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芳香分子是能夠被嗅覺神經所感知，並能使人產生愉悅快感的氣味物質。一般認為是芳香分子的有機化合物必須具備的條件包括：
作為芳香分子的有機化合物
1）具有揮發性；
2）分子量29~300；
3）兼有水溶性和脂溶性。
芳香分子在空氣中擴散傳播，由鼻腔接收後，與嗅覺神經接觸，並傳遞達到大腦，產生氣味感。2004 年諾貝爾生理學和醫學獎頒發給兩位美國科學家理查德·阿克塞爾(Richard Axel)和琳達·巴克(Linda Buck), 以表彰他們在人體氣味受體和嗅覺系統的結構研究中作出的傑出貢獻。
芳香分子結合嗅覺受體細胞表面特異的受體，激活G蛋白，活化腺苷酸環化酶（AC）使環腺苷酸（cAMP）含量上升，cAMP門控離子通道打開鈉離子內流，產生膜電位改變傳遞到嗅小球。
嗅覺受體屬於G蛋白偶聯受體（GPCR）超家族，已經發現了約1000個基因（其中人類中有400餘種，而嗅覺靈敏的犬類具有近千種），而每一個單獨的嗅覺細胞中只表達一種受體蛋白。一種蛋白受體可特異地和多種芳香分子結合，同時一種芳香分子也可與多種蛋白受體結合，使400種蛋白受體的激活就可組合出上萬種氣味模式（odorant pattern）。
嗅覺神經細胞激活後通過神經突觸（nerve processes）傳導到嗅球，嗅球中有約2000個精確限定的微小區域即嗅小球（球囊，glomerulus），來自同一受體類型的神經細胞聚集到同一球囊。
一個球囊激活僧帽狀細胞（mitral cell），把信息傳遞到大腦邊緣系統，影響海馬、視床下部和腦下垂體等。
芳香分子的作用機理主要有藥理學假說和心理學假說2種假說。刺激大腦邊緣系統，激發海馬組織引發強烈情緒和記憶的作用；調節下垂體控制和平衡自主神經系統，如薰衣草精油的主要成分芳樟醇刺激中樞神經遞質γ一氨基丁酸增加。通過芳香氣味喚醒人們的情緒經驗而對人體產生作用的，這些情緒經驗影響著我們對相應的氣味做出情緒、行為、認知和生理各個方面的反應。比如，一種氣味曾經讓某一個人感到不適並引發焦慮情緒，則只有曾經有過對這種氣味產生不適感的受試者才會出現這些反應，這種作用產生的反應類似於後遺症反應。
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