有害气味的感受。香与臭对不同生物物种来说不完全相同,对同种生物的个别个体也有差异。香与臭跟气味的浓度也有关系,很香的东西有时浓度过大会感到臭,有些极臭的东西浓度过低时是香味,如麝香和香蕉水;
十七、人对天然物的毒与非毒靠气味判断准确率很高,对人工合成的化学物质的判断准确率稍差,是以已知物的气味参照对比而来,往往会错判,但接触日久会自动纠正过来。动物不吃天然毒物,对化学毒物缺乏分辨力而上当,上过当之后会醒悟,这不仅仅是老鼠能做到,包括昆虫和细菌,它们还能把自己的觉悟告诉同类,使大家都具有防范能力。
十八、微生物的攻防武器是产生内毒素和外毒素,植物的攻防武器是次生代谢物,一部份低等动物也靠产毒。进化程度高的动物有免疫系统,其死亡后免疫系统亦死亡,植物的次生代谢物(免疫物质)在死亡后能保持很久,所以动物尸体易腐;
十九、植物靠多种次生代谢物御敌,这就限制了动物的食源,吃者恒吃,不吃者永不吃。植物药物不会产生抗药性的根源在于此;
二十、植物的次生代谢物常为药,在于它有解毒、杀菌、毒虫功效,植物的化学成份愈复杂,药用价值愈高,天然药物以植物为主也;
二十一、许多植物有净化毒气的能力,从植物中提取空气净化剂可行并已取得可喜的成就,这就是“敏芝异味消”,被称为《还地球一个清新》的技术;
二十二、气味致病又治病,植物依天又医天是气味学的重要观点,人菌之战应以植物为武器;
二十三、化学农药和抗生素产生抗药性的根源是化学成份单一;
二十四、传统医学与现代医学的矛盾对立是自然科学中的怪现象,它们能够统一,统一的途径是宏观理论与微观理论的结合,西药的复合化与中药的精炼化(不是提纯)将抹去中西药的界线;
二十五、人类嗅觉的退化不是进化的必然,而是危险的信号和警钟,环境污染与疫病流行皆因人类失去了生命的保护神;
二十六、用眼睛观察出生物界谁吃谁得出食物链理论,而用鼻子“观察”生物界是谁都不让谁吃,得出反食物链理论;
二十七、中医用口味(甘咸辛苦酸)解释药性,得到的是药物滋补性能,扶正祛邪。用气味研究药性可以得到解毒、灭菌、杀虫机理,有助于推动中医发展。
2气味波
人类的生存空间存在着3种波,即声波、电磁波和气味波。前两者已建立了相应的学科,唯后者我们既熟悉又陌生,说它熟悉是司空见惯,说它陌生是很少有人提到它。
气味波的发生源是挥发性物质和生物体,它比声波、电磁波的发生源要广,且被一切生物所利用,堪称生物界的共同语言。
声波、电磁波与气味波共有的特点是有发生源;具有传播性;能定向;有可接收性。
气味波是气味学研究的范畴,因为气味学尚未建立系统的学科,所以气味波这一名词还未提出。气味波是气态分子,有空气的特性,但又有别于空气。
空气是指充满大气层的氮气、氧气、二氧化碳、水蒸汽和微量的隋性气体氦、氖、氩、氪、氙,尘埃和微生物是它的杂质。它的密度随海拔高度而渐减,又受温度影响形成气压差而成风。空气分子的布朗运动是空气的等密度性和成份均匀性的原因。
气味物质是物质和生物散发在空气或水中的气态分子,它有扩散性,它的密度与扩散的距离成反比,所以显示出方向性。物质的挥发度和蒸汽压差异很大,所以有许多物质不能成为气味波发生源。生物的分泌物和排泄物往往具有很强的挥发性(包括它们呼出的气体和有意识地释放的气体),所以每个生物体都是一个气味波发生源。
新陈代谢是生命存在的表征,呼吸是新陈代谢的表现,而呼吸系统与嗅觉密切相关。植物和微生物都有呼吸,而它们是否都有嗅觉是个有待证明的公理。
3气味研究的误区
人有鼻子,天天在闻味,遇到难闻的气味就逃避,遇到腐臭或怪味的食物就拒食,还经常靠鼻子分辨一些东西,还用香味美化环境,刺激食欲。对气味的研究还很肤浅,甚至还有许多模糊或错误的观念,使气味学的研究误入歧途。表现在以下几方面
(一)以人划线,把人能闻到的气味叫气味物质,把动物、植物、微生物的嗅觉排除在外。
光波与声波同是感觉器官得到的信号,它们并未以人划线。对人而言,可见光的波长在7.7×10-5与4×10-5CM之间,在此区域以外的称红外光或紫外光,它们有可能被其它生物感知。声波频率在20—2000周之间,在此区域以外称次生波与超声波,也会被某些生物感知。按此推理,对气味可以分为可感知气味与不可感知气味方妥。可感知气味与不可感知气味是指人类而言,它不能以某种物理量定量。它也可以用标准划分,即用与生存相关(有益或有害)与不相关来划分。嗅觉是为维系生命而设的,它的感知范围有特定性。有些气味要接收,有些气味要舍弃,以防干扰,像电台要调频一样。假若一切光、一切声都接收,眼睛和耳朵也受不了。
美国学者蒙克里夫花了很大精力试图找出气味物质与非气味物质的分界线,他用挥发度、蒸汽压、丁泽尔效应、拉曼位移等物理或化学的方法进行分析,没有收获。
求偶素是每种动物都有的,但各不相同,求偶素仅对同种动物有吸引力,即能被嗅知,不同种的动物嗅不到。而找出不同动物的求偶素的物理特征却很困难,虽化学成份不同但无明显规律可循。
(二)嗅觉疲劳说有待商榷。
入芝兰之室久而不闻其香,入鲍鱼之肆久而不闻其臭,人们把这种现象解释为嗅觉疲劳。
视觉会疲劳,是长期注视某种目标(如看书、刺绣)眼肌需要调节水晶体的焦距,会有酸楚的感觉,要做眼睛保健按摩或远眺一会儿,放松一下晶体调节肌,若是漫无目的地浏览,则视觉不会疲劳,对眼下的景物可能视而不见,没有印象或印象很淡泊。长期在噪音下工作,也有充耳不闻的感觉,而对留意的声音,尽管很细小,混在噪音中也能听得见,这是听觉神经的屏蔽与选择作用的结果。
嗅的过程没有肌肉运动,是嗅觉细胞接受化学刺激,神经的传递也靠化学物质,用疲劳一词不妥。为什么久而不闻其臭呢?当嗅觉把气味信息传递给大脑以后,若人没有离开这个环境,原气味又没有发生浓度的变化,大脑就屏蔽了这一气味信号,准备接收新的信息。
(三)人的嗅觉的退化是不用则废吗?
人和狗相比,嗅觉的灵敏度差异太大了。
人的生存条件的改善,使对嗅觉的依赖程度大大降低,不再靠鼻子找食物,固定的夫妻不靠求偶素的吸引,过家族生活和社会关系人情化不需要靠气味辨血缘关系,不用担心猛兽的侵袭等等,这些动物必需具备的嗅觉功能人类亦不再是迫切需要。
法国国家科学院微分子生物研究中心一小组对人的20—50个不同的染色体区域进行仔细搜寻之后,找出了1000个有关嗅觉的基因,并对它们分别进行了研究和分析。研究结果发现,这1000个嗅觉基因中,有72%的基因已经失去了原有的功能。
如何看待这一问题呢?
不用则废是自然规律,是进化的表现,勿需操心,这是社会的现实。人们忽略了隐藏在背后的极大危险,即嗅觉被破坏的严峻现实,任其发展,将有灭顶之灾。
不会说话是哑巴,听不见叫聋子,看不见叫瞎子,闻不见叫什么?不算病。不以为是病,也不医治,也无法医治。嗅觉不灵或完全失灵的人有多少?谁也不去调查。长期在化工厂工作或接触有毒气体的人有几个有灵敏的嗅觉?一个也没有!毒气对嗅觉的破坏作用确实存在着,就成年人和儿童的嗅觉加以比较,差别就很明显,比年龄对视觉、听觉的影响明显得多,这并没有引起重视,甚至不屑一提。
人们失去了对毒气的警惕,认为臭一点没关系,把臭与毒割裂开来。臭味,就是嗅觉告诉大脑有毒气存在,要逃避。这一点人没有动物聪明。人要研究并合成毒物,并把它当成建筑材料、生活用具、化妆品,用它来美化生活,人们强迫自己从事有毒气的工作,安于在有毒的环境中生活,破坏了嗅觉,损害了健康而不自知。环境污染就是这样一步一步地加重的。生活在充满毒气的环境里的动物,它们的嗅觉能不被破坏?它们觅不到食物,找不到配偶,花儿没有昆虫传粉,它们不就断子绝孙了吗?
嗅觉是生命的守护神,保护嗅觉就是保卫生命。忽视嗅觉健康问题已经到了刻不容缓的地步!
4气味是生物界的共同语言
全世界有多少个民族?使用多少种语言?没有翻译是无法沟通的。同是操汉语的中国人,各地的方言也阻碍着交流,所以提倡普通话,以利交往。
地表生物分为动物、植物和微生物,共同居住在地球上,互相依存,彼此要沟通信息,它们有一种共同语言——气味。
动物之间用气味做信号的情况更是多样化。动物识别种群新族主要靠气味。蜜蜂进不错蜂箱。把一只蚂蚁隔离两个月后放回原蚁群,同群蚂蚁还认识它。母猪认仔靠气味,不是它下的崽不让吃奶,若把母猪的粪尿涂在其它窝小猪身上,母猪便认作亲仔。
不同蚁群咬架,它们靠气味指挥进攻或后退。非洲一种蚂蚁行进时总排成一字长蛇阵。你从行列中间任意取走一只蚂蚁,被取的蚂蚁立即释放一种报警气味,后面的蚂蚁一个一个接着释放,后面的蚂蚁就四处逃散,而前面的蚂蚁仍排队行进不受影响。不同类的动物也能用气味进行信息交流,包括人与动物之间。人遇到恶狗,人若怕狗,人就散发一种恐惧气味,狗会靠近你狂吠甚至咬人,人若不怕狗并准备进攻,狗就与人保持一定距离,并随时准备逃跑而不断地后顾。
夜猫子进宅,无事不来。病危之人发出的气味能被猫头鹰闻到,从远处飞来落在树上或屋顶上鸣叫。
人发怒时呼出的气体是有毒的,把它充入水中可以杀死老鼠。所以猫或狗咬架前大声呜呜,是一种示威语言,也是释放毒气,弱者往往不战自退。
老虎用尿划定疆界,尿就是警示语言。
动物病了,它们会凭气味找到草药,而这些草药是它们平时所不吃的。
微生物的发现才三百多年,是一个名叫列文虎克的荷兰人用自己制做的放大镜看到的。微生物虽小,它的胃口却很大,一个细菌在一小时内消耗的糖份换算成粮食,够一个人吃五百年。细菌无口,它的体表都能吸收营养,它落到了营养物上,就分泌一种酶,把食物分解了再一点一点地吸收。细菌怎么知道它落到了什么地方呢?该不该分泌消化酶进食呢?是靠看还是靠闻味?大家不难分析。
细菌会传递抗药性,不直接接触亦可完成传递,那么这种间接传递靠的是什么呢?就目前的科学水平而论,无外乎光、声、味三类,三者哪种可能性较大呢?气味。敏感细菌变成了抗药菌株,它体内的物质有了化学变化,这变化必然引起气味改变,气味也是物质,生物接受了物质刺激而引起改变是现实的。
隧道试验更能说明问题。
在空气隧道的两端,分别放置同种细菌,一端是已产生抗药性的菌株,另一端是未产生抗药性的菌株,这样敏感菌株就可以获得抗药性。若将空气隧道中间隔断,使空气不能流通,而不妨碍光和声的通过,结果是抗药性的传递不复存在。
微生物同族相亲,排斥异已,这一点是一切生物的共性。微生物排斥异已是为了争夺食物,独占地盘,使自己有更大的繁衍空间。动物、植物和微生物各有不同的独占地盘的办法。
微生物的办法是产生外毒素和造成只适合自己生存的酸碱环境,使得某些微生物不能在它的势力圈内存活或繁殖。在自然界和人体内这种现象很普遍。抗生素就是巧妙地利用了微生物治微生物的办法。外毒素的气味掩盖了周围物质的气味,使优势菌生存的周边地区,其它菌也不能生长。识别食物、独占地盘、传递抗药性,这三者对微生物来说,还有什么比这更重要呢?而微生物的这三种能力的产生很大程度上依赖嗅觉器官。
微生物工程已经渗入到许多领域,成为当代尖端科学的重要方面军,,研究微生物的感觉器官,研究它们适应环境的能力,气味学不失为一个重要的突破口。特别是找到产生抗药性的根源是战胜疾病的当务之急。提出一种假设,不啻于打开一个通道。单一化合物是细菌产生抗药性根源的问题,根本原因在于单纯毒物易使基因产生突变。
气味是生物的共同语言,这是生命科学的一个大命题,也是医学界必须搞懂的问题,彻底解决需要几代人的努力。
气味学的简介
气味学是一门嗅觉的科学,是生命科学的范畴,是专门研究生物界如何利用嗅觉谋生的科学。气味是物质最重要的特征之一,最能代表物质的本质。
嗅觉是生命的守护神,是辨毒工具,是接收信息的主渠道,产生气味就是发送信息,气味是生物界的共同语言。
植物依天又医天。物将太阳能转化成化学能、将无机物转化成有机物,保持大气中氧气的含量,才能给人和动物赖以生存的条件。植物产生次生代谢物(毒素),部分低等动物和微生物产生毒素,就形成了反食物链。草食动物和微生物要获取食物,就得产生化解植物毒素的分解酶。这种产毒与解毒的斗争,贯穿生存斗争的全过程,每时每刻都在进行着。
气味学的数学气味学
上一个世纪拓扑数学、模糊数学、分形数学和混沌数学的建立和迅速发展为气味学的建立打下了数学基础。目前分形数学和混沌数学的一些理论用来解释某些气味方面的问题比较令人满意。
香味的数学模型
D=(lnK)/(lnL)
这个香味的数学模型可以用数学语言解释众多气味方面的现象和“成因”。用各种香味物质的“三值”(香比强值、留香值和香品值)和“气味ABC”数据计算出K值和L值,从而得出一个混合物的分维(D值),就可以对这个混合物的气味进行一番评价了。
这仅仅是“万里长征走完了第一步”,真正建立气味学的各种数学模型还是要花相当大气力的。
气味学的物理气味学
气味分子特有的化学信息怎样变换成嗅神经的电信号(脉冲),至今已有二十多种学说,归纳起来不外乎两类,即微粒子学说和波动学说。
微粒子学说认为香是由物质的分子或粒子的物理、化学作用产生的,该作用是由化学分子内部振动引起的,波动学说把香感觉的机理视同听觉和视觉,认为香是由香分子的电子振动产生的。
这两种学说按嗅香机理又可细分为振动学说、辐射学说、物理化学学说和化学学说等。这些学说都各有千秋,至今未有定论。物理学的进展可能支持其中某一学说进一步发展而建立在科学的基础上;也可能反过来,对气味的本质研究发现了前所未有的内容,为物理学又增添了一门新的学科,就像声学和光学一样。
气味学的原理是什么
气味学的定义是研究动物、植物和微生物三界生物的嗅觉与其生存关系的科学叫气味学,重点研究气味、嗅觉、生命三者的关系。
气味学的化学气味学
100多年来对“香料化学”的研究为这门学科打下了坚实的基础。麝香、檀香和各种花香香气与化合物结构的关系已找到了不少规律性的东西,香料化学家继续努力,终将会把化合物结构与香气的关系建立起来。
分子结构和香气之间的关系(SOR)是香料工业和生物学中最复杂的课题之一。尽管经过百年多的努力,它仍未能解决,而且新香料的分子结构设计和合成依然主要地依靠试验和改错的方法。
目前在这领域主流的理论来自美国加州的阿莫尔。
1970年,阿莫尔提出在鼻子中存在一些不同类型气味感受器,每个感受器只认识特殊立体形状的气味分子,由此产生嗅觉信号传到大脑。
1996年,图林博士提出一个基于非弹性电子隧道光谱概念(IETs)的一个生物学光谱理论,根据这一个理论,鼻子中气味感受器藉由气味分子的振动光谱来区别不同气味特征,而不是分子的立体形状。
图林相信,在气味特征和它们的振动光谱之间应该有一定关系。他计算了属于不同香型且结构各异的香料分子振动光谱,如苦杏仁、麝香、琥珀、木香、檀香和紫罗兰的香料,它们的振动光谱清楚地显示与各自香味特征的关连,但有少数例外。
最近,纽约洛克菲勒大学的二位研究员用图林建议的方法,对他的振动理论进行测试,但没发现任何支持它的证据。要彻底了解嗅觉的机理及分子结构与香气的关系,仍然任重道远。
味道——气味学的科普
无意中我看到一个笑话,很有意思,是经典的小明体。摘录如下(原本的基础上略微补充)
小明老师,水蒸气还是水吗?
老师小明提的问题真棒,水蒸气只是水的存在的不同的形式,还是水,严格意义上来说,冰也是水的另一种存在形式,也是水。
小明鼻子与口腔是不是连通的?
老师,咱们学过,鼻子是气体进入的通道,口腔是食物进入的通道,他们是连通的,有时候,呛了就是口腔的食物进入鼻腔了。
小明那我闻到尿的味道是不是相当于喝尿了?
老师滚!
老师的暴跳如雷只是段子的夸张表达,其实如果真实的老师遇到这样的学生小明,会如遇珍宝。我们纵观他们的对话,会发现小明思路清晰,逻辑感极强,堪比《理想国》里面的推理。这样的学生有这样的辩论技巧,层层诱导老师走进他的结论,而结论确是如此的荒诞,让我们不禁感叹小明的思维能力之强。
我的关注点不在“滚”上面,我的关注点在“我们闻到尿的味道是不是相当于喝尿”这里。如果真是这样,那我们去洗手间就相当于间接喝尿,不论多少,每次一去洗手间,我就会想到这个问题,会让我难受,所以我想通过生物学的知识,证明这个结论是错误的。
那么要证误,必须找一个突破口。琢磨了一下小明的推理,我发现一个逻辑漏洞,小明得出的结论是默认了一个前提尿液的气味就是尿液本身。那这个前提是不是成立呢?不知道。所以我把突破口定位在尿液的气味是不是尿液本身。如果证明出尿的气味另有出处,那么小明的结论就会推翻,我也就不再难受了。
我们要研究这个问题,我们应该先了解一些最基础的气味学的知识。我们知道人有五官眼耳口鼻身。这五种器官分别对应视觉、听觉、味觉、嗅觉与触觉。有趣的是除嗅觉之外的四种感觉都已经有了比较完善的相关学科,唯独嗅觉还是一片荒芜,几乎无人涉足。我们看看,与视觉相关,我们建立了光学,自从牛顿大神把白光色散之后,光学的发展如日中天,我们知道基本的常识光的三原色,颜料的三原色,包括颜色的深浅,我们都建立了相对而言,比较全面系统的光学框架;与听觉相关,声学也不甘落后,我们知道了声音源于物体的振动,解决了声音最本质的东西,随后确立了声音的响度、音调与音色。甚至对于音调,我们还与数学结合起来,创立了1234567的基本音乐理论。我们创立了分贝用来表示声音的响度对于声学,我们也深有研究;就算最不了解的味觉与触觉,我们也知道味觉分为五种,科学家们经过研究,一致认为五种基本的味觉是咸、酸、甜、苦、鲜。味觉的感受器分布在舌头上,不同的味道,它的感受器在舌头的分布还略有差别,比如说甜味的感受器主要分布在舌尖,苦味的感受器主要分布在舌根。这里科普一下,辣,并不是味觉,而属于痛觉、属于触觉的领域。我们一般会说火辣辣地疼,就说明辣是触觉而非味觉。至于触觉,我们也知道疼痛可以分为12个等级,最低等的就是蚊子咬的时候的疼痛,最疼的时候,也就是12级的时候是妇女分娩时候所遭遇的疼痛。四种感觉基本都建立起相关的学科,唯独嗅觉并没有独立的学科来研究。我们姑且称之为气味学。
气味学是嗅觉的科学,属于生命科学的范畴。嗅觉对于生物体而言,至关重要。对于动物而言,最重要的事情就是觅食与繁衍后代。多数动物觅食,就是靠嗅觉,狮子追踪羚羊、蚂蚁觅食等等。动物求偶也是如此,动物在发情期,完全靠对于求偶素的感知。嗅觉对于生物而言,太重要了。
大千世界,无奇不有,当温度高于绝对零度的时候,任何物质都会挥发,这就奠定了气味学的基础,即任何物质都是有气味的。虽然所有的物质都能够产生气味分子,能不能被生物感知又是一回事了。换个角度来说,就是任何生物的嗅觉都会有一定的感知范围,都会有盲区。比如说我们生活在空气中,对于氧气、水蒸气、二氧化碳等气体无需刻意提防,所以人类的嗅觉中枢就删除了它们的气味信号。而骆驼因为生活在沙漠,对于水的需求度极高,所以骆驼的气味中枢就保留了对于水蒸气的气味。所以我们生活中所说的无味并不是真正的没有味道,只不过是我们人类无法感知而已。
那我们人类究竟是如何感知气味的呢?我们根据图1.1来进行阐释。,物质挥发产生气味分子,气味分子通过呼吸进入到鼻腔,并与位于上鼻腔的嗅粘膜的受体细胞结合。气味分子就相当于一个信号,这个信号会激发受体产生神经电冲动,通过发送电信号,将嗅觉信息传入嗅球,嗅球再将接收到的电信号传递到更高级的大脑区域。这样气味分子所产生的信息就传到了管理嗅觉区域的大脑,我们就能够闻到气味了。
我们是如何闻到气味的生物学机制虽然了解了,根据科学家们的保守估计,空气中存在气味的种类数量是以亿为级别的,这就造成了研究气味的困难。还是有科学家迎难而上。伊利诺伊理工学院的安德鲁-德拉夫尼耶克(Andrew Dravnieks)带领团队在1985年完成了“气味全图”。全图汇集了百位专业评委借助了146个描述项(果香、柠檬香、醋香、烤鸡味、汽油味……)对144种气味分子进行统计。对于这个气味样本,有质疑,也有支持。质疑主要在于样本量太小,对于世界上如此多的气味而言,样本是否具有代表性有待商榷。尽管质疑声存在,气味全图仍然是系统分析的成果,它仍然是嗅觉机制研究的基础与起点。
贾森-卡斯特罗和他的团队使用一种非负矩阵分解的密集型计算方法,对气味全图的样本进行数学分析,结论在2013年9月得以发表基本气味确实存在。144种气味分子实际集中为10个集群或集中分布。这10种基本气味分别是芳香、木香、果香、腐败臭、化学味、薄荷香、爆米花香、甜香、葱蒜臭和柠檬香。
这项研究对于气味的世界来说,具有很重大的意义。毕竟我们之前对于气味的分法很主观,好闻或者不好闻。这一项研究奠定了气味学研究的基础。
扯到这里,我们基本了解了气味学的一些基础知识,我们回到小明的话题。我们需要论证的其实是尿液挥发产生的气味分子是不是尿液本身。需要了解这个问题,我们需要对尿液进行化学成分的分析。
说到尿液,我曾经听到这么一个说法,汗液与尿液都是我们身体排泄出的废物,尿液与汗液是不是相同的呢?所以为了顺便回答这个问题,我比较着说一下尿液与汗液的成分。汗液与尿液在成分上基本没有什么区别,他们的区别在于各种成分的含量。汗液99%以上的是水,剩余的是钠离子、钾离子等矿质元素、氨基酸、脂肪酸、尿素、尿酸等物质,汗液是经过皮肤通过表面汗腺排到身体外面的。而尿液经过的是肾脏,肾脏是过滤除杂的,所以尿液经过肾脏之后,携带的身体废料就比较多,尿液中96%的是水,2.5%是含氮化合物,包括尿素、尿酸、肌酸酐等,还有1.5%的盐,包括钠离子、钾离子、氯离子、硫酸根离子等。其中尿酸来自核蛋白分子的分解,难溶于水,会形成小的结晶随尿排出,如果结晶较大,那就是肾结石或者膀胱结石。
按理说如果尿液的成分是这些的话,怎么也不会有尿骚味呀?尿骚味来自哪里呢?尿液放置一段时间,其中的尿素会被细菌分解产生二氧化碳和氨。氨气的臭味导致尿液的臭味。尿素的化学性质不稳定,尿素遇到水,温度如果再高一点的话,就会发生反应。
论证到这里,我们应该清楚了,所谓的我们问到的尿骚味,并不是尿液直接进入到我们的鼻子,而是尿液挥发所产生的氨分子作为气味分子,刺激我们上鼻腔嗅粘膜处的受体细胞产生神经冲动,将信息传入大脑,这样我们才会闻到尿骚味。
我们还会有这样的体验,如果在厕所待得时间足够久,尿味会逐渐减轻甚至于闻不到。这又是什么原因呢?这在生物学上称为感觉适应。从字面意思上也很好理解,人的神经末梢在一段时间内接受持续不变的刺激后,就会逐渐适应这个刺激,通常就表现为感觉不到这个刺激了。举个简单的例子,如果我们从明亮的地方走进一个漆黑的房间里,刚开始我们会什么都看不见,眼前一片漆黑,过一段时间之后我们的眼睛就会看见一些东西,这就是眼睛的暗适应。相反,如果你再从刚刚那个漆黑的小房间走到明亮的室外的话,刚开始也是什么也看不见,如果足够明亮的话你甚至还会流眼泪,稍过几秒种,你就能清楚地看见了,这称为明适应。如果是味觉的话,就表现为我们闻不到自己身上的体味。或者假设你的房间有异味,但如果你在自己的房间待久了,就闻不到,出一趟门,再回来,就会闻到了。古语有曰入芝兰之室久而不闻其香,入鲍鱼之肆久而不闻其臭,就是这个道理。
适应的影响还取决于感觉的种类,一般而言,影响最小的是触压的感觉,也就是触压觉。平时我们几乎不会感觉到身上的衣服、手表对我们皮肤的压力,如果这个人忘性足够大的话,我们甚至会看到头上戴着帽子找帽子,手里拿着钥匙找钥匙。这也是相对而言,如果你背着几百斤的东西,应该会一直有感觉的。对于痛觉,我们是很难适应的,如果你牙疼的话,一疼就会疼一天,甚至疼几天,如果你不疼了,不会是你适应了牙疼的感觉,因为疼痛基本不会被适应。所以一个人如果不吃辣,从理论上来说,不会说吃几次辣就能适应的,因为我们前面说过,辣属于痛觉。
气味学的研究对于人类而言具有重大的意义,经过前面的介绍,我们也应该清楚,气味学不仅仅是生物科学所能解决的,我们还需要具备一定的化学甚至医学知识,所以我们在学习的时候一定要具备学科融合的素质,我们期待下一个重大的研究成果的出现。那分享几个关于气味学的冷知识。
一,我们闻到的金属的味道是金属本身的味道吗?大家应该有过这样的体验,当我们与金属接触的时间过长的时候,我们会闻到一股难闻的“金属”气味,东北人应该很有体验,毕竟是在寒冷的冬天舔过铁的人。其实,这种味道并不是金属本身的味道,,金属作为固体,很难挥发出气味分子,所以金属本身的味道我们并不能感知到。当我们接触金属的时候,我们皮肤上的汗液,皮脂等一些东西与金属发生氧化还原反应,会产生1—辛烯—3—酮,我们所闻到的味道主要就是它作为气味分子刺激大脑产生的。,反应还会催生其他物质,也是金属味的来源之一。
二,粪便的味道。这有点重口味了,还是值得一提。粪便的四分之一是水分,其它以蛋白质、脂肪、食物纤维、消化液残余、肠道脱落的细胞、细菌,还有维生素K、维生素B等等。粪便的气味是由细菌分解的产物所导致的,产生气味的主要成分是粪臭素,还有乙酸、丁酸、胺等等。粪臭素化学名是3—甲基吲哚,白色或微带棕色结晶,对光敏感,久置逐渐变为棕色。与亚铁氰化钾和硫酸作用显紫色,可以用作生化试剂。
粪臭素有趣的点在于,如果粪臭素含量较高的话,会有粪臭味,但一经稀释,含量少到一定程度的时候,就会散发出迷人的香味,所以经常会被添加进食物,作为食品香精。粪臭素的提取一般从煤焦油里面提取,也可以化学制取,粪臭素可以从粪便中提取的哦。所以我们不要惊讶,我们的粪便竟然还有这么奇葩的功能,从里面提取的物质竟然要添加到食物甚至香水里面,这正是生物的可循环利用。
气味的世界如此有趣,科学带领你了解更多。