编者按：
嗅觉是我们重要的感官之一。好闻的气味可以增加食物的诱惑力，也可以增加个体的吸引力。那么，究竟什么是好气味？为什么有人喜欢香菜的味道，有人却避之不及？为什么同款香味有人厌恶不已，有人却沉醉其中？
好气味究竟与哪些因素有关？如何才能制造出一种好味的味道？
今天，我们特别编译发表在New Scientist杂志上题为“Sniffing out the ultimate smell”的文章。希望该文能够为诸位读者带来一些启发。
① 什么是好气味？
IQUITOS 是个很难到达的地方。这座城市坐落在秘鲁亚马逊河的深处，只能通过空运或水路到达——没有任何公路能够将它与世界的其他地方相互连接起来。但是，对于 Stephane Piquart 而言，路途的偏远却恰恰是这里之所以极具吸引力的部分原因。作为法国香水公司 Behave 的气味探勘者，Piquart 前往 IQUITOS，以图寻找到新的香味。
目前，他正在寻找一种具有芳香气味的植物的根部，当地的 Shipibo 人常用它来制作一种象征爱情和友谊的药剂。这种被 Shipibo 当地人称之为 piri-piri 的根茎，具有特有的果香味道，现在已被 Piquart 引入到了香水行业。
不惜去一些偏僻遥远的地方，只为寻找到新的气味。从这一点，我们就可以看出香水师们是多么的热衷于挖掘这些“嗅觉黄金”。这一行为，完全是由香水行业的力量推动起来的。
这些推动性力量一直以来都主要来自于大企业，这些企业的规模是巨大的，全球年销售额可达到 700 亿美元，所涉及到的产品不仅包括香水，还包括肥皂、洗发水、蜡烛和空气清新剂等等。
花在这些好味道上的钱，真的实在是太多了。但是，是什么让我们喜欢那些我们所选择的味道的呢？
在我们的主要感觉中，嗅觉是最少为人所理解的，所以，对于上述问题，让人很难回答。神经科学家、心理学家，甚至人工智能研究人员们都在开始致力于解开我们感知气味的谜团，与此同时，香水研究人员们也正在尝试设计刺激我们的嗅觉神经元的新方法。
什么是好气味？不同的文化会对“哪些气味会令人感到愉悦”这一问题有着不同的看法。“在欧洲，人们会更喜欢茴香，” 来自纽约和柏林的香水大师 Christophe Laudamiel 说道，“在美国，我不会想到把它加入到香水里。”
同样，那些来自美国北部的人们会觉得冬青植物的味道非常宜人，至少部分的原因是它正是根啤（一种在北美洲流行的含糖汽水饮料）的重要成分。
相比之下，欧洲人却会对这种味道感到不舒服，因为这种味道会让人想起搽剂，这是一种你会在疼痛的四肢上涂抹的东西。
个人经验在气味愉悦性的判断中起着关键作用。与其他主要感官不同，与嗅觉有关的神经冲动直接连接到边缘系统，而边缘系统正是大脑中负责记忆和情绪的部分。因此，我们通过气味所唤起的情感记忆，来判断气味的愉悦性。
“一个简单的味道，例如丁香的香味，” 从世界上最大的香水公司 Givaudan 退休的化学家 Charles Sell 说道，“我喜欢它，是因为当我还是个孩子的时候，我的妈妈做苹果派时，总会在里面放一点丁香。但是丁香油也常被在牙科治疗中使用，所以那些有过牙齿外伤经历并且在治疗中使用过丁香油的人，就不会喜欢丁香。”
② 学会厌恶
事实上，Sell 明确表示，所有的气味偏好——从我们对香草的喜爱，到我们对腐败的东西的厌恶，都是有学问在其中的。作为证据，他指出幼儿愿意去尝试任何事物。
“他们会做一些让成年人反感的事情，比如试图吃他们尿布里的东西，”他说，“正是父母的直接反感让他们知道这是一种难闻的气味。”
这是许多专家的共同观点，但令人惊讶的是，几乎没有任何研究支持这一观点。
然而，一些研究表明，同一种分子闻起来是好闻的还是难闻的，这取决于它们之间的哪一种联系被触发。比如很多奶酪都含有相同的气味分子——异戊酸——这和汗水湿透的袜子一样，来自纽约的嗅觉研究者和独立顾问 Andreas Kelle 说道。
“当他们被告知是奶酪时，每个人都喜欢这种味道。当别人告诉他们这是脏袜子的时候，就没人喜欢它了，”他说道，“味道没变，但判断变了。显然，这些判断都是后天习得的。”
问题解决了？并没有。因为这个论点还有另一个层次——需要对嗅觉如何工作进行更深入的解释。
与视觉和听觉不同，视觉和听觉对世界的感知相对清晰——分别依赖于较窄的光波波段和较窄的声波波段——而我们的嗅觉的任务是识别无限多本质上不同的分子。
为了做到这一点，我们的鼻子中包含有大约 400 种不同的气味感受器。这些感受器如何识别气味分子，科学家们目前仍然没有完全达成一致意见：大多数人认为每个分子依赖于其自身特殊的形状与感受器表面的互补分子相匹配，但少数人认为有些感受器是通过感知分子键的振动。
然而，每个受体都能够识别不同的、经常重叠的气味分子，而每个气味分子都能触发一个或多个不同的受体。因此，我们所识别的气味，是一种特殊的气味受体激活模式，就像在 400 键钢琴上弹奏的和弦。
但是，事实上情况比我们想象的更加复杂，因为我们每个人都有不同的嗅觉受体的集合，所以我们每个人都有自己独特的“钢琴键盘”。“同一种气味，每个人闻起来都会不一样。” Sell 说。个体间微小的基因差异，也会影响受体对气味的感知能力。
这很重要，因为气味的强度与我们对愉悦感的感知有很大关系。位于宾夕法尼亚州费城的 Monell 化学感官中心的嗅觉研究人员 Joel Mainland 认为，在低浓度下，一种气味可能闻起来很吸引人，但随着气味强度的增加，人们就会开始感到越来越不舒服。
感受器的个体间差异，会影响感知的强度，进而影响感知的愉悦度。比如，这可能有助于解释，为什么拥有一种变体气味受体 OR6A2 的人比拥有另一种突变体的人更喜欢香菜的味道。
气味感受器可能也不是影响其感知的全部因素。鼻子上排列存在的粘液腔内充满了大量的酶，可以在气味分子到达气味受体之前，改变它们。目前还没有人知道这些酶对气味感知的影响到底有多大程度，但有迹象表明它们可能会发挥出很重要的作用。
例如，对于一种特殊的气味分子而言，有些人会认为它是“木头味”的，而另一些人则会认为它是“覆盆子味”的。经过进一步的研究，结果表明这两组人在气味受体的组成结构上，没有任何区别，而是在一种叫做 CYP2A13 的酶上的差异。这种酶能将具有木头气味的分子转化为具有覆盆子气味的分子。
这些个体间的差异，并没有阻止嗅觉科学家们解决一个重大问题：究竟是什么因素让气味更具有吸引力。单单根据一种气味的分子结构，我们就能够预测出人们对它的喜欢程度吗？出现在十多年前的第一个线索，提示我们这或许是可行的。
③ 预测对气味的喜欢程度
以色列魏茨曼科学研究所的 Noam Sobel 和他的同事们，尝试让 185 个人给 90 种匿名气味的愉悦度打分。然后，他们利用一个分子物理特征的数据库——从原子的数量到各种形状的测量，总计超过 1500 个属性——并使用统计学的手段来寻找那些最能预测愉悦度评级的特征组合。
他们发现，令人感觉较好的气味，往往来自较大、较散乱的分子，而较小、较致密的分子的往往更加难闻。
为了给这个结论提供一个独立的测试，在让人们对这些气味打分之前，Sobel 的团队事先预测了 27 种在早期实验中没有使用的气味的愉悦度。果不其然，分子的大小和紧凑度被证明是对愉悦度评级的一个好的（尽管不是完美的）预测（Journal of Neuroscience, vol 27, p 10,015）。
从那以后，其他几项研究也或多或少地得出了相同的结果。
“但是，为什么生物会如此进化，而只提取这个世界中特定的化学元素呢? 我对此还没有一个好的解释。”Sobel 说。
其他人推测，答案可能与我们狩猎采集的祖先如何评估潜在食物的新鲜度有关。“分子越大，你闻到的物质就越完整，”Keller 说，“腐烂细菌吃掉大的化合物，并把它们分解成更小的分子。所以，分子越小，你就离活的生物越远。”
人工智能在预测气味方面，可以走得更远。2017 年，Keller 和他的同事们开启了他们的“梦想杯”嗅觉预测挑战赛的结果，这是一项国际性的竞赛，目的是探讨是否有办法仅仅从分子的结构来判断分子的气味。
参赛者得到了 400 多个不同分子的数据，而这些分子是根据它们的愉悦度和其他品质（如果味、辛辣度和花香度）以及每个分子的物理描述来被给予评分的。
该比赛的目的是找出哪种机器学习算法最适合从分子结构预测感官属性。研究人员会用另外 69 种分子测试每个程序预测的准确性。
亚利桑那州立大学的 Rick Gerkin 和他的同事们设计出了这个获胜算法，在预测愉悦度方面的准确率大约为 50%。但是实际效果会更好，因为一个人对同一分子的评价，在每时每刻都会有所不同。这种变化为任何算法的准确度设定了一个上限，在本例中，为 65%左右。
换言之，Gerkin 的算法预测了人们的愉悦度，几乎和知道他们在之前的经历中如何评价气味一样。它还可以成功地预测出诸如“大蒜的味道”、“鱼的味道”、“烧焦的味道”和“酸味”等描述性词语，提高了预测几乎任何分子质量的可能性，甚至可以通过从目标气味开始，然后根据这种气味制造出一个对应的分子，从而对气味进行逆向设计工程。
④ Box：异国情调
龙涎香
这种从被海浪冲到海滩上抹香鲸的肠道分泌物中提取出来的稀有香气，是最昂贵的天然物质之一。几个世纪以来，它一直被用到香水、药物中。
粪臭素
这种化合物以古希腊语“skato（粪便）”命名，它既存在于粪便中，也存在于一些花卉中。在高剂量下，它有一种花香。
蓖麻
作为一种气味标记，这种化合物来自海狸肛门附近的腺体，有麝香和果味。
麝香猫
这种麝香猫肛门腺分泌的强烈的麝香气味，在低浓度下很好闻。
⑤ 谁的鼻子
但是，这些所付出努力，有着一个很大的缺点：它们只聚焦于单个的分子。
“在自然界中，你只会遇到一种气味分子的情况，几乎不会发生，所以一直以来，我们所有人都在研究一种大脑无法进化解码的刺激物，” Sobel 说道，“这有点像说，你将通过研究纯音来理解大脑是如何处理语言的。”
Sobel 现在正在探究人们是如何感知气味混合物的，不过他不会透露太多他最新的研究结果，因为他们还没有发表。
什么会产生令人愉悦的气味？我们来听听专家们怎么说。
“我最好的猜测，实际上不是很好的，是我们热爱复杂性，”位于希腊瓦里的 Alexander Fleming Biological Sciences Research Centre 的生物物理学家 Luca Turin 说， “可以说，我们喜欢气味空间中的‘管弦乐’声音。”烘焙过的化合物（例如咖啡或面包）中的数百种化学物质，赋予其浓郁的香气，这是简单的混合物所无法比拟的。
当涉及到在他们自己的调配物中创造丰富的香味时，香水大师们都有自己的一些技巧。
一种典型的香水，无论是用于肥皂还是高级香水，通常都会有几十种成分，香水师必须为每一种成分选择合适的剂量，这样就不会有单一的气味占据主导地位。香水师们还会加入以不同速率蒸发的成分，以使香气随时间从消逝的前调逐渐发展为更持久的基调。
令人惊讶的是，个别成分的气味是否宜人，无关紧要。为了增加配方的复杂性，香水师们通常会加入少量听起来不太舒服的“动物”成分，例如带有粪便气味的粪臭素或来自亚洲和非洲小型哺乳动物麝香猫的肛门分泌物（Box）。
为香料加香的愿望，正在驱使寻找新分子的方法，以供香料公司增加到其配方中。这正是驱使 Piquart 前往秘鲁的亚马逊和世界的其他许多偏远地区的原因。他说，我们并不缺乏新的原料可以发现。
他说：“当我去一个国家的时候，有很多很多的气味，有很多可能性。也许我们现在只发现了 20%。”
然而，许多公司更愿意让他们的化学家们在实验室里合成关键的气味。有了这种方法，谁知道我们将来会闻到什么奇异的分子呢。
在寻找什么是好味道的过程中，给我们留下了什么？对气味的感知是一项复杂的、主观的和反直觉的工作，即使是表面上让人恶心的气味也有可能引人入胜。没有简单的公式。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0262407919309868
作者｜Bob Holmes
编译｜朱国利
