Jak voní cibule?

Mnozí, zejména začátečníci a laici, věří, že chemie je, když „chrastí, třpytí se a jiskří“. To napsal Olgert Olgin ve své knize „Experimenty bez výbuchů“. „A také když to zapáchá,“ dodávají autoři knihy „World Records in Chemistry“. Nos syntetického chemika pracujícího ve velké laboratoři je skutečně každý den podrobován vážným testům. Některé látky totiž mohou i v zanedbatelném množství vyhnat člověka z místnosti. Jaké látky nejnepříjemněji zapáchají a na které je lidský nos nejcitlivější?

Předpokládá se, že člověk je citlivější na nepříjemné pachy. Například volná máselná kyselina, jako všechny karboxylové kyseliny s malým počtem atomů uhlíku, nechutně zapáchá; proto když se olej kazí, uvolňuje se máselná a další kyseliny, které mu dodávají nepříjemný (žluklý) zápach a chuť. Zde je další příklad. Česnek a cibule mají silný zápach, protože uvolňují sloučeniny síry: česnek je hlavně diallyldisulfid (CH₂ =CH – CH₂) a allicin (z latinského názvu česneku Allium sativum CH₂ =CH – CH₂-SO – S-CH₂-CH=CH₂, cibule – allylpropyldisulfid CH₂=CH – CH₂– SS-CH₂-CH=CH₂. Ve skutečnosti česnek a cibule tyto sloučeniny neobsahují, ale existuje mnoho aminokyseliny cysteinu se sulfhydrylovými skupinami -SH. Při krájení česneku nebo cibule se tyto aminokyseliny pomocí enzymů přemění na zapáchající disulfidy. V cibuli vzniká také thiopropionaldehyd-S-oxid CH₃-CH₂– CH=S=O, silný slzotvorný prostředek, který způsobuje slzení. Tyto disulfidy mají vzácný rys. Mnozí si všimli, že je téměř nemožné zbavit se zápachu cibule nebo česneku: nepomáhá ani čištění zubů, ani vyplachování úst. Faktem ale je, že tyto sloučeniny se tvoří v plicích! Disulfidy, které pronikly z potravy do střevních stěn a dále do krve, jsou přenášeny po celém těle, včetně plic. Tam se uvolňují s vydechovaným vzduchem.

Jeden z nejnepříjemnějších zápachů mají thioly neboli merkaptany R-SH (druhý název odráží schopnost těchto sloučenin vázat rtuť, anglicky mercury capture). Zemní plyn, který hoří na kuchyňském sporáku (většinou metan), se přidává do nepatrného množství velmi silně zapáchající látky, jako je isoamylmerkaptan (CHM).₃)₂CH – CH₂-CH₂– SН, aby bylo možné čichem zjistit únik plynu v obytných prostorách: člověk cítí tuto sloučeninu v množství dvou biliontin gramu! Existují však vzácní lidé (asi 1 z 1000 lidí), kteří merkaptan necítí. Snad to částečně vysvětluje případy výbuchů v důsledku úniku plynu. „Pachová barvoslepost“, vědecky anosmie (z řeckého osmé – vůně), se někdy rozšiřuje na všechny pachy, častěji na některé specifické (specifická anosmie). 2 % populace tedy necítí nasládlou vůni kyseliny izovalerové, 10 % necítí jedovatou kyselinu kyanovodíkovou, 12 % necítí pižmo, 36 % necítí slad, 47 % necítí hormon androsteron.

Merkaptani dodávají zápach extrémně páchnoucím sekretům skunka, malého zvířete z čeledi mustelidae (jiné jméno je páchník). Byly popsány případy, kdy lidé po vdechnutí sekretu těchto zvířat ztratili vědomí a druhý den je dokonce bolela hlava. Skunk sekrety byly podrobně analyzovány v roce 1975 K. K. Andersenem a D. T. Bernsteinem. Našli 3-methylbutanthiol (isoamylmerkaptan) (CH₃)₂CH-CH₂ -CH₂–SH, trans-2-buten-1-thiol (kroylmerkaptan) CH₃-CH=CH-CH₂–SH a trans-2-butenyl-ethyldisulfid CH₃ CH=CH-CH₂-SS-CH₃ .

Ale jsou horší pachy. Slavná Guinessova kniha rekordů uvádí ethyl merkaptan C jako nejvíce páchnoucí chemickou sloučeninu.₂Н₅SH a butyl selenomerkaptan C₄Н₉SH – jejich vůně připomíná kombinaci pachů hnijícího zelí, česneku, cibule a splašků zároveň. A v učebnici A.E. Chichibabina „Základní principy organické chemie“ se říká: „Vůně merkaptanů je jedním z nejodpornějších a nejsilnějších zápachů, které se v organických látkách vyskytují. Methylmerkaptan CH₃SH vzniká při hydrolýze vlněného keratinu a rozpadu bílkovinných látek obsahujících síru. Nachází se také v lidských výkalech a spolu se skatole (beta-methylindolem) je příčinou jejich nepříjemného zápachu.“

Nepříjemných pachů se většinou zbaví tím, že je naplní silnější vůní nějakého deodorantu, který při častém používání může sám o sobě vyvolávat nepříjemné asociace. Ale Američan K. J. Wisner si v roce 1989 nechal patentovat „skunk šampon“, který obsahoval 2% roztok jodičnanu draselného KIO.₃. Tato sloučenina snadno oxiduje merkaptany a disulfidy na sulfoxidy, sulfáty nebo sulfony, které jsou bez zápachu.

A přesto rekord v citlivosti patří sloučenině s příjemnou vůní. Guinessova kniha rekordů uvádí, že touto látkou je vanilin: jeho přítomnost ve vzduchu je cítit v koncentraci 2 * 10 -11 g v jednom litru. Tento rekord byl však překonán relativně nedávno. Novým rekordmanem je tzv. vinný lakton (struktura 1), který, jak v roce 1996 ukázal švýcarský chemik H. Guth, dává červeným a bílým vínům nasládlé „kokosové“ aroma. Citlivost nosu na tuto látku je úžasná: lze ji pociťovat v koncentraci 0,01 pikogramu (10 -14 ), neboli sto biliontiny gramu) v 1 litru vzduchu. Není o nic méně překvapivé, že tato vlastnost je charakteristická pouze pro jeden z prostorových izomerů laktonu – ten, který je znázorněn na obrázku. Vůně jeho antipodu je cítit až při koncentraci 1 mg/l, což je o 11 řádů více!

Jak už to tak bývá, i tady je moucha. 2,4,6-trichloranizol (struktura 2) tedy dává vínům (samozřejmě ne nejvyšší kvalitě) „krustovou“ vůni. Zkušení degustátoři jsou schopni detekovat přítomnost této sloučeniny v hladinách 10 ng (na nogram) v 1 litru. Naštěstí je to o 6 řádů větší než u vinného laktonu. Předpokládá se, že trichloranisol se ve skutečnosti tvoří v korku láhve pod vlivem mikroorganismů. Je možné, že primárním zdrojem této látky jsou insekticidy s obsahem chlóru, které se používají k hubení hmyzu ve vinných sklepech.

Další známé pachové látky jsou daleko za rekordmany, ale některé mají úžasnou výdrž. Ve městě Marrakech (Maroko) se nachází minaret – věž vysoká asi 70 m, postavená na příkaz sultána na znamení vítězství nad Španěly. Minaret je proslulý tím, že jeho stěny voní pižmem. Přírodní pižmo je cenné kadidlo produkované žlázami samce pižma, zvířete z čeledi jelenovitých. Vůně pižma je dána 3-methylcyklopentadekanonem-1 (muscone, struktura 3). Ukazuje se, že při stavbě minaretu v roce 1195 bylo do cementu držícího kameny přimícháno asi tisíc pytlů pižma. A vůně nezmizela ani po 800 letech.

Pokud bychom k určení šampionů vůní použili více než jen lidský nos, výsledky by se značně změnily. Je například známo, o kolik jemnější čich má pes než náš. Čichové orgány hmyzu jsou nesrovnatelně citlivější. Signály pro ně jsou speciální látky – feromony. Citlivost na ně je úžasná. Například mravenci Atta texana používají k označení svých cest methylester kyseliny 4-methylpyrrol-2-karboxylové (struktura 4). Pouhý jeden miligram této sloučeniny stačí k vyznačení cesty třikrát delší, než je zemský rovník! Mravenec potřebuje za celý svůj život syntetizovat pouze 3 ng této sloučeniny. Motýli jsou na feromony ještě citlivější – jejich samci vycítí přítomnost samic na vzdálenost několika kilometrů. Někteří motýli detekují feromony, pokud 1 cm 3 vzduchu obsahuje jedinou molekulu! Pro srovnání: vinný lakton cítíme v koncentraci 10 -17 g/cm 3, což při molekulové hmotnosti 134 odpovídá 45 000 molekul/cm’.

Feromony mají obvykle molekulovou hmotnost od 100 do 300. Nejjednodušší strukturou „signalizační látky“ je oxid uhličitý (oxid uhličitý). Slouží jako feromon pro některé druhy mravenců. Pracující mravenci se ocitnou daleko od mraveniště a najdou cestu domů a směřují ke zvýšení koncentrace CO₂, což je maximálně v blízkosti shluku mravenců. Tento plyn také přitahuje larvy některých červů, které se živí kořeny kukuřice. Po vylíhnutí jsou malé larvy schopny cestovat až 1 metr v zemi při hledání potravy, vedené „vůní“ CO₂, který je vylučován kořeny rostlin.

Velmi zajímavý je vztah mezi fíkovníky, jejich plody a v nich žijícími vosami fíkovníky. Když fíky dozrávají, koncentrace CO₂, v bobulích se zvyšuje o 10 %. To stačí k uspání vosích samic. Samci zůstávají aktivní, oplodňují samice a vylétají, čímž se pohybují bobule. Těmito otvory prochází přebytečný CO₂, zmizí, samice se probudí a také opustí bobule a zároveň na štětinkách nesou pyl rostliny.

Zdálo by se, že spolu se zrakem a sluchem je čich v žebříčku důležitosti smyslových orgánů podřadný, ale není tomu tak. Kromě fyzických nebezpečí plynoucích z nemožnosti rozeznat pachy (např. necítění úniku plynu) mohou problémy vyplynout také z důležité role čichu ve vnímání chutí.

U některých lidí může anosmie (ztráta čichu) vést k anorexii, protože je snížen pocit potěšení z jídla. Nebo naopak k obezitě, protože musíte jíst vysoce kořeněné jídlo, abyste ocenili jeho chuť.

Obecně platí, že pachy mají významný dopad na lidské zdraví. Přečtěte si o tom více v článku na odkazu.

Mince má i druhou stranu: nemoci a pachy mají poměrně zajímavý vztah. Vůně našeho těla je důležitým kritériem, které napomáhá k podezření na určité nemoci u člověka. Způsobují ho bakterie a sekrety kožních žláz, zejména potních, které se nacházejí například v podpaží a v oblasti třísel.

Zde jsou příklady pachů, které indikují určité nemoci:

• břišní tyfus – vůně pečeného chleba;
• diabetická ketóza – ovocná vůně hnijících jablek;
• zvýšený obsah aminů v moči – vůně sladu a chmele;
• tuberkulóza – vůně prošlého piva;
• žlutá zimnice – vůně masa;
• záškrt – vůně sladkostí;
• diabetes mellitus – vůně fermentovaných jablek;
• porušení absorpce aminokyselin (methionin) – vůně vařeného zelí.

Prozradíme vám, co dalšího může naznačovat vůně, která se z vás line.

Reakce imunitního systému

Lidské tělo je domovem nespočtu mikrobů, z nichž některé jsou zodpovědné za to, jak čicháme. Proto, když patogen pronikne a změní rovnováhu těchto mikrobů, přemění se také obvyklý „koktejl“ sloučenin, z nichž se tvoří náš známý zápach.

Aktivovaný imunitní systém odstraňuje vedlejší produkty metabolismu z endokrinního (hormonálního) systému. Hladina některých látek v krvi se během imunitní reakce zvyšuje, zatímco jiných klesá, což má vliv i na pach, který naše tělo vydává.

Například u cukrovky se objevuje poměrně charakteristický zápach – vypadá jako fermentovaná jablka a je trochu jako aceton.

Onkologická onemocnění

Čich jako pes a oko jako orel – o tom sní mnoho lidí. V posledních letech se prováděl výzkum, zda psi dokážou využít své působivé schopnosti k odhalení rakoviny. Vědci zjistili, že zvířata skutečně cítí přítomnost kolorektálního karcinomu ve vzorcích dechu a stolice od pacientů.

Existuje však řada důvodů, proč psi nejsou nejlepšími diagnostiky:

• příprava zvířat zahrnuje intenzivní, nákladný výcvik a čas zkušeného psovoda;
• Přesnost i u stejného psa v různé dny se výrazně liší, takže toto není nejspolehlivější kritérium.

Proto se nyní vyvíjejí „elektronické nosy“ – zařízení, která mohou elektronicky reprodukovat psí čich detekcí a analýzou těkavých látek.

Nemoc těch, se kterými žijete

Zpátky do zvířecí říše: Výzkum ukázal, že hlodavci jsou obzvláště zběhlí ve vyčmuchání nemocí. To ovlivňuje sociální chování a to, s jakými dalšími hlodavci se rozhodnou komunikovat.

Jemné změny tělesného pachu pomáhají zvířatům zachytit signály o možných příznacích infekce a držet se dál od zdroje infekce.

Centrum Monella ve Filadelfii zjistilo, že nemoc může ovlivnit nejen pach nakažené osoby, ale také pach ostatních lidí, se kterými žijí na stejném místě.

Kromě toho mohou vůně ovlivnit náladu a pohodu. Přečtěte si o devíti vůních, které vám pomohou uklidnit se v materiálu na odkazu.