Восточные специи, кора сандалового дерева и немного фруктов — это Addict, классический аромат Christian Dior. А вот чем пахнет Ma Griffe от Carven: скошенной травой, свежими листьями и бутонами цветов. Различить все эти ноты с первого раза и без подсказки непросто — тут нужен хорошо тренированный нос. Или высокие технологии.
Португальский химик Алирио Родригес составил описания известных духов, вообще не напрягая обоняния. Парфюмерию за ученого дегустировал компьютер, подключенный к сложной системе датчиков. Так Родригес проверял в действии свой метод автоматического анализа ароматов. Испытания успешно завершились несколько месяцев назад, и теперь, утверждает химик, его изобретение способно здорово облегчить работу парфюмерам.
Родригес не единственный, кому удалось разработать систему «электронной дегустации». За последние несколько лет исследователи научились создавать приборы, хорошо подражающие работе обонятельной и вкусовой систем человека. Испытаниями занимаются уже не только ученые — в экспериментах начали участвовать виноделы.
Вот как дегустируют запахи в лаборатории Родригеса: сначала химик аккуратно набирает в шприц туалетную воду или духи и вводит в приемное отверстие прибора. Для эксперимента нужно совсем немного жидкости — достаточно одной десятой части капли, висящей на кончике иглы. Образец попадает в специальную камеру, где быстро нагревается и образует пары. Затем в дело вступают газовый хроматограф и масс-спектрометр — приборы для точного химического анализа. Они позволяют узнать, что именно и в каких пропорциях добавили в свой продукт парфюмеры. А дальше — чистая математика.
В базу данных управляющего анализом компьютера заложена информация о том, чем пахнет тысяча веществ, часто использующихся в парфюмерии. Португальский химик взял данные из каталогов, которые составляют специалисты парфюмерных компаний. Зная запах каждого ингредиента, можно рассчитать, каким ароматом будет обладать вся смесь. Нужно только учесть особенности человеческого обоняния.
«Даже очень хороший эксперт способен выделить в сложном запахе от силы три-четыре самых ярких составляющих, — объясняет Родригес. — Они и определяют аромат». Все остальные компоненты нос воспринимает как незначительные нюансы. Этим португальский химик и пользуется. Ноу-хау Родригеса — созданная в его лаборатории компьютерная программа. Она вычисляет, какие именно вещества вносят в запах духов наибольший вклад. Тут приходится учитывать не только пропорции ингредиентов, но и их химические свойства, например летучесть. В итоге компьютер выдает характеристику аромата в виде коротких определений: «цитрусовый», «травяной», «цветочный». Эти оценки не сильно отличаются от мнения экспертов.
Анализ аромата хорошо известных духов — это первые шаги. С помощью нового метода можно получать характеристики совершенно новых сочетаний ароматических веществ. Для этого не обязательно готовить саму смесь — достаточно ввести в компьютер список компонентов и указать пропорции. «Парфюмеры создают новые запахи дорогостоящим методом проб и ошибок, — говорит Родригес. — С помощью виртуальной дегустации можно быстро отобрать наиболее подходящие рецепты, а потом уже работать с ними по старинке, вручную». Химик признает, что полностью заменить человека компьютер пока не в состоянии. Необходимость постоянно обращаться к созданным экспертами каталогам — вот слабое место электронного парфюмера.
В лаборатории израильского нейрофизиолога Ноама Собеля работают над тем, чтобы научить технику оценивать запахи совершенно самостоятельно. Собель и его коллеги испытывают «электронный нос» — устройство, имитирующее работу обоняния. Этот аппарат представляет собой набор миниатюрных химических датчиков, которые реагируют на присутствующие в воздухе органические вещества. Сейчас такие приборы используют для обнаружения наркотиков и взрывчатки. Израильские ученые собираются искать с помощью электронного носа новые ароматы. Для этого они научили устройство подражать человеческим вкусам. В качестве эталона для подражания выступила группа из 56 добровольцев.
Ученые попросили посетителей лаборатории понюхать пробирки с 123 различными химическими веществами и оценить свои ощущения по специальной шкале. Запахи в эксперименте были самые разные. «Я их все испробовал на себе, — рассказывает Рафи Хаддад, один из авторов проекта. — Приятнее всего пахли эфирные масла цитрусовых растений». Самым отвратительным из того, что пришлось понюхать Хаддаду, была чистая валерьяновая кислота. По запаху она здорово напоминает две вещи — «тухлый сыр и грязные носки».
После того как люди выставили веществам свои оценки, образцы дали «понюхать» прибору. Хаддад и Собель обнаружили простую закономерность — на неприятные для человека запахи срабатывали одни группы датчиков, а на приятные — совсем другие. Ученые использовали это наблюдение и написали для электронного носа новую программу. Теперь он выдает оценки даже тем запахам, с которыми раньше никогда не сталкивался. Например, гнилые фрукты или ацетон прибору точно не понравятся, а клубника придется по душе.
Ученые уверены, что их система готова для практического использования. Применение таких приборов позволит во много раз ускорить разработку ароматических веществ. Химики постоянно синтезируют новые компоненты для духов. Парфюмеры просто не успевают всех их оценить. «Эксперт может работать с образцами ароматических веществ два-три часа, а затем ему потребуется длительный отдых, — говорит Хаддад. — Автоматические анализаторы могут оценивать запахи 24 часа в сутки».
От использования высоких технологий могут выиграть не только парфюмеры. Электронные дегустаторы способны упростить жизнь знатокам вин. В этом уверен португальский химик Хосе Маркес. Он приспособил анализатор химического состава жидкостей к дегустации мадеры. Прибор обнаруживает в вине органические вещества, образующиеся при созревании напитка. Сейчас электронный дегустатор умеет определять возраст мадеры с точностью до 1,8 года. Это только начало. «Следующая задача — научить прибор предсказывать, что будет происходить с созревающим вином в будущем», — рассказывает Маркес. Пока давать такие прогнозы могут только очень хорошие специалисты. «Опытному дегустатору достаточно один раз попробовать молодое вино, и он расскажет вам, каким оно будет на вкус через пару десятков лет», — говорит химик.
Маркес занимается своими исследованиями совместно с ассоциацией экспортеров мадеры — Madeira Wine Company. Научный подход к дегустации заинтриговал не только португальцев. «На нас уже вышло несколько известных производителей французского коньяка, — говорит Маркес. — Попросили прислать наши наработки для ознакомления».
Электронный язык, который использует в своей работе Маркес, можно без труда приспособить для самых разных напитков. «Все, что нужно, — заменить часть датчиков», — объясняет химик Алиса Руднитская, один из создателей прибора. Она начала работать над устройством в Санкт-Петербургском государственном университете, а потом перебралась с разработкой в Португалию. «В России никак не получалось найти под проект инвестора, — объясняет она. — А здесь мы уже ведем подготовку к коммерциализации аппарата».
У электронных языков и носов большие перспективы, говорит американский химик и специалист по вину Брюс Зукляйн. «В будущем автоматические анализаторы будут использовать для контроля происхождения вина — например, чтобы узнать, в каком регионе рос виноград, из которого оно сделано, и какого он был сорта». Всем этим сейчас занимаются профессиональные дегустаторы, но у них свои недостатки. «Даже самые прекрасные специалисты субъективны в своих оценках, — объясняет Зукляйн. — Огромный плюс электроники в том, что она беспристрастна». Сейчас Зукляйн работает на правительство штата Вирджиния и наблюдает за производством вина во всем регионе. Но у него есть и свои собственные научные разработки. Несколько лет назад Зукляйн приспособил электронный нос для того, чтобы по запаху определять наиболее подходящее время для сбора винограда. «Эта идея пришла мне в голову еще в детстве — я тогда очень любил бродить по виноградникам, — вспоминает химик. — Знаете, когда ягоды поспевают, у них совершенно меняется аромат!» К исследованиям Зукляйна уже давно присматриваются виноделы — некоторые даже разрешали ему проводить эксперименты прямо на своих виноградниках. Один из таких производителей — американская винодельня Pollak Vineyards. Результаты опытов бизнесменов впечатляют, но принимать электронику на вооружение они пока не спешат. «Наверное, все дело в специфике этой индустрии, — говорит ученый. — Вы не найдете на свете людей консервативнее, чем виноделы!»