Мир, созданный химиками. От философского камня до графена
Шрифт:
Важно, что запах вещества воспринимается по-разному в зависимости от его концентрации. Во-первых, существует пороговая концентрация веществ, начиная с которой человек ощущает запах. Обычно это примерно 10-7 граммов вещества или примерно 10 тысяч триллионов молекул в кубическом метре воздуха. Впрочем, такое вещество, как тринитробутилтолуол, наши рецепторы ощущают при концентрации в 10 тысяч раз меньшей — 10–12 граммов в кубическом метре. Чувствительность обонятельных рецепторов собак неизмеримо выше. Собака чувствует запах испорченного сливочного масла (масляную кислоту) при концентрации всего 10 миллионов молекул в кубическом метре воздуха, то есть собачий нос в миллиард раз чувствительнее человеческого. Недаром наркотики и взрывчатку в аэропортах и на станциях метро выискивают специально
Чуткие носы
Понятно, что изучение душистого вещества начинается с его анализа. Решающую роль в этом сыграла хроматография — метод разделения сложных смесей на отдельные компоненты, кстати, открытый российским ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1900 году. Он взял стеклянную трубку, заполнил толченым мелом и пропустил через нее водный цветочный экстракт. Входившие в состав экстракта пигменты адсорбировались на разных участках трубки, и далее их было легко выделить и идентифицировать. М. С. Цвет назвал этот метод «цветописью», то есть хроматографией, но понять, в честь разделения цветных пигментов или в свою честь он так сделал, уже нельзя. Свою совершенно революционную работу он опубликовал в провинциальных ботанических журналах, так что про его метод, как это часто случалось с российскими открытиями, за рубежами нашей Родины никто не услышал, зато в 1952 году за разработку одного из видов хроматографии англичане А. Мартин и Р. Синг получили Нобелевскую премию.
Идентификация компонентов вещества, то есть установление химической формулы и строения, сейчас проводится с использованием масс-спектрометрии, — метода «разбиения» молекулы вещества на отдельные фрагменты с последующим компьютерным воссозданием структуры. До появления этого метода в качестве своеобразных идентификаторов выступали опытные парфюмеры, которые держат в памяти несколько сотен запахов и в состоянии хотя бы примерно определить, какому веществу соответствует данный пик на самописце. Интересно, что дегустаторов запаха, или, как их еще называют, «носов», до сих пор нанимают парфюмерные компании для экспресс-анализа духов конкурентов, причем за большие деньги. Сия задача весьма непроста: в состав знаменитой «Шанели № 5» входит около сотни различных соединений, причем точный состав этих духов до сих пор знают только его изготовители.
Очень многие соединения, использующиеся в парфюмерной промышленности, сейчас искусственно производят в больших количествах. Например, пахнущий ландышем линалоол получают из продуктов переработки древесины. Успехи химии позволили синтезировать такие важнейшие душистые вещества, как мускон C1 6H 30O (действующее начало мускуса из железы самцов кабарги) и цибетон C 17H 30O (действующее начало мазеобразного вещества цибета из железы африканской кошки циветты).
А ведь еще 40 лет назад для получения всего 2 тонн мускуса ежегодно убивали более 60 тысяч самцов кабарги, а для выделения 1 килограмма розового масла было необходимо переработать 3 тонны лепестков розы! Сейчас мировое производство душистых веществ, в основном синтетических, достигает 150 тысяч тонн. При этом сложные композиции содержат часто десятки, если не сотни различных химических веществ, и уже никто не сетует, что в большинстве своем эти вещества не «природные», а получены в результате синтеза, хотя и сегодня используются вещества растительно-животного происхождения. Знаменитые советские духи «Красная Москва» содержат около 100 синтетических и природных соединений.
Душистые вещества играют огромную роль в нашей жизни еще и потому, что мы «не живем, чтобы есть, а едим, чтобы жить», и запах пищи оказывает сильнейшее воздействие на человека. За
Острова пряностей
Современная пищевая промышленность — это большое и серьезное производство, в котором используются новейшие технологии и тысячи самых разнообразных веществ. Важное место среди них занимают ароматизаторы, о содержании которых в пакетике супа или брикете киселя необходимо указывать. Многие из этих веществ применяют уже столетиями.
Вообще ароматизаторы входят в группу «пряностей и приправ», а пряности — это корица, лавровый лист, мускатный орех, стручки ванили и ванильный сахар, высушенные гвоздичные почки, три вида молотого перца, имбирь, кардамон и множество других экзотических продуктов. Именно экзотических — так уж случилось, что большинство теплолюбивых растений, из которых получают пряности, в Европе не растет. В Средние века за ними на Восток снаряжали целые экспедиции, и именно за пряностями в 1492 году поплыл в «Индию» Колумб, а в 1520 году отправился в кругосветное путешествие Магеллан. «Островами пряностей» назывался один из архипелагов нынешней Индонезии. За обладание «пряными» странами и островами боролись крупнейшие европейские державы. И дело здесь не только во вкусовых пристрастиях богатых европейцев — пряности обладают сильным бактерицидным эффектом. Холодильников тогда еще не изобрели, а потому сохранение продуктов, особенно мяса, было сложнейшей, жизненно важной проблемой.
В ХХ веке, с появлением холодильников и фабричных консервов, эта проблема была практически решена, но потребность в ароматизаторах только возросла: людей стало на Земле гораздо больше, а питаться они хотели лучше и разнообразнее. Тут на первое место вышло другое свойство пряностей — способность придавать пище изысканный вкус и аромат, этакий «перчик». Именно это свойство пряностей использовала английская поп-группа Spice girls, название которой неправильно переводили как «Девушки-специи». Нет-нет, их продюсеры имели в виду «Пряные девчонки»! Кстати, согласно точному определению, ароматические вещества придают пище только аромат, не создавая нового вкуса или привкуса, и не обладают бактерицидными свойствами. Из-за нехватки природных ароматизаторов в ХХ веке начались работы по созданию заменителей. Поэтому-то на ярких пакетиках растворимых напитков, бутылках разных «кол» и многих других продуктов можно увидеть надпись «природные и синтетические ароматизаторы». Вот это слово — «синтетические» — и настораживает иногда покупателя, но совершенно напрасно.
Чем пахнет груша
Типичным примером синтетического ароматизатора является ванилин, который получают не из стручков ванили, а из совершенно другого сырья. Ванильный сахар, смесь ванилина с сахарной пудрой, используют не только для приготовления некоторых напитков, но и традиционно в кондитерской промышленности и домашней кулинарии.
Собственно ваниль — это высушенные после специальной обработки стручкообразные плоды вьющегося тропического растения, лианы из семейства орхидных. Для получения ванили используют два вида растения — Vanilla planifolia и Vanilla pompona. Первый из них дает наиболее высококачественные стручки длиной до 25 сантиметров.
Родиной растения является Мексика, но сейчас крупнейшим производителем ванили выступает Мадагаскар, экспорт с этого острова достигает 2 тысяч тонн в год. Впервые ваниль была завезена в Европу в начале XVI века и первоначально использовалась исключительно для ароматизации какао. Борьба за плантации ванили неоднократно приводила к локальным колониальным войнам между Португалией, Испанией и Францией.
В процессе сушки после термической обработки стручков в них образуется ванилин, который откладывается на поверхности стручков в виде тонких игольчатых кристаллов. Давно придуман способ послеуборочной обработки плодов с помощью горячей воды: стручки пару раз окунают в горячую воду, затем в специальных шерстяных полотенцах выставляют на солнце «попотеть», после чего уже высушивают.