Lõhnade ja maitsete seosed molekulide struktuuriga

Üheks lõhna ja maitset omavate molekulide tunnusteks on tihti kuid mitte alati laengu olemasolu. Näiteks vesinikioon (nagu ka happed) on ninale ja suule kõrvetavad või hapud kuid laenguta ained nagu gaasiline vesinik, hapnik, lämmastik, metaan, heelium ja väärisgaasid on lõhnatud ning maitsetud kuid kui molekulis on rõngas või lisaks süsinikule hapnik või lämmastik, siis võivad need tugevalt tuntavad olla. Erandina sellele seosele koosnevad terpeenid ainult süsinikust ja vesinikust omades tugevat puuvaigu lõhna.   

Happe lõhna ja maitset võib tunda näiteks CO2 hingamisel kasvõi limonaadist. Kokkupuutel veega moodustab see happelist süsihapet, mis kõrvetab nina. NO2 on sarnane veega hapet moodustav ja kõrvetav aine.

Kui happed on enamasti hapud, siis alused on tavaliselt mõrud.

Paistab, et benseen ja teised rõngasjad väiksemad molekulid omavad järjepidevalt süsiniku põlemisel tekkinud lõhnu. 
Hapniku aatomi paiknemine kahe süsiniku vahel kaldus esinema magusama lõhna või maitsega ainetel.
Lämmastiku esinemine oli tavalisem ebameeldiva lõhna või maitsega ainetel (väljaheited, mädanemine ja kala). Kui hapniku aatomeid oli lämmastikust rohkem, siis võib lõhn hea olla. Kui aine koostis piirdub C, H ja O aatomitega, siis on selle lõhn ja maitse tavaliselt magus.

Aine lõhnad on enamasti kergesti leitavad keemia andmebaasides nagu näiteks pubchem'is kuigi mõnda ainet nagu sperma lõhna ja maitset andnud aineid (spermine, spermidine) ei kirjeldata nende kahe omaduse osas. Need kaks lagunevad laiba haisu tekitavateks kadaveriiniks ja putretsiiniks kuid nende algmaterjalide puhul polnud teadaolevat maitsmist. Võis leida uuringu kokkuvõtte, kus kirjeldati süljes nende nelja aine olemasolu. Tüüpomadusena võis pärakus või mujal kehas esinevaid halva lõhna molekule leida ka süljest.

Veidi paistab, et hargnevad kohad lisavad maitsele ja lõhnale teravust/torkivust kui esineb näiteks süsinik, mis on ühenduses 3-4 süsinikuga. Vaigus lõhnavate terpeenide puhul oli see tavaliseks.

Umbse mulla/kehalõhna laadsetel ainetel paistis tunnuseks vähemalt 2 süsinikrõnga kõrvuti asumine aga see paistab vähem kindla seosena.


Osad nimed võivad olla valesti tõlgitud, sest ma ei leidnud eestikeelseid vasteid kõigile (näiteks sibula lõhna ainele).

Tioolrühma tunnuseks on tavaliselt küüslaugu, kõhugaaside või põlevate kummide laadne hais.

Aldehüüdid olid tavaliselt magusa lõhnalised.

Karboksüülrühma (ülal) esinemine molekuli otsas kaldus andma vastikuid riknevaid lõhnu (okse, mustad jalad jne.) kuid kui otsas olevale -OH hapnikule lisandus lihtsalt süsinikahel, siis saab sellest lillelise lõhnaga ester.

Estri üldvalem. R on suvaline aatom (välja arvatud H).

Guaiacol

Taimerakkude ligniini põlemisel tekkiv guaiakool annab suitsutatud toidule suitsuse maitse. Muuhulgas on see röstitud kohviubade maitses.

Taimerakkude ligniini põlemisel vabanev süringool annab suitsule ja suitsutatud toidule suitsuse lõhna.

4-EG tekib vahel veini riknemisel. Lõhn on üldiselt meeldiv peekoni või suitsu lõhnaga. Struktuur on sarnane suitsu maitset andnud guaiakooliga.

4-EP tekib samuti veini riknemisel olles maitse poolest magusja suitsu moodi. Lõhn on puine ja haigla/apteegi (fenooli) moodi ning vahel magusjas.

1-okteen-3-ool on inimese higis ja hingeõhus esinev aine, mis on üks sääski ligi meelitav aine. Inimesele on selle lõhn liha või hallituse moodi.

6-atsetüül-2,3,4,5-tetrahüdropüridiin annab küpsevatele saiadele, tortilladele ja popkornile küpsemisel neile omase lõhna olles inimesel tuntav kontsentratsioonil alates 0,06 nanogrammi liitris.

2-atsetüül-1-pürroliin on eelnevaga sama kergesti tuntav andes eelnevaga sarnase lõhna.

Nonanaalaldehüüd on tugeva lille või puuvilja laadse lõhnaga.

Dekanaal on samuti lillelise või puuvilja moodi lõhnaga, mida kasutatakse parfüümides.

Kviniin on mõru maitsega malaaria vastane ravim, mida leidub väikses koguses toonikutes.

Mentool. Aktiveerib sensoorsetel neuronitel (ja põies) olevad külmatundlikud TRPM8 kanalid, mis avanevad tavaliselt alla 26 C kraadise temperatuuriga. Toimib ka naatriumikanalite blokeerijana, mis põhjustab närviimpulsside blokeerimist igas neuronis millega see kokku puutub. Kohaliku tuimustesena mõjudes kasutatakse seda tihti kurguvalu vastu. 

Kapsaitsiin. Seondudes kuumatundlikel neuronitel oleva TRPV1 retseptoriga tekitab see kuuma ja valu tunnet. TRPV1 avaneb tavaliselt 37-45 C kraadi vahel või liigse happelisuse korral lastes seejärel stimuleerivat kaltsiumit neuronisse. Kapsaitsiin võib selle avada madalamal temperatuuril ja ühe kaasnähuna kaotavad neuronid selle suhtes tundlikkust kuid tundlikkus väheneb ka valu ja sügeluste suhtes mistõttu kasutatakse seda lühiajalise leevendusena selliste ebamugavuste vastu. Neuropeptiid P on vajalik valu ja temperatuuri signaalide vahenduseks kuid kapsaitsiin võib selle puudust tekitada.

Nonivamiid on kapsaitsiiniga sarnase ärritava toimega.

Kapsaitsiini sisaldavates pipardes esineb veel kapsinoide, mis pole suus kõrvetavad kuigi kapsaitsiinist 1000 korda suurema kogusega võivad need TRPV1 retseptoreid aktiveerida. Peaaegu ainsa erinevusena terava maitsega kapsaitsiinist on kapsinoididel lämmastiku asemel hapniku aatom.

Allitsiin esineb küüslaugus olles sellele omase terava maiste ja lõhna andja.

Propaanetiaal-S-oksiid esineb sibulates olles sellest vabanev sensroorseid neuroneid ärritav aine.

Etüül tiolaktaat on üks erandlik tiool, mille lõhn ei ole ebameeldiv vaid puuvilja laadne nagu teised estrid. Tioolide lõhn on tavaliselt põlevate kummide või küüslaugu lõhna vahele jäävad.

 3-metüülbutaanhape on juustuse või higise lõhnaga üks jalahaisu tekitajatest. 

Piperiin on mustale piprale omase terava maitse andja. See aktiveerib samuti TRPV1retseptoreid.

Piperidiin ei ole vist pipra lõhnaline kuid osad võrdlevad seda pipra lõhnaga. Lõhn on vähemalt ärritav ja umbne/niiske. 

Kui 6 süsinikuga benseenirõngas lõhnab bensiini laadselt, siis elektronegatiivsema lämmastiku lisamisel muutub molekul aluselisemaks ning tekkinud püridiinil on orgaaniline halb lõhn mida kirjeldaja võrdles umbse haigete surijatega toa lõhnaga.

Võihape on okse/väljaheidete haisuga aine, mis võib maitstes eeterliku ja meeldiva järelmaitsega olla.

Muskused ja feromoonid

Muskoon on parfümeerias kasutatud muskuse lõhnaline aine. Muskustele omase suure süsiniku rõngaste sünteesimisel on risk, et ahelad ei moodusta rõngaid vaid liituvad teiste molekulide küljes oleva sama grupiga millega vastav ots pidi liituma. Selle vältimiseks sünteesitakse neid suure lahjendusega. Analoogse olukorrana võib arvestada madudega. Kui palju madusid tihedasse ruumi kokku ajada, siis on nende võimalus teisi katsumata rõngasse saada väiksem kui teiste pihta minna. Mida hajusamalt on maod seda tõenäolisemalt saavad nad omaette rõngasse puudutamata teisi.

Testosteroon on lõhnatu või nõrga selle pildi all oleva 7 süsiniku pikkuse heptaanhappe (sarnaneb pikendatud võihappe molekuliga) lõhnaga, millel on ebameeldiv riknemise hais. 

Androstadinoon on testosteroonist tekkiv varieeruva lõhnaga aine. See on üks 16'st androsteenist, mida leidub inimeste kehaeritistes. Selle kontsentratsioon on meeste vereplasmas ~2-3 korda suurem kui naistel. Tavaliselt väljub see kaenlaaluste higis. Alguses on lõhn meeldivam kuid korduval nuusutamisel kasvas katsealuste tundlikkus selle suhtes üle 10 000 korra ning suurema tundlikkusega koos hakati seda lõhna järjest ebameeldivamana ja riknenult kirjeldama. 
Kuigi pooled katsealused kirjeldasid seda riknevana, siis ~10% meelest oli sellel puidu lõhn ning piparmündi, puuvilja või lillede lõhnaliselt kirjeldas seda 5-7% katsealustest.

Androstenool tekib testosteroonist olles üks higis tuntavatest lõhnadest. See vabaneb adrenaliininäärmetest verre koos mõne teise sarnase ainega. Kehas on see GABA retseptoreid aktiveeriv sh. kehast eemaldatud rakusöötmes olevatele GABA retseptoritele.

Galaksoliid on sünteetiline muskus, kus suure rõnga asemel on mitu väiksemat kuid lõhn on endiselt tugev ja muskuse laadne. Galaksoliidi kasutatakse pesupulbrites teiste ainete lõhna varjamiseks ning see ise annab riietele pesu järgse värske lõhna. 

Varia

4-(4-hüdroksüfenüül)butan-2-oon on vaarika lõhnaga.

 Anisool on aniisi seemnete lõhna moodi.

Anetool on teine aniisi lõhnaga aine, mida leidub aniisis.

Sinnamaldehüüd on kaneeli lõhna ja maitsega.  

 Alfa-terpineool on sireli lõhnaline.

2-tiopüridiin sisaldab tiooli ja püridiini, mis on mõlemad halva lõhnaga kuid selles molekulis koos olles on need lõhnatud. Selline aine võib kõikuda kahe vormi vahel kuid vasakpoolse variandi kehtimisel poleks aine tiool ega püridiin, mis võib olla lõhnatuse põhjuseks.

2,4,6-trikloroanisool on tuntav õhus kui see moodustab mõne triljondiku õhust. Esineb tihti veinikorgis või kohviubades olles mulla/umbse/hallituse lõhnaline (tekib seente elutegevusega).

Sotoloon on suures koguses karri lõhnaga aga väikeses koguses vahtrasiirupi, kõrvetatud suhkru ja karamelli lõhnaga. Kasutatakse tehislikus vahtrasiirupis lõhna- ja maitseainena. Inimese keha võib seda toota piisavalt, et uriini lõhn muutuks vahtrasiirupile omaseks. 

Allüül isotiotsüanaat annab sinepile ja mädarõikale terava maitse. Aktiveerib valu tekitavaid TRPV1 ja TRPA1 retseptoreid. 

Vanilliin (aldehüüdi, fenooli ja eetri gruppidega) on vanilje lõhna ja maitse andja. Üheks tooraineks sünteesimisel on suitsu maitset andnud guaiakool, mida saab palju puitu kasutavatest tööstustest. Ühe süsinikuga aldehüüdgrupi lisamine muudab selle suitsu maitselise aine vanilje maitseliseks. 

Etüülvanilliin on vanilliinist ~3 korda tugevama maitsega ja ainsa erinevusena pikendati ühte süsiniku ahelat.

Atsetofenoon on meeldiva apelsiniõie/kirsi lõhnaga. 

2-fenüül etanool on lillelise lõhnaga mida leiab roosidest, apelsiniõitest ja aednelgist.

Eugenool on nelkide lõhnaga ja nendes esinev kohalikku tuimestust tekitav aine, mida kasutatakse hambaarstide poolt. Struktuur on sarnane vanilli omaga ja üks aldehüüdi grupp on asendatud süsinikahelaga. 

Etüül metüülfenüülglütsidaat on üks maasika maitse andja, mida lisatakse toitudele.

Furaneool on maasikate lõhna andja.

Tümool on liivatee lõhna ja maitse andja.

Jasmoon on jasmiini lõhnaline.

Estrid

Metüül formaat on lihtsaim ester, millel on eeterlik orgaanilise lahusti lõhn.

Metüülatsetaat on meeldiva liimi või küünelaki eemaldaja lõhnaga.

Etüülatsetaadi lõhn sarnaneb pirnikommide või teiste puuviljade lõhnaga.

Etüül butüraat on ananassi ja apelsini lõhnaline kuigi seda lisatakse paljude puuvilja maitseliste toodete sisse.

Pentüül atsetaat on banaani või puuvilja lõhnaline. Pikema süsinikahelaga estrid olid jätkuvalt puuvilja lõhnalised.

 Diatsetoon alkoholi lõhn on üks markeritele lõhna andev aine.

Geraniaal on tugeva sidruni lõhnaga aine, mis võib tunduda magusana.

Cis-3-hekseen-1-ool on värskelt lõigatud muru lõhnaga.

Oktenoon on metalli laadse lõhnaga. See tekib kui nahal olevad lipiidid puutuvad kokku metallobjekti või veres oleva rauaga. Mida kauem on veri nahal seda rohkem võib seda tunda.

Sahharoos. Lõhnatu ja magusa maitsega. Viisnurkne osa on glükoosist 1,7 korda magusam fruktoos ja kuue nurgaga osa on glükoos.

Aspartaam on sahharoosist 200 korda magusam suhkruasendaja, mis on üks suhkruga sarnaseima maitsega suhkruasendaja. Koosneb kahest peaaegu muutmata aminohappest (ühe -OH asemel on -OCH3).

Ksülitool. Sahharoosiga sama magus.

Sahhariin on sahharoosis ~300 korda magusam ning kerge metalse või mõru järelmaitsega.

Sukraloos on sahharoosist ~600 korda magusam.

Metaantiool on halva lõhna andja hingeõhule, soolte gaasile ja soodele. Vahel kasutatakse maagaasile tuntava lõhna andmiseks.
Üks inimesel kergemini tuntav lõhn, mille taju lävi on kontsentratsioonil 1 osa 2 miljardist. 
Spargel tekitab metaantiooli lõhna uriinis.

Kadaveriin on üks toksiline (rotil doosil 2 g/kg) laiba haisu andja, mis tekib valkude lagunemisel. Kuna ka elusolendites toimub valkude lagundamist, siis leidub seda muuhulgas uriinis ja spermas. 

Putretsiin omab vastikut lõhna, mis tekib laipades ja valkude lagunemisel olles kadaveriiniga sarnase toksilisusega. Seda esineb ka spermas, hingeõhus ja tupes.

Kadaveriin ja putretsiin tekivad spermiinist või sellega sarnasest spermidiinist. Suure molekuli tõttu ei aura see piisavalt lõhna tajuks.

Haisu teke paistab omane perioodilises tabelis hapniku tulbas hapnikust alla jäävatel elementidel. Hapnikul pole lõhna kuid selle all oleval väävlil on ning seleenium ja telluurium võivad väävlist tugevama haisuga aineid moodustada.

Telluuriumi sisse hingamine põhjustab inimeste hingeõhul küüslaugu lõhna dimetüül telluriidi tekke tõttu kehas.

Geosmiin annab mullale lõhna. Seda tunneb tugevamalt kui mulda kaevata või kuivale perioodile järgnenud vihma järel. See on inimestele üks kergemini tuntavaid lõhnu mille tajulävi on umbes üks osa viiest triljonist.

(2E,6Z)-nonadienaal on värske kurgi lõhnaline. 

Sidrunhape annab sidrunitele hapu maitse ja puhtal kujul võib see maitsta "hapu soolana". 

Indoolid tekivad kui bakterid lagundavad trüptofaani (serotoniini toormaterjal ja valkude koostisosa). Struktuuris on 6 süsinikuga rõngas viisnurkse lämmastikuga süsinikrõnga küljes. Sellistele ainetele on väljaheidetele omane hais. 

1-metüülindool on tugeva ebameeldiva haisuga.

Skatool (3-metüülindool) on indoolide hulka jääv aine, mis annab haisu muuhulgas väljaheidetele. Väikeses kontsentratsioonis võib see olla lillelise (sidruni õite ja jasmiini) lõhnaga. Parfümeerias kasutatav aine.

Tert-butüül-isotsüaniid on tugeva haisuga. 

Isoamüül atsetaat on tugeva banaani lõhnaga ning banaanid sünteesivad seda. Mesilastel vabaneb see nõelamisel feromoonina, mis põhjustab teistes mesilastes nõelavat käitumist.
Jättes kõrvale nõelamist põhjustava käitumise ei kasutata seda ainet parfümeerias veel selle ebastabiilsuse tõttu, sest sellised hapnikuga ühendatud süsinikstruktuurid kalduvad lagunema hapniku juurest.

Terpeenid on tavaliselt süsinikust ja vesinikust koosnevad okaspuu vaigus tavalised ained, mille üldvalem on (C5H8)n. Puidust saadud tärpentiin on suuresti terpeenide segu. Erinevusteks on nende harunemismustrid. Need on kleepuvad ja väga tugeva lõhnaga olles okaspuu metsades selgemalt tunda kuigi ka teiste liikide sh. inimeste kehades toodetakse seda.
Need on ühed steroidide toormaterjalid elusolendites.

Kamper on terpenoid (terpeeni üldvalem kehtib aga lisandub hapnik), mida leidub vaigus koos terpeenidega. See annab rosmariinile osa selle lõhnast moodustades ~20% selle kuivmassist. Lavender on teine kamprit sisaldav aine. Isiklikult tundus õrnalt torkiv nagu männivaik ja umbsus korraga.

Kanepi lõhna moodustavad mitmed terpeenid või nende lähedased  ained.

Kui neid välja aurutada, siis ~30-65% saadusest moodustab mürtseen, millel on pubchem'i järgi meeldiv terpeeni lõhn. 

Teisel ja kolmandal kohal on vastavalt ülalt alla männi lõhnaga alfa-pineen (2-30%) ja kuiva puidu/vaigu/männi lõhnaga beeta-pineen (1-7%).

1-7% on limoneen, millel on sidruni või mandariini laadne lõhn.

Humuleen moodustab 1-7% olles humalate lõhnaga.


24.02.2012 lisa

Maitse ja lõhn sõltuvad toidu värskusest, mis omakorda näitab tavaliselt kui hästi on selles olevad toitained säilinud ning kui suur on bakterite hulk toidus.

Hapnik süsinikuahelate vahel on üldiselt hea lõhna/maitse tunnus. Hapnik süsinikahela otsas põhjustab tavaliselt hapukamat või ebameeldivamat lõhna/maitset ja lämmastik süsinikahela vahel on üks ebameeldiva maitse tunnus.

Hapniku esinemine süsinikahelate vahel võis evolutsioonis mõnusa maitse tunnuse saada sellega, et sellised molekulid on ebastabiilsed lagunedes hapniku juurest ning kui toit on väga värske, siis on selliseid molekule toidus rohkem tehes sellega maitse paremaks.
Kui toit on kauem seisnud, siis lagunevad sellised molekulid hapniku juurest tekitades uusi aineid nagu näiteks etanool või äädikas, mille maitse pole nii meeldiv ning mis annavad muuhulgas märku, et näiteks suhkrute sisaldus on langenud ja võib esineda riskantne bakterite sisaldus.

Paljudele selgroogsetele muutub toit toksiliseks, kui see piisavalt palju mädaneb. Mädanemise haisu tunnuseks on lämmastiku aatomid süsinikahelas. Spermidiini struktuur all.

Sellised ained tekivad valkude lagunemisel. Lämmastik sattus süsinikahelasse kuna valkude sünteesil ühendatakse valkude "ehituskivideks" olevaid aminohappeid lämmastiku aatomitega. Paljud lagundavad valgud suudavad molekulist eemaldada molekulide lühikesi kõrvalharusid (näiteks korraga üks -OH või -NH2 rühm) kuid pikk valgu põhiahel lämmastikuga võib kauem säilida kuni valgu lagunemisel tekib kadaveriini laadne valgu "skelett" millest on kõrvalharud eemaldatud. Kui kadaveriini laadsete ainete hulk tõuseb piisavalt, siis on see hoiatuseks sööjale, et toidus on bakterid saand pikalt tegutseda ning tõenäoliselt on toitained ära tarbitud või batkerite poolt mürgitatud.