Материалы портала «Научная Россия»

«Ароматная» математика

«Ароматная» математика
Геометрия помогает ученым создавать молекулярную карту «структура –запах»

Геометрия помогает ученым создавать молекулярную карту «структура –запах»

 

Человеческий нос очень легко отличает аромат свежезаваренного кофе от запаха тухлого яйца, но биохимический процесс, лежащий в основе  этого явления, довольно сложен.

В настоящее время учеными создана «карта обоняния»—a геометрическая модель того, как молекулы объединяются между собой и создают разнообразные ароматы.

 Ученые говорят, что такая карта могла бы стимулировать направление в разработке метода, позволяющего предсказывать реакцию людей на определенные комбинации запахов и помочь в создании новых ароматов.

На протяжении многих лет ученые предпринимали попытки понять сложную структуру молекул запаха.

Неврологи хотят лучше знать, как мы «обрабатываем» ароматы; парфюмеры  и производители продовольственных продуктов хотят получить хорошую технологию синтеза знакомых ароматов для своих продуктов. Новый подход может помочь тем и другим.

 

Существует одна, ранее созданная стратегия мэппинга обонятельной системы на основе группирующихся молекул запаха со сходными молекулярными структурами и использующая эти подобия для предсказания новых комбинаций.

 

 Но такая дорога часто приводит к тупику.

«Совсем не обязательно, что химические вещества со схожими химическими структурами будут распознаваться  сходным образом»,- говорит Татьяна Шарпи, нейробиолог Института Биологических Исследований Солка, Ла Джолла (Salk Institute for Biological Studies, La Jolla) Калифорния, и ведущем авторе исследования, отчет о котором опубликован в августе в журнале «Успехи Науки (Science Advances).

Шарпи и ее коллеги проанализировали молекулы запаха четырех знакомых и безошибочно узнаваемых ароматов: земляники, помидора, черники и мышиной мочи. Исследователи подсчитали, как часто и в каких концентрациях определенные молекулы неожиданно появляются вместе в этих специфических запахах.

На следующем этапе работы они создали математическую модель, в который молекулы,  появившиеся вместе, «часто выглядели похожими на  букву «T» в пространственном отношении и молекул, которые редко двигались, так как отстояли на большом расстоянии друг от друга.

 В результате была получена «седловидно»- образная поверхностность – отличительная черта полей, изучаемых гиперболической геометрией и которые подчиняются отличным от  Евклидовой геометрии правилам: тех, большинство людей изучает в школе.

Исследователи предлагают алгоритм, составленный на базе геометрической гиперболической модели, который позволит предсказывать ароматы новых комбинаций запаха — или даже помогать их синтезировать.

 

Один из сотрудников Шарпи, невролог-бихевиорист Брайен Смит из Аризонского государственного университета, выразил желание применить этот метод для воспроизведения запахов в местах, лишенных естественных ароматов.

«Данный способ создания палитры запахов принес бы пользу не только самим ученым, но и парфюмерам», - говорит невролог Джоул Мэйнланд, изучающий  лимбическую систему коры головного мозга, ответственную за обработку информации о запахах,  из центра химических ощущений Монель в Филадельфии, который не был вовлечен в исследование.

«Конечная цель состоит в том, чтобы узнать достаточно о том, как работают запахи и копировать природные ароматы без участия естественных источников», - говорит Мэйнланд. «Мы желали бы обонять запах земляники, не заботясь о воспроизведении ингредиентов, которые  находятся в ней.»

 

источник Журнал Саентифик Американ №12 2018

Автор - Стивен Орнес

Перевод: Энигма Л.Н.

 

аромат биохимия геометрия запах комбинация запахов молекула обоняние структура химия

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.