6.4.3. Stoffe, die riechen – Geruchsstoffe

Alles riecht.

Rose

Bild 1 : Rose. Ihr Duft und ihr Aussehen bilden eine Einheit, die von den meisten Menschen, die sie kennen, als die vollendetste und edelste angesehen wird.

Blumen riechen angenehm, Parfüm duftet, Obst und überhaupt alle Lebensmittel haben ihren eigenen, charakteristischen Geruch. Geht man durch den Wald, nimmt man den typischen Waldgeruch wahr. Nasses Gras riecht ganz anders als trockenes, und von tausend anderen Dingen können wir den Geruch benennen. Einige Menschen sind der Ansicht, sogar Metall riecht, und manchmal können wir an Kunststoff einen Geruch feststellen.

Gibt es überhaupt Stoffe, die keinen Geruch besitzen ?

Wenn Sie die vorsichtigen Formulierungen über Metall und Kunststoff noch einmal lesen, bekommen Sie vielleicht den Eindruck, man müsse die Frage mit Ja beantworten.

Tatsächlich ist es so, dass nicht alle Stoffe einen Geruch besitzen. Geruch wird immer durch Moleküle vermittelt, die sich einzeln (oder in kleinen Clustern) in der Luft befinden. Dabei reicht es meist, wenn wenige Moleküle verdunsten. Nur wenn solche Moleküle unsere Nase erreichen, kann ein Geruchseindruck entstehen. Verdunstet ein Stoff überhaupt nicht, wird er keinen Geruch haben, Verdunstet ein Stoff nur in ganz geringem Maße, kann es sein, dass wir ihn nicht wahrnehmen. Auch dann kann man mit Recht sagen, er riecht nicht.

Metall (bei Raumtemperatur) und Gestein (von wenigen Ausnahmen abgesehen) gehören zu den nicht riechenden Stoffen. Mehr über den angeblichen „Metallgeruch” erfahren Sie in Kapitel 6.4.3.10. Auch Holz verdunstet nicht und hat also keinen Geruch. Das, was Sie im Wald riechen, sind andere Stoffe. Geosmin ist einer der bekanntesten. Mehr über Waldgeruch erfahren Sie in Kapitel 6.4.3.11.

Inhalt

In den folgenden Abschnitten dieser Seite erfahren Sie mehr zu Themen rund ums Riechen.

Flieder

Bild 2 : Flieder. Gehen Sie im Frühling einmal durch eine Gegend, in der Flieder in den Gärten wächst. Sein Geruch ist so intensiv, dass ihn selbst die unempfindlichen Menschennasen über eine weite Strecke klar und deutlich erkennen.

6.4.3.1. Der Mechanismus des Riechens

Darüber kann man lange Artikel schreiben. Man müsste ausführlich auf physiologische Gegebenheiten (Riechzellen, Nervenzellen, Reizverarbeitung im Gehirn von Menschen und anderen Lebewesen) eingehen. Dies liegt jenseits meines Interesses und damit jenseits des Anspruchs dieses Projekts.

Ich werde den Schwerpunkt meines Abschnitts über Geruchsstoffe auf die chemische und physikalische Seite des Riechens legen.

Erdbeeren

Bild 3 : Erdbeeren. Alle Arten von Obst enthalten Vitamine, die der menschliche Körper nicht selbst herstellen kann, aber doch braucht. Den Geruch der meisten Obstarten empfinden die meisten Menschen als angenehm. Ob hierin ein Selektionsvorteil liegt ?

Aus der Liste erkennen Sie vielleicht schon, wie vielfältig die Fallen sein können, die bei der Geruchswahrnehmung auf die Unvorbereiteten lauern, und auf die ich weiter unten genauer eingehen werde, in Kapitel 6.4.3.4.

Zum Weiterlesen

Wollen Sie sich umfassender über den Vorgang des Riechens informieren ?

Ich empfehle Ihnen 2 Veröffentlichungen.

Die erste (L–806) ist eine Internetseite, die sich vorrangig an Jugendliche wendet, aber doch (oder vielleicht gerade deshalb) relativ tiefgehende, aber immer verständliche Informationen über die Physiologie und die Psychologie des Riechens enthält.

Die zweite (L–807) wurde von der Deutschen Landwirtschafts–Gesellschaft (DLG e.V.) herausgegeben und wendet sich an eine recht spezielle Zielgruppe. Ich denke, sie ist auch für viele Menschen interessant, die über den eigenen Tellerrand hinausblicken wollen.

Kuhfladen

Bild 4 : Ein Kuhfladen am Wegrand. In den Alpen nicht ungewöhnlich. Während die meisten Menschen seinen Geruch (wie sein Aussehen) als abstoßend oder gar eklig ansehen, wird der Hund vom Geruch des Fladens wie magisch angezogen. Und er frisst ihn, denn für ihn ist er nahrhaft. Gras, so wie es wächst, können Hunde nicht verwerten, wohl aber das teilverdaute Gras im Kuhfladen.

6.4.3.2. Gut riechen und schlecht riechen

Blumen riechen gut, aber wenn man die Mülltonne aufmacht, riecht es dort eher schlecht. Über diese Bedeutung der Worte gut und schlecht riechen will ich hier nicht schreiben, sondern über eine andere.

Die Geruchsfähigkeiten verschiedener Lebewesen sind unterschiedlich. Um es deutlich zu sagen : Bei uns Menschen ist der Geruchssinn unterdurchschnittlich ausgeprägt. Wir können nur schlecht riechen.

Viele Tiere können besser riechen als Menschen. Sicher fallen Ihnen da zuerst Hunde ein. Hunde können nicht nur viel besser riechen als wir, sondern man kann sie auch dazu abrichten, ihren Geruchssinn gezielt einzusetzen, einen bestimmten Geruch auf bestimmte Weise anzuzeigen, und dann eine Belohnung zu kassieren. So können Hunde nicht nur Sprengstoff und Drogen, sondern auch verschüttete und tote Menschen erschnüffeln.

Aber auch Katzen, Ratten und Elefanten haben einen besser entwickelten Geruchssinn als Menschen.

Im folgenden soll es nur um das Riechen bei Menschen gehen.

6.4.3.3. Beschreibung und Messung von Geruch

Um über den Geruch verschiedener Stoffe kommunizieren zu können und Gerüche vergleichen zu können, muss man Geruch beschreiben. Das, was wir sehen und hören, können wir sehr gut beschreiben, und vielleicht ist es sinnvoll, sich bei der Beschreibung von Geruch hier zu orientieren.

In diesem Abschnitt nennen ich alle Stoffe, die riechen, Geruchsstoffe. Tatsächlich ist für Geruchsstoffe in Lebensmitteln, Genussmitteln und Arzneimitteln die Bezeichnung Aromastoffe üblich.

Worte des Alltags

Wir sehen Farben und Formen. Formen zu beschreiben ist eine Aufgabe der Geometrie und leicht, wenn auch manchmal aufwendig, zu lösen. Farben zu beschreiben ist eine Herausforderung. Man kann Begriffe des Alltags zu Hilfe nehmen und Farben zum Beispiel als himmelblau und ziegelrot benennen. Da können sich doch sicher alle etwas darunter vorstellen. Ja sicher, aber nicht alle dasselbe. Der Himmel kann viele Blautöne zeigen, und Ziegel können, abhängig von Region und Rohstoffen, verschiedene Farbtöne haben. Solche Worte sind nur eine grobe Farbbeschreibung, aber das leisten sie ganz ordentlich. Mit Geruchsbeschreibungen der Art „Riecht fruchtig” oder „Riecht wie altes Motorenöl” sieht es genauso aus. Man hat eine grobe Beschreibung eines Geruchs, aber sie taugt nichts zur Unterscheidung ähnlicher Gerüche, und sie ist nicht reproduzierbar. Man braucht Besseres.

Ein einfaches Farbmodell

Fußnote 1 : Stärken wie Schwächen sind im Design des Modells begründet. Die Wahl der 3 Farben rot, grün und blau entspricht den Bereichen der höchsten Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges. Farben, die es nicht gut beschreiben kann, sind Mischfarben, die abseits der Grundfarben liegen.

Ein sehr einfaches Farbmodell ist das RGB–Modell. Es beschreibt jede Farbe durch 3 Zahlen, die ein Maß für den Rotanteil, den Grünanteil und den Blauanteil in der Farbe darstellen. Für seinen geringen Aufwand ist es erstaunlich erfolgreich. Viele Farben, besonders die kräftigen, beschreibt es in einer für die meisten Zwecke ausreichenden Genauigkeit. Schwächen zeigt es bei Hauttönen und Erdfarben (braune Farben also), bei den Farben von Metallen und bei dunklen Pflanzenfarben (→ Fußnote 1).

Fußnote 1 : Stärken wie Schwächen sind im Design des Modells begründet. Die Wahl der 3 Farben rot, grün und blau entspricht den Bereichen der höchsten Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges. Farben, die es nicht gut beschreiben kann, sind Mischfarben, die abseits der Grundfarben liegen.

Käse

Bild 5 : Käse. Nahrung war fast immer in der Geschichte der Menschheit ein knappes Gut. Europa und USA seit den 1960er Jahren gehören zu den Ausnahmen. Der Geruch nahrhafter Lebensmittel (also solcher, die viel Fett und Kohlenhydrate enthalten) wird gewöhnlich als angenehm empfunden. Ob hierin ein Selektionsvorteil liegt ?

Im Lauf der Zeit wurden unzählige andere Farbmodelle aufgestellt. Sie wollen jede Farbe mit ganz wenigen Grundgrößen beschreiben. Eine solche Reduktion von Vielfalt geht eine zeitlang gut, stößt aber immer bald an ihre Grenzen.

Ein einfaches Geruchsmodell

Kann man Geruch durch ein ebenso einfaches Modell beschreiben wie Farben ? Und ist dieses Modell, zumindest über weite Strecken, ähnlich leistungsfähig, wie die einfachen Farbmodelle ?

In L–807 wird ein Aromarad vorgestellt. Dort werden fast 100 Geruchsbezeichnungen und Namen von Dingen mit allgemein bekanntem Geruch erst angegeben, und dann in kleinere Gruppen und schließlich in größere Klassen zusammengefasst. Naturgemäß muss eine solche Zusammenstellung unvollständig sein. Ich habe die Gerüche von Apfel und Birne vermisst. Beide sind in Europa gut bekannt, voneinander und von den 7 im Aromarad genannten fruchtigen Gerüchen verschieden. Und sicher kann man die Auswahl als willkürlich ansehen.

Solche Hilfsmittel können optisch gut gestaltet und sicher für manche Zwecke geeignet sein. Menschen, die bei der Kreation von Parfümen tätig sind, arbeiten eher intuitiv und sind kaum an Formeln und Messergebnissen interessiert. Aromakreise und –räder haben dort einen festen Platz und eine lange Tradition. In L–80, ab Seite 26 lernen Sie einige kennen. Für eine umfassende Beschreibung all der vielen Gerüche, die auf uns einströmen, taugen sie aber nicht wirklich.

Trotzdem zeige ich in Bild 6 ein hypothetisches und natürlich unvollständiges Schema zur Klassifikation von Geruch. Es versucht nicht, Geruch mit Worten wie fruchtig oder erdig zu beschreiben, denn unter diesen Begriffen versteht jeder und jede etwas anderes. Sie sind nicht reproduzierbar. Statt dessen gebe ich Geruchsquellen, also Dinge, die riechen, an. Ein Apfel oder eine Pflaume sind zumindest einigermaßen reproduzierbar.

Schema für Geruchsquellen

Bild 6 : Hypothetische Zusammenstellung von Geruchsquellen.

Ich beschränke mich auch nicht auf Lebensmittel, Pflanzen und Tiere, sondern berücksichtige alle Stoffe, die riechen. Gerade bei den Chemikalien finden sich unzählige Gerüche, die sich eindeutig (durch den Namen des Stoffes) und repoduzierbar beschreiben lassen. Leider haben diese Gerüche nichts mit den Gerüchen aus dem Alltag gemeinsam.

Schließlich nenne ich Geruchsquellen, die zwar ähnliche, aber doch unterscheidbare Gerüche produzieren.

Aber auch meine Klassifikation von Geruchsquellen besitzt dieselben Nachteile wie andere Hilfsmittel : willkürliche Auswahl, Unvollständigkeit, fehlende Reproduizerbarkeit.

Was ist der Grund ? Hilfsmittel wie das Aromarad und meine Zusammenstellung aus Bild 6 benutzen im Grunde nichts weiter als Worte des Alltags. Und auch wenn sie diese klassifizieren, entsteht nichts Neues. Das RGB–Farbmodell und die anderen einfachen Farbmodelle bilden dazu einen eklatanten Gegensatz. Mit 3 Grundfarben (oder wenigen Grundgrößen) und den Maßzahlen können unzählige Farben (→ Fußnote 2) beschrieben werden, die mit den Grundfarben nichts gemeinsam haben. Man kann sagen, aus den Grundfarben entstehen durch Synthese neue Farben.

Fußnote 2 : Benutzt man zur Beschreibung jeder der 3 Grundfarben 8 Bit, erhält man über 16 Millionen Farben.

Unser Vorhaben, Geruch so zu beschreiben, dass unterschiedliche, aber ähnliche Gerüche Beschreibungen erhalten, aus denen man die Unterschiedlichkeit und die Ähnlichkeit erkennen kann, und ihn außerdem reproduzierbar zu beschreiben, hat noch keinen Fortschritt gemacht. Wir stehen noch ganz am Anfang und kennen nichts außer den Worten des Alltags.

Messung von Geruch

Von Galilei heißt es, er habe gesagt, man solle messen, was messbar ist, und messbar machen, was noch nicht messbar ist. Kann man Geruch messen ? Dann hätte man eine effektive Beschreibung von Geruch, nämlich durch ein Messergebnis.

Zimtstangen

Bild 7 : Zimtstangen. Gewürze schmecken gut. Bevor wir sie essen, nehmen wir ihren Geruch wahr, und immer mögen wir ihn. Gewürze sind nicht lebensnotwendig. Sie sind ein Genuss. Geruch transportiert fast immer Emotionen, meist angenehme, manchmal auch abstoßende. Übrigens haben die Zimtstangen im Bild (wenn der Autor daran riecht) einen deutlich anderen Geruch als gemahlener Zimt.

Ja, das geht. Eine klassische Methode dazu ist die Gaschromatographie. Diese Technik ist ausgereift und das Gerät (Gaschromatograph) sollte in gut ausgestatteten Analytiklaboren vorhanden sein. Um Stoffe zu ermitteln, die nur in sehr geringen Konzentrationen vorhanden sind, gibt es zusätzliche Methoden. So wird die Massenspektrometrie heute oft zusammen mit der Gaschromatographie benutzt.

Geruch wird immer durch Moleküle vermittelt, habe ich weiter oben geschrieben. Der Gaschromatograph kann herausfinden, welche Stoffe in einer gasförmigen Probe vorhanden sind. Moleküle brauchen, abhängig von ihrer Masse, ihrer Form, des Vorhandenseins von polaren und polarisierbaren Stellen und äußeren Bedingungen wie Temperatur, unterschiedliche Zeit, um einen Weg in einer dünnen Röhre spezieller Beschaffenheit zurückzulegen. Diese Zeit (sie heißt Retentionszeit) wird gemessen und zur Identifizierung des Stoffes verwendet.

Der Vorteil der Gaschromatographie ist, dass man die stoffliche Zusammensetzung einer Geruchsprobe qualitativ und quantitativ mit guter Exaktheit ermitteln kann. Kurz gesagt, man weiß, welche Stoffe den Geruch verursachen.

Ginge es nur um dieses Wissen, hätte man hier die perfekte Methode gefunden, Geruch zu messen und zu beschreiben. Die Beschreibung würde durch Angabe aller Inhaltsstoffe einer Geruchsprobe und ihrer Menge erfolgen.

Andere Fragen kann die gaschromatographische Analyse nicht beantworten. Werden die Menschen diesen Geruch mögen ? Oder wird er abstoßend wirken ? Werden die Menschen bei einem künstlich hergestellten Produkt sagen, das ist natürlicher Apfelgeruch, oder werden sie ihn als künstlich erkennen ? Hat ein Stoff, der in einer Geruchsprobe nur zu einem geringen Anteil vorhanden ist, doch eine große Auswirkung auf den Geruch ? Kann man einen kommerziell hergestellten Geruchsstoff gewinnbringend verkaufen ?

Die Realität

Tatsächlich benutzt man beide Methoden, um Geruch zu beschreiben.

Will man die exakte stoffliche Zusammenstellung eines Geruchs herausfinden, ist die Gaschromatographie oder eine andere fortgeschrittene Analysetechnik die Methode der Wahl. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn man einen natürlichen Geruch künstlich nachstellen will, und bei der Erkennung von Fälschungen (zum Beispiel bei Wein).

Will man wissen, wie Menschen einen Geruch subjektiv einschätzen, oder will man wissen, ob ein Lebensmittel einen unerwünschten Geruch (Fehlgeruch) hat, ist der Vergleich mit anderen Gerüchen die Methode der Wahl. Um die oben genannten Probleme zu umgehen, vergleicht man einen Geruch mit einer standardisierten Auswahl von Gerüchen, und man setzt eine (möglichst konstant bleibende) Gruppe von Personen ein, die im Erkennen und Benennen von Geruch geschult sind. Eine solche Gruppe heißt Panel. Mehr zur Schulung von Panelpersonen finden Sie in L–807.

6.4.3.4. Ursachen unterschiedlicher Wahrnehmung von Geruch

Der Geruchseindruck ist immer subjektiv.

Ich rieche, was ich rieche, und wenn andere etwas anderes riechen, ist es deren Problem. So gesehen, gibt es keine Fehler bei der Wahrnehmung eines Geruchs, und auch keine bei der Beschreibung.

Doch eine Frage bleibt. Warum riecht Lebensmittel X heute anders als gestern ? Ist es nur meine Stimmung ? Ist mein subjektives Empfinden heute anders als gestern, oder steckt mehr dahinter ?

Und noch eine andere Frage steht im Raum. Riecht ein Produkt, dessen Geruchsnote zum Beispiel als Zitronenduft angegeben ist, wirklich wie Zitronen, oder wie Zitronensaft oder Zitronenöl, oder erscheint es vielen Menschen als künstlich, nachgemacht oder billig, und warum ist das so ?

Im folgenden soll es um objektive Gegebenheiten gehen, die auch Personen, die im Erkennen und Unterscheiden von Gerüchen erfahren und geübt sind, dazu bringen, den mehrfach wahrgenommenen Geruch desselben Gegenstandes als unterschiedlich anzusehen, oder, allgemeiner, die sie dazu veranlassen, Gerüche als gleich oder verschieden anzusehen.

Es geht um einige der Ursachen unterschiedlicher Wahrnehmung von Geruch.

Dampfdruck in Abhängigkeit von der Temperatur

Bild 8 : Dampfdruck in Abhängigkeit von der Temperatur, schematisch. Der Dampfdruck von Stoff B steigt schneller mit der Temperatur als der von A. B kann bei höheren Temperaturen den Geruchseindruck eher dominieren als A. Mehr Info im Text.

Temperatur. – Bei allen Stoffen steigt der Dampfdruck mit der Temperatur. Jedes Lebensmittel, jede Geruchsquelle wird bei höherer Temperatur intensiver riechen als bei niedriger.

Das ist aber nicht die ganze Wahrheit.

Bei manchen Stoffen steigt der Dampfdruck stärker mit der Temperatur als bei anderen. Bild 8 zeigt die Konsequenzen. Gegeben seien 2 Stoffe A und B. Der Dampfdruck von A steigt nur langsam mit der Temperatur, der von B schneller. Unter der Annahme, dass bei der Temperatur T1 beide nicht nur den gleichen Dampfdruck, sondern auch die gleiche Geruchsintensität haben (Diese Annahme ist nicht realistisch und dient nur zur Vereinfachung der Argumentation.), wird ein Gemisch, dass A und B zu gleichen Teilen enthält, bei niedriger Temperatur mehr nach A riechen, während es bei höherer Temperatur insgesamt intensiver, und dazu mehr nach B riecht.

Weitere Einschränkungen der einfachen Aussage im ersten Satz dieses Abschnitts finden Sie weiter unten in den Abschnitten, in denen es um Veränderungen der Geruchsquelle geht.

Konzentration. – Es scheint eine Selbstverständlichkeit zu sein : Je mehr Geruchsstoff vorhanden ist, umso intensiver riecht es.

Das ist auch richtig, aber es ist nur ein Teil der Wahrheit.

Gern denkt man, wenn die doppelte Konzentration eines Geruchsstoffes vorhanden ist, ist auch der Geruch doppelt so intensiv. Eine solche, manchmal unhinterfragt angenommene, lineare Abhängigkeit liegt aber nicht vor. Tatsächlich steigt die wahrgenommene Geruchsintensität logarithmisch mit der Konzentration.

Und irgendwann sind die Geruchsrezeptoren gesättigt. Weitere Steigerung der Konzentration ergibt erst eine immer weniger, dann gar nicht mehr steigende Geruchsintensität.

Einwirkungszeit. – Das ist ein naher Verwandter der Konzentration vom vorigen Punkt. Lässt man einen Geruchsstoff längere Zeit auf den Geruchsapparat einwirken, gewöhnt sich der Mensch an diesen Geruch und nimmt ihn immer weniger wahr. Dieses Nachlassen der Wahrnehmung ist nicht subjektiv, sondern tatsächlich objektiv vorhanden. Als verantwortlich für das Phänomen (im Englischen heißt es adaptation) wird eine starke Sättigung der Geruchsrezeptoren mit diesem Stoff angesehen.

Entfernt man den Geruchsstoff nach der Gewöhnung, wartet eine Zeitlang und präsentiert ihn dann neu, riecht die Person ihn auch wieder. Die Zeit, nach der das frühestens geschieht, hängt von Konzentration und chemischer Struktur des Geruchsstoffes ab (L–80, Seite 32).

Reinheit. – Ist der Stoff, dessen Geruch gemessen wird, überhaupt rein ?

Oder wurden bei der Isolierung aus einem Lebensmittel oder einer anderen Geruchsquelle einige Verunreinigungen mit abgetrennt und sind beim zu untersuchenden Stoff gelandet ? Oder sind bei der synthetischen Herstellung des Stoffes Nebenprodukte entstanden, die nicht abgetrennt werden konnten ? Oder hat sich der Stoff, während er auf die Untersuchung warten musste, bereits ein wenig zersetzt ? Und, als Wichtigstes, haben die eventuellen Verunreinigungen einen Einfluss auf den Geruchseindruck ?

In Kapitel 3.7.1. (Modelle in der Chemie) erfahren Sie mehr über die Unmöglichkeit, einen wirklich reinen Stoff herzustellen. Geht man pragmatisch vor, versucht man, einen Geruchsstoff zu untersuchen, dessen Verunreinigungen keinen messbaren Einfluss auf den Geruchseindruck mehr haben. Mit verbesserter Technik kommt man diesem Idealziel gewiss näher, aber ob man es erreicht hat, bleibt unsicher.

Ein paar Beispiele, was dabei passieren kann und was man dagegen tun kann, finden Sie in L–275.

Luftfeuchtigkeit. – Viele Geruchsstoffe sind polar. Wassermoleküle aus der immer vorhandenen Luftfeuchtigkeit können sich anlagern, abhängig von ihrer Konzentration in unterschiedlichem Maß.

Solche Geruchsstoff–Wasser–Komplexe können, abhängig von ihrem Wassergehalt, in unterschiedlichem Maß mit den Geruchsrezeptoren in Wechselwirkung treten.

Druck. – Zu den üblichen Verdächtigen beim Reaktionsablauf zählt der Druck. Da wir Menschen aber bei Normaldruck leben und riechen, spielt er keine Rolle.

Die Geruchsquelle und der Rest der Welt. – In den vorigen Punkten habe ich angenommen, dass die Geruchsquelle gleich bleibt. Es wirken nur unterschiedliche äußere Einflüsse auf sie ein.

Im folgenden wird es um Unterschiede in den Geruchsquellen gehen. Diese können statischer oder auch dynamischer Natur sein.

Matrix. – Geruchsstoffe sind meist nur in geringer Menge in einem Lebensmittel oder einem anderen Naturstoff vorhanden. Diese Grundlage, die den Geruchsstoff enthält, nennt man seine Matrix.

Aus der Matrix wird der Geruchsstoff freigesetzt. Die freigesetzte Menge und die Geschwindigkeit der Freisetzung hängen von Eigenschaften der Matrix ab.

Ist sie fest oder flüssig ? Ist eine feste Matrix hart oder leicht verformbar, wie zum Beispiel Margarine ? Ist die Matrix eine kompakte Masse oder nur ein dünner Film ? Ist die Matrix porös oder dicht geschlossen ? Von diesen Faktoren hängt ab, wie gut ein Geruchsstoff an die Oberfläche diffundieren kann, von wo aus er verdampft.

Salbeipflanze

Bild 9 : Salbei. Die Salbeipflanze geht ökonomisch mit ihren Ressourcen um. Wenn niemand in der Nähe ist, riecht sie fast gar nicht. Erst wenn Tiere oder Menschen ihre Blätter berühren oder gar daran reiben, werden Geruchsstoffe freigesetzt.

Ist eine flüssige Matrix Wasser, oder eine Lösung anderer Bestandteile in Wasser, oder enthält sie Alkohol (Ethanol) in nennenswerten Mengen, oder ist sie fettbasiert, oder sind dort Tenside vorhanden ? Diese chemische Natur der Matrix beeinflusst, natürlich abhängig von der Natur des Geruchsstoffes (zum Beispiel wasserlöslich oder fettlöslich), seine Freisetzung und damit den Geruchseindruck.

Ein Beispiel für den Einfluss, den die Matrix auf die Geruchsschwelle haben kann, finden Sie in L–272 (Open Access), und auch über die Leichtigkeit, mit der man in Fallen tappen kann, wenn man die Matrix nicht beachtet, und auch über die Nachlässigkeit, die Schusseligkeit, die fehlende Sorgfalt und die Unerfahrenheit vieler früher Forschender, die das alles nicht bedacht haben und gar nicht auf die Idee gekommen sind, man müsste auf die Matrix und auf viele andere Dinge achten – zum Beispiel auch die Reihenfolge, in der Geruchskonzentrationen präsentiert werden.

Einen besonderen Matrixtrick können wir bei der Salbeipflanze (Bild 9) beobachten. Die Matrix, in der sie Geruchsstoffe präsentiert, ist immer dieselbe. Es sind Zellen in den Blattoberflächen. Jedoch geschieht die Freisetzung der Geruchsstoffe nicht gleichmäßig, sondern wird erst durch mechanische Reize veranlasst.

Konkurrenten 1. – Manche Geruchsquellen geben ein komplexes Gemisch von Geruchsstoffen ab. Unterschiede in der Matrix oder in den äußeren Bedingungen können sich vorteilhaft für die Freisetzung eines der Geruchsbestandteile auswirken, oder auch nachteilig. Der bevorteilte (oder benachteiligte) Stoff wirkt sich mehr (oder weniger) auf den Gesamt–Geruchseindruck aus.

Konkurrenten 2. – Konkurrenz muss seine Ursache nicht immer in der Matrix haben, sie kann auch in der Nase stattfinden. Wenn 2 Geruchsstoffe um denselben Geruchsrezeptor konkurrieren, kann es sein, dass Stoff A mit der molekularen Oberfläche des Rezeptors stärkere Bindungen ausbildet als Stoff B. A gewinnt dann, und sein Geruch überdeckt den von B, den man allein wohl riechen würde, aber nicht in Gegenwart von A (L–80, Seite 32). Dieses Phänomen heißt im Englischen cross–adaptation.

Geruchsquellen mit ähnlichem Geruch. – Wein enthält weit über 500 Stoffe. Die meisten davon sind leicht flüchtig, tragen also zum Geruchseindruck bei. Weinkenner wissen, dass Weine, die aus unterschiedlichen Rebsorten gemacht sind, sich nicht nur im Aussehen und im Geschmack unterscheiden, sondern auch einen zwar ähnlichen, aber doch unterschiedlichen Geruch besitzen. Von professionellen Weintestern heißt es, sie könnten aus dem Geruch neben der Rebsorte auch auf Alter und Verarbeitung des Weines schließen.

Auch mit analytischen Methoden kann man die Inhaltsstoffe von Wein untersuchen und so zum Beispiel Verfälschungen auf die Spur kommen. Eine (zufällig herausgesuchte, aber frei zugängliche) Arbeit (L–273) zeigt, wie man mit einer Handvoll Geruchsstoffe Riesling–Wein von anderen, ähnlichen Weinsorten unterscheiden kann. Mehr über diese Geruchsstoffe, und mehr über die Geruchsstoffe im Wein erfahren Sie in Kapitel 6.4.3.7.

Wein und Parfum sind markante Beispiele, die oft Aufmerksamkeit erhalten. Jedoch gibt es noch andere Geruchsquellen mit komplexer stofflicher Zusammensetzung.

Verbrauch von Geruchsstoffen. – In den beiden vorigen Punkten ging es um statische Unterschiede in Geruchsquellen. Von hier ab betrachte ich dynamische Veränderungen in Geruchsquellen.

Geruch entsteht, indem eine Geruchsquelle Moleküle abgibt. Da liegt die Vermutung nahe, dass dies nicht endlos passiert, sondern dass die Quelle irgendwann erschöpft ist. Das kann lange dauern, und nicht immer ist klar, ob ein Geruchsstoff einfach verbraucht ist, oder ob andere Prozesee zu einem veränderten Geruch beigetragen haben.

Ziemlich klar ist die Lage bei Wein und Parfum. Frisch eingeschenkter Wein riecht anders als solcher, der schon eine viertel oder halbe Stunde im Glas steht. Es liegt an sehr leicht flüchtigen Inhaltsstoffen, die schon nach wenigen Minuten so gut wie vollständig verdunstet sind und damit nichts mehr zum Geruch beitragen können. Es wird gesagt, dass Wein seinen Geruch beim Stehenlassen und beim Schwenken des Glases mit der Zeit weiter ändert. Grund ist das komplexe Zusammenspiel der unzähligen Geruchskomponenten, die schneller oder langsamer an die Flüssigkeitsoberfläche diffundieren, dann verdunsten, dann schneller oder langsamer aus dem Luftraum des Glases endgültig in die Umgebungsluft übergehen und nun wirklich verbraucht sind.

Ähnliches gilt für Parfum.

Das ganze Gegenteil ist eine Klasse von Geruchsquellen, bei deren einzelnen Mitgliedern der Molekülvorrat nach über 2000 Jahren noch nicht verbraucht ist, und die immer noch wie damals angenehm riechen. Mehr dazu in Kapitel 6.4.3.12.

Banane

Bild 10 : Reife. Diese Banane sah auch schon mal besser aus. In den wenigen Tagen seit dem Kauf hat sich, ohne dass jemand etwas mit ihr gemacht hätte, nur durch Herumliegen in der Küche, viel an ihr verändert : Farbe, Wassergehalt (damit auch Volumen und Masse), Geschmack und auch der Geruch.

Veränderung der Geruchsquelle – natürliche Veränderungen. – Chemikalien in einer Chemikalienflasche verändern sich, von Ausnahmen abgesehen, auch über längere Zeiträume nicht.

Bei Lebensmitteln ist das anders. Dort laufen, auch wenn eine Pflanze geerntet oder ein Tier geschlachtet wurde, natürliche Vorgänge ab. Sie heißen Reifen, Verderben, Faulen, Ranzigwerden und anders. In der Regel sind sie enzymgetrieben. Ein Beispiel zeigt Bild 10.

All diese Vorgänge sind chemische Reaktionen. Einige Stoffe werden zersetzt, andere entstehen. Die Geruchsquelle verändert sich stofflich. Wenn die beteilgten Stoffe einen Geruch haben, verändert sich auch der Geruch der Geruchsquelle.

Veränderung der Geruchsquelle – mechanische Behandlung. – Obst riecht. Wenn Sie es aufschneiden, riecht es meist intensiver, oft anders.

Wenn Obst geschnitten oder auf andere Weise mechanisch zerkleinert wird, werden Zellen zerstört. Aus den Zellen werden Geruchsstoffe freigesetzt und, da auch die Schale oder Haut fehlt, schneller in die Umgebung abgegeben. Einerseits ist damit zu rechnen, dass die Geruchsstoffe durch die schnellere Freisetzung auch schneller verbraucht werden und der Geruch bald nachlässt. Andererseits werden die Geruchsstoffe durch Enzymreaktionen gebildet, die noch eine zeitlang andauern und Geruchsstoffe nachliefern.

Veränderung der Geruchsquelle – thermische Behandlung. – Kochen, Backen, Braten, Grillen, Dünsten und ähnliche Vorgänge verändern ein Lebensmittel. Die Enzyme werden inaktiviert, die Bildung von Geruchsstoffen durch Enzymreaktionen wird gestoppt, der Geruch von frischem Obst, Gemüse, Fleisch verschwindet.

Strukturformel von 2-Ethyl-3,5-dimethyl-pyrazin

1 : 2–Ethyl–3,5–dimethyl–pyrazin

Strukturformel von 2-Propyl-3-methyl-pyrazin

2 : 2–Propyl–3–methyl–pyrazin

 

Strukturformel von Heptanal

3 : Heptanal

 

Strukturformel von Nonanal

4 : Nonanal

Bild 11 : Formeln einiger in gebratenem Fleisch vorkommender Stoffe.

Neue, andere Geruchsstoffe werden gebildet. Ihre Quelle sind Reaktionen, die bei der Back– oder Brattemperatur in Fleisch oder Teig ablaufen. Die vielleicht bekannteste ist die Maillard–Reaktion. Es entsteht, wie bei den enzyminduzierten Reaktionen, eine komplexe Zusammenstellung sehr vieler Komponenten. Unterschiedliche Prozessführung, zum Beispiel beim Backen oder Braten, beeinflusst Art und Menge der gebildeten Geruchsstoffe, und hat damit auch großen Einfluss auf unser subjektives Geruchserlebnis. Sollten Sie zum Beispiel beim nächsten Grillen den Geruch von 2–Ethyl–3,5–dimethyl–pyrazin (1) und 2–Propyl–3–methyl–pyrazin (2) vermissen und statt dessen Heptanal (3) und Nonanal (4) riechen, haben Sie Ihr Fleisch zu hoch erhitzt – so hat es eine Arbeitsgruppe aus Berlin herausgefunden (L–274). Bild 11 zeigt die Formeln der eben genannten 4 Stoffe.

Nachahmung einer Geruchsquelle. – Einige Geruchsquellen sind komplex. Sie enthalten mehrere Hundert Geruchsstoffe, die in unterschiedlicher Weise zum Gesamtgeruch beitragen. Einige sind typisch für diese Geruchsquelle, andere beeinflussen ihn nur wenig. Es gibt Nebenkomponenten, die eine zusätzliche Geruchsnote ergänzen, und deren Fehlen schnell auffällt.

Will man eine natürliche Geruchsquelle durch eine künstliche Zusammenstellung von Geruchsstoffen nachahmen, wird oft eine Abwägung zwischen Qualität und Wirtschaftlichkeit vorgenommen. Enthält die Nachahmung nur wenige, billige Geruchsstoffe, ist sie kostengünstig herzustellen, wird aber vielleicht von den Kunden als zu billig und künstlich abgelehnt. Umgekehrt kann eine vom Original kaum unterscheidbare Nachahmung unwirtschaftlich (zu teuer) sein.

6.4.3.5. Geruchsschwellen

Hund beim Schnüffeln

Bild 12 : Hund, Informationen sammelnd. Er steht nicht nur einfach da. Er hat die Nase maximal nach vorn gereckt und bewegt sie langsam nach oben und unten, um möglichst viel des Geruchs, der aus der Ferne an ihn herangetragen wird, einzufangen. Auf diese Weise kann er die Geruchsschwelle noch ein wenig herabsetzen und ein komplexes Gemisch aus Geruchsstoffen, dass vielleicht von anderen Hunden, von Katzen, Mardern, Mäusen und Menschen stammt, analysieren. Die gespitzten Ohren und die Augen unterstützen ihn dabei, aber die Hauptarbeit leistet die Nase und der geruchsauswertende Teil des Gehirns. Die S–förmige Schwanzhaltung zeigt übrigens, dass er die Situation noch nicht endgültig eingeschätzt hat und etwas unsicher ist.

Welcher Stoff riecht am angenehmsten, welcher am ekligsten ? Diese Fragen kann man nur subjektiv beantworten. Welcher Stoff riecht am intensivsten ? Von welchem Stoff ist am wenigsten nötig, um ihn riechen zu können ? Diese Fragen sind eher einer objektiven Messung zugänglich.

Man kann die Frage umformulieren. Bei welcher Konzentration (in der Luft natürlich) kann man den Stoff gerade noch riechen ? Diese Konzentration nennt man die Geruchsschwelle des Stoffes, und bei intensiv riechenden Stoffen ist sie niedriger als bei anderen. Schnell zeigt sich, dass dieses Vorgehen ein wenig naiv ist.

2 Schwellen

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen im Bus. Es ist dort ganz ruhig (ich weiß, diese Annahme ist unrealistisch), und ein Stück weiter unterhalten sich einige Leute. Sie hören, dass die Menschen sprechen, können aber nicht verstehen, was sie sagen. Die Geruchsanalogie ist die Reizschwelle oder Wahrnehmungsschwelle (engl. odour detection threshold). Sie riechen, dass da etwas ist, können den Geruch aber nicht zuordnen.

Die Leute im Bus reden nun lauter, und Sie können verstehen, was sie sagen. Analog können Sie den Geruch nun erkennen und zuordnen. Die Erkennungsschwelle (engl. odour recognition threshold, im amerikanischen Englisch heißt sie odor recognition threshold) ist überschritten. Sie liegt immer höher als die Reizschwelle.

Idealerweise sollte man bei der Angabe einer Geruchsschwelle dazu sagen, welche der beiden Schwellen gemeint ist.

Wer misst, misst Mist.

So lautet ein Spruch unter Messtechnikern, meist ironisch gemeint, aber doch mit einem wahren Kern.

Messung von Geruch, und damit auch von Geruchsschwellen, wird in der Praxis mit einem Panel von Personen durchgeführt (→ Kapitel 6.4.3.3.). Einige Menschen haben eine gute Nase, andere nicht. Einige Menschen sind geübt im Erkennen und Zuordnen von Gerüchen, andere nicht. Das Panel sollte diese Streuung minimieren, es kann aber doch ein systematischer Fehler entstehen, zum Beispiel wenn man gerade Erfahrene ins Panel holt.

Unterschiedliche Messwerte können ihre Ursache darin haben, ob man den Geruch in aufsteigender oder absteigender Konzentration anbietet. Sie können ihre Ursache in der Matrix haben, im pH–Wert der Geruchsquelle und sogar in der Form des Gefäßes, in der der Stoff dem Panel präsentiert wird (zum Beispiel enger oder weiter Hals).

Gewiss ist die Messung der Konzentration eines Geruchsstoffes keine leichte Aufgabe und eine weitere Fehlerquelle.

So erstaunt es niemanden, dass in der Literatur für denselben Stoff verschiedene Geruchsschwellen angegeben werden, die sich zum Teil um mehrere Größenordnungen unterscheiden.

Alle Angaben von Geruchsschwellen in diesem Buch habe ich ungeprüft verschiedenen Quellen entnommen und sollten nur als Anhaltspunkt betrachtet werden.

6.4.3.6. Ein Geruch und seine Komponenten

Stücke von Campher

Bild 13 : Campher. Man sagt ihm gesundheitsfördernde Wirkungen nach, zum Beispiel bei Erkältungen. Viele Menschen empfinden seinen Geruch als frisch und bringen ihn mit Gesundheit in Verbindung. Sicher ist, welcher Stoff den Geruch verursacht. Es ist Campher. Sonst ist ja nichts drin. Größe der Campherstücke ca. 1 cm.

Ein Geruch – ein Stoff

Ja, das gibt es. Bild 13 zeigt Campher. Es ist ein einheitlicher Stoff, und der Geruch von Campher rührt vom einzigen Stoff her, der darin ist – Campher.

Auch bei allen (reinen) Laborchemikalien ist das so. In der Chemikalienflasche ist ein einziger Stoff, und der Geruch der Geruchsquelle hat seinen Ursprung nur in diesem Stoff.

Aus dem Alltag fällt mir nur ein Beispiel ein. Es ist Essig. Ich meine keine Zubereitungen wie Apfelessig oder Branntweinessig, sondern das, was man unter dem Namen Essig–Essenz kaufen kann, eine meist 25 %–ige Lösung von Essigsäure in Wasser. Seine einzige Geruchskomponente ist Essigsäure.

Dominierende Geruchskomponenten

Bei Lebensmitteln kommt es vor, dass der Geruch durch einen einzigen Stoff geprägt wird. Obwohl die Geruchsquelle viele weitere Geruchsstoffe enthält, bestimmt nur dieser einzige den Geruchseindruck. Einen solchen bestimmenden Geruchsstoff nennt man Schlüsselaromastoff (engl. character impact compound).

Teilweise wird der Begriff des Schlüsselaromastoffes anders benutzt. Einige Lebensmittel enthalten zwar sehr viele Geruchsstoffe, jedoch kann der Geruchseindruck durch eine geringe Zahl von Stoffen (oft werden 10 bis 20 genannt) wiedergegeben werden. Auch solche Stoffe nennt man Schlüsselaromastoffe. Lässt man einen dieser Stoffe weg, ist der typische Geruch des Lebensmittels (im subjektiven Eindruck von Verbrauchern) nicht mehr vorhanden, im Gegensatz zu den Nicht–Schlüsselstoffen, die man weglassen kann, ohne den Geruchseindruck wesentlich zu verändern.

In Tabelle 1 führe ich einige Schlüsselaromastoffe auf, zusammen mit einigen Eigenschaften und der Strukturformel. Das wird uns später beim Finden von Mustern helfen.

Bei den Gewürzen kann man davon ausgehen, dass der Schlüsselaromastoff den Geruchseindruck allein bestimmt. Bei den Obst– und Gemüsesorten ist er gemeinsam mit wenigen, bei den übrigen Lebensmitteln ist er gemeinsam mit einer größeren Zahl von weiteren Stoffen für den Geruch verantwortlich.

Tabelle 1 : Einige Schlüsselaromastoffe
Es bedeuten – RM : relative Molekülmasse in g/mol – S&S : Schmelz– und Siedepunkt in °C – GS : Geruchsschwelle (recognition threshold) in μg/l – SF : Nummer der Strukturformel in Bild 14. – Die in die Spalte GS direkt eingetragenen Geruchsschwellenwerte sind aus L–275.
Geruchs­quelle Schlüssel­aromastoff Summen­formel RM S&S GS SF
   Gewürze
Vanille Vanillin C8H8O3 152 81,500285 210 15
Zimt trans–Zimtaldehyd C9H8O 132 –7,500253 n.a. 16
Mandeln Benzaldehyd C7H6O 106 –2600,179 (a) 17
Thymian Thymol C10H14O 150 510,00233 (b) 18
xxxxxxxxxx (a) : Geruchsschwelle : 0,32 ppm
xxxxxxxxxx (b) : Geruchsschwelle in Wasser : 500 μg/l
   Obst und Gemüse
Himbeere Himbeerketon C10H12O2 164 8400,0n.a. n.a. 19
Mandarine Anthranilsäure–methylester C8H9NO2 151 24,500256 (c) 10
Gurke (E,Z)–Nona–2,6–dienal C9H14O 138 n.a.0095 (d) 0,0091 11
Knoblauch Diallyl–disulfid C6H10S2 146 n.a.00190 (e) 12
xxxxxxxxxx (c) : Geruchsschwelle (detection threshold) in Wasser : 8 μg/l (L–272)
xxxxxxxxxx (d) : Siedepunkt bei 18 Torr = 2400 Pa = 0,024 bar
xxxxxxxxxx (e) : Geruchsschwelle : 0,00022 ppm
   Sonstiges
Kaffee (f) 2–Furfurylthiol C5H6OS 114 n.a.00157 0,08 13
Butter Diacetyl (und andere) C4H6O2 086 –2,40,088 2,9 14
Popcorn 2–Acetyl–1–pyrrolin (und andere) C6H9NO 111 190,00183 0,12 15
xxxxxxxxxx (f) : geröstete Bohnen und gebrühtes Getränk

Tabelle 1 : Einige Schlüsselaromastoffe

 

Die Formeln zur Tabelle. – In Bild 14 folgen die Strukturformeln der Stoffe aus Tabelle 1, zusammen mit einigen systematischen Namen.

Strukturformel von Vanillin

5 : Vanillin
iiiii 3–Methoxy–4–hydroxy–
iiiii benzaldehyd

Strukturformel von Zimtaldehyd

6 : trans–Zimtaldehyd
iiiii 4–Phenyl–prop–2–enal

Strukturformel von Benzaldehyd

7 : Benzaldehyd

Strukturformel von Thymol

8 : Thymol
iiiii 2–Isopropyl–5–methyl–
iiiii phenol

Strukturformel von Himbeerketon

9 : Himbeerketon
iiiii 4–(4–Hydroxyphenyl)–
iiiii butan–2–on

Strukturformel von Anthranilsäure-methylester

10 : Anthranilsäure–
iiiiiix methylester

Strukturformel von Nonadienal

11 : (E,Z)–Nona–2,6–dienal
iiiiiix trans–2,cis–6–Nonadienal

Strukturformel von Diallyl-disulfid

12 : Diallyl–disulfid
iiiiiix 4,5–Dithia–1,7–octadien

Strukturformel von 2-Furfurylthiol

13 : 2–Furfurylthiol
iiiiiix (Furan–2–yl)–methanthiol

Strukturformel von Diacetyl

14 : Diacetyl
iiiiiix Buta–2,3–dion

Strukturformel von 2-Acetyl-1-pyrrolin

15 : 2–Acetyl–1–pyrrolin
iiiiiix 1–(3,4–Dihydro–2H–
iiiiiix pyrrol–5–yl)–ethan–1–on

Bild 14 : Formeln der Schlüsselaromastoffe aus Tabelle 1.

Komplexe Geruchsquellen

Der Übergang ist fließend. Von Ein–Stoff–Geruchsquellen über solche mit einem einzigen dominierenden Stoff und anderen mit einer Handvoll (oder auch einer großen Handvoll) bestimmenden Geruchsstoffe bis hin zu komplexen Geruchsquellen, bei denen die Geruchsstoffe zwar in unterschiedlicher Menge vorhanden sind, auch unterschiedlich stark zum Geruchseindruck beitragen, aber doch alle (oder fast alle) notwendig zum Erreichen des Gesamt–Geruchseindrucks sind, reicht das Spektrum.

Wein gehört zu diesen komplexen Geruchsquellen.

Strukturformel von Menthenthiol

16 : 1–p–Menthen–8–thiol

Strukturformel eines Furanderivats

17 : Bis–(2–methyl–3–furyl)–disulfid

Bild 15 : Formeln einiger Stoffe mit sehr niedriger Geruchsschwelle.

Der Stoff mit der niedrigsten Geruchsschwelle

Lesen Sie noch einmal in Kapitel 6.2.3.4. nach, in welche Fallen man beim Versuch, die Wahrnehmung von Geruch objektiv zu beschreiben, tappen kann, und lesen Sie in L–275 über die Schwierigkeiten, Geruchsschwellen reproduzierbar zu bestimmen. Sicher ahnen Sie nun, dass man den gesuchten Stoff nicht eindeutig angeben kann.

Eine sehr niedrige Geruchsschwelle hat 1–p–Menthenthiol (16). Sie liegt bei 0,00001 μg/l. Das ist nach damaliger Einschätzung der Stoff mit der vielleicht niedrigsten Geruchsschwelle überhaupt. Es ist die Schlüsselaromakomponente in frischem Grapefruitsaft.

Aber auch Bis–(2–methyl–3–furyl)–disulfid (17) mit einer Erkennungsschwelle von 0,00076 μg/l dürfte weit vorn mitspielen. Sein Geruch erinnert an Fleisch. Die Werte von 16 und 17 stammen aus L–275.

Der Stoff mit der höchsten Geruchsschwelle

Hier ist die Antwort klar. Es ist Luft. In gewöhnlicher Luft ist sie zu 100 % enthalten, und man riecht sie nicht.

Sinnvoll ist, nach bekannten Stoffen, deren Geruch allgemein als stark angesehen wird, mit möglichst hoher Geruchsschwelle zu suchen.

Ein Beispiel ist Essigsäure. Öffnen Sie eine Flasche mit käuflicher Essig–Essenz, wirft der Geruch Sie um. Kein Wunder, die Konzentration der Essigsäure beträgt hier 25 %, das heißt 250.000.000 μg/l. In Speiseessig ist 5 % Essigsäure enthalten, also 50.000.000 μg/l, und er riecht deutlich nach Essig. Gibt man einen Löffel davon an den Salat, riecht man es immer noch. Die Geruchsschwelle (recognition threshold) beträgt nach L–275 180.000 μg/l, oder 0,18 g/l.

Die Geruchsschwelle (recognition threshold) von Ethanol beträgt, ebenfalls nach L–275, 2.000.000 μg/l, oder 2 g/l, oder 0,2 % (Gemeint sind Massenprozent, nicht die auf Getränkeflaschen üblichen Volumenprozent.).

6.4.3.7. Der Geruch von Wein

Erwarten Sie an dieser Stelle eine Aufzählung aller Stoffe, die am Geruch von Wein beteiligt sind ? Eine solche Liste ist unmöglich, und sie würde auch wenig bringen. Die Gründe werde ich gleich nennen.

Zuerst will ich die Frage präzisieren. Welche Stoffe sind in Wein enthalten, und wie tragen sie zu seinem Geruch bei ? Die Antwort auf beide Fragen lautet : Das kommt drauf an.

Viele Informationen rund um Wein (nicht nur zum Geruch) für diesen Abschnitt habe ich in L–289 und L–290 gefunden.

Weinglas mit Wein

Bild 16 : Scheurebe. Es sieht aus wie Scheurebe, es riecht und schmeckt wie Scheuerebe, und auf dem Flaschen­etikett steht, dass es Scheurebe ist. Ich vertraue meiner Wahrnehmung und dem Winzer. Doch wenn man ernsthafte Zweifel hat, kann man es auch nachprüfen. Eine Arbeitsgruppe aus den südwestdeutschen Weinanbaugebieten hat das einmal gemacht (L–273) und konnte anhand von nur wenigen Komponenten (es waren nicht unbedingt Geruchsstoffe) Riesling und mehrere nah verwandte Weinsorten (dazu gehört die Scheurebe) unterscheiden.

Wein ist variabel und dynamisch

In Wein sind etwa 800 verschiedene Stoffe enthalten, so heißt es oft. Deren Liste wäre sehr lang, und langweilig dazu. Und es kommt noch etwas dazu. Nicht in jeder Flasche Wein sind alle diese über 800 Stoffe enthalten.

Es gibt viele Einflussgrößen, die bestimmen, welche Stoffe in einem bestimmten Faß Wein enthalten sind, und in welcher Konzentration. Zu diesen gehören

Dass ein Stoff in einem bestimmten Wein vorkommt, heißt aber nicht, dass er zu dessen Geruch beiträgt.

Eine Fallstudie – Scheurebe

Nun will ich konkreter werden. Das heißt aber, dass ich mich auf eine bestimmte Weinsorte beschränken muss. Ich habe die Scheurebe (Bild 16) gewählt. Warum ? Ich mag sie, und sie ist gut untersucht. Alle Daten und Informationen zur Fallstudie Scheurebe stammen aus L–294.

Die Frage, präzise gestellt, lautet nun : Welche der Stoffe, die in Scheurebe–Wein enthalten sind, tragen zu seinem charakteristischen Geruch bei ?

Man kann zur Beantwortung dieser Frage unterschiedliche Wege gehen.

Man erwartet, bei den 3 Methoden (OAV, FD, Weglassen) übereinstimmende Ergebnisse zu erhalten.

Der Autor von L–294 hat im Scheurebe–Wein etwa 40 Stoffe gefunden, deren Geruch er zumindest als wahrnehmbar angesehen hat. Eine Auswahl davon (von mir nach hohen Werten oder subjektiv gesehener Widersprüchlichkeit ausgewählt) finden Sie in Tabelle 2.

Tabelle 2 : Einige Geruchsstoffe in Wein der Sorte Scheurebe
Es bedeuten – RM : relative Molekülmasse in g/mol – GS : Geruchsschwelle (recognition threshold) in Wasser/Ethanol 9 : 1 in μg/l – OAV : Wert der Geruchsaktivität (odour activity value), erhalten durch Division der Konzentration des Stoffes durch den Geruchsschwellenwert – FD : Aromaverdünnung (flavour dilution), ein Wert von 100 bedeutet, dass man bei Verdünnung des Weines auf das 100–fache den Stoff gerade noch riecht – SF : Nummer der Strukturformel in Bild 17. Alle Daten der Tabelle sind aus L–294.
Aroma­stoff Summen­formel RM GS OAV FD SF
   Ausgewählte Stoffe
4–Mercapto–4–methylpentan–2–on C6H12OS 132 0,0006 667 0010 18
Octansäure­ethylester C10H20O2 172 002 135 0010 19
Hexansäure­ethylester C8H16O2 144 005 056 0010 20
Essigsäure–3–methylbutylester C7H14O2 130 030 048 0001 21
Methyl–propan­säure­ethylester C6H12O2 116 015 032 0100 22
Linalool C10H18O 154 015 020 0010 23
(E)–β–Damascenon C13H18O 190 000,05 020 0001 24
cis–Rosenoxid C10H18O 154 000,2 015 0i<1 25
Weinlacton C10H14O2 166 000,01 010 1000 26
2–Methyl–butter­säure­ethylester C7H14O2 130 001 005 0100 27
3–Methyl–butanol C5H12O 088 30000 004 0100 28
2–Phenyl–ethanol C8H10O 122 10000 002 0100 29
3–Ethyl–phenol C8H10O 122 000,5 0i<1 0100 30
Citronellol C10H20O 156 0100 0i<1 0i<1 31

Tabelle 2 : Einige Geruchsstoffe in Wein der Sorte Scheurebe

 

Die Formeln zur Tabelle. – In Bild 17 folgen die Strukturformeln der Stoffe aus Tabelle 2, zusammen mit einigen systematischen Namen. Einige der Formeln scheinen seltsam gezeichnet. 23 und 31 sind lineeare (kettenförmige) Moleküle, sie sehen aber aus, als wollte die Kette zu einem Ring zusammenwachsen. Und das ist auch so. Im Stoffwechsel der Weintraube (und vieler anderer Pflanzen) bilden sich oft ringförmige aus kettenförmigen Molekülen (der Art wie oben), und umgekehrt, und so sieht man gleich, wo sich ein Ring bilden wird.

Strukturformel von 4-Mercapto-4-methylpentanon

18 : 4–Mercapto–4–methyl–
iiiiiix pentan–2–on

Strukturformel von Octansäureethylester

19 : Octansäureethylester

Strukturformel von Hexansäureethylester

20 : Hexansäureethylester

Strukturformel von Essigsäure-3-methylbutylester

21 : Essigsäure–3–methyl–
iiiiiix butylester

Strukturformel von Methyl-propansäure-ethylester

22 : Methyl–propansäure–
iiiiiix ethylester

Strukturformel von Linalool

23 : Linalool
iiiiiix 3,7–Dimethyl–octa–
iiiiiix 1,6–dien–3–ol

Strukturformel von beta-Damascenon

24 : β–Damascenon
iiiiiix 1–(2,6,6–Trimethyl–1–
iiiiiix cyclohexa–1,3–dienyl)–
iiiiiix but–2–en–1–on

Strukturformel von cis-Rosenoxid

25 : cis–Rosenoxid
iiiiiix 4–Methyl–2–(2–methyl–
iiiiiix prop–1–enyl)–tetrahydropyran

Strukturformel von Weinlacton

26 : Weinlacton
iiiiiix 3,6–Dimethyl–
iiiiiix 3a,4,5,7a–tetrahydro–
iiiiiix 3H–1–benzofuran–2–on

Strukturformel von 2-Methyl-buttersäureethylester

27 : 2–Methyl–buttersäure–
iiiiiix ethylester

Strukturformel von 3-Methyl-butanol

28 : 3–Methyl–butanol

Strukturformel von 2-Phenyl-ethanol

29 : 2–Phenyl–ethanol

Strukturformel von 3-Ethyl-phenol

30 : 3–Ethyl–phenol

Strukturformel von Citronellol

31 : Citronellol
iiiiiix 3,7–Dimethyl–octa–
iiiiiix 6–en–1–ol

Bild 17 : Formeln der Geruchsstoffe in Scheurebe–Wein aus Tabelle 2.

Auswertung. – Die Werte in Tabelle 2 sind nach fallender Geruchsaktivität (odor acticty value) geordnet. Ich habe erwartet, dass die Werte der Aromaverdünnung (FD–Werte) sich analog verhalten. Oben in der Tabelle sollten die größten, unten die kleinsten stehen. Dem ist nicht so. Die FD–Werte sehen wie zufällig verteilt aus. Wenn man will, kann man vielleicht sogar eine Tendenz erkennen, dass die FD–Werte bei Stoffen mit geringer Geruchsaktivität größer werden. Jedenfalls sehen die Zahlen widersprüchlich aus.

Natürlich hat das auch der Autor von L–294 bemerkt, und er hat ausführlich über die Gründe für diese Widersprüche geschrieben. Einige der Gründe sind solche, die ich bereits in Kapitel 6.4.3.4. und in Kapitel 6.4.3.5. genannt habe, es kommen aber auch noch andere, eher spezielle Ursachen dazu.

Die Methode „Weglassen von Bestandteilen” wurde übrigens nur für einen einzigen Stoff angewandt, nämlich für 18. Der Geruch eines Modellweines, bei dem man 18 weggelassen hat, hat fast überhaupt keine Gemeinsamkeit mehr mit dem Geruch von vollständigem Scheurebe–Wein – wie erwartet.

Der letzte Eintrag von Tabelle 2 (Citronellol 31) steht stellvertretend für einen großen Teil der etwa 40 Stoffe, bei denen sowohl OAV– als auch FD–Wert sehr gering (in der Nähe von 1) sind, und die recht sicher nichts Wesentliches zum Geruch von Scheurebe–Wein beitragen.

Zur Beantwortung der zu Beginn des Abschnitts über die Fallstudie Scheurebe gestellten Frage kann Tabelle 2 sicher wertvolle Hinweise geben, eine vollständige und exakte Antwort sieht aber, so denke ich, anders aus. Vielleicht ist es auch gut so, dass der Wein einige seiner Geheimnisse für sich behält.

Der erweiterte Blick – Lebensmittel

Es war eine Herausforderung, im Wein die Stoffe zu bestimmen, die für seinen Geruch verantwortlich sind. Die Frage stellt sich : Ist Wein da eine Ausnahme, oder gibt es noch andere Stoffe, bei denen es ähnliche Schwierigkeiten bereitet, die Stoffe, die wirklich den Geruch bewirken, vom Grundrauschen all der vielen anderen Stoffe zu trennen, die zwar da sind, aber nichts Wesentliches zum Geruch beitragen ?

Das zweite ist der Fall. Bei einer ganzen Reihe anderer Stoffe ist die Situation ähnlich, und es sind alles Lebensmittel. Im folgenden geht es um die Fragen : Warum ist das so ? und Was kann man tun ? Und natürlich werde ich einige der Lebensmittel benennen, um die es hier geht, nicht aber die Ergebnisse der Untersuchungen präsentieren – das ist jenseits des Anspruchs des Projekts. Mehr Informationen zu den untersuchten Lebensmitteln und den 2 Fragen finden Sie in L–296.

Tomatensauce

Bild 18 : Tomatensauce, handelsüblich, aus dem Supermarkt. Laut Packungsaufschrift sind neben 79 % Tomaten auch Olivenöl, Maisstärke und Basilikum enthalten. Die ersten beiden modifizieren die Matrix und beeinflussen damit die Freisetzung von Geruchsstoffen, Basilikum bringt zusätzliche Geruchsstoffe mit. Kein Wunder, dass die Tomatensauce anders riecht als Tomaten.

Warum ist es so schwierig ? – Das System ist komplex. Bei den Systemen handelt es sich um bearbeitete Lebensmittel aus einem weiten Bereich. Olivenöl und gerösteter Kaffee gehören genauso dazu wie Schweizer Käse und Tomatensauce, wie Pommes frites und Erdbeersaft. Die Komplexität des Systems hat viele Ursachen. Einige habe ich weiter oben schon genannt, jedoch etwas verstreut, und ich fasse die relevanten Gründe hier zusammen.

Was kann man tun ? – Um solche komplexen Systeme zu verstehen, in denen jeder Bestandteil alle anderen beeinflusst, bringen uns weder das Aufschreiben von Messwerten noch kluges Argumentieren wirklich weiter. Ein mehrstufiges experimentelles Verfahren wurde entwickelt, um die Haupt­geruchs­komponenten von anderen Bestandteilen, die zwar vorhanden, aber nur eingeschränkt oder ganz wenig geruchsrelevant sind, oder die gar nichts zum Geruch beitragen, unterscheiden zu können (L–296).

6.4.3.8. Der Geruch von Blumen

Blumen werden weder gekocht noch gebraten, und auch sonst nicht zubereitet. Wir kennen Blumen (und damit auch den Geruch) nur in ihrer natürlichen Form. Seit über 250 Millionen Jahren gibt es Blütenpflanzen (und damit auch Blumen). Eine lange Zeit, in der die Natur vieles ausprobieren und optimieren konnte, darunter auch den Geruch.

Wir sollten davon ausgehen, dass Geruch für Pflanzen immer eine biologische Bedeutung hat. Manchmal ist sie offensichtlich, zum Beispiel das Anlocken von Tieren zur Bestäubung oder das Abhalten von Tieren, die die Pflanze fressen wollen. In anderen Fällen ist die Bedeutung des Geruchs weniger klar, oder noch gar nicht erforscht.

In diesem Abschnitt geht es um die Geruchsstoffe, die in Blumen enthalten sind und die den typischen Geruch der unterschiedlichen Blumen bewirken. Das hört sich klar an und ist es auch, aber trotzdem gibt es die Gefahr der Verwechslung mit einem anderen Problem.

2 Aufgaben.

Eine einfache Aufgabe. – Die Chemikerin stellt einen neuen Stoff her. Natürlich riecht sie daran. Er riecht nach Rosen. Sie kann ihn in eine Datenbank eintragen lassen. „Stoff X besitzt Rosenduft.” steht dann dort. Es ist sicher wichtig, das zu tun, aber eine Antwort auf die Frage nach den Geruchsstoffen in Rosen ist es nicht. Trotzdem will ich hier einige leicht zugängliche Datenbanken benennen, die Informationen zum Geruch von Stoffen (Chemikalien) bereitstellen.

Eine aufwändige Aufgabe. – Welche Stoffe bewirken denn nun den Geruch von Rosen (oder anderen Blumen) ?

Es ist leicht, hinzuschreiben, was zu tun ist. Sie können es weiter oben, beim Wein, nachlesen. Gaschromatographie, Massenspektrometrie, Olfaktometrie (das Erschnüffeln mit der Nase von Menschen und die Bewertung des Gerochenen), Geruchsschwellen, OAV– und FD–Werte und OE–Experimente spielen eine Rolle. Aber ist aufwändig, es zu tun. Statt dessen geht man oft einen anderen Weg. Die Inhaltsstoffe der Blüten werden extrahiert, heute oft durch Wasserdampf–Destillation, aber auch Extraktion durch Öl wird gemacht. Der Extrakt, der zum Beispiel Rosenöl heißt, kann leichter analysiert werden. Ein Ziel sollte sein, dass der Extrakt (das Öl) genauso riecht wie die Blüte, und dass er dieselben Stoffe in derselben Konzentration enthält.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind weit verstreut in der wissenschaftlichen Literatur. Bo Jensen aus Dänemark hat sich die Mühe gemacht, viele solcher Ergebnisse (über Stoffe von Parfüm– oder kulinarischem Interesse) zu sammeln und auf seiner Internetseite zusammenzustellen (L–811). Die Seite enthält Informationen über etwa 300 Pflanzen und ist unter der Adresse https://www.bojensen.net/EssentialOilsEng/EssentialOils.htm erreichbar (in englischer Sprache).

Wer braucht das ? – Parfümhersteller. Sie sollten nicht nur an Parfüm denken, und auch nicht nur an Duftöl. Mittel, die man in der Drogerie für Haushalt und Körperpflege kaufen kann, werden mit Blütenduft oder anderen Düften beworben. Bei Billigprodukten erwarten viele eher eine Geruchsimitation, bei teuren oder edel genannten doch den Originalgeruch.

Parfümhersteller haben sich auch damit beschäftigt, die Vielfalt der unzähligen Blütendüfte zu ordnen und in eine Handvoll Gruppen einzuteilen. Mehr darüber können Sie zum Beispiel in L–298 nachlesen.

Blumenvielfalt

Der Geruch der Blumen ist vielfältig. Jede Art riecht anders, es gibt Ähnlichkeiten, aber auch Unterschiede. Es ist jenseits des Anspruchs des Projekts, über alle Blumen zu schreiben, und sogar, nur über eine relevante Teilmenge der großen Blumenvielfalt zu schreiben. Im folgenden werden Sie nur einiges über den Geruch von Rosen erfahren.

Rose

Rosenblätter werden geerntet. Das ist eine sehr zeitaufwendige und personalintensive Arbeit. Daraus wird Rosenöl gewonnen. Es gibt mehrere Verfahren, jedes hat Vor– und Nachteile.

Die Zusammensetzung von Rosenöl hängt von den Ernte– und Verarbeitungsbedingungen ab. Man findet unterschiedliche Angaben.

Als Hauptbestandteile des Rosenöls werden oft genannt :

Citronellol (31) 20 – 55 %
Geraniol (32) 15 – 22 %
Nerol (33) 15 – 20 %
2–Phenyl–ethanol (29)  
Methyl–eugenol (34)

Als Nebenbestandteile des Rosenöls werden oft weitere Stoffe genannt. Sie kommen dort nur in geringer Menge (in der Regel unter einem Prozent, oft weit unter einem Prozent) vor, sind aber sehr geruchsintensiv (das heißt, sie haben eine niedrige Geruchsschwelle) und man sagt, sie seien für den typischen Rosengeruch verantwortlich. Dazu gehören

cis–Rosenoxid (25)
β–Damascenon (24)
β–Ionon (35)
β–Damascon (36)
1–p–Menthen–9–ol (37)

Einige Formeln von Geruchsstoffen in Rosenöl. – Hier folgen die Strukturformeln der oben genannten Geruchsstoffe von Rosenöl, soweit sie nicht schon früher gezeigt wurden, zusammen mit systematischen Namen.

Strukturformel von Geraniol

32 : Geraniol
iiiiiix 3,7–Dimethyl–trans–
iiiiiix octa–2,6–dien–1–ol

Strukturformel von Nerol

33 : Nerol
iiiiiix 3,7–Dimethyl–cis–
iiiiiix octa–2,6–dien–1–ol

Strukturformel von Methyl-eugenol

34 : Methyl–eugenol
iiiiiix 1,2–Dimethoxy–
iiiiiix 4–allyl–benzol

Strukturformel von beta-Ionon

35 : β–Ionon
iiiiiix 4–(2,6,6–Trimethyl–
iiiiiix cyclohex–1–en–1–yl)–
iiiiiix but–3–en–2–on

Strukturformel von beta-Damascon

36 : β–Damascon
iiiiiix 1–(2,6,6–Trimethyl–
iiiiiix cyclohex–1–en–1–yl)–
iiiiiix but–2–en–1–on

Strukturformel von 1-p-Menthen-9-ol

37 : 1–p–Menthen–9–ol
iiiiiix 2–(4–Methylcyclohex–
iiiiiix 3–en–1–yl)–
iiiiiix propan–1–ol

Bild 19 : Formeln einiger Geruchsstoffe in Rosenöl.

In Tabelle 3 folgen einige Geruchsschwellenwerte für Stoffe aus Bild 19. In Bild 20 finden Sie dreidimensionale Moleküldarstellungen für 2 der in Bild 10 genannten Moleküle (Geraniol 32 und β–Ionon 35).

Tabelle 3 : Einige Geruchsstoffe in Rosenöl
Es bedeuten – RM : relative Molekülmasse in g/mol – GS : Geruchsschwelle (recognition threshold) in μg/l – SF : Nummer der Strukturformel in Bild 19. Die Daten zu Geruchsschwellen in der Tabelle sind aus L–126.
Aroma­stoff Summen­formel RM GS SF
   Ausgewählte Stoffe
Geraniol C10H18O 154 1,1 (in Wasser) 32
Nerol C10H18O 154 0,061 (in Luft) 33
Methyl–Eugenol C11H14O2 178 --- 34
β–Ionon C13H20O 192 0,021 (in Wasser) 35
β–Damascon C13H20O 192 --- 36
1–p–Menthen–9–ol C10H18O 154 0,023 (in Luft) 37

Tabelle 3 : Einige Geruchsstoffe in Rosenöl

 

Molekül von Geraniol

Bild 20 : Molekül von Geraniol 32. Diese Moleküle haben eine verzweigte Struktur ohne Ringe. Das Bild zeigt eine energiearme Konformation. Durch Drehung um Einfachbindungen (Sie erkennen diese Bindungen leicht in Bild 19) können energiereichere Konformere (→ Kapitel xxx) entstehen. Beim Andocken des Moleküls an die Geruchsrezeptoren in der Nase liegt sicher ein energiereiches Konformer vor.

Molekül von beta-Ionon

Bild 21 : Molekül von beta–Ionon 35. Diese Moleküle haben eine ringförmige Struktur. Es ist ein Sechsring mit einer Doppelbindung vorhanden. Das Bild zeigt eine energiearme Konformation. Bei Energiezufuhr kann sich der Ring verformen, und an der Seitenkette können Drehungen um Einfachbindungen stattfinden. Beim Andocken des Moleküls an die Geruchsrezeptoren in der Nase liegt sicher ein energiereiches Konformer vor.

Sie haben nun erfahren, welche Stoffe den Geruch von Rosen bewirken. Einen Einwand will ich aber doch benennen, und zusätzlich eine Bemerkung, um die Faktenfülle von eben zu bewerten.

Der Einwand. – Gleich am Anfang des Abschnitts über Rosen habe ich einen Sprung von Rosen zu Rosenöl gemacht. War das in Ordnung ? Oder, genauer gefragt, wird der Geruch der beiden durch die gleichen Stoffe bewirkt ? Das wichtigste Verfahren zur Gewinnung von Rosenöl ist die Wasserdampfdestillation, und diese wird bei Temperaturen um 100 °C durchgeführt. Die Möglichkeit sollte in Betracht gezogen werden, dass dabei chemische Umwandlungen (Reaktionen) stattfinden. Dann wären im Rosenöl andere, neue Stoffe, die in der Rosenblüte nicht waren. Solche unbeabsichtigten Neubildungen nennt man Artefakte. Und tatsächlich sind im Rosenöl Artefakte. cis–Rosenoxid 25 (trotz seines Namens) und β–Damascenon 24 sind in der Rosenblüte nicht enthalten und entstehen erst bei der Verarbeitung (L–xxx).

Die Bemerkung. – Der Geruch von Rosen wird nicht durch einen Schlüsselaromastoff (character impact compound) bewirkt, und es gibt auch keine dominierende Geruchskomponente.

Die Geruchskomponenten von Rosen oder Rosenöl sind auch keine speziellen, nur bei Rosen vorkommenden Stoffe. Alle weiter oben genannten Haupt– und Nebenbestandteile des Rosenöls sind weit verbreitet. Sie kommen in vielen angenehm riechenden Pflanzen vor, jedoch in anderen Mengen. Es sieht so aus, als ob der Geruch von Rosen vom Zusammenwirken der genau passenden Konzentrationen der oben genanten 10 Geruchsstoffe (und vielleicht noch einiger weiterer) stammt.

6.4.3.9. Das Gewöhnliche und das Seltsame

In den nächsten Abschnitten soll es nicht um die Gerüche gehen, die oft im Mittelpunkt des Interesses stehen. Es wird eher nicht um Essen und Trinken gehen, es wird nicht wirklich um Parfüm und nicht ums Geldverdienen gehen. Es wird um Themen gehen, die oft am Rand stehen, und die man manchmal als Kuriositäten abtut. Weil mich das Kuriose und Seltsame oft mehr interessiert als anderes, wird es um solche Randthemen gehen.

 

Münzen der ehemaligen DDR Groschenmünzen aus Österreich

Bild 22 : Dieses Geld stinkt sicher nicht. Die Münzen der Währung „Mark der DDR” (oben) und die österreichischen Groschenmünzen (unten) bestehen aus Aluminium (und bis 3 % Magnesium). Aluminium bildet nur Aluminium–III–Ionen, deshalb können Vorgänge der im Text beschriebenen Art, die zum Metallgeruch führen, nicht ablaufen.
Bildnachweis.

Strukturformel von Octenon

38 : Oct–1–en–3–on

Molekül von Octenon

Bild 23 : Molekül von Oct–1–en–3–on. Diese Moleküle haben eine lineare Struktur. Außerdem sind sie polar. Der Teil links im Bild enthält die Doppel­bindung und ein Sauerstoffatom. An diesen elektronenreichen Bereichen können sie leicht an Stellen mit Elektronenmangel andocken. Die Bemerkungen unter Bild 20 gelten auch hier.

6.4.3.10. Der Geruch von Geld

Geld stinkt nicht, so hieß es schon im antiken Rom. Das bezog sich aber auf eine Toilettensteuer. Tatsächlich machen Menschen immer wieder die Beobachtung, dass Münzen riechen. Geht man der Sache auf den Grund, stellt man fest, dass die Münzen nur riechen, wenn man sie anfasst und vielleicht sogar längere Zeit in der Hand behält. Legt man sie beiseite, verschwindet der Geruch bald. Eine weitere Beobachtung ist, dass der Geruch beim Anfassen mit verschwitzten Händen deutlicher auftritt, bei frisch gewaschenen Händen eher schwach.

Und auch andere Metallgegenstände können riechen, wenn sie einige Zeit mit Händen Kontakt haben. Das klappt zwar nicht mit allen Metallen, wohl aber mit Eisen, Kupfer oder Messing (einer Kupferlegierung).

Der Gedanke ist nun nicht mehr weit, dass der Metallgeruch seinen Ursprung gar nicht im Metall hat, sondern im Körper der Menschen. Und das ist tatsächlich so. In menschlichem Schweiß ist Säure enthalten. Diese greift Metalle an. Es entstehen Eisen–II–Ionen oder Kupfer–I–Ionen. Auf der Haut sind immer Fettsäuren vorhanden. Diese reagieren (durch Oxidation oder Enzyme) zu so genannten Lipidperoxiden, die also auch immer auf der Haut zu finden sind. Die Peroxide oxidieren die Eisen–II–Ionen oder Kupfer–I–Ionen zu Eisen–III–Ionen oder Kupfer–II–Ionen. Sie selbst werden dabei reduziert, die Produkte der Reduktion zersetzen sich. Eines der Zersetzungsprodukte ist Oct–1–en–3–on (38), und das ist für den Metallgeruch verantwortlich. Herausgefunden hat das eine Arbeitsgruppe, die in Virginia (USA) und Leipzig tätig ist (L–299).

Bild 23 zeigt die Strukturformel von Oct–1–en–3–on und die Darstellung eines Moleküls. Seine Geruchsschwelle liegt bei 0,00005 μg/l (in Luft). Sein Geruch wird als pilzartig oder metallisch beschrieben. Nach Angaben der Autoren von L–299 trägt es etwa ein Drittel zum Metallgeruch bei.

 

Wald nach dem Regen

Bild 24 : Wald, nach einem Regenschauer. In den waldreichen Ländern der Nordhalbkugel haben viele Menschen eine starke emotionale Bindung an den Wald. Ob der Geruch dabei eine Rolle spielt ? Er spricht oft das Unbewusste an.

6.4.3.11. Der Geruch von Wald

Die Gerüche, die Sie im Wald wahrnehmen können, sind sehr vielfältig, und auch ganz unterschiedlich. Im Sommer riecht Wald anders als im Winter, nach dem Regen anders als davor, und es kommt auch darauf an, welche Baumarten gerade in einem Gebiet wachsen. Und natürlich sind es unzählige Stoffe, die, nach Ort und Zeit unterschiedlich, für den Geruch des Waldes verantwortlich sind. Ich werde den Geruch des Waldes und die beteiligten Stoffe nicht in der Breite behandeln wie die Rosen oder den Wein, sondern mich beschränken.

Ein Hauptbeteiligter ist Geosmin (39). Er bewirkt den erdigen Geruch nach dem Regen. Damit ist nicht die Situation nach stundenlangem Regen gemeint, denn dann hat Wald kaum noch einen Geruch. Eher geht es um den Geruch nach einem kurzen Schauer.

 

Strukturformel von Geosmin

39 : Geosmin = 2,6–Dimethyl–bicyclo[4.4.0]decan–1–ol

Molekül von Geosmin Molekül von Geosmin

Bild 25 : Molekül von Geosmin, zuerst in einer Ansicht, die fast alle Atome zeigt, dann, aus einer anderen Richtung, in einer Nur–Bindungen–Darstellung, bei der die Sesselform der beiden Ringe deutlich wird.

Bild 25 zeigt die Strukturformel von Geosmin (→ Fußnote 3) und die Darstellung eines Moleküls. Die beiden Ringe (aus 6 Kohlenstoffatomen) sind nicht, wie man vielleicht erwartet, eben, sondern sie nehmen eine Sesselform an, so wie es Cyclohexan–Ringe tun – und es sind ja auch Cyclohexan–Ringe. Die Geruchsschwelle in Luft liegt bei 0,1 ppb (parts per billion), das sind umgerechnet etwa 0,00012 μg/l.

Fußnote 3 : Die Strukturformel ist ein wenig gewöhnungsbedürftig. Es sind 2 Sechsringe (ringförmige Struktur, die 6 Kohlenstoffatome enthalten) vorhanden, die eine Bindung gemeinsam haben. Dazu kommen 2 Methylgruppen (–CH3–Gruppen) und eine Hydroxylgruppe (–OH–Gruppe).

 

6.4.3.12. Der Geruch von Mumien

Oje, werden Sie vielleicht denken. Was erwartet mich denn da ? Tote Menschen, halbverfault, schreckliche Dinge und sicher ganz eklig riechend ?

Nun, da kann ich Sie schnell beruhigen. Mumien wurden konserviert, um lange Zeiträume unbeschadet zu überstehen, und ich denke, den Profis der damaligen Zeiten ist das gut gelungen. Es ist so gut wie keine Zersetzung eingetreten, und der Geruch wird oft mit Worten wie spicy, woody, sweet und floral beschrieben. Tote Menschen werden Sie auf meinen Seiten nicht sehen, aus Respekt.

Doch welche Stoffe sind für den anscheinend ganz angenehmen Geruch von Mumien verantwortlich ? Eine länderübergreifende Arbeitsgruppe hat sich daran gemacht, dieses Thema näher zu beleuchten. Sie hat dazu Mumien im Ägyptischen Museum in Kairo untersucht und ihre Ergebnisse in L–309 (open access) veröffentlicht. Meine Informationen in diesem Abschnitt haben dort ihre Grundlage.

Die Quellen. – Es gibt im Wesentlichen 4 Prozesse, die an der Abgabe von Geruchsstoffen aus Mumien beteiligt sind.

Einige der Quellen, stofflich gesehen. – Die stoffliche Zusammensetzung der Quellen ist kein Geheimnis.

Es kann vernmutet werden, dass Menge und Vielfalt der heute an einer konkreten Mumie nachgewiesenen Geruchsstoffe nicht nur vom Alter, sondern in hohem Maße auch vom Konservierungsstatus (also der Qualität der Erhaltung einer Mumie) abhängen. Dieser wiederum ist von von der Qualität des Mumifizierungsprozesses und vom Aufwand, der dabei getrieben wurde, abhängig, der, schließlich und wenig überraschend, mit der sozialen Stellung des Toten korreliert. Kurz : Reiche und angesehene Leute wurden aufwendig mumifiziert und riechen heute noch besser als andere.

Eine Auswahl der zum Geruch von Mumien am meisten beitragenden Stoffe finden Sie in Tabelle 4. Die zugehörigen Strukturformeln habe ich, soweit nicht schon weiter oben erwähnt, in Bild 27 zusammengestellt. Dreidimensionale Moleküldarstellungen für 2 der in Bild 27 oder Tabelle 4 genannten Moleküle folgen in Bild 28 und 29.

Tabelle 4 : Einige Geruchsstoffe in Mumien
Es bedeuten – RM : relative Molekülmasse in g/mol – QA : Quellenart. B für biologischer Abbau der Mumie, M für Materialien des Mumifizierungsprozesses, P für pest oil. – GB : Geruchsbeschreibung nach L–309. – SF : Nummer der Strukturformel (in Bild 27 oder weiter oben). – Die Geruchsstoffe sind alphabetisch geordnet.
Geruchs­stoff Summen­formel RM QA GB SF
   Ausgewählte Stoffe (alphabetisch)
Benzylalkohol C7H8O 108 M P blumig, süß, Kirsche, chemisch 40
2,3–Butandion CH6O2 186 B M süß, cremig, Butter, beißend 14
Essigsäure C2H4O2 160 M Essig, scharf, sauer –
Estragol C10H12O 148 M P Anis, Lakritze 41
Fenchol C10H18O 154 M Campher, Kiefer, Holz, süß 42
D–Limonen C10H16 136 M P zitrusartig, frisch, süß 43
3–Methyl–buttersäure C5H10O2 102 M Käse, sauer, beißend 44
Nonanal C9H18O 142 B M Wachs, frisch, Orangenschale, fett 14
Octanal C8H16O 128 B M P Wachs, zitrusartig, grün, fett –
2–Octanon C8H16O 128 B Erde, Unkraut, Holz, Kräuter 45
α–Pinen C10H16 136 M P frisch, Campher, süß, Pinie 46
α–Terpineol C10H18O 154 M Flieder, blumig, Terpentin 47
o–Xylol C8H10 106 M Geranie 48
Zimtaldehyd C9H8O 132 M P süß, Gewürz, Zimt, warm 16

Tabelle 4 : Einige Geruchsstoffe in Mumien

Einige Formeln von Geruchsstoffen in Mumien. – Hier folgen die Strukturformeln der oben genannten Geruchsstoffe von Mumien, soweit sie nicht schon früher gezeigt wurden, zusammen mit systematischen Namen.

Strukturformel von Benzylalkohol

40 : Benzylalkohol

Strukturformel von Estragol

41 : Estragol,
iiiiiix 1–Methoxy–4–(prop–
iiiiiix 2–en–1–yl)–benzol

Strukturformel von Fenchol

42 : Fenchol,
iiiiiix 1,3,3–Trimethyl–
iiiiiix bicyclo[2.2.1]–heptan–2–ol

Strukturformel von Limonen

43 : Limonen,
iiiiiix 1–Methyl–4–(prop–1–en–
iiiiiix 2–yl)–cyclohex–1–en

Strukturformel von 3-Methylbuttersäure

44 : 3–Methyl–buttersäure,
iiiiiix 3–Methyl–butansäure

Strukturformel von 2-Octanon

45 : 2–Octanon

Strukturformel von alpha-Pinen

46 : α–Pinen,
iiiiiix 2,6,6–Trimethyl–
iiiiiix bicyclo[3.1.1]–hept–2–en

Strukturformel von alpha-Terpineol

47 : α–Terpineol,
iiiiiix 1–p–Menthen–8–ol,
iiiiiix 2–(4–Methylcyclohex–
iiiiiix 3–en–1–yl)–
iiiiiix propan–1–ol

Strukturformel von ortho-Xylol

48 : ortho–Xylol,
iiiiiix 1,2–Dimethyl–benzol

Bild 27 : Formeln einiger Geruchsstoffe in Mumien.

Molekül von Estragol

Bild 28 : Molekül von Estragol 41.

Molekül von alpha-Pinen Molekül von alpha-Pinen

Bild 29 : Molekül von α–Pinen 46, in 2 Darstellungen. Mehr Info im Text.

Bild 28 zeigt die Darstellung eines Moleküls Estragol (41). In der Mitte befindet sich ein Benzolring, es ist also eine aromatische Verbindung. Der eine Substituent ist eine Methoxy–Gruppe (–OCH3), der zweite Substituent sitzt direkt gegnüber am Benzolring, es ist eine Propenyl–Gruppe, die auch unter dem Namen Allyl–Gruppe bekannt ist. Insgesamt ist es ein recht unauffälliges Molekül. Die Geruchsschwelle von Estragol beträgt 6,0 μg/kg.

Bild 29 zeigt 2 Darstellungen eines Moleküls α–Pinen (46), einmal die gängige Kugel–Stab–Darstellung, darunter eine Darstellung, bei der nur die Bindungen zu sehen sind. Ich denke, hier sieht man die Geometrie des Moleküls deutlicher.

Schon die Strukturformel in Bild 27 zeigt ein etwas seltsames Aussehen. Abgesehen von den 3 Methylgruppen ist dort ein Sechsring zu sehen, und eine „Abkürzung” zwischen 2 Kohlenstoffatomen des Rings. In der Strukturformel kann man also zwei Sechsringe sehen. Der eine wird vom Sechseck der Formel gebildet, der andere verläuft über die Abkürzung. Außerdem ist noch ein Vierring (Ring, der aus 4 Atomen besteht) vorhanden. In Bild 29 habe ich das Molekül so gedreht, dass Sie alle drei Ringe leicht finden können.

Welche Geometrie hat dieses System aus drei Ringen ? Und welche Geometrien haben die einzelnen Ringe ? Bei Sechsringen denken viele zuerst an ebene Benzolringe, aber die liegen im α–Pinen nicht vor. Danach denkt man oft an die Sessel– und Wannenform von Cyclohexan (→ Kapitel 4.1.2.3). Aber auch diese Formen liegen hier nicht vor. Das Drei–Ringe–System versucht, eine möglichst niedrige Energie anzunehmen, und dabei bilden sich Ringe von eher unregelmäßiger Geometrie. Man kann sie nicht mit einfachen Worten beschreiben.

 

6.4.3.13. Der Geruch vom Stinktier

Bisher lag der Schwerpunkt des Abschnitts über Geruchsstoffe bei eher angenehm riechenden Dingen. Zum Abschluss will ich aber über einen richtig ekligen Gestank schreiben – den des Stinktiers. Ein anderer Name ist Skunk, und seine bekannteste Fähigkeit ist das Verspritzen eines Sekrets (aus den Analdrüsen), wenn es sich angegriffen fühlt. Von diesem Sekret heißt es, es sei der am ekligsten riechende in der Natur vorkommende Stoff überhaupt. Nun ja, das ist gewiss eine subjektive Einschätzung, aber wirklich falsch wird sie nicht sein.

Ein so auffälliger Stoff zieht natürlich die Aufmerksamkeit der Forschenden auf sich, und so wurde es seit 1862 (von Friedrich Wöhler) bis heute immer wieder untersucht. In L–314 wird die Forschungsgeschichte beschrieben, und dort werden auch die wichtigsten Bestandteile genannt.

Es sind :

trans–But–2–en–1–thiol (49) 38 – 40 %
3–Methyl–butan–1–thiol (50) 18 – 26 %
Thioessigsäure–S–(but–2–enyl)–ester (51) 12 – 18 %
2–Methyl–chinolin (52) 04 – 11 %
2–(Chinolyl)–methanthiol (53) 04 – 12 %

Formeln von Geruchsstoffen des Stinktiers. – In Bild 31 folgen die Strukturformeln der oben genannten Geruchsstoffe des Stinktiers.

Strukturformel von Butenthiol

49 : trans–But–2–en–1–thiol

Strukturformel von Methylbutanthiol

50 : 3–Methyl–butan–1–thiol

Strukturformel von Thioessigsäure-butenylester

51 : Thioessigsäure–
iiiiiix S–(but–2–enyl)–ester

Strukturformel von Methylchinolin

52 : 2–Methyl–chinolin

Strukturformel von Chinolyl-methanthiol

53 : 2–(Chinolyl)–methanthiol

Bild 31 : Formeln einiger Geruchsstoffe in Stinktieren.

>  

 

 

Demnächst bearbeite ich diesen Abschnitt weiter.

Es kann aber noch etwas dauern.

 

 

 

Infobereich

Bild 22 : Bildnachweis und Lizenzinfo.
Die übrigen Bilder dieser Seite : Lizenz CC–BY–SA–4.0. Bildnachweis und Lizenzinfo.
Text : Lizenz CC–BY–SA–4.0. Lizenzinfo.

 

// hoch Zum Seitenanfang
// links Zur Seite Ferrocen und Co
// rechts Zur Seite Kristalle – Einleitung
// hoho Zum Kapitel 6 : Moleküle
// hoho Zum Kapitel 6.4 : Vielfalt der Moleküle
// lili Zum Kapitel 6.1 : Molekülgeometrie
// rere Zum Kapitel 7 : Kristalle
// haus Zur Startseite
// wegweiser Zur Kapitelübersicht
// stern Zur Indexseite

 

Impressum        Datenschutzerklärung