Эфирные масла сейчас переживают настоящий триумф. Их используют в самых разных сферах жизни, от выпечки до парфюмерии. Однако являются ли они чем-то большим, чем просто приятный аромат?
На самом деле они представляют собой набор ароматических веществ (соединений), их воздействие на организм до сих изучается с самых разных сторон. Некоторые исследования эфирных масел позволили совершить настоящие открытия, а их результаты удостоились Нобелевской премии.
Отто Валлах (1847-1931 гг) – уроженец Кёнинсберга, немецкий химик-органик, профессор Боннского университета. В возрасте 32 лет (1879г) возглавил кафедру фармакологии, что побудило его заняться изучением химического состава эфирных масел, который на тот момент (не смотря на их широкое применение) оставался неясен. Поскольку эфирные масла представляют собой смесь самых разных соединений, учёный обратился к конкретному классу веществ, их составляющих – терпенам.
В своих исследованиях Валлах воздействовал на терпены различными природными реактивами (бромоводород, оксид азота и другими), что позволило разделить терпены (до этого считавшимися неделимыми). Он определил их взаимоотношения и структуру.
Что такое терпены и зачем они нужны? Вспомните аромат свежей сосновой хвои. А теперь – как пахнет разрываемая апельсиновая шкурка. Эти запахи – яркий пример терпенов, именно эти ароматические соединения обеспечивают специфический аромат. Механизм «вспоминания» ароматов был изучен другим Нобелевским лауреатом, речь о котором пойдёт ниже.
Валлах не просто систематизировал и классифицировал семейство терпенов. К 1891 году он доказал, что в действительности существует 8 основных компонентов терпентиновых масел: лимонен, фелландрен, фенхон, терпинеол, терпин, пинен, камфен и борнеол, а также разобрался с механизмов превращения одного терпена в другой. Учёный определил, что структура терпена представляет собой ациклическое соединение, то есть молекулу с незамкнутой цепью.
В 1910 году Отто Валлах получил Нобелевскую премию по химии с формулировкой «в знак признания достижений в области развития органической химии и химической промышленности, а также за то, что он первым осуществил работу в области алициклических соединений». В Нобелевской лекции Валлах указал, что в будущем предстоит решить вопрос, «какого рода химические процессы в организме растения вызывают образование эфирных масел». Работы Валлаха возбудили интерес не только в теоретической области изучения органической химии: по его инициативе в Германии была основано производство душистых веществ.
Профессор органической химии Утрехтского университета Леопольд Ружичка (1887-1976 гг) встретился с Отто Валлахом в 1928 году на конгрессе химиков в Геттингене. К тому моменту Ружичка уже имел собственный опыт в сфере изучения терпенов (того самого класса углеводородов, о котором говорилось выше. В большом количестве они содержатся в хвойных, а также цитрусовых эфирных маслах). Он изучал зависимость запаха органических соединений от структуры их молекул.
Помимо этого, учёный занимался изучением других химических соединений, например, кетонов. В году 1917 году парфюмерная фирма Haarmann&Reimer профинансировала его разработки по способу синтезирования ирона (ароматического вещества с характерным фиалковым запахом). В ходе своих разработок учёный обнаружил, что ирон, который до этого считался исключительно химическим соединением, является на самом деле смесью нескольких кетонов.
В 1930е годы Ружичка и его команда продолжают исследовать класс терпенов и других веществ с аналогичной структурой. В 1934 году в результате их трудов получается частично синтезировать мужской половой гормон андростерон, а в 1935 году (одновременно с Адольфом Бутенадтом) тестостерон. Также учёный определил молекулярную структуру тестостерона.
В 1939 году профессору Ружичка была присуждена Нобелевская премия по химии с обоснованием «за работы по полиметиленам и высшим терпенам». Он разделил эту премию с А. Бутенандтом, который являлся, по сути, одним из главных его соперников в области химии половых гормонов, однако оба учёных привнесли огромный вклад в науку.
Профессор кафедры физиологии и биофизики университета Вашингтона, биолог Линда Бак (1947 г) совместно с биологом Ричардом Акселом (1946 г) занимаются изучением вопроса механизма восприятия запаха. В 1991 году они совместно опубликовали статью, где сообщали об исследованиях организации обоняния млекопитающих. Оказалось, что существует класс генов (в среднем 3% всех генов млекопитающих, то есть около 1000), кодирующий белки, улавливающие ароматические молекулы. Гены обуславливают наличие особых рецепторов, которые расположены в относительно небольшом участке верхней части носового эпителия. Задача таких рецепторных клеток – улавливать молекулы запаха. Это начальный этап выявления и распознавания запаха.
Каждый из рецепторов представляет собой белковую цепь. При связывании с определёнными веществами рецептор активируется, посылая в мозг сигнал. Каждое пахучее вещество (даже если оно состоит из комбинации нескольких молекул) активирует конкретный специфический набор рецепторов. Именно это определяет столь огромное разнообразие воспринимаемых нами запахов.
Молекулы с практически идентичной структурой будут пахнуть по-разному (например, одно вещество пахло в исследованиях грушей, а другое – бананом. Схожую проблему объяснил Валлах, говоря о терпенах: практически идентичные (+)-лимонен и (-)-лимонен пахнут цедрой апельсина и сосновой хвоей соответственно).
Помимо этого, учёным удалось выяснить, каким образом человек способен не только распознавать запахи, но и «вспоминать» их, то есть ощущать даже тогда, когда в данный момент этого запаха нет (например, запах свежей листвы зимой).
Сама методика исследования, разработанная американскими исследователями, может быть применена при изучении других органов чувств млекопитающих.
В 2004 году Бак и Аксель получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование обонятельных рецепторов и организации системы органов обоняния.
Сейчас лаборатория Линды Бак исследует, каким образом воспринимаемые запахи и феромоны, которые выявляют обнаруженные рецепторы, трансформируются и интерпретируются мозгом.
1. Linda Buck, Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 [Электронный ресурс]// Nobel Prize– URL: https://www.youtube.com/watch?v=BvV3vYsOzMk (Дата обращения 01. 05. 2020)
2. The Nobel Prize in Chemistry 1910 [Электронный ресурс]// the Nobel prize – URL: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1910/summary/ (Дата обращения 01. 05. 2020)
3. БАК (Buck), Линда [Электронный ресурс]// Электронная библиотека Наука и техника– URL: http://n-t.ru/nl/mf/buck.htm (Дата обращения 01. 05. 2020)
4. Валлах Отто [Электронный ресурс]// Электронная еврейская энциклопедия – URL: https://eleven.co.il/jews-in-world/science/10834/ (Дата обращения 30. 04. 2020)
5. Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая школа, 1991. — с 86
6. Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая школа, 1991. — с 384
7. Зеленин, К. Валлах, Отто [Электронный ресурс]// Энциклопедия Кругосвет – URL: https://www.krugosvet.ru/enc/khimiya/vallakh-otto (Дата обращения 30. 04. 2020)
8. Злобин, А. Нобелевская премия 2004 по физиологии и медицине [Электронный ресурс]// Учебный сайт Александра Злобина – URL: https://kodomo.fbb.msu.ru/~alexander.zlobin/terms/second/pubmed/ (Дата обращения 02. 05. 2020)
9. Линда Бак – Linda B. Buck [Электронный ресурс]// Из Википедии, бесплатной энциклопедии – URL: https://ru.qwe.wiki/wiki/Linda_B._Buck (Дата обращения 01. 05. 2020)
10. Лозовская, Е. Штрих-код запаха [Электронный ресурс]// Журнал Наука и жизнь – URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/1803/ (Дата обращения 01. 05. 2020)
11. Нобелевская премия 1939 [Электронный ресурс]// Лауреаты Нобелевской премии по литературе, медицине, химии, физике, экономике и мира с 1901 по 2016 год – URL: http://nobeliat.ru/laureat.php?id=702 (Дата обращения 30. 04. 2020)
12. Нобелевская премия по медицине 2004 [Электронный ресурс]// Лауреаты Нобелевской премии по литературе, медицине, химии, физике, экономике и мира с 1901 по 2016 год – URL: http://nobeliat.ru/laureat.php?id=404 (Дата обращения 01. 05. 2020)
13. Нобелевская премия по химии 1910 [Электронный ресурс]// Лауреаты Нобелевской премии по литературе, медицине, химии, физике, экономике и мира с 1901 по 2016 год – URL: http://nobeliat.ru/laureat.php?id=672 (Дата обращения 01. 05. 2020)
14. Открытие Линды Бак и Ричарда Акселя [Электронный ресурс]// Студенческая библиотека онлайн – URL: https://studbooks.net/855121/meditsina/otkrytie_lindy_richarda_akselya (Дата обращения 01. 05. 2020)
15. Паевский, А. Нобелевские лауреаты: Леопольд Ружичка. Парфюмерная премия [Электронный ресурс]// Indicator.ru – URL: https://indicator.ru/chemistry-and-materials/leopold-ruzhichka.htm (Дата обращения 02. 05. 2020)
16. Паевский, А. Нобелевские лауреаты: Отто Валлах// Indicator.ru – URL: https://indicator.ru/chemistry-and-materials/otto-vallah.htm (Дата обращения 30. 04. 2020)
17. Панкратова, А. Бак, Линда [Электронный ресурс]// Энциклопедия Кругосвет – URL: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/BAK_LINDA.html (Дата обращения 01. 05. 2020)
18. Ружичка, Леопольд [Электронный ресурс]// Википедия, свободная энциклопедия – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ружичка,_Леопольд (Дата обращения 01. 05. 2020)
19. Фрадкин, В. Нобелевская премия по медицине [Электронный ресурс]// Новости и аналитика о Германии, России, Европе, мире – URL: https://www.dw.com/ru/нобелевская-премия-по-медицине/a-1358033 (Дата обращения 01. 05. 2020)