要調(diào)制迷人的香味，離不開便便？

mingxiaozi 2020-10-17

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這是《腸道產(chǎn)業(yè)》第 420 篇文章

編者按：

嗅覺是我們重要的感官之一。好聞的氣味可以增加食物的誘惑力，也可以增加個體的吸引力。那么，究竟什么是好氣味？為什么有人喜歡香菜的味道，有人卻避之不及？為什么同款香味有人厭惡不已，有人卻沉醉其中？

好氣味究竟與哪些因素有關(guān)？如何才能制造出一種好味的味道？

今天，我們特別編譯發(fā)表在 New Scientist 雜志上題為“Sniffing out the ultimate smell”的文章。希望該文能夠為諸位讀者帶來一些啟發(fā)。

什么是好氣味？

IQUITOS 是個很難到達(dá)的地方。這座城市坐落在秘魯亞馬遜河的深處，只能通過空運或水路到達(dá)——沒有任何公路能夠?qū)⑺c世界的其他地方相互連接起來。但是，對于 Stephane Piquart 而言，路途的偏遠(yuǎn)卻恰恰是這里之所以極具吸引力的部分原因。作為法國香水公司 Behave 的氣味探勘者，Piquart 前往 IQUITOS，以圖尋找到新的香味。

目前，他正在尋找一種具有芳香氣味的植物的根部，當(dāng)?shù)氐?Shipibo 人常用它來制作一種象征愛情和友誼的藥劑。這種被 Shipibo 當(dāng)?shù)厝朔Q之為 piri-piri 的根莖，具有特有的果香味道，現(xiàn)在已被 Piquart 引入到了香水行業(yè)。

不惜去一些偏僻遙遠(yuǎn)的地方，只為尋找到新的氣味。從這一點，我們就可以看出香水師們是多么的熱衷于挖掘這些“嗅覺黃金”。這一行為，完全是由香水行業(yè)的力量推動起來的。

這些推動性力量一直以來都主要來自于大企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模是巨大的，全球年銷售額可達(dá)到 700 億美元，所涉及到的產(chǎn)品不僅包括香水，還包括肥皂、洗發(fā)水、蠟燭和空氣清新劑等等。

花在這些好味道上的錢，真的實在是太多了。但是，是什么讓我們喜歡那些我們所選擇的味道的呢？

在我們的主要感覺中，嗅覺是最少為人所理解的，所以，對于上述問題，讓人很難回答。神經(jīng)科學(xué)家、心理學(xué)家，甚至人工智能研究人員們都在開始致力于解開我們感知氣味的謎團，與此同時，香水研究人員們也正在嘗試設(shè)計刺激我們的嗅覺神經(jīng)元的新方法。

什么是好氣味？不同的文化會對“哪些氣味會令人感到愉悅”這一問題有著不同的看法?！霸跉W洲，人們會更喜歡茴香，” 來自紐約和柏林的香水大師 Christophe Laudamiel 說道，“在美國，我不會想到把它加入到香水里?！?/section>

同樣，那些來自美國北部的人們會覺得冬青植物的味道非常宜人，至少部分的原因是它正是根啤（一種在北美洲流行的含糖汽水飲料）的重要成分。

相比之下，歐洲人卻會對這種味道感到不舒服，因為這種味道會讓人想起搽劑，這是一種你會在疼痛的四肢上涂抹的東西。

個人經(jīng)驗在氣味愉悅性的判斷中起著關(guān)鍵作用。與其他主要感官不同，與嗅覺有關(guān)的神經(jīng)沖動直接連接到邊緣系統(tǒng)，而邊緣系統(tǒng)正是大腦中負(fù)責(zé)記憶和情緒的部分。因此，我們通過氣味所喚起的情感記憶，來判斷氣味的愉悅性。

“一個簡單的味道，例如丁香的香味，” 從世界上最大的香水公司 Givaudan 退休的化學(xué)家 Charles Sell 說道，“我喜歡它，是因為當(dāng)我還是個孩子的時候，我的媽媽做蘋果派時，總會在里面放一點丁香。但是丁香油也常被在牙科治療中使用，所以那些有過牙齒外傷經(jīng)歷并且在治療中使用過丁香油的人，就不會喜歡丁香。”

學(xué)會厭惡

事實上，Sell 明確表示，所有的氣味偏好——從我們對香草的喜愛，到我們對腐敗的東西的厭惡，都是有學(xué)問在其中的。作為證據(jù)，他指出幼兒愿意去嘗試任何事物。

“他們會做一些讓成年人反感的事情，比如試圖吃他們尿布里的東西，”他說，“正是父母的直接反感讓他們知道這是一種難聞的氣味。”

這是許多專家的共同觀點，但令人驚訝的是，幾乎沒有任何研究支持這一觀點。

然而，一些研究表明，同一種分子聞起來是好聞的還是難聞的，這取決于它們之間的哪一種聯(lián)系被觸發(fā)。比如很多奶酪都含有相同的氣味分子——異戊酸——這和汗水濕透的襪子一樣，來自紐約的嗅覺研究者和獨立顧問 Andreas Kelle 說道。

“當(dāng)他們被告知是奶酪時，每個人都喜歡這種味道。當(dāng)別人告訴他們這是臟襪子的時候，就沒人喜歡它了，”他說道，“味道沒變，但判斷變了。顯然，這些判斷都是后天習(xí)得的?！?/section>

問題解決了？并沒有。因為這個論點還有另一個層次——需要對嗅覺如何工作進(jìn)行更深入的解釋。

與視覺和聽覺不同，視覺和聽覺對世界的感知相對清晰——分別依賴于較窄的光波波段和較窄的聲波波段——而我們的嗅覺的任務(wù)是識別無限多本質(zhì)上不同的分子。

為了做到這一點，我們的鼻子中包含有大約 400 種不同的氣味感受器。這些感受器如何識別氣味分子，科學(xué)家們目前仍然沒有完全達(dá)成一致意見：大多數(shù)人認(rèn)為每個分子依賴于其自身特殊的形狀與感受器表面的互補分子相匹配，但少數(shù)人認(rèn)為有些感受器是通過感知分子鍵的振動。

然而，每個受體都能夠識別不同的、經(jīng)常重疊的氣味分子，而每個氣味分子都能觸發(fā)一個或多個不同的受體。因此，我們所識別的氣味，是一種特殊的氣味受體激活模式，就像在 400 鍵鋼琴上彈奏的和弦。

但是，事實上情況比我們想象的更加復(fù)雜，因為我們每個人都有不同的嗅覺受體的集合，所以我們每個人都有自己獨特的“鋼琴鍵盤”?！巴环N氣味，每個人聞起來都會不一樣。” Sell 說。個體間微小的基因差異，也會影響受體對氣味的感知能力。

這很重要，因為氣味的強度與我們對愉悅感的感知有很大關(guān)系。位于賓夕法尼亞州費城的 Monell 化學(xué)感官中心的嗅覺研究人員 Joel Mainland 認(rèn)為，在低濃度下，一種氣味可能聞起來很吸引人，但隨著氣味強度的增加，人們就會開始感到越來越不舒服。

感受器的個體間差異，會影響感知的強度，進(jìn)而影響感知的愉悅度。比如，這可能有助于解釋，為什么擁有一種變體氣味受體 OR6A2 的人比擁有另一種突變體的人更喜歡香菜的味道。

氣味感受器可能也不是影響其感知的全部因素。鼻子上排列存在的粘液腔內(nèi)充滿了大量的酶，可以在氣味分子到達(dá)氣味受體之前，改變它們。目前還沒有人知道這些酶對氣味感知的影響到底有多大程度，但有跡象表明它們可能會發(fā)揮出很重要的作用。

例如，對于一種特殊的氣味分子而言，有些人會認(rèn)為它是“木頭味”的，而另一些人則會認(rèn)為它是“覆盆子味”的。經(jīng)過進(jìn)一步的研究，結(jié)果表明這兩組人在氣味受體的組成結(jié)構(gòu)上，沒有任何區(qū)別，而是在一種叫做 CYP2A13 的酶上的差異。這種酶能將具有木頭氣味的分子轉(zhuǎn)化為具有覆盆子氣味的分子。

這些個體間的差異，并沒有阻止嗅覺科學(xué)家們解決一個重大問題：究竟是什么因素讓氣味更具有吸引力。單單根據(jù)一種氣味的分子結(jié)構(gòu)，我們就能夠預(yù)測出人們對它的喜歡程度嗎？出現(xiàn)在十多年前的第一個線索，提示我們這或許是可行的。

預(yù)測對氣味的喜歡程度

以色列魏茨曼科學(xué)研究所的 Noam Sobel 和他的同事們，嘗試讓 185 個人給 90 種匿名氣味的愉悅度打分。然后，他們利用一個分子物理特征的數(shù)據(jù)庫——從原子的數(shù)量到各種形狀的測量，總計超過 1500 個屬性——并使用統(tǒng)計學(xué)的手段來尋找那些最能預(yù)測愉悅度評級的特征組合。

他們發(fā)現(xiàn)，令人感覺較好的氣味，往往來自較大、較散亂的分子，而較小、較致密的分子的往往更加難聞。

為了給這個結(jié)論提供一個獨立的測試，在讓人們對這些氣味打分之前，Sobel 的團隊事先預(yù)測了 27 種在早期實驗中沒有使用的氣味的愉悅度。果不其然，分子的大小和緊湊度被證明是對愉悅度評級的一個好的（盡管不是完美的）預(yù)測（Journal of Neuroscience, vol 27, p 10,015）。

從那以后，其他幾項研究也或多或少地得出了相同的結(jié)果。

“但是，為什么生物會如此進(jìn)化，而只提取這個世界中特定的化學(xué)元素呢? 我對此還沒有一個好的解釋?！盨obel 說。

其他人推測，答案可能與我們狩獵采集的祖先如何評估潛在食物的新鮮度有關(guān)?！胺肿釉酱?，你聞到的物質(zhì)就越完整，”Keller 說，“腐爛細(xì)菌吃掉大的化合物，并把它們分解成更小的分子。所以，分子越小，你就離活的生物越遠(yuǎn)?！?/section>

人工智能在預(yù)測氣味方面，可以走得更遠(yuǎn)。2017 年，Keller 和他的同事們開啟了他們的“夢想杯”嗅覺預(yù)測挑戰(zhàn)賽的結(jié)果，這是一項國際性的競賽，目的是探討是否有辦法僅僅從分子的結(jié)構(gòu)來判斷分子的氣味。

參賽者得到了 400 多個不同分子的數(shù)據(jù)，而這些分子是根據(jù)它們的愉悅度和其他品質(zhì)（如果味、辛辣度和花香度）以及每個分子的物理描述來被給予評分的。

該比賽的目的是找出哪種機器學(xué)習(xí)算法最適合從分子結(jié)構(gòu)預(yù)測感官屬性。研究人員會用另外 69 種分子測試每個程序預(yù)測的準(zhǔn)確性。

亞利桑那州立大學(xué)的 Rick Gerkin 和他的同事們設(shè)計出了這個獲勝算法，在預(yù)測愉悅度方面的準(zhǔn)確率大約為 50%。但是實際效果會更好，因為一個人對同一分子的評價，在每時每刻都會有所不同。這種變化為任何算法的準(zhǔn)確度設(shè)定了一個上限，在本例中，為 65%左右。

換言之，Gerkin 的算法預(yù)測了人們的愉悅度，幾乎和知道他們在之前的經(jīng)歷中如何評價氣味一樣。它還可以成功地預(yù)測出諸如“大蒜的味道”、“魚的味道”、“燒焦的味道”和“酸味”等描述性詞語，提高了預(yù)測幾乎任何分子質(zhì)量的可能性，甚至可以通過從目標(biāo)氣味開始，然后根據(jù)這種氣味制造出一個對應(yīng)的分子，從而對氣味進(jìn)行逆向設(shè)計工程。

Box：異國情調(diào)

龍涎香

這種從被海浪沖到海灘上抹香鯨的腸道分泌物中提取出來的稀有香氣，是最昂貴的天然物質(zhì)之一。幾個世紀(jì)以來，它一直被用到香水、藥物中。

糞臭素

這種化合物以古希臘語“skato（糞便）”命名，它既存在于糞便中，也存在于一些花卉中。在高劑量下，它有一種花香。

蓖麻

作為一種氣味標(biāo)記，這種化合物來自海貍肛門附近的腺體，有麝香和果味。

麝香貓

這種麝香貓肛門腺分泌的強烈的麝香氣味，在低濃度下很好聞。

誰的鼻子

但是，這些所付出努力，有著一個很大的缺點：它們只聚焦于單個的分子。

“在自然界中，你只會遇到一種氣味分子的情況，幾乎不會發(fā)生，所以一直以來，我們所有人都在研究一種大腦無法進(jìn)化解碼的刺激物，” Sobel 說道，“這有點像說，你將通過研究純音來理解大腦是如何處理語言的。”

Sobel 現(xiàn)在正在探究人們是如何感知氣味混合物的，不過他不會透露太多他最新的研究結(jié)果，因為他們還沒有發(fā)表。

什么會產(chǎn)生令人愉悅的氣味？我們來聽聽專家們怎么說。

“我最好的猜測，實際上不是很好的，是我們熱愛復(fù)雜性，”位于希臘瓦里的 Alexander Fleming Biological Sciences Research Centre 的生物物理學(xué)家 Luca Turin 說， “可以說，我們喜歡氣味空間中的‘管弦樂’聲音?！焙姹哼^的化合物（例如咖啡或面包）中的數(shù)百種化學(xué)物質(zhì)，賦予其濃郁的香氣，這是簡單的混合物所無法比擬的。

當(dāng)涉及到在他們自己的調(diào)配物中創(chuàng)造豐富的香味時，香水大師們都有自己的一些技巧。

一種典型的香水，無論是用于肥皂還是高級香水，通常都會有幾十種成分，香水師必須為每一種成分選擇合適的劑量，這樣就不會有單一的氣味占據(jù)主導(dǎo)地位。香水師們還會加入以不同速率蒸發(fā)的成分，以使香氣隨時間從消逝的前調(diào)逐漸發(fā)展為更持久的基調(diào)。

令人驚訝的是，個別成分的氣味是否宜人，無關(guān)緊要。為了增加配方的復(fù)雜性，香水師們通常會加入少量聽起來不太舒服的“動物”成分，例如帶有糞便氣味的糞臭素或來自亞洲和非洲小型哺乳動物麝香貓的肛門分泌物（Box）。

為香料加香的愿望，正在驅(qū)使尋找新分子的方法，以供香料公司增加到其配方中。這正是驅(qū)使 Piquart 前往秘魯?shù)膩嗰R遜和世界的其他許多偏遠(yuǎn)地區(qū)的原因。他說，我們并不缺乏新的原料可以發(fā)現(xiàn)。

他說：“當(dāng)我去一個國家的時候，有很多很多的氣味，有很多可能性。也許我們現(xiàn)在只發(fā)現(xiàn)了 20%?！?/section>

然而，許多公司更愿意讓他們的化學(xué)家們在實驗室里合成關(guān)鍵的氣味。有了這種方法，誰知道我們將來會聞到什么奇異的分子呢。

在尋找什么是好味道的過程中，給我們留下了什么？對氣味的感知是一項復(fù)雜的、主觀的和反直覺的工作，即使是表面上讓人惡心的氣味也有可能引人入勝。沒有簡單的公式。

原文鏈接：https://www./science/article/abs/pii/S0262407919309868

作者｜Bob Holmes

編譯｜朱國利

審校｜617

編輯｜笑咲