Le sostanze osmofore

Le molecole inalate che, stimolando i recettori olfattivi ci consentono di sentire gli odori, vengono chiamate osmofore. Queste molecole "portatrici di odore" sono contenute nei materiali organici più disparati: nei fiori, nei frutti, nelle spezie, nel vino, nei formaggi, nelle sostanze organiche in decomposizione... ecc. L'elenco potrebbe essere lunghissimo ed includere una gamma pressoché illimitata di prodotti. Gli odori sono trasportati dall'aria, il cui movimento è un presupposto necessario per veicolare fino al naso le molecole osmofore.
Dal punto di vista fisico una sostanza, per essere odorosa, deve quindi essere sufficientemente volatile (bassa tensione di vapore), cioè deve essere in grado di inviare le sue molecole, già a temperatura ambiente, dalla fase liquida (o solida) alla fase di vapore.
Le proprietà che caratterizzano l'odore, concordemente riconosciute, sono:
- il tipo o la qualità della nota olfattiva, determinata dalla peculiare natura chimica delle molecole osmofore, atta a stimolare quella specifica sensazione (fruttata, floreale, vinosa, balsamica, fetida... ecc.);
- l'intensità della sensazione, che dipende essenzialmente dalla concentrazione di molecole odoranti; è detto limite olfattivo di una sostanza la più bassa concentrazione alla quale è possibile percepirne l'odore.
La correlazione esistente tra la struttura delle molecole e le loro proprietà osmofore apparve chiara fin dagli albori della chimica organica, allorché si constatò che talune classi di composti erano caratterizzate da un odore inconfondibile, che, da solo, costituiva un sicuro criterio per il loro riconoscimento. Basti pensare all'odore nauseabondo di pesce in decomposizione che è specifico delle ammine alifatiche: questi derivati organici dell'ammoniaca (NH₃) sono caratterizzati dalla presenza, come vero e proprio gruppo osmoforo, dell'atomo di azoto.

Successivamente si scoprì che a giocare un ruolo non meno importante nel determinare la specifica qualità olfattiva di un composto erano la forma e le dimensioni delle sue molecole.
Ad esempio, le molecole tondeggianti dei terpeni, a 10 atomi di carbonio, presentano tutte una nota balsamico-resinosa; mentre i composti macrocidici (anelli a 15-16 atomi di carbonio) esibiscono tutti un caratteristico odore di muschio indipendentemente dalla natura chimica del gruppo funzionale presente (chetonico, lattonico, imminico).

Il p-cimene è uno dei pochissimi idrocarburi aromatici presenti negli oli essenziali. Possiede una decisa nota di agrume che bene si sposa con quella degli idrocarburi terpenici, che accompagna nelle essenze di limone e di bergamotto.

Uno degli alcoli più diffusi è il fenil-etilico, dolce, delicato, leggermente mielato, è presente in un gran numero di essenze di fiori, è il costituente principale dell'essenza di Rosa centifolia (50-60%) e della frazione aromatica dei vini. L'alcol anisico possiede un odore floreale leggero, a carattere leggermente anisato, che ricorda il profumo di lillà. L'alcol cinnamico accompagnato dal suo estere acetico, è fra i costituenti dell'essenza di giacinto, di cannella cinese (cassia) e del balsamo del Perù. Altri hanno odore erbaceo, come il 2-metil-3-buten-2-olo o il 3-esenolo. Il 2-eptanolo ha invece odore di funghi.

Molto importante è la famiglia delle aldeidi. L'acetaldeide è presente nei vini un po' ossidati, come il Marsala o il Vin Santo. L'aldeide vanillica oltre che nell'essenza di vaniglia, di cui costituisce il componente più abbondante e significativo, è contenuta nel benzoino del Siam, nei balsami del Tolù e Perù e in molte essenze floreali (gelsomino, tuberosa, garofano...). L'aldeide cinnamica partecipa all'aroma di cannella. La benzaldeide ha l'aroma inconfondibile della mandorla amara, mentre a-citrale è l'aldeide che caratterizza l'odore della buccia del limone. L'aldeide fenilacetica è dotata di un odore floreale violento, che ad elevate diluizioni assume una spiccata tonalità di giacinto. L'aldeide cuminica, accompagnata dal corrispondente alcool, è il componente più importante (35-50%) dell'aroma di cumino. Non tutti gli odori dovuti alle aldeidi sono però gradevoli: l'acroleina (o aldeide acrilica), ad esempio, dall'odore acre e pungente, si forma quando i grassi impiegati per la cottura dei cibi si disgregano sollecitati dal calore.

Altra famiglia è quella dei chetoni, il cui composto più semplice e a tutti noto è l'acetone. Fra i chetoni aromatici annoveriamo l'a-ionone (viola), il frombinone (lampone), il carvone - che e il principale componente dell'essenza di menta comune detta anche menta romana -, il 2-eptanone, molecola responsabile dell'aroma del gorgonzola, lo jasmone che caratterizza il profumo dei fiori di gelsomino, il 2-undecanone che rappresenta il 90% dell'essenza di ruta (pianta spesso utilizzata per aromatizzare la grappa).

Gli acidi carbossilici sono una famiglia con odori certamente meno vari, ma non per questo meno importanti: l'acido acetico insieme al suo estere acetato di etile, caratterizza l'aroma dell'aceto, molti altri sono tipici degli aromi dei formaggi stagionati come l’acido butirrico, mentre l’acido propionico, con nota più dolce, e presente nei formaggi con occhiatura tonda come l'Emmental. Tali composti, concentrati hanno un odore sgradevole e nauseabondo; al contrario, diluiti (come nei formaggi) rilasciano un odore gradevole.

Nei fenoli sono presenti composti aromatici molto caratterizzati: l'eugenolo caratterizzato da un aroma caldo e speziato, è il fenolo che si riscontra più frequentemente negli oli essenziali. Accompagnato dal suo estere acetico, è il principale costituente dell'essenza dei chiodi e dei fiori di garofano, ma si ritrova anche nelle foglie di alloro e nelle birre di grano bavaresi (Weizen); l'isoeugenolo ha una molecola appena diversa ma il suo aroma è più delicato e floreale ed è presente nella noce moscata. Il timolo con una spiccata nota fenolica è il principale e quasi unico componente dell'odore del timo, ed è presente anche nell'origano. Il guaiacolo ha invece un odore di affumicato.

Data la loro ampia diffusione nel regno animale e vegetale, gli esteri costituiscono una delle famiglie aromatiche più importanti. Sono in particolare presenti nella frutta. Stupisce il cambiamento che avviene nell'aroma quando un acido carbossilico si trasforma in estere. Ad esempio dall'acido butirrico, che emana un odore di formaggio sgradevole, derivano il butirrato di metile, che contribuisce ai profumi delle mele e degli ananas, e il butirrato di etile presente nelle pesche e di nuovo negli ananas. Fra i tanti citiamo l'acetato di esile (pera), l'acetato di isoamile (banana) il propionato di butile (albicocca). L'esanoato di etile (buccia di mela). L'acetato di benzile accompagnato dal corrispondente alcool, è tra i costituenti principali dell'essenza di gelsomino (15-20%), ylang-ylang, tuberosa, gardenia: è dotato di un odore fresco, floreale e leggermente fruttato. Il salicilato di metile è presente nelle essenze di garofano e di ylang-ylang, caratterizzato da un odore floreale-farmaceutico, è il principale costituente delle essenze di wintergreen (o gaulteria) e di betulla. L'antranilato di metile con la sua nota floreale è uno dei composti più signiíicativi dell'essenza di fiori d'arancio; è presente anche nel gelsomino (0,2%) e nella tuberosa. L'estere etilico, più dolce, è contenuto nei mosti d'uva. Il frombinone dolce e fruttato, è il composto che più caratterizza l'aroma di lampone.

I lattoni chimicamente sono considerali degli esteri ciclici, ovvero la loro molecola forma un anello. Due esempi di lattoni sono il g-nonalattone (noce di cocco) e il g-undecalattone (pesca).

Tra gli eteri l'anetolo è il principale costituente dell'essenza di anice, ed è presente nell'essenza di dragoncello (o estragone) e di finocchio. L'estragolo è isomero dell'anetolo, dal quale differisce unicamente per la posizione del doppio legame nella catena propenilica esterna all'anello. È presente, oltre che nell'essenza di dragoncello, in quella di basilico e di arancio dolce.

Un altra delle famiglie aromatiche più importanti - forse la più importante insieme agli esteri- è quella dei terpeni, che si suddivide in due famiglie gli idrocarburi terpenici e gli alcoli terpenici. Nella prima ritroviamo il limonene che e il principale componente dell’aroma della buccia d'arancio (ma e presente anche nel limone, nel bergamotto e nei semi di coriandolo); il mircene, uno dei composti aromatici principali del luppolo; l’ a-pinene, che e il componente principale dell’essenza di trementina, ricavata dalla distillazione delle resine di varie specie di conifere. Fra gli alcol terpenici ricordiamo: l’ a-terpineolo (bergamotto e fiori d’arancio); il mentolo (menta piperita); l'eucaliptolo (eucalipto). Il linalolo dotato di un aroma floreale, fragrante e pulito, è impiegato universalmente nel settore dell'industria profumiera, cosmetica e alimentare. Viene ricavato per distillazione dall'essenza di linaloe (legno di rosa) di cui è il principale costituente (85%). È pure presente in tutte le essenze di agrumi, nel neroli (45%), nella lavanda (15%), nel geranio bourbon (10%), nell'ylang-ylang (10%), nel gelsomino (4%), nella rosa bulgara (2%), nella tuberosa, nel mughetto, e in un gran numero di aromi di frutta, compresi i mosti di uva moscato. L'acetato di linalile, fresco, fragrante e fruttato, è il principale costituente della lavanda (50%), del bergamotto e del petit-grain (35-45%). Il geraniolo, caratterizzato da una nota floreale secca e tipicamente rosata, accompagna nell'essenza di rosa l’alcol fenil-etilico, ed è quasi sempre accompagnato dal suo isomero nerolo, più dolce e delicato. È il maggior costituente dell'essenza di palmarosa (75-85%) e di citronella (45-55%), dalle quali viene estratto; è presente nel geranio bourbon (15-18%), nella rosa bulgara (12-14%), nella rosa centifolia (57%), nel neroli, nella lavanda e nell'ylang-ylang (12%). Tra i suoi esteri, l'acetato di geraniolo è dotato di una nota rosata ma molto più calda; formiato, propionato e valerianato esibiscono specifiche note di mela; il butirrato geranile, infine, è caratterizzato da una delicata nota fruttata di pesca-albicocca. Il citronellolo esiste in due forme isomere di opposta configurazione: il d-citronellolo, che accompagna il geraniolo nell'essenza di citronella, è caratterizzato da un odore ruvido e poco garbato; l'enantiomero levo, che costituisce il principale componente dell'essenza di rosa bulgara (40-45%) e di geranio bourbon (30-35%), esibisce un aroma tipicamente rosato, ben più delicato e pregiato. Tutti i suoi esteri presentano una nota fruttata e fiorita di rosa rossa.

L'importante famiglia delle pirazine è caratterizzata da un anello esatomico, contenente due atomi di azoto in posizione contrapposta. Più di 80 suoi derivati sono stati riscontrati in un gran numero di alimenti cucinati, come pane, carni, caffè torrefatto, cacao, nocciole. La maggior parte dei suoi derivati metilici ed etilici, che si formano nel corso dei processi di tostatura e grigliatura, esibiscono un caratteristico odore di tostato e frutta secca. I loro odori ricordano il tostato appunto, se non il bruciato e l'affumicato. Altre pirazine hanno odori diversi come quello di frutta secca (2,6-dimetilpirazina) o di popcorn (2-metilpirazina). La 2-acetilpirazina  presenta l'inconfondibile aroma di patatine fritte. Le metossipirazine, loro derivati, si caratterizzano invece per odori erbacei e vegetali; ad esempio 2-metossi-5-metilpirazina ha odore di peperone verde ed è presente a volte nei vini prodotti con uve cabernet sauvignon e franc . 

Composti azotati sono anche le ammine, che si producono nella decomposizione della carne. È dovuto a loro anche l'odore dello sperma (spermina). I nomi che hanno ricevuto dai ricercatori a volte ricordano il loro terribile odore, come nel caso della putrescina e della cadaverina, che si originano nella carne in putrefazione. Tra le ammine anche la trimetilammina che ha odore di pesce marcio ed è avvertita dal nostro naso anche a concentrazioni bassissime, ragion per cui ci si libera difficilmente dell'odore di pesce. (Ammine Biogene)

Fra i composti clorurati citiamo il tricioroanisolo, responsabile dell'odore di tappo nei vini e anch'esso avvertito, purtroppo, a bassissime concentrazioni. 

Molti composti alifatici solforati, proprio in virtù di un atomo di zolfo che sostituisce quello dell'ossigeno, sono dotati di spiccate, ma non sempre gradevoli, proprietà osmofore. Alcune di queste molecole sono responsabili dell'aroma piccante che caratterizza alcune verdure e ortaggi di largo consumo. A partire dall'acido solfidrico (H₂S), acido inorganico che ha odore di uovo marcio, i tioalcoli , fino alla famiglia organica dei tioli, noti anche come mercaptani inferiori a cui è dovuto l'odore repellente emanato dai cavoli in cottura.
Solfuri e Bisolfuri propilici, butilici ma soprattutto allilici, conferiscono ad aglio e cipolla (con ovvie differenti sfumature) la nota asprigna e pungente, tra questi il disolfuro di diallile (aglio) e il disolfuro di allilpropile (cipolla). Il dimetilsolfuro è presente nel pomodoro, nei cavoli e negli asparagi.
Inoltre lo zolfo, come pure l'ossigeno e l'azoto, può essere inserito nell'anello di un'ampia classe di composti a struttura ciclica, denominati eterociclici, i quali costituiscono un rilevante porzione degli aromi contenuti spontaneamente in molti alimenti, contribuendo così in modo decisivo alle loro proprietà olfattive e gustative. Così nel caffè, nel cacao e nelle carni cucinate le frazioni di eterociclici presenti ammonta rispettivamente al 57, 38 e 32%. Furani e furanoni contengono, come eteroatomo, l'ossigeno inserito nel tipico anello pentatomico del furano. Il furfurale (2-formilfurano) ha una nota potente di mandarla amara con una sfumatura di pane leggermente tostato.  Il 2-furilmetantiolo è tra i componenti dell'aroma del caffè. Il 2-acetii-5-metilfurano e il 3-acetii-2,5-dimetilfurano sono costituenti naturali dell'aroma delle noci. Il sotolone è un significativo componente dell'aroma delle ciliegie, di alcuni vini tipo madera e del caffè; è caratterizzato da un odore di noce acerba quando è diluito, mentre quando è concentrato assume una nota speziata di curry. Il furaneolo presenta una nota fruttata e di caramello insieme, che ricorda l'ananas ma soprattutto la confettura di fragola.

E poi ci sono le sfumature
Quasi tutti i composti fin qui citati sono in grado pressoché da soli di definire un aroma e risultano quindi riconoscibili con relativa facilità. In realtà non è tutto così semplice.

Quasi tutti i composti aromatici sono molto diffusi in natura e il loro odore non è così agevolmente associabile a qualcosa che conosciamo Per fare qualche esempio. il damascenone e il damascone presentano un soave aroma floreale che sconfina in un'intensa nota fruttata di albicocca ma sono anche  costituenti dell'essenza di rosa. Il borneolo ha un odore canforaceo ed e presente nel rosmarino, nella salvia e nella lavanda. Il farnesolo e il nerolidolo sono alcoli terpenici caratterizzati da una gradevolissima nota floreale, la loro presenza è stata accertata in numerosi fiori rosa, mughetto, lillà, gelsomino, fiori d'arancio. Il bisabolene, a struttura monociclica, è presente nell'essenza di bergamotto, limone, limetta. L'indolo caratterizzato allo stato puro da un odore fecale, assume, ad elevate diluizioni, una nota floreale tipica. La sua presenza è stata accertata nelle essenze di gelsomino, tuberosa, neroli, lillà, mughetto, giunchiglia.

Le essenze, profumi per noi inconfondibili - chi non riconoscerebbe l'aroma di rosa o di menta? - sono paragonabili a un colore sfumato ottenuto sulla tavolozza mescolando tinte pure in diverse proporzioni. Anche questi profumi, diciamo così semplici sono presenti in innumerevoli sfumature: un'essenza di rosa bulgara e diversa da quella di una rosa centifoglia, tanto per dirne una. Una nota ditta italiana d’aromi per uso alimentare produce ben più di 50 tipi diversi di aroma di banana per gelati e dolci tanto per dirne un'altra.

Gli aromi di prodotti alimentari complessi come il vino, la birra, i formaggi, il caffè, il cacao, i pomodori, ecc.. sono in realtà caratterizzati da diverse centinaia di composti aromatici, presenti in proporzioni variabili. alcuni olfattivamente più importanti e altri meno.