Учеба  ->  Науки  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Исследование адсорбционной способности фиксаторов запаха

Чудесная цветочная вода, благоухающие душистые вещества, так же, как и драгоценные камни, и изысканные специи всегда были признаками богатства. Много веков назад люди уже знали способы извлечения душистых веществ из растений и выделений животных, а также владели искусством сохранять приятные ароматы на длительный срок.

Окружающий нас мир - целый океан запахов. Ориентироваться в этом океане нам помогает умение различать запахи - обоняние. Именно оно позволяет составить представление о том или ином веществе без непосредственного контакта с ним, не видя, не трогая, не пробуя его на вкус. А можно ли продлить жизнь определённого аромата, сделать его устойчивым или даже усилить его воздействие?

Можно, если изучить не только строение вещества, но и природу самого обоняния.

1. 1. Современные теории запаха вещества

Учёные издревле пытались создать целую систему запахов. Знаменитый ботаник Карл Линней классифицировал 7 основных ароматов: камфорный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный, острый и гнилостный. Удивительное совпадение: 7 нот, 7 цветов радуги и 7 ароматов. А совпадение ли? Быть может, есть нечто общее в зрительных, вкусовых, обонятельных ощущениях, позволяющее воедино собрать все наши чувства?

За последнее столетие было предложено около 30 теорий, в которых сделана попытка объяснить природу запаха, его зависимость от свойств душистого вещества.

В <<стехиометрической>> теории Джеймса Эймура (1952) также предполагалось существование 7 первичных запахов, которым соответствует 7 типов рецепторов. Взаимодействие молекул душистых веществ с рецепторами определялось геометрическими факторами. При этом молекулы душистых веществ рассматривались в виде жёстких стереохимических моделей, а обонятельные рецепторы в виде лунок различной формы.

<<Волновая>> теория Р. Райта (1954) постулировала, что запах определяется спектром колебательных частот молекул.

Согласно теории <<функциональных групп>> М. Бетса (1957) запах вещества зависит от общего <<профиля>> молекулы и от природы функциональных групп. Однако ни одна из этих и многих других теорий не позволяет успешно предсказать запах душистых веществ на основании строения их молекул.

В настоящее время абсолютно доказано лишь то, что у природы запаха, как и у природы света, двойственный характер: корпускулярный (зависящий от структуры пахучего вещества) и волновой.

1. 2. Механизмы восприятия запаха

Согласно современным представлениям, восприятие душистых веществ и узнавание запаха на клеточном уровне не отличается принципиально от процессов восприятия других химических сигналов - нейромедиаторов, гормонов, факторов роста и использует общие с ними молекулярные механизмы. Душистые вещества воспринимаются с помощью специализированных обонятельных рецепторных клеток, находящихся у человека на участках слизистой оболочки площадью около 5 см[2] в глубине полости носа.

Первичный процесс обоняния начинается взаимодействием молекул душистого вещества с рецепторными макромолекулами, расположенными на мембране обонятельных клеток. Обонятельные молекулярные рецепторы в чистом виде пока не выделены и строение их пока неизвестно, но имеется много косвенных данных, указывающих на их белковую природу. Каждая клетка проявляет высокую чувствительность к одним веществам и менее чувствительна к другим, отличаясь при этом от остальных клеток по характеру своей избирательности.

1. 3. Классификация душистых веществ

В Толковом словаре русского языка В. И. Даля слово <<запах>> означает дух, вонь, благовоние, что слышится чутьём, обонянием.

Душистые вещества - это органические соединения с характерным запахом, применяемые в производстве парфюмерных и косметических изделий, мыла, синтетических моющих средств, пищевых и других продуктов, иногда называемые одорантами. Они широко распространены в природе: содержатся в эфирных маслах, душистых смолах, и других сложных смесях органических веществ, выделяемых из продуктов растительного и животного происхождения.

Самая обширная группа душистых веществ - сложные эфиры. Многие душистые вещества относятся к альдегидам, кетонам, спиртам. Эфиры низших жирных кислот и насыщенных жирных кислот обладают фруктовым запахом, так называемые фруктовые эссенции, например изоамилацетат. Эфиры алифатических кислот и ароматических спиртов - цветочным запахом, например, бензилацетат. Эфиры бензойной, салициловой и других ароматических кислот обладают главным образом сладким бальзамическим запахом. Их очень часто применяют как фиксаторы запаха - адсорбенты душистых веществ.

Адсорбция - это процесс поглощения какого-либо вещества поверхностным слоем другого вещества.

1. 4. Частные закономерности, объясняющие природу запаха

Экспериментальный материал о связи между запахом соединений и строением их молекул (тип, число и положение функциональных групп, величина, разветвлённость, пространственная структура, наличие кратных связей и др. ) не достаточен для того, чтобы на основании этих данных можно было предсказать запах вещества. Тем не менее, для отдельных групп соединений выявлены некоторые частные закономерности:

* Накопление в одной молекуле нескольких одинаковых функциональных групп приводит обычно к ослаблению запаха или даже к полному его исчезновению.

* Значительное влияние на запах оказывает величина молекул.

Соединения, имеющие более 17 -18 атомов углерода, как правило, лишены запаха.

* Наличие кратных связей - один из признаков того, что вещество обладает запахом.

* На запах влияет и степень разбавления вещества.

2. Методика проведения исследования

2. 1. Индивидуальное исследование стойкости запаха путём подбора веществ-фиксаторов различных групп органических соединений

Местом проведения индивидуального исследования была определена школьная лаборатория кабинета химии. Ранее начатый эксперимент был продолжен с использованием расширенного спектра органических веществ в качестве усилителей запаха. Исходя из результатов предыдущей исследовательской работы, для эксперимента в качестве усилителей и стабилизаторов запаха были привлечены только органические вещества.

Приборы и реактивы: штатив с пробирками (10 шт), мерный цилиндр, электронные весы, стеклянная палочка, фильтровальная бумага, пробки (10шт), ванилин (0,5г), нафталин (0,5г), вазелин (0,5г), камфорный спирт (0,5мл), оливковое масло (0,5мл), изоамиловый эфир уксусной кислоты (0,5 мл), бензиловый спирт (0,5мл), индол (0,5мл), облепиховое масло (0,5 мл), духи <<Сирень>> (Москва, фабрика <<Свобода>>).

Ход работы:

1. Отмерим с помощью мерного цилиндра по 1мл испытываемых духов.

2. В каждую из10 пробирок нальём по 1мл данных духов. Одну из 10 пробирок сразу закроим пробкой - это контроль, а в остальные пробирки добавим:

№1 - 0,5г нафталина

№2 - 0,5г ванилина

№3 - 0,5г вазелина

№4 - 0,5мл облепихового масла

№5 - 0,5 мл оливкового масла

№6 - 0,5мл изоамилового эфира уксусной кислоты

№7 - 0,5 мл камфорного спирта

№8 - 0,5 мл бензилового спирта

№9 - 0,5 мл индола, тщательно перемешаем с помощью стеклянной палочки и закроим пробками.

3. Эксперт опускает в каждую пронумерованную пробирку полоску фильтровальной бумаги, и знакомиться с запахом, используя обонятельный анализатор. Опыт проводится в хорошо проветренном помещении.

4. Опыт повторить трижды, результаты занести в индивидуальный лист контроля.

Шкала обонятельной чувствительности:

Запах сильный, резкий, близкий к контрольному образцу 5-6 баллов

Запах устойчивый, хорошо ощущаемый 3-4 балла

Запах едва уловим 1-2 балла

Запах отсутствует 0 баллов

Дата постановки опыта - 16. 05. 09

Результаты определения интенсивности запаха

Экспертный лист №1.

Дата: 19. 05. 09

Порядок закодированных образцов

Наименование вещества-фиксатора запаха

Заключение эксперта о стойкости запаха

Контроль

1 нафталин

2 ванилин

3 вазелин

4 оливковое масло

5 облепиховое масло

6 изоамиловый эфир уксусной кислоты

7 камфорный спирт

8 бензиловый спирт

9 индол

Вывод: во всех исследуемых образцах запах сильный, резкий, близкий к контрольному образцу. Значительных отклонений от нормы не наблюдалось по причине кратковременность первого испытания.

Результаты определения интенсивности запаха

Экспертный лист №2.

Дата: 18. 06. 09

Порядок закодированных образцов

Наименование вещества-фиксатора запаха

Заключение эксперта о стойкости запаха

Контроль

1 нафталин

2 ванилин

3 вазелин

4 оливковое масло

5 облепиховое масло

6 изоамиловый эфир уксусной кислоты

7 камфорный спирт

8 бензиловый спирт

9 индол

Вывод: по истечении более длительного промежутка времени (1 месяц) наблюдались некоторые изменения в результатах.

В исследуемых образцах №1, №8, №9 отклонения от контроля незначительные - запах сильный, резкий, близкий к исходному запаху используемых духов.

В пробирках №2, №3 и №6 запах устойчивый, хорошо ощущаемый, но ослаблен по сравнению с контрольным образцом. В оставшихся пробирках №4, №5 и №7 чувствуется ослабление запаха по сравнению с исходным.

Результаты определения интенсивности запаха

Экспертный лист №3.

Дата: 21. 07. 09

Порядок закодированных образцов

Наименование вещества-фиксатора запаха

Заключение эксперта о стойкости запаха

Контроль

1 нафталин

2 ванилин

3 вазелин

4 оливковое масло

5 облепиховое масло

6 изоамиловый эфир уксусной кислоты

7 камфорный спирт

8 бензиловый спирт

9 индол

Вывод: по прошествии двух месяцев с момента закладки опыта наиболее стойкий запах ощущается в образцах №1, №8 и №9. Данную группу веществ можно отнести к наиболее устойчивым адсорбентам запаха душистого вещества.

В пробирках №3, №4, №5, №7 запах едва уловим по сравнению с контрольным образцом.

Исходя из результатов данного эксперимента, следует, что наибольшей адсорбционной способностью обладают: нафталин, бензиловый спирт и индол.

Наименьшими адсорбционными свойствами обладают: вазелин, оливковое и облепиховое масло.

2. 2. Экспериментальное исследование адсорбентов душистых веществ и определение максимального срока их воздействия

Для дальнейшего исследования были отобраны образцы №1, №8 и №9 (нафталин, бензиловый спирт и индол), так как именно добавление этих фиксаторов показало наилучший результат стойкости запаха.

Определим максимально возможные сроки адсорбционного воздействия выбранных нами наиболее стойких фиксаторов запаха.

Ход работы:

1. Отмерим с помощью мерного цилиндра по 1мл испытываемых духов <<Сирень>> (парфюмерная фабрика <<Свобода>>).

2. В каждую из 3 пробирок нальём по 1мл данных духов. Одну из 3 пробирок сразу отставим - это контроль, а в остальные пробирки добавим: бензиловый спирт, индол и нафталин.

Пробирки пробками не закрывать!

3. Фиксировать результаты необходимо через каждые 3 дня.

Вывод: в контрольном образце душистого вещества запах хорошо фиксировался в течение первого месяца. Через 1,5 месяца после закладывания опыта запах едва фиксировался, а по истечении 2 месяцев и 20 дней запах практически не ощущался.

Добавление бензилового спирта повлекло за собой увеличение срока воздействия данного запаха до 12 дней. Такой же эффект наблюдался и при добавлении другого органического вещества - индола. Продлить срок действия запаха духов с помощью нафталина практически не удалось (увеличение - 3дня является незначительным и им можно пренебречь).

2. 3. Социалогическое исследование воздействия душистых веществ на организм подростков

Социологическое исследование проводилось среди подростков 14 - 15 лет в форме анкетирования.

Вопросы анкеты

1. Может ли повлиять на вашу работоспособность появление нового запаха в помещении?

С) иногда

D) зависит от концентрации

2. Испытываете ли вы дискомфорт при появлении цветочного запаха?

С) зависит от аромата

D) зависит от концентрации

3. Запишите ассоциативный ряд из 1-3 существительных, возникающий у вас при появлении запаха:

А) лекарств

В) цитрусовых

С) дыма

Результаты

В социологическом опросе приняли участие учащиеся восьмых, девятых и десятого классов МОУ СОШ №6 в количестве 82 человека.

1. Запах оказывает воздействие на организм подростков в 67% случаях. Лишь у 3% респондентов работоспособность зависит от концентрации определённого запаха, 21% респондентов не испытывают воздействия на организм нового запаха. Ответ <<иногда>> был зафиксирован в 9% случаев.

2. Цветочный за пах вызывает положительные эмоции в 45% случаев; 5% респондентов испытывает негативные ощущения, 40% опрошенных учащихся определяет зависимость своего самочувствия от конкретного цветочного аромата, 10% - от концентрации.

3. Каждый запах определяет причинно-следственные связи на уровне подсознания, рождает ассоциативные образы:

<<Лекарства>> - болезнь, больница, аптека, лаборатория;

<<цитрусовые>> - Африка, витамины, Новый год;

<<дым>> - сигареты, костёр, пожар.

1. Органические вещества обладают большой адсорбционной способностью фиксировать запах и даже усиливать его. Подобное хорошо растворяется в подобном.

2. Среди исследуемых веществ наибольшей способностью фиксировать запах обладают представители класса ароматических спиртов (бензиловый спирт), гетероциклических углеводородов (индол, нафталин), а также сложные эфиры карбоновых кислот (изоамиловый эфир уксусной кислоты).

3. Запах оказывает воздействие на организм человека, определяет причинно-следственные связи на уровне подсознания, рождает ассоциативные образы.

Заключение

В состав современных духов входят бальзамы, красители, смолы, экстракты, вода, этиловый спирт и обязательно фиксаторы запаха. Знаете ли вы, что духи <<Сирень>>, <<Ландыш>> больше пахнут сиренью и ландышем, чем их естественные прототипы. Всё дело стойкости запахов в веществах, усиливающих аромат.

Человеческое воображение способно жонглировать различными предметами, фантазируя, мы управляем своими органами чувств. Но с запахами и обонянием <<этот номер не проходит>>. Более того, это мы находимся под их незримым влиянием.

Запах действует на нас вопреки нашим желаниям самым проверенным способом - через наши эмоции.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)