Почему смесь нот пахнет не суммой этих нот?

Человек положил на прилавок распечатку с сайта и три флакончика с маслами. На распечатке пирамида нот: бергамот, жасмин, сандал. Масла он купил по этому списку, смешал поровну, и на бумажке запахло чем-то четвёртым.

Список верный, масла настоящие. Аромат не тот.

Смесь звучит иначе, чем сумма её нот, потому что нос не читает вещества по одному. Молекула, как правило, включает сразу несколько рецепторов, а запах это узор из всех включённых. Два узора вместе могут дать третий, непохожий на оба. У этого устройства есть авторы и даты, и ниже я их называю.

Нос считает узором, а не списком

Сперва про то, что сидит в носу. У человека 851 ген под обонятельные рецепторы, и больше половины из них сломаны мутациями (Глусман и Лансет, 2001; Гилад и Лансет, 2003). Каждый рабочий ген кодирует свой белок, и у каждого белка свой карман под молекулу. Как такой карман принимает одну форму молекулы и отвергает зеркальную, у нас разобрано на карвоне.

Дальше главное. Одна молекула, как правило, садится не в один карман. Она цепляет несколько рецепторов, каждый с разной силой, и в книге Олоффа это зовут перескоком по рецепторам. Верно и обратное: один рецептор откликается на целый ряд разных веществ. Поэтому своего отдельного датчика у запаха обычно нет. Книга оговаривает: вещества, которые включают почти один рецептор, возможно, существуют, и их ищут.

Обонятельная луковица, первый узел мозга за носом, собирает отклики, как коммутатор. Клетки с одним и тем же рецептором, где бы они ни стояли, сходятся в один узел (Момбертс, Аксел с соавторами, 1996). Сколько узлов включилось и насколько, это и есть узор. Он уходит выше, в мозг, и там его сверяют с узорами, которые уже известны. Сверка и даёт слово «жасмин».

Сколько узоров помещается в нос?

Рабочих рецепторов у человека 418 (Готлиб, Олендер, Лансет и Хорн, 2009). Если считать каждый только включённым или выключенным, сочетаний выходит два в степени 418. Это число из 126 знаков. Отсюда вывод книги: двух веществ с в точности одинаковым запахом не бывает. И оценка ещё грубая: рецептор включается не как выключатель, а частично, так что различение тоньше.

Расшифровано из этого набора мало. Вещества-активаторы известны примерно для 15 % человеческих рецепторов (Блок, 2018). Остальные молчат в справочниках, а в носу работают. Считать запах смеси по формулам с таким знанием не из чего: у большинства рецепторов нет даже списка веществ, которые их включают.

Пороги показывают ту же картину с другого края. Порог обнаружения это самая малая доза, на которой человек ещё замечает, что в растворителе что-то есть. Запах на нём ещё смутный: включены только рецепторы, которые цепляют молекулу сильнее всех, в лучшем случае один. Чтобы вещество назвать, нужен порог узнавания, и он выше: имени нужен узор целиком. Между «что-то пахнет» и «это жасмин» лежит разница в числе включённых рецепторов.

Два узора дают третий

Теперь к смеси. Что рецепторы настроены широко и работают набором, показала группа Линды Бак в 1999 году (Мальник, Хироно, Сато и Бак). Один рецептор узнаёт целый ряд веществ, а каждое вещество включает свой набор рецепторов. Сама мысль старше: что восприятие устроено комбинаторно, Эрнест Полак предположил ещё в 1972 году, а идею о том, что сигналы рецепторов правят друг друга, выдвинул Андре Олле.

Через семь лет, в 2006 году, группа Бак сделала следующий шаг (Зоу и Бак). В обонятельной коре нашлись нейроны, которые отвечают на смесь двух веществ и молчат на каждое из них по отдельности. Так ведут себя не любые пары, а некоторые. Но у этих некоторых смесь включает то, чего не было ни у одного слагаемого. Это первая половина ответа на вопрос из заголовка, и она про устройство мозга, а не про парфюмерию.

За открытие рецепторов и устройства обонятельной системы Линда Бак и Ричард Аксел получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за 2004 год. Отправная точка была в 1991 году: у крысы они нашли семейство генов, которые распознают запахи (Бак и Аксел). Сегодня в нём считают около 1400 генов, и крупнее семейства генов у крысы нет.

Бумага складывает, а нос сочиняет.

Одна нота глушит другую

Вторая половина ответа сидит на одном рецепторе. Про человеческий рецептор hOR17-4 книга пишет, что он из лучше всего разобранных. В 2003 году группа Ханса Хатта вырастила его в живых клетках в пробирке и подавала ему вещества по одному (Шпер, Хатт с соавторами).

Рецептор отвечает на ряд альдегидов с запахом ландыша; альдегид это класс веществ с общей концевой группой атомов. Bourgeonal среди них книга относит к самым активным, включают его и Floralozone, Lilial, Cyclamen aldehyde. Позже к списку добавился Florol: у него нет ни этой группы, ни кольца атомов, которое есть у всех тех альдегидов, а рецептор он включает. Его близкий родственник Rossitol рецептор не трогает.

А дальше находка, ради которой этот раздел и написан. Ундеканаль, жирный альдегид без кольца, этот рецептор не включает, зато мешает ландышевым альдегидам его включить: соперничает с ними за рецептор. Что ундеканаль перекрывает рецептор, потом подтвердил и замер на людях (Бродин, Ласка и Олссон, 2009). Книга подчёркивает: Bourgeonal и ундеканаль друг на друга не похожи ни строением, ни запахом, а один другого глушит.

Для смеси из этого следует осторожный вывод. Добавили в формулу ноту, а другая ослабла, хотя её не стало меньше. Одна из возможных причин та же, что в опыте Хатта: её рецептор занят чужой молекулой. Со стороны это выглядит как «масло выдохлось» или «жасмин слабый», а по составу обе ноты на месте. Похожую картину, только по другой причине, даёт привыкание носа: там рецептор устаёт от постоянного сигнала, и это разобрано отдельно.

Порог смеси не сходится

Есть соблазн посчитать смесь по порогам: доля вещества делится на его порог, и выходит его вклад. Такой показатель, одорную единицу, ввели ещё в шестидесятых на аромате хлеба и на масле хмеля (Роте и Томас, 1963; Гуаданьи, Баттери и Харрис, 1966).

Книга сама называет у него две дыры. Показатель считает, что сила растёт с дозой по прямой, а по закону Стивенса она растёт степенью, своей для каждого вещества. И он не знает про летучесть: сколько вещества вообще поднимется в воздух при температуре пробы. Как степень Стивенса меняет звучание, у нас показано на тёплом запястье.

Есть и третья дыра: соседи по смеси складываются, усиливают и гасят друг друга, а показатель этого не учитывает. Гептаналь с 3-метилбутаналем, 99 частей к одной, дают 107 % от порога смеси, который выходит по расчёту, а 3-метилбутанол с диметилсульфидом дают 137 %. В модельных смесях изовалериановая кислота усиливает масляную и капроновую, а уксусная, каприловая, каприновая и лауриновая их чуть гасят (Сало с соавторами, 1972 и 1973). По формуле этого не видно.

Пять опытов на одной странице

Опыт	Кто и когда	Что увидели	Чего по списку нот не узнать
Рецепторы работают набором	Мальник, Хироно, Сато и Бак, 1999	один рецептор узнаёт много веществ, одно вещество включает много рецепторов	во сколько рецепторов попадёт нота: число рецепторов и сила отклика на каждом у всякого вещества свои
Смесь будит новые нейроны	Зоу и Бак, 2006	в коре нашлись нейроны: отвечают на пару веществ, молчат на каждое отдельно	где сойдутся сигналы: в коре узор другой, чем в луковице, один нейрон коры собирает сигналы разных рецепторов (Зоу, Хоровиц и Бак, 2001)
Чужое вещество занимает рецептор	Шпер и Хатт, 2003; Бродин, Ласка и Олссон, 2009	ундеканаль мешает Bourgeonal включить hOR17-4, проверено на людях	чем нота цепляет рецептор: по паре Bourgeonal и sila-Bourgeonal, где один атом углерода заменён кремнием, рецептор читает у молекулы электронную поверхность, а не колебания (Дошак, Крафт, Хатт и Таке, 2007)
Порог смеси уходит от расчёта	по сводке Олоффа	пороги пар расходятся с расчётом на 7 и 37 %, оба выше	какая нота сильнее сама по себе: сила вещества это его летучесть, делённая на порог (одорное значение), и по карте таких значений каждый новый сандаловый материал сильнее прежнего
Соседи усиливают и гасят	Сало с соавторами, 1972 и 1973	одна кислота усиливает две другие, четыре кислоты их гасят	что усилитель может сам не пахнуть: запах октанола усиливают нелетучие нуклеотиды, а глутамат вместе с ними усиливает летучие вещества в парах втрое

Что из списка нот всё-таки правда

Список нот с сайта не рецепт, и это другой документ, а не обман. Что в нём от замера, а что от рекламы, у нас разобрано в статье про пирамиду. Там же сказано, что такое аккорд: блок из нескольких веществ в найденной пропорции. Долей в списке нет, а именно доли решают, что выйдет из пары веществ: книга говорит, что у каждой пропорции выходит свой запах.

Второе, что в списке правда: аромат действительно собирают из таких блоков. Учебная роза это фенилэтиловый спирт как основа, к нему цитронеллол, а дамасценон даёт фруктовую грань. Учебный жасмин это Hedione, бензилацетат и индол, у которого запах жасминовый с животной стороной.

Зачем тогда парфюмер?

Затем, что доли ищут носом, а не считают. Как учить парфюмера, Жан Карль расписал в 1961 году: сначала сырьё по семействам, потом аккорды, потом схемы классических ароматов. По его порядку построена и учебная глава книги Олоффа.

Систему Карля позже перестраивали Рудницка в 1991 году и Калкин с Еллинеком в 1994 году, а в 2011 году свою версию, уже отдельно от них, дал Жан-Клод Эллена. Книга тут же оговаривает, что Жермен Селье, химик по образованию, работала иначе, по наитию. Но раз есть программа, ремеслу учат, как любому другому.

Как ищут долю, книга описывает по шагам. Двум веществам сравнимой силы дают поровну. Потом второе режут вдвое и слушают. Ещё вдвое, и опять слушают. Шаг вдвое книга советует затем, чтобы разница между двумя пробами была ясно слышна. Убыль добирают растворителем, чтобы сумма не менялась. Когда пара уравновешена, добавляют третье вещество и повторяют всё с ним.

У сильных веществ доли выходят крошечными. У Chloé в парфюмерной воде 2008 года металлическую розу даёт розовый оксид, около 0,3 % формулы, а кедровый аккорд держится примерно на 5 % цедрена. Жермен Селье в 1945 году построила «Vent Vert» для Balmain на гальбануме в дозе, которую сама книга называет неслыханной.

Есть и обратный случай. У Эллена в «Terre d'Hermès» для Hermès 2006 года Iso E Super занимает около половины состава. Полкилограмма одного вещества на килограмм аромата. Вторую половину книга описывает как кедр, ветивер и пачули с розовым перцем и цитрусовой свежестью, а животных нот вроде мускусов Эллена не взял вовсе.

Все доли выше про оригинальные формулы. Фабричные версии, которые стоят у нас по ссылкам, собраны по-своему, и долей в них фабрика не называет.

Как отвечать на «пахнет не тем»

1. Не обещайте аромат по списку нот. Список говорит, что улетит первым, и молчит о долях. Два аромата с одинаковыми нотами могут звучать по-разному, и это норма.
2. Не сводите два масла пополам, чтобы получить середину. У некоторых пар веществ смесь будит нейроны коры, которые молчали на каждое из них, и выходит третий аромат; какой именно, до пробы не назвать. Пробуйте смесь на бумажке до того, как разлили партию.
3. Пропавшую ноту сперва проверьте на другой день, свежим носом. Если ушла и так, её мог заслонить сосед по формуле; это не обязательно брак масла.
4. Разводите спиртом, а не другим маслом. Парфюмерный спирт почти не пахнет и не несёт пахучих веществ композиции, второе масло приносит свои. Состав и пропорции раствора разобраны в статье про парфюмерную воду.
5. Похожесть на оригинал сверяйте пробой, а не списком нот. Фабрика иногда годами доводит композицию до близкого звучания, и тестовую партию берут в том числе чтобы это проверить.

Четвёртый запах на бумажке

Тот человек с распечаткой ушёл с одним флаконом вместо трёх: взял готовый аромат, в котором бергамот, жасмин и сандал уже уравновесили за него. Распечатка осталась на прилавке. Я подложил её под бумажки для проб.

• Ольфакторная пирамида: что в ней замер, а что витрина
• Почему одна молекула даёт два разных запаха
• Почему через полчаса свой аромат перестаёшь слышать
• Почему один аромат звучит на людях по-разному
• Почему один аромат слышно за метр, а другой вблизи
• Как самому сделать парфюмерную воду из масла

Вопросы, которые задают чаще всего

От автора

Мы продаём масла как сырьё: клиент разводит их спиртом и получает свою парфюмерную воду. Ноты в карточках это порядок звучания, а не рецепт, и смешивать два масла ради третьего аромата мы не советуем. Что есть на складе, смотрите в прайсе.