• New Scientist
  • Reader
  • Zoeken naar de ultieme geur

Zoeken naar de ultieme geur

New Scientist | Londen | Bob Holmes | 03 september 2019

‘Geurprospectors’ reizen de wereld af op zoek naar nieuwe geuren voor parfumbedrijven – hoe complexer, hoe beter, lijkt het wel. Ondertussen zijn neurologen, psychologen en zelfs AI-specialisten hard bezig een antwoord te vinden op die ene, voor deze miljardenindustrie cruciale vraag: wat ruikt lekker en waarom?

Iquitos is geen stad waar je makkelijk kunt komen: diep in het Peruaanse Amazonegebied en alleen bereikbaar per vliegtuig of boot, want niet door wegen met de rest van de wereld verbonden. Maar voor Stéphane Piquart maakt juist die afgelegenheid deze plek zo aantrekkelijk. Als ‘geurprospector’ voor zijn Franse bedrijf Behave ging hij naar Iquitos, op zoek naar nieuwe geuren. Hij zocht met name naar de geurige wortel van een plant die door de lokale Shipibo-stam verwerkt wordt in een soort liefdes- of vriendschapsdrank. Die wortel, die de Shipibo piri-piri noemen, heeft een markant fruitig en leerachtig aroma dat Piquart in de parfumwereld heeft geïntroduceerd.

Dat er in zulke afgelegen gebieden naar nieuwe geuren wordt gejaagd, geeft wel aan hoezeer parfummakers verlangen naar nieuwe succesformules. De reden is dat er in hun industrie zo veel geld omgaat. Er viel altijd al goed mee te verdienen, maar tegenwoordig is de wereldwijde omzet echt gigantisch: jaarlijks wordt er voor 70 miljard aan geurtjes verkocht – niet alleen parfum, maar alles van zeep en shampoo tot geurkaarsen en luchtverfrissers. Een hele hoop geld voor wat lekkere luchtjes. Maar waarom vinden we bepaalde geuren zo lekker?

Een lastige vraag, want van al onze zintuigen is uitgerekend onze reukzin nog het grootste mysterie. Terwijl neurologen, psychologen en zelfs AI-specialisten nog hard bezig zijn om te ontraadselen hoe wij geur waarnemen, bedenken geuronderzoekers nieuwe manieren om onze reukcellen te prikkelen.

Les één

Les één voor wie een goed parfum wil maken, is dat elke cultuur zijn eigen ideeën heeft over wat lekker ruikt. ‘In Europa zijn mensen dol op anijs,’ zegt Christophe Laudamiel, een meester-parfumeur met ateliers in New York en Berlijn. ‘Maar in Amerika zou ik het niet in mijn hoofd halen om dat in een parfum te stoppen.’ Andersom is men in Noord-Amerika weer dol op de geur van bergthee, onder meer doordat dit een hoofdingrediënt is van een populaire frisdrank (root beer). Europeanen vinden dat niet lekker ruiken omdat het ze aan tijgerbalsem doet denken.

De manier waarop we geuren waarderen wordt in sterke mate bepaald door persoonlijke ervaringen. Anders dan bij de andere zintuigen gaan de zenuwsignalen van onze reukzin direct naar het limbisch systeem, het primitieve deel van onze hersenen waar ons geheugen en onze emoties zetelen. Of we bepaalde geuren aangenaam vinden of niet hangt dus samen met de herinneringen die ze wekken en de emoties die daaraan verbonden zijn. ‘Een simpel voorbeeld is kruidnagel,’ zegt Charles Sell, een gepensioneerd scheikundige die vroeger bij Givaudan werkte, de grootste producent van geur- en smaakstoffen ter wereld. ‘Ik ben daar dol op, want mijn moeder bakte vroeger vaak appeltaart met kruidnagel erin. Maar kruidnagelolie wordt ook gebruikt in de tandheelkunde, dus iemand die ooit een nare tandartservaring heeft gehad waarbij dat werd gebruikt, zal het geen fijne geur vinden.’

Hij stelt zelfs zonder meer dat al onze geurvoorkeuren zijn aangeleerd, van onze voorliefde voor vanille tot onze afkeer van rottingsgeuren. Ter illustratie wijst hij op de ongebreidelde nieuwsgierigheid van kleine kinderen. ‘Die kunnen rustig dingen doen waar een volwassene van gruwt, zoals proeven van de inhoud van hun luier,’ zegt Sell. ‘Door de onmiddellijke afwerende reactie van hun ouders leren ze dat dat vies is.’

Veel deskundigen delen die mening, al is er niet heel veel hard bewijs om die te staven. Er zijn wel studies die uitwijzen dat exact hetzelfde geurmolecuul net zo goed lekker als vies kan worden gevonden, afhankelijk van de gewekte associatie. Zo bevatten veel kazen dezelfde geurmolecuul (isovaleriaanzuur) als zweetsokken, zegt Andreas Keller, reukonderzoeker en onafhankelijk consultant in New York. ‘Als je mensen vertelt dat het een kaasgeur is, vindt iedereen het lekker. En zeg je dat het sokken zijn, dan vindt niemand het lekker,’ zegt hij. ‘De geur was exact hetzelfde, de waardering totaal verschillend. Duidelijk aangeleerd dus.’

© Alexander Krivitskiy /Unsplash
© Alexander Krivitskiy /Unsplash

En daarmee uit? Niet echt, want er is nog een complicerende factor. Die vereist wat meer uitleg over hoe onze reukzin precies werkt. Onze ogen en onze oren nemen tamelijk nauw omschreven aspecten van de werkelijkheid waar: een vrij beperkt aantal lichtschakeringen en een nog kleiner spectrum aan geluidsgolven. Maar met onze reukzin moeten we een in wezen oneindig aantal verschillende moleculen kunnen herkennen. Daartoe beschikt onze neus over zo’n vierhonderd verschillende soorten reukzintuigcellen. Wetenschappers zijn er nog niet helemaal over uit hoe die reukcellen een geurmolecuul herkennen.

De meeste wetenschappers denken dat de vorm van elk molecuul overeenkomt met een corresponderende vorm op het oppervlak van de receptor, maar een enkeling denkt dat in ieder geval sommige receptoren de vibratiefrequentie van moleculaire verbindingen detecteren. Hoe het ook zij, feit is dat alle reukcellen andere (deels overlappende) verzamelingen geuren herkennen, en dat elk geurmolecuul een andere hoeveelheid receptoren prikkelt, van één enkele tot een hele zwik. Wat wij als één geur waarnemen, is dus een specifiek activatiepatroon van een heel aantal reukcellen, als een akkoord dat wordt aangeslagen op een concertvleugel met vierhonderd toetsen.

Het is zelfs nog ingewikkelder, omdat ieder van ons over een ander scala aan geurreceptoren beschikt. We hebben dus allemaal onze eigen unieke piano. ‘Geen twee mensen ruiken alles precies hetzelfde,’ zegt Sell. En kleine genetische verschillen tussen mensen kunnen invloed hebben op de mate waarin ze een bepaalde geurstof oppikken. Dat is van belang omdat de intensiteit van een geur heel bepalend is voor onze geurbeleving.

Een geur die in lage concentraties aangenaam is, wordt steeds minder prettig naarmate hij intenser wordt, zegt Joel Mainland, onderzoeker bij het Monell Chemical Senses Center in Philadelphia. Onderlinge verschillen in het receptorarsenaal van ieder mens kunnen van invloed zijn op de intensiteit waarmee verschillende mensen een geur waarnemen, en dus ook op hun waardering ervan. Dat zou bijvoorbeeld verklaren waarom mensen met één bepaalde variant van de geurreceptor OR6A2 de geur van koriander beter verdragen dan mensen met een andere variant.

Ook de geurreceptoren vertellen misschien niet het hele verhaal. Het slijm aan de wand van de neusholte zit vol enzymen die geurmoleculen kunnen veranderen voordat ze de receptoren bereiken. Niemand weet precies hoeveel verschil die enzymen maken, maar er zijn aanwijzingen dat ze een grote rol zouden kunnen spelen. Zo is er een bepaald molecuul dat volgens sommige proefpersonen houtig ruikt, terwijl anderen de geur als framboosachtig omschrijven. Bij nadere beschouwing blijkt het belangrijkste verschil tussen deze twee groepen mensen niet te schuilen in hun geurreceptoren, maar in de aanwezigheid van het enzym CYP2A13, dat de houtachtig ruikende molecuul verandert in een molecuul met een framboosgeur.

Moleculaire omvang

Die grote individuele verschillen weerhouden reukwetenschappers er niet van te zoeken naar een antwoord op de vraag wat een geur nou aantrekkelijk maakt. Kunnen we op basis van de moleculaire structuur van een geurstof voorspellen of mensen die lekker vinden ruiken? De eerste aanwijzing dat dit mogelijk is, dateert van meer dan tien jaar geleden. Toen vroegen Noam Sobel en zijn collega’s van het Israëlische Weizmann Institute of Science aan 185 proefpersonen om 90 niet-benoemde geurstoffen met een cijfer te waarderen. Op basis van die gegevens berekenden ze vervolgens aan de hand van een database met fysieke kenmerken van moleculen – van het aantal atomen tot de verschillende mole-cuulvormen, meer dan vijftienhonderd kenmerken in totaal – welke combinaties van kenmerken statistisch de beste kans maakten om bij proefpersonen in de smaak te vallen.

Daarbij bleken aangename geuren meestal afkomstig van grotere en minder regelmatige moleculen, terwijl kleinere en compactere moleculen vaker een vieze geur opleverden. Om dit onafhankelijk te verifiëren, voorspelde Sobels team voor 27 niet in de eerdere experimenten meegenomen geuren hoe die bij mensen in de smaak zouden vallen, om ze vervolgens door proefpersonen te laten beoordelen. En inderdaad: moleculaire omvang en complexiteit bleken goede – zij het niet onfeilbare – voorspellers van de waardering voor geuren.

Verschillende andere studies hebben sindsdien hetzelfde resultaat opgeleverd. ‘Maar waarom is ons systeem zo geëvolueerd dat het nou net dit chemische aspect van de wereld oppikt? Daar heb ik geen goede verklaring voor,’ zegt Sobel. Sommigen speculeren dat het te maken kan hebben met de wijze waarop jager-verzamelaars vroeger de versheid van mogelijk voedsel beoordeelden. ‘Hoe groter het molecuul, hoe minder geschonden het materiaal waarvan je de geur beoordeelt,’ zegt Keller. ‘Rottingsbacteriën eten de grote verbindingen op en breken die af tot kleinere moleculen. Hoe kleiner de moleculen, hoe minder vers.’

“In Europazijn mensen dol op anijs. Maar in Amerika zou ik het niet in mijn hoofd halen om dat in een parfum te stoppen”

Kunstmatige intelligentie kan ons nog verder helpen met het voorspellen van lekkere geuren. In 2017 maakten Keller en zijn collega’s de uitslag bekend van hun Dream Olfaction Prediction Challenge, een internationale wedstrijd waarbij louter op basis van de structuur moest worden voorspeld hoe een molecuul ruikt. De deelnemers kregen gegevens van meer dan vierhonderd moleculen: cijfers waarin proefpersonen hadden uitgedrukt hoe lekker en hoe fruitig, kruidig of bloemig elke geur rook, en fysieke beschrijvingen van elk molecuul. Daarmee moest een algoritme worden ontworpen dat louter op basis van de moleculaire structuur de kwaliteit van een geur kon voorspellen. De ingezonden algoritmes werden beoordeeld door ze op 69 andere moleculen los te laten.

Het winnende algoritme, ontworpen door een team van Rick Gerkin aan de Arizona State University, wist in ongeveer 50 procent van de gevallen goed te voorspellen of mensen een geur lekker zouden vinden. Dat is beter dan het lijkt, want de menselijke waardering voor een molecuul kan van moment tot moment licht variëren. Vanwege die variaties kan geen enkel algoritme ooit een hogere accuratesse bereiken dan pakweg 65 procent. Als Gerkins algoritme al wist hoe proefpersonen eerder geteste geuren hadden gewaardeerd, kon het dus al bijna met deze hoge mate van nauwkeurigheid voorspellen of ze een geur aantrekkelijk zouden vinden. Het kon ook voorspellen welke omschrijvingen ze zouden gebruiken, zoals ‘knoflook’, ‘vis’, ‘aangebrand’ en ‘zuur’. Dat vergroot de mogelijkheid om de geureigenschappen van bijna elk molecuul te voorspellen, en zelfs om een geur te creëren door van een bepaalde omschrijving uit te gaan en daar dan een molecuul bij te maken.

Maar al dit onderzoek heeft één zwak punt: het gaat steeds over individuele moleculen. ‘In de natuur kom je nooit maar één enkele geurmolecuul tegen. We doen dus allemaal onderzoek naar een prikkel waarvoor onze hersenen niet geëvolueerd zijn,’ zegt Sobel. ‘Dat is een beetje alsof je probeert te doorgronden hoe de hersenen taal verwerken door alleen onderzoek te doen naar de waarneming van zuivere tonen. Zo werkt het gewoon niet.’ Sobel doet momenteel onderzoek naar hoe mengsels van geurstoffen worden waargenomen, maar over zijn laatste resultaten wil hij nog niet veel kwijt, omdat die nog niet gepubliceerd zijn.

Voorlopig moeten we dus op de intuïtie van deskundigen afgaan als we willen weten wat een geur lekker maakt. ‘Mijn gok, maar het is een wilde gok, is dat we van complexe geuren houden,’ zegt Luca Turin, een biofysicus verbonden aan het Alexander Fleming Biomedical Sciences Research Center in het Griekse Vari. ‘We horen graag wat orkestraal geweld in de concertzaal van de reuk, als het ware.’ De honderden verschillende elementen in gebrande of geroosterde producten geven het aroma van koffie of brood een rijkdom waar eenvoudiger mengsels niet aan kunnen tippen.

© Alexander Krivitskiy / Unsplash
© Alexander Krivitskiy / Unsplash

Meester-parfumeurs hebben zo hun eigen trucjes om een rijk geurenpalet samen te stellen. De meeste parfums – of het nu voor een zeepje of een dure eau de toilette is – bevatten tientallen ingrediënten die uiterst zorgvuldig gedoseerd moeten worden, zodat er niet één enkele geur overheerst.

Daarbij combineren de parfumeurs ook ingrediënten die niet allemaal even snel verdampen, zodat de geur evolueert: van de vluchtige hoge noten die aanvankelijk domineren naar de lage noten die langer aanhouden. En gek genoeg hoeven de afzonderlijke ingrediënten zelf niet allemaal lekker te ruiken. Om een geur complexer te maken, voegen parfumeurs er vaak een snuifje onprettig klinkende ‘dierlijke’ ingrediënten aan toe, zoals scatool, in feite een poepgeur, of de anale afscheiding van de civetkat.

In hun zucht naar spannende nieuwe geuren zoeken parfumbedrijven nieuwe moleculen om aan hun formules toe te voegen. Die zoektocht heeft Piquart al naar het Peruaanse Amazonegebied en tal van andere afgelegen gebieden gevoerd. Er vallen nog volop nieuwe ingrediënten te ontdekken, zegt hij. ‘Er zijn in elk land zo veel dingen die een typische geur hebben, zo veel mogelijkheden,’ zegt hij. ‘We hebben misschien nog maar twintig procent ontdekt van wat er voorhanden is.’

Maar veel bedrijven laten hun belangrijkste geurstoffen liever door chemici in het lab samenstellen. Wie weet welke exotische moleculen we zo in de toekomst nog te ruiken krijgen.

En de zoektocht naar het antwoord op de vraag wat een geur lekker maakt? De waarneming van geur is een complex en subjectief gebeuren, dat vaak tegen onze intuïtie indruist doordat schijnbaar vieze geuren ineens toch aantrekkelijk blijken te zijn. Een simpele formule valt er niet voor te geven. Maar daar hoeven we onze neus niet voor op te halen.

Auteur: Bob Holmes

New Scientist
Verenigd Koninkrijk | weekblad | oplage 82.000

Een van de beste en meest toegankelijke wetenschaps-tijdschriften ter wereld. Stimulerend, met veel aandacht voor het milieu en industriële vernieuwing. Onderdeel van Reed Elsevier.

Dit artikel van Bob Holmes verscheen eerder in New Scientist.
Recent verschenen
Een remedie tegen navelstaren?
Schrijf je in voor onze nieuwsbrief.
Onze nieuwsbrief wordt wekelijks verzonden.
inschrijven

360 is jarig en trakteert!

Schrijf je in voor de nieuwsbrief en krijg 3 maanden gratis toegang tot 360 online.