parfum - Chemische Feitelijkheden

Foto: Quest InternationalCHEMISCHE FEITELIJKHEDEN | EDITIE 48 | NUMMER 219mooiste als de vervelendste herinneringenof emoties oproepen. Dit komt doordathet reukcentrum in direct contactstaat met het limbische systeem van dehersenen, dat sterk verbonden is metemoties, stemmingen en ons geheugen.GEURBOODSCHAPPERSHet is redelijk goed bekend hoe deelektrische prikkel in een geurreceptorwordt opgewekt. Geurstoffen zijn kleinemoleculen – anders waren ze immersniet vluchtig – maar zijn te groot om zelfde reukcel binnen te dringen. De geurreceptoris een eiwitmolecuul in de celwandvan de reukcel. Deze receptor steekt aanbeide kanten uit. Aan de buitenkantmaakt hij contact met een geurstofmolecuul.Binnen in de cel is de receptorgekoppeld aan een tweede eiwit, het zogenoemdeG-eiwit. Door interactie met degeurstof verandert de receptor van vormGlazen stolp houdt vrijkomende geurstoffenuit bloemen vast voor nader onderzoek.De prikkeling van geurenVan molecuul naar hersenactiviteiten activeert hij het G-eiwit, dat vervolgenseen van zijn eiwitgroepen loslaat. Diegroep zet een enzym in de celwand aanhet werk om in de cel een molecuul temaken dat het signaal verder doorgeeft.Dit wordt ook wel een second messengersysteemgenoemd. Het nieuwe molecuul(de tweede boodschapper) kan zogehetenionenpoorten in de celwand laten openen,zodat natrium- of calciumionen naarbinnen kunnen stromen. Hierdoor ontstaateen ladingsverschil, dat als een elektrischeprikkel over de celwand naar dehersenen gaat.Na ontlading keert de reukcel weer terugin zijn ‘rusttoestand’, waarna het proceszich kan herhalen. Om goed te blijvenruiken moet dit proces heel snel verlopen.Maar doordat boodschappermoleculenzich ophopen in de cel gaat dit steedsminder efficiënt. Dit kan het geurpatroonverstoren, waardoor het reukvermogenvan de cel terugloopt. Gelukkig wordenreukcellen elke drie à vier weken vervangen.GEURTAXI’SEr is echter meer aan de hand. Ook buitende cel spelen diverse processeneen rol. Een geurstofmolecuul legt meestalniet rechtstreeks aan bij de reukreceptor.Zo’n molecuul moet een lift zien tekrijgen van een transporteiwit dat in deslijmlaag (mucosis) van het reukepitheelligt. Transporteiwitten ofwel olfactorybinding proteins (OBP’s) zijn een soortDE BASIS5PARFUMgeurtaxi’s, die in de neus geurmoleculenophalen aan het grensvlak van de slijmlaagen vervolgens afleveren bij de geurreceptor.Zonder deze OBP’s zouden weniet veel ruiken. De hoeveelheid geurmoleculendie spontaan en snel oplossen inde slijmlaag en tot het epitheel kunnendoordringen is beperkt. Veel van diemoleculen zijn namelijk hydrofoob enlossen daardoor niet gemakkelijk op in dewaterige mucosis. In deze slijmlaag zittenoverigens ook enzymen die de geurmoleculenen de volle taxi’s weer verwijderen,zodat het signaal afneemt als de geurbronweg is. Of geurtaxi’s alleen een transportfunctiehebben of ook betrokken zijn bijde selectie van geurstoffen en de keuzevan de receptor is nog een raadsel.Inmiddels hebben genetici ontdekt datvan de genoemde duizend geurreceptorenminder dan de helft actief is. Welkereceptoren dat zijn verschilt enigszins vanpersoon tot persoon. Daardoor is de geurvan de omgeving niet voor iedereen precieshetzelfde, al gaat het in de praktijkom zeer kleine verschillen. Uit sommigestudies blijkt dat vrouwen beter ruikendan mannen, maar een algemeen aanvaardfeit is dit zeker niet. Wel is geblekendat vrouwen in hun vruchtbare periodebeter geuren kunnen herkennen enbenoemen. Een verband met het vrouwelijkehormoon (dat de vruchtbaarheidregelt) ligt voor de hand, maar dit is nogniet bewezen. |HET ZEVENDE ZINTUIGBepaalde geurstoffen kunnen ons gedrag sturen,vaak zonder dat we de geur ruiken. Het effectvan deze zogenaamde feromonen is bij dieren overduidelijk.Een bepaald soort feromonen werkt alssekslokstoffen en regelt de voorplanting. Om dezelokstoffen te detecteren hebben dieren een speciaalorgaan in hun neus: het vomeronasale orgaan,ook wel het Jacobs-orgaan genoemd. Dit orgaangeeft rechtstreeks signalen aan de hersenen doorzonder dat er een geur- of smaaksensatie optreedt.Het is een zeer gevoelig orgaan. Een mannelijke zijderupsvlinderraakt bijvoorbeeld al aardig opgewondenvan enkele moleculen bombykol. Zo kan hijop kilometers afstand een vrouwtjesvlinder ‘ruiken’.Hij begint direct anders te vliegen en maakt laverendedwarsbewegingen, in de hoop nog een paarmoleculen op te pikken. Dichter bij de bron vliegthij er recht op af. Bij mensen speelt het vomeronasaleorgaan waarschijnlijk nauwelijks een rol, al zijnwetenschappers het daar nog niet over eens. |

CHEMISCHE FEITELIJKHEDEN | EDITIE 48 | NUMMER 219Rossitol is chemisch stabiel en ruikt naar lelietjesvan-dalen.De drie verwante structuren, lily aldehyde,hydroxycitronellal en lyral, hebben ook de gewenstegeureigenschap, maar zijn te instabiel om alsgeuringrediënt te worden gebruikt.Het is namelijk nog niet mogelijk om hetkarakter en de sterkte van een geur alleenop grond van de structuur te voorspellen.De aard van de verbinding, de structurelerangschikking en aanwezigheid vanfunctionele groepen bepalen de geur, destabiliteit en eventuele toxiciteit. Daaromsleutelen chemici aan structuren en proberenze moleculen te ontwerpen met degewenste eigenschappen.Uit een studie van geurstoffenfabrikantQuest International, waar men de correlatieonderzocht tussen structuur en geurvan alifatische nitrilverbindingen, blijktbijvoorbeeld dat voor een geurmolecuulde lengte van de keten en de positie vanéén enkele methylgroep van cruciaalbelang is. De onderzoekers synthetiseerdeneen oplopende reeks van vijf alifatischenitrilverbindingen; van elke nitrilverbindingmaakten ze drie varianten,waarbij de methylgroep in de ene variantontbrak en in de andere twee aanwezigwas op verschillende posities. Parfumeurstestten deze vijftien verbindingen. Degeur bleek sterk af te hangen van deketenlengte: de kortere verbindingenroken nootachtig tot sterk perzikachtig,de langere fris en citrusachtig. Het onderzoekheeft uiteindelijk geleid tot de ontwikkelingvan Frescile ofwel 3-methyldodecanonitil,dat vanwege de frisse en intensebloemengeur interessant is voor verschillendetoepassingen. Quest heeft destof in Europa, Amerika en Canada gepatenteerd.Een ander voorbeeld is de ontwikkelingvan Rossitol, een synthetisch alternatiefvoor de lelietjes-van-dalen geur. De blaadjesvan deze bloemen zijn klein en moeilijkte oogsten en de geïsoleerde etherischeolie is instabiel. Hierdoor is grootschaligewinning van deze populaire bloemengeuruit natuurlijke bronnen onaantrekkelijk.Voor de geurstoffabrikant aanleidingom te zoeken naar een synthetischevariant. Bruikbare uitgangsstoffenqua geureigenschappen zijn lily aldehyde,hydroxycitronellal en lyral, maar dat zijnallemaal instabiele aldehyden. De chiraliteitblijkt ook van grote invloed op degeureigenschappen. Structuur-activiteitsrelatiesen molecular modelling-studiesleverden uiteindelijk Rossitol op.LABORATORIUMNEUZENNaast de gebruikelijke chemische analysetechnieken,molecular modellingen tests met geurpanels, biedt de biotechnologietegenwoordig nieuwe mogelijkheden.Jonge bedrijven als ChemCom inBelgië en Senomyx in Californië specialiserenzich bijvoorbeeld in biotechnologischebenaderingen. Deze nieuwkomersin de geur- en smaakstoffenbranche proberende speurtocht naar nieuwe verbindingenefficiënter te maken op basis vangenetische kennis en de werking van hetreukzintuig.De genen die betrokken zijn bij de aanmaakvan geurreceptoren zijn bekend enook weten we welke 450 geurreceptorenin de mens actief zijn. Via biotechnologieis het mogelijk cellen te produceren waarinde gewenste geurreceptoren aanwezigzijn. Hiermee kan men de zintuiglijkeIN GEUREN EN KLEURENDE DIEPTE7PARFUMIn een oplopende reeks alifatische nitrilverbindingen (C8 t/m C12) blijkt de geur sterk afhankelijk vande ketenlengte. De kortere verbindingen ruiken nootachtig tot sterk perzikachtig, de langere fris encitrusachtig. Ook de aanwezigheid en positie van een methylgroep (horizontale varianten) beïnvloedende geur. Opvallend is de groene toon in 3-methyl variant. Het onderzoek heeft geleid tot de ontwikkelingvan Frescile, ofwel 3-methyldodecanonitil, dat vanwege de frisse en intense bloemengeureen interessante stof is voor gebruik als geuringrediënt in bijvoorbeeld wasmiddelen.waarneming van geuren en smakennabootsen. Het betreft genetisch gemodificeerdecellen met een groot aantal geurreceptorenaan het oppervlak. Elk groepjecellen bevat het gen van één type menselijkegeurreceptor. ChemCom is eringeslaagd om zo een soort laboratoriumneuste bouwen, die bestaat uit een kleinplateau met een paar honderd buisjes. Inelk buisje zitten ongeveer 50.000 tot100.000 cellen met een specifieke geurreceptor.In een geautomatiseerd systeemkunnen dagelijks duizenden potentiëleverbindingen worden getest op interactiemet de geurreceptoren. Op deze manierkan worden onderzocht welke stoffen, ofmengsels van stoffen, worden gebondenaan welke geurreceptoren en hoe sterk debinding is. Het gaat echter alleen om fysiologischeinteracties. De laboratoriumneusis daardoor nog niet vergelijkbaar met decomplexe werking van het reukzintuig.Geur wordt immers ook bepaald doorwat de hersenen van het geurpatroonmaken. Omdat geur sterk verbonden ismet emoties, herinneringen en verwachtingendoen bedrijven dan ook onderzoekmet ongetrainde consumentengroepen.Hiermee proberen ze te achterhalenwelke associaties in woord, beeld en kleureen bepaalde geur oproept. Deze emotionelereacties slaat men met trefwoordenop in een computer. Zo’n bestand is nietalleen interessant voor marketing, maarook een handig startpunt voor het creërenvan een nieuwe geur. Wil een opdrachtgevereen geur die iets te maken heeft metzomer, kinderen en zee? De computergeeft dan verschillende ingrediënten diedaarmee overeenkomen, waarna een parfumeurgericht aan de slag kan. |