探索好气味的奥秘：嗅觉与吸引力的关系及制造方法
哪些因素与好闻的气味有关？如何才能创造出好闻的气味？
今天我们特别整理了一篇发表在《新科学家》杂志上的题为《嗅出终极气味》的文章，希望这篇文章能给读者带来一些启发。
什么是好气味？
伊基托斯是一个很难到达的地方。这座城市位于秘鲁亚马逊河深处，只有通过空中或水路才能到达——没有公路将其与世界其他地方连接起来。但对于斯蒂芬·皮夸特来说，这种偏远的地理位置正是其吸引力的一部分。作为法国香水公司 Behave 的气味探险家，皮夸特前往伊基托斯寻找新的气味。
目前，他正在寻找一种具有芳香气味的植物的根，当地的希皮博人经常用这种植物制作象征爱情和友谊的药水。这种被希皮博当地人称为“piri-piri”的根，具有独特的水果香味，如今已被皮夸特引入香水行业。
他们愿意去一些偏远的地方，只为寻找新的味道。由此可见，调香师们有多么热衷于挖掘这些“嗅觉黄金”。这种行为完全是受到香水行业力量的驱动。
这些驱动因素主要是大公司，这些公司规模庞大，全球年销售额达 700 亿美元，不仅生产香水，还生产肥皂、洗发水、蜡烛和空气清新剂。
购买所有这些口味需要花费很多钱。但是，是什么让我们喜欢我们选择的口味呢？
在我们的主要感官中，嗅觉是最不为人所知的，这使得这些问题很难回答。神经科学家、心理学家，甚至人工智能研究人员都开始揭开我们如何感知气味的奥秘，而香水研究人员则试图设计出刺激我们嗅觉神经元的新方法。
什么是好闻的气味？不同的文化对于好闻的气味有不同的看法。“在欧洲，人们更喜欢茴香，”纽约和柏林的调香大师克里斯托夫·劳达米尔 (Christophe Laudamiel) 说。“在美国，我不会想到把它放进香水里。”
同样，美国北部的人也觉得冬青的味道非常好，至少部分原因是它是根汁啤酒（一种在北美流行的含糖苏打饮料）的重要成分。
相反，欧洲人可能会讨厌这种气味，因为它让他们想起搽剂，也就是用来敷在酸痛的四肢的东西。
个人体验在判断气味的愉悦度方面起着关键作用。与其他主要感官不同，与嗅觉相关的神经冲动直接与边缘系统相连，边缘系统是大脑中负责记忆和情感的部分。因此，我们根据气味唤起的情感记忆来判断气味的愉悦度。
“一种简单的丁香味，”从全球最大的香水公司奇华顿退休的化学家查尔斯·塞尔说。“我喜欢它，因为小时候我妈妈总是在苹果派里放丁香。但丁香油也用于牙科，所以牙齿受伤并使用丁香油治疗的人不喜欢丁香。”
学会憎恨
事实上，塞尔认为，所有的气味偏好——从我们对香草的喜爱到我们对腐烂东西的厌恶——都是后天习得的。作为证据，他指出，小孩子愿意尝试几乎任何东西。
“他们会做出大人讨厌的事情，比如试图吃掉尿布里的东西，”他说。“父母的直接厌恶让他们知道那是难闻的味道。”
这是许多专家的共同观点，但令人惊讶的是，几乎没有研究支持这一观点。
然而，一些研究表明，同一种分子的气味可能好闻也可能难闻，这取决于触发了哪种关联。例如，纽约的气味研究员兼独立顾问 Andreas Kelle 说，许多奶酪含有与汗湿的袜子相同的气味分子——异戊酸。
“当告诉他们这是奶酪时，每个人都喜欢它的味道。当告诉他们这是脏袜子时，没有人喜欢它，”他说。“味道没有改变，但判断却改变了。显然，这些判断是后天习得的。”
问题解决了吗？没有。因为这个论点还有另一个层次——需要对嗅觉的工作原理进行更深入的解释。
与视觉和听觉不同，它们分别依靠窄带光波和更窄带声波来相对清晰地感知世界，而我们的嗅觉则负责识别无数本质上不同的分子。
为了实现这一目标，我们的鼻子里有大约 400 种不同类型的嗅觉受体。科学家们对这些受体如何识别气味分子仍未达成完全一致意见：大多数人认为每个分子都依靠自己独特的形状来与受体表面的互补分子相匹配，但也有少数人认为，一些受体可以感知分子键中的振动。
然而，每个受体都能识别一组不同的、经常重叠的气味分子，每个气味分子都能触发一个或多个不同的受体。因此，我们所识别的气味是一种特殊的气味受体激活模式，就像在 400 键钢琴上弹奏的和弦一样。
但情况比我们想象的要复杂得多，因为我们每个人都有一套不同的嗅觉受体，所以我们每个人都有自己独特的“钢琴键盘”。“同样的气味对每个人来说都会有不同的味道，”塞尔说。个体之间的微小遗传差异也会影响受体感知气味的能力。
这一点很重要，因为气味的强度与我们对愉悦感的感知有很大关系。宾夕法尼亚州费城莫奈尔化学感官中心的嗅觉研究员乔尔·梅兰恩 (Joel Mainland) 表示，浓度较低时，气味可能闻起来很诱人，但随着强度增加，气味开始变得越来越难闻。
受体的个体差异会影响感觉的强度，进而影响感觉的愉悦度，这可以帮助解释，例如，为什么拥有一种气味受体 OR6A2 变体的人比拥有另一种突变的人更喜欢香菜的气味。
嗅觉受体可能也不是全部原因。鼻腔内壁的粘液腔中充满了酶，这些酶可以在气味分子到达受体之前改变气味分子。目前尚不清楚这些酶对气味感知的影响程度，但有迹象表明它们可能发挥重要作用。
例如，对于某种气味分子，有些人会将其感知为“木质”，而另一些人会将其感知为“覆盆子”。经过进一步研究，发现这两组人的气味受体组成并没有差异，而是一种名为 CYP2A13 的酶的差异，这种酶将木质气味的分子转化为覆盆子气味的分子。
这些个体差异并没有阻止嗅觉科学家解决一个大问题：是什么让气味如此吸引人？我们能否仅根据气味的分子结构来预测人们对气味的喜爱程度？十多年前，人们首次发现了这一可能性。
预测对气味的喜好
以色列魏茨曼科学研究所的诺姆·索贝尔和他的同事要求 185 人对 90 种匿名气味的愉悦度进行评分。然后，他们使用分子物理特征数据库（超过 1,500 种属性，从原子数量到各种形状的尺寸）并使用统计方法找到最能预测愉悦度评分的特征组合。
他们发现，令人愉悦的气味往往来自较大、较分散的分子，而较小、较密集的分子往往气味较难闻。
为了对这一结论进行独立测试，索贝尔的团队在要求人们对 27 种气味进行评分之前，预测了这些气味的愉悦度。果然，分子的大小和紧密度是愉悦度评分的良好（尽管不是完美）预测指标（《神经科学杂志》，第 27 卷，第 10,015 页）。
此后，其他几项研究也得出了大致相同的结论。
“但我无法很好地解释为什么生物会进化到只从这个世界提取某些化学元素，”索贝尔说。
其他人推测，答案可能与我们的狩猎采集者祖先如何评估潜在食物的新鲜度有关。“分子越大，你闻到的物质就越完整，”凯勒说。“分解细菌会吃掉大分子化合物并将其分解成较小的分子。因此，分子越小，你距离生物体就越远。”
在预测气味方面，人工智能可以走得更远。2017 年，凯勒和他的同事公布了他们的“梦想杯气味预测挑战赛”的结果，这是一项国际比赛，旨在看看是否有办法仅根据分子的结构来判断分子的气味。
参赛者获得了 400 多种不同分子的数据，根据分子的愉悦度和其他品质（例如果味、辛辣味和花香）进行评分，同时还获得了每种分子的物理描述。
比赛的目的是找出哪种机器学习算法最擅长根据分子结构预测感官特性。研究人员将使用另外 69 个分子来测试每个程序预测的准确性。
获胜的算法由亚利桑那州立大学的里克·格金和他的同事设计，在预测愉悦度方面准确率约为 50%。但它可能会更好，因为一个人对同一分子的评价会时时刻刻发生变化。这种变化为任何算法的准确率设定了上限，在本例中约为 65%。
换句话说，Gerkin 的算法预测人们的愉悦程度几乎与了解他们如何评价以往的气味体验一样。它还成功预测了“大蒜”、“鱼腥味”、“烧焦”和“酸味”等描述性词语，提高了预测几乎任何分子质量的可能性，甚至可以从目标气味开始，然后根据该气味制造相应的分子，从而对气味进行逆向工程。
盒子：异国风情
龙涎香
这种罕见的香气是从被冲上海滩的抹香鲸的肠道分泌物中提取出来的，是最昂贵的天然物质之一，几个世纪以来一直被用于香水和药物中。
粪臭素
这种化合物以古希腊语中粪便一词 skato 命名，存在于粪便和一些花朵中。高剂量时，它具有花香。
蓖麻
这种化合物用作气味标记，来自海狸肛门附近的腺体，具有麝香味和水果香味。
麝香猫
这种麝香猫的肛门腺会分泌出强烈的麝香味，低浓度的麝香味触感很好。
谁的鼻子
然而，这些努力有一个主要缺点：它们只关注单个分子。
“在自然界中，你只会遇到一种气味分子，这非常罕见，所以我们一直在研究大脑尚未进化到能够解码的刺激，”索贝尔说。“这有点像说你将通过研究纯音来了解大脑如何处理语言。”
索贝尔目前正在探索人们如何感知气味混合物，但他不会透露太多最新发现，因为它们还没有发表。
什么能产生令人愉悦的气味？让我们听听专家怎么说。
“我最好的猜测是，我们喜欢复杂性，但实际上这并不是一个好猜测，”希腊瓦里亚历山大·弗莱明生物科学研究中心的生物物理学家 Luca Turin 说道。“可以说，我们喜欢气味空间中的‘管弦乐’声音。”烘焙化合物（如咖啡或面包）中含有数百种化学物质，赋予它们浓郁的香气，这是简单混合物无法比拟的。
调香大师们在为自己的混合物创造浓郁香味时都有一些小窍门。
典型的香精，无论是肥皂香精还是高级香水，通常都含有几十种成分，调香师必须为每种成分选择合适的用量，以免单一气味占主导地位。调香师还会添加蒸发速度不同的成分，以便随着时间的推移，气味从逐渐消退的前调逐渐演变为更持久的后调。
令人惊讶的是，单个成分的气味是否令人愉悦并不重要。为了增加配方的复杂性，调香师经常添加少量听起来令人不快的“动物”成分，例如粪臭素，其气味像粪便，或亚洲和非洲的一种小型哺乳动物麝猫的肛门分泌物（方框）。
对香味的渴望促使香水公司寻找新的分子，以便将其添加到配方中。这就是皮夸特前往秘鲁亚马逊和世界许多其他偏远地区的原因。他说，那里不乏新的成分可供发现。
“当我去一个国家时，那里有许许多多的气味，许许多多的可能性，”他说。“也许我们只发现了其中的 20%。”
然而，许多公司更喜欢让化学家在实验室中合成关键气味。通过这种方法，谁知道我们将来会闻到什么奇异的分子。
这让我们在寻找什么气味好闻的过程中处于什么位置？嗅觉感知是一项复杂、主观且违反直觉的工作，甚至看似令人厌恶的气味也可能令人着迷。没有简单的公式。
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