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Chemie der Düfte

Die Chemie der Düfte: Düfte begleiten uns im Alltag und haben vielfältige Bedeutungen, auch für den Geschmack. Ob angenehm oder nicht, sie erfüllen wichtige Funktionen, beeinflussen Emotionen und sind essentiell im Tierreich. Erfahre mehr über den Einfluss von Düften! Interessiert? Dann schau dir das folgende Video an!

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Lerntext zum Thema Chemie der Düfte

Der Geruchssinn – ein chemischer Sensor

Der Mensch ist in der Lage, seine Umgebung und die Umwelt über fünf verschiedene Sinne wahrzunehmen. Der Tast-, Seh- und Hörsinn basiert auf der Erkennung und Analyse physikalischer Phänomene (Licht, Schall, Temperatur, Druck). Der Geschmacks- und Geruchssinn erkennt hingegen chemische Verbindungen und sendet in der Folge ein Signal an das Gehirn, das im limbischen System verarbeitet wird. In diesem Bereich des Gehirns findet unter anderem die Steuerung der Emotionen sowie die Kontrolle verschiedener Verhaltensweisen statt. Aus diesem Grund sind wir in der Lage, einem bestimmten Geruch/Duft eine Empfindung bzw. ein Gefühl zuzuordnen. Diese Empfindung wird verstärkt, wenn wir in der Vergangenheit schon einmal diesen Geruch wahrgenommen haben. Dementsprechend ist es nicht verwunderlich, dass bestimmte wohlriechende Düfte ein positives Empfinden auslösen, wohingegen übel riechende Düfte negative Gefühle erzeugen.

Die chemische Grundlage von Düften

Land- und wasserlebende Tiere können aufgrund ihres jeweiligen Lebensraums ein unterschiedliches Spektrum an Gerüchen wahrnehmen. Bei Fischen kann die Aktivität von Geruchs- und Geschmackssinn schwer unterschieden werden, da beide Sinne auf in Wasser gelöste Substanzen reagieren. Landlebende Tiere, die unter Wasser auf Nahrungssuche gehen, haben ausgeklügelte Techniken entwickelt, um unter Wasser Düfte wahrzunehmen. Zum Beispiel erzeugt die Wasserspitzmaus unter Wasser beim Ausatmen kleine Luftblasen an den Nasenöffnungen. Somit können im Wasser gelöste Duftstoffe in diese Luftblase aufgenommen werden, sodass die Maus diese wahrnimmt.

Der Geruchssinn der Menschen und aller landlebenden Tiere erkennt leicht flüchtige chemische Verbindungen (Duftstoffe), die in der Atemluft angereichert sind. Wasserlebende Tiere registrieren im Gegensatz dazu Duftstoffe, die im Wasser gelöst vorliegen.

Die meisten natürlichen Duftstoffe sind organische Verbindungen mit einem Kohlenwasserstoffgrundgerüst sowie stickstoff-, schwefel- oder sauerstoffhaltigen Funktionsgruppen. Diese Funktionsgruppen sind spezielle Anordnungen von Atomen in einer Verbindung, wodurch das chemische und physikalische Verhalten maßgeblich beeinflusst wird. Anorganische Verbindungen werden eher selten über den Geruchssinn wahrgenommen. Eine Ausnahme bilden hier zum Beispiel die Gase Schwefelwasserstoff ($\ce{H2S}$) und Ammoniak ($\ce{NH3}$).

Die Funktionen des Geruchssinns

  • Nahrungssuche und Qualitätskontrolle der Nahrung
  • Räumliche Orientierung
  • Unterscheidung von Artgenossen bzw. Feinden
  • Suche bzw. Anlocken von geeigneten Geschlechtspartnern

Beispiele aus dem Reich der Tiere

Der Geruchssinn spielt eine entscheidende Rolle für die Überlebensstrategien aller tierischen Lebewesen. Dabei hat die Evolution eine faszinierende Vielfalt an Möglichkeiten geschaffen, wie die Wahrnehmung von Gerüchen sowohl bei der Nahrungsbeschaffung als auch zur Kommunikation eine wichtige Rolle spielt.

Krill – die universale Nahrungsquelle im Ozean

Eine der wichtigsten Nahrungsquellen für viele Tiere im Ozean sind mikroskopisch kleine Krebstiere, die als Krill bekannt sind. In großen Wolken treiben diese im Ozean umher und sondern als Stoffwechselendprodukt Dimethylsulfid ab, der sogenannte Geruch der Meere. Albatrosse, Seehunde, Pinguine oder Walhaie werden von diesem Duftstoff angelockt und können somit ihre Nahrungsgrundlage, den Krill, im Ozean lokalisieren.

Die Geruchskomposition der Fäulnis

Nicht verzehrbare, verfaulte Nahrungsmittel erzeugen schlecht riechende Düfte, die auf einen Bakterien- oder Pilzbefall zurückzuführen sind. Der Duft von Fäulnis setzt sich aus verschiedenen organischen und anorganischen Komponenten zusammen:

Verbindungsklasse Komponente
Carbonsäuren Essig-, Propion- und Buttersäure
Alkohole Ethanol
organische Stickstoffverbindungen Trimethylamin
organische Schwefelverbindungen Dimethylsulfid
anorganische Gase $\ce{H2S}$, $\ce{NH3}$

In Abhängigkeit vom Ernährungsverhalten des Tiers können diese Duftstoffe eine abschreckende oder anziehende Wirkung auslösen. So sind diese Gerüche für uns Menschen eher abstoßend, wohingegen die Carbonsäuren Propion- und Buttersäure in der Art eines Lockstoffs auf Tiere, wie den Wolf, wirken.

Die Honigbiene – soziale Interaktion über Pheromone

Pheromone sind flüchtige, chemische Moleküle, die zur Kommunikation zwischen Artgenossen abgesondert werden. Die meisten Pheromone werden dabei über den Geruchssinn und nur in seltensten Fällen über den Geschmackssinn wahrgenommen.

Bienen stellen eine höchst soziale Insektenklasse dar. Wenn eine Honigbiene infolge eines Angriffs seinen Feind sticht, wird neben dem Gift auch ein Alarmpheromon freigesetzt, Isoamylacetat. Damit werden alle umgebenden Honigbienen zum Angriff stimuliert. Ein anderes Beispiel aus der Welt der Bienen ist die Verwendung von Geraniol, um die Artgenossen auf eine qualitativ hochwertige Nektarquelle aufmerksam zu machen.

Funktion-Geruchssinn

Düfte im Alltag – Pflanzenextrakte und künstliche Aromen

Duftstoffe im Drogeriemarkt

Düfte können neben anderen Umweltfaktoren unser Wohlbefinden und unsere Stimmung beeinflussen. Ätherische Öle aus Pflanzenextrakten werden häufig angewendet, um ein Gefühl von Frische und Sauberkeit zu erzeugen. Daher findet man vor allem in Reinigungsmitteln, aber auch in Hygieneprodukten, Kosmetika und Raumerfrischern den Zusatz von pflanzlichen Duftstoffen (z. B. Limonen).

Wie die Lebensmittelindustrie unsere Sinne beeinflusst

Auch die Lebensmittelindustrie nutzt eine Vielzahl an Aromastoffen, um den Geruchssinn vor und während des Verzehrs anzuregen. Ein bekanntes Beispiel ist das künstliche Vanillearoma, das durch die Verbindung Ethylvanillin ausgelöst wird. Dieses wird in verschiedenen Nahrungsmitteln als Ersatz für die natürliche Substanz Vanillin eingesetzt und erzeugt einen deutlich intensiveren Geruch. Eine weitere Anwendung von künstlichen Aromastoffen findet bei Lebensmitteln mit Waldmeisteraroma statt. Die Pflanze Waldmeister (alternativ: Maikraut) ist im gesunden Zustand geruchlos, wohingegen beim Welken bzw. Trocknen der Pflanzenbestandteile die Substanz Cumarin freigesetzt wird, die für den typischen Waldmeistergeruch zuständig ist. Cumarin stellt jedoch für den Menschen ab einer gewissen Konzentration ein Gesundheitsrisiko dar. Um bei Getränken und Desserts trotzdem das typische Waldmeisteraroma zu erzeugen, wird der künstliche Aromastoff 6-Methylcumarin eingesetzt.

Die Chemie der Düfte – Zusammenfassung

  • Der Geruchssinn leistet einen wichtigen Anteil zur Wahrnehmung unserer Umwelt und ist dabei eng mit unseren Emotionen verknüpft.
  • Alle landlebenden Tiere erkennen kleine, flüchtige Moleküle, sogenannte Dufstoffe, in ihrer Atemluft, wohingegen bei wasserlebenden Tieren die Duftstoffe im Wasser gelöst vorliegen.
  • Neben der Nahrungssuche spielt der Geruchssinn auch für die Kommunikation mit Artgenossen und zum Erkennen von Fressfeinden eine entscheidende Rolle.
  • Der Einsatz von Duft- und Aromastoffen in Alltagsgegenständen, wie Kosmetika, Reinigungs- oder Lebensmitteln, soll positive Empfindungen bei der Verwendung auslösen und zum erneuten Kauf anregen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Chemie der Düfte

Was ist ein Duftstoff?
Wie entsteht ein Geruch?
Welche Funktionen hat der Geruchssinn?
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