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汽車科普|氣味科普之相互作用
最后更新:2021-11-26 瀏覽:232次

上一期的文章《氣味科普之呈味物質》重點介紹了氣味物質的共同特征以及氣味與分子結構之間的關系。通常實際聞到的氣味都是由各種物質復合而成的,不同物質混合后氣味會發生怎樣的變化呢?本期將為大家重點介紹。

01單一組分氣味

大量研究表明,單一組分氣味物質給予人的感覺量(即氣味強度)與氣味物質對人的嗅覺刺激量(即化學濃度)的對數成正比,可用韋伯-費希納定律表征,見公式(1)。

81.jpg(1)

式中:OI為氣味強度;k為常數;C為氣味物質的化學濃度。

上述公式中的常數k是通過實驗得出的經驗值,不同的氣味物質對應的k值大小也有一定差別。韋伯-費希納定律最重要的作用是表述化學濃度與氣味強度間的一種趨勢,例如,即使氣味物質的化學濃度減少90%,人的嗅覺感受只減小了50%左右。

02二組分混合氣味

在二組分混合物中,氣味物質間相互作用對混合物氣味強度的影響可分為:融合作用,OIab=OIa+OIb;協同作用,OIab>OIa+OIb;拮抗作用,OIab<OIa+OIb。根據氣味物質間相互作用表現出的規律,研究人員提出了一系列的氣味強度預測模型,包括矢量模型、線性模型等。

(1)矢量模型

矢量模型通過模擬矢量相加的方法計算兩種強度已知的物質混合后的總氣味強度,在這個過程中物質間的相互作用程度表現為α值,見公式(2)。

82.jpg(2)

由于cosα值無法與物質的結構等參數進行關聯,矢量模型在使用前需要針對目標物質預先測定相應的cosα值。

(2)線性模型

在利用線性模型研究各類單一氣味物質的基礎上,可推廣到兩種不同物質的相互作用。研究表明,利用乙酸丁酯分別與苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯和苯乙烯組成二組分混合物,混合物的總氣味強度和各組分單獨存在時的氣味強度存在以下關系,見公式(3)。

83.jpg3)

式中:OIc為乙酸丁酯的氣味強度,OId為苯系物的氣味強度。

03多組分混合物氣味

實際氣味往往是多種物質的混合物,各物質間存在著多種相互作用(如相加、協同、抵消、掩蔽等作用)。復合氣味中各組分的影響是由其物質濃度和嗅閾值兩方面決定的,若物質濃度高,嗅閾值也高,則其氣味不一定處于支配地位;若物質濃度低,該物質的嗅閾值也很低,則反而會呈現強烈的氣味。普遍認為氣味物質濃度與嗅閾值的比值(稱為閾稀釋倍數)與氣味存在某種對應關系,但對于具體的對應關系和數學模型仍存在較大分歧。目前,關于復合氣味與各組分的關系有兩種理解方法,分為總和模型法與最大模型法。

(1)總和模型法

總和模型法認為復合氣味濃度等于各組分的閾稀釋倍數的總和,即

氣味濃度=∑各組分的閾稀釋倍數

(2)最大模型法

最大模型法認為復合氣味濃度等于各組分中閾稀釋倍數的最大值,即

氣味濃度=max(各組分的閾稀釋倍數)

這兩種模型都是簡化模型,忽略了各成分之間存在的相乘、相消等相互作用。未來還需要結合大量試驗,來驗證并修訂嗅閾值與復合氣味濃度的對應系數,得出科學的數學模型。

84.png

氣味物質相互作用

實際的氣味樣品通常由多種氣味物質混合組成,且氣味物質間普遍存在著相互作用。隨著混合物中物質種類的增多,氣味物質間的相互作用也越復雜。在實際車內氣味管控中,如何對氣味樣品進行采集,才能保證采集到的樣品具有代表性?下期我們將對氣味樣品的采集方法進行介紹,歡迎持續關注。(文/汽車材料研究室)




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