Login    Mobile
Hint Food 맛과향 Diet Health 불량지식 사 례 바로보기 위 로 자연과학 원 료 제 품 Update Site

Flavor향료물질

합성향료 Aroma chemical

향료의 원료
- A. 동물성 향료 : 4종
- B. 식물성 향료 : 100여종  주
- C. 향기성분의 가공 : 증류 ~ 제형화
- D. 향료 성분의 합성 : 2500여종

Aroma chemical
- Aroma chemical 종류
- Aroma chemical 원료
- Aroma chemical 제조방법

- 황 함유 향기성분
- 질소 : Pyrazine  

과이어콜의 냄새는 1865년에 조셉리스터(Joseph Lister)가 수술중에 살균을 하기 위해 처음으로 사용한 페놀(phenol)이라는 분자의 냄새와 매우 비슷하다. 냄새의 습관은 매우 오래 지속된다. 제이즈 플루이드(Jeyes Fluid)나 라이트(Wright)의 콜타르 비누(Coal tar soap)가 공공의 장소나 학교의 소독에 일상적으로 쓰이는 ‘페놀의 시대’ 로부터 우리들이 빠져 나온 것은 아주 최근의 일이다. 리스터의 페놀을 그렇게 대중적으로 만든 세균에 대한 잠재의식적인 공포가 진정되기 까지는 일세기 정도가 걸렸는데, 현재에는 세련되지 못한 타르 냄새는 없고 청결한 레몬향을 내는 소독제가 증가하고 있다.

TNT로서 알려져 있는 트리니트로톨루엔은 화학명으로 부터도 알 수 있듯이 톨루엔에 니트로기가 세개 붙은 분자이다. 이것을 만들기 위해서는 톨루엔을 연금술사들이 왕수(Aqua regia)라고 이름 붙인 오래 전부터 전해 내려온 시약, 즉 진한 염산과 진한 질산을 혼합한 액체와 혼합시킨다. 이 액체는 리벳건처럼 거의 모든 탄소계 분자에 니트로기를 박아 넣을 수 있다.
왜 폭약에 니트로기가 필요한 것일까? 어떤 것을 태우기 위해서는 산소와 결합 해야한다. 빠르게 연소하지 못하는 것은 공기중의 산소가 연소부분에 도달하는 속도가 느리기 때문이다. 그런데 니트로기와 같이 산소가 분자 속에 이미 있어 언제라도 사용할 수 있으면 가열되었을 때 각각의 분자가 무시무시한 속도로 연소할 것이다. 물질이 폭발하기 위해서는 연료인 탄소원자에 대한 산소의 비가 적절해야 한다. 바우어는 이 분자 바비큐의 비를 조정하다가 우연히 합성 무스크를 발견했다. 그는TNT에 네 개의 탄소원자를 첨가했다. 그것은 폭약이 되지 못했다. 추가된 탄소가 불을 꺼 버렸기 때문이다. 그러나 놀랍게도 그 분자는 훌륭한 냄새를 가지고 있었다. 대부분의 니트로 화합물이 갖는 청결하고 감미롭고 에테르 같은 냄새에 그러나 진하고 밝고 크림과 같은 부드러움을 가지고 있었고 피부 위에서 몇 시간동안이나 지속되었다. ‘호박오일’의 니트로화와 같은 효과를 가지지만 훨씬 더 싸게 만든 것이다. 그는 이것을 몇몇 조향사 들에게 보여 주었고, 조향사들은 이것을 향수의 조합에 사용했는데 무서울 정도로 비싼 천연 무스크를 사용했을 때와 완전히 같은 효과가 있었고 원가도 1000분의 1정도였다. 향료 화학자에게 있어서 최고의 명예는 자신의 이름을 따서 명명한 분자를 갖는 것인데, 이 분자는 현재 무스크 바우어라고 불리고 있다. 바우어는 곧 독일에서 특허를 신청했고 1년뒤에 특허를 받게 되었는데, 그 사이에 두 명의 라이벌 영국과 프랑스에서 같은 특허를 받았다. 즉시 모든 향료 회사들은 니트로 무스크를 사용하기 시작했다. 바우어도 어떤 화학회사에 합류해 니트로 무스크를 만들었고, 매우 많은 돈을 벌게 되었다.
몇 십 종류의 니트로 무스크가 만들어졌다. 모두 니트로기가 붙어있는 벤젠고리의 변형이었지만 각각 파워와 엄밀한 특징 향이 다르다. 그중에서도 모든 조향사들이 사용하고 싶어하는(그렇지만 그럴 수 없는)것은 무스크 암브레트이다. 무스크암브레트의 특징 향은 가장 바람직한 ‘파우더리’이다. 그러나 니트로는 근자외선을 강하게 흡수하기 때문에 선진국에서는 모두 금지되어 있다. 밝은 빛 아래에서 원하지 않는 화학작용을 일으키고 광알레르기성 피부염을 생기게 한다는 것이 알려져있기 때무이다

무스크 그리고 또 무스크

무스크는 향료 화학에서 모든 미스터리의 전형이라 할 수 있다. 우선 냄새가 그렇게 비슷하면서도 그렇게 구조의 변화가 심한 냄새의 카테고리는 이것 외에는 없다. 이것은 부분적으로는 무스크가 상업적으로 중요하고, 천연원료를 현실적으로 사용할 수 없었기 때문에 어떤 다른 영역보다도 훨씬 더 광범위하게 연구되어 온 것에 기인한다. 이유야 어쨌든 화학자들이 무스크 향을 내는 분자를 만들기 위해 발견해 온 방법은 단지 두세 개가 아니라 최신의 데이터로 봤을 때 발견해 온 방법은 단지 두세 개가 아니라 최신의 데이터로 봤을 때 완전히 다른 방법이 열 개 정도나 있다. 바우어가 성공을 거둔 후 30년가 수많은 니트로 화합물은 비록 천연 무스크와 아무런 관계도 없었지만 값싸게 만들 수 있었고 냄새도 좋았다. 그런데 천연 무스크에는 어떤 성분이 포함되어 있을까? 이에 대한 답은 1921~1045년에 당시 슈트 내프 앤드 퍼메니쉬에 소속되어있던 크로아티아 출신의 우대한 루지치카에 의해 나왔다. 그 답은 완전히 의외인 것으로, 루지치카는 이것으로 1939년에 노벨상을 수상했다.
당시의 일반적 통념으로는 아홉 개 이상의 탄소원자로 이루어진 탄소고리분자는 경험적인 관찰 사실과 이론적 근거로부터 만들 수 없다고 생각했다. 여섯원소, 일곱원소, 여덟원소 고리를 만들기 위해 이용되어 온 방법으로는 그 이상의 큰 고리를 수 없는 것처럼 보였다. 그리고 독일의 화학자 요한 폰 바이어는 고리가 평면적으로 있기 때문에 임의의 크기를 만들 수 없다고 주장하고 있었다. 이것을 이해하기 위해서 아이들이 굽은 목재 레일로 원형 기찻길을 조립하는 것을 관찰해 보자. 원의 곡율반경이 구성요소의 곡율반경과 같지 않으면 레일이 연결되는 부위가 뒤틀리게 된다. 폰바이어는 탄소 한 개당 자연스런 각도는 60°이고, 그러므로 여섯 원소 고리가 만들어지기 쉽다는 생각을 가지고 있었다. 그래서 그것보다 크거나 작은 것은 휘어지고, 그 뒤틀림이 합성을 방해한다고 생각했다.
이것은 좋은 생각이지만 틀렸다. 루지치카가 사향노루에서 채취한 무스크 향 물질을 정제하고 고리를 깨는 표준적인 과정으로 처리해 주었을 때 주 사슬은 15탄소의 길이였고 무스크 냄새는 전혀 나지 않았다. 그는 이것을 설명해 줄 수 있는 많은 실험을 한 후 천연 무스크 분자는 들어본 적이 없는 15탄소고리라는 결론을 내리지 않을 수 없었다. 고리가 평평하게 되어 있다는 폰 바이어의 가정은 틀렸다. 사실은 회전하고 있는 것이다. 루지치카는 노벨상수상 기념강연에서 “방해가 된 것은 그와 같은 물질 자체의 변덕스런 성질이라기 보다는 오히려 15원소 고리가 존재 할 가능성이 없다는(나 또한 가지고 있었던)일반적인 편견 때문이었다.”고 인정하고 있다. 그것을 정성하는 것은 너무 어려웠다. 그 물질을 만드는 것 또한 너무나 어려웠다.루지치카는 아홉 원소 고리부터 20원소 고리까지를 모두 만들었고, 탄소 14개 근처에서 무스크 향이 나타나고 20개가 되면 다시 사라져 분자가 무취로 되는 것을 발견했다. 작은 고리는 장뇌 냄새. 탄소가 열 개에서 열세 개 사이에는 우드 냄새가 난다.
그의 실험에서 반응 생성물의 수득률은, 특히 중간 크기의 고리에서는 1000분의 1 정도로 너무나 낮았지만 16원소 고리에서는 대략 5%정도의 수득률을 얻을 수 있었다. 생성물이 이루어지기 어려운 이유는 앞에서도 언급한 것처럼 길이가 짧은 것은 꼬리를 물기가 어렵고 긴 것은 꼬리를 발견하기 어렵다는 점에 있다. 페메니쉬사에서 일하고 있었음에도 불구하고 루지치카는 상업적으로 살아남을 수 있는 합성 무스크를 만들 수 없었다. 그것은 1935년에 되어서야 놀랍게도 예상치 않은 방면으로부터 나왔다. 듀퐁사에있던 뛰어난 화학자인 월리스 캐러더스는 우리들의 생활을 완전히 바꾸어 놓은 중합체를 만드는 기술을 개발하게 되었다. 그는 나일론을 발명했고, 그 분야에 시동을 걸었다. 애석하게도 그는 1937년에 41세의 나이로 자살했고, 자신이 만들어 놓은 거대한 ‘충격’을 보지 못했다. 중합반응을 제어하는 그의 전문가적 지식과 기술이 중합화를 방해하기 위해 도입되었고, 그 결과로서 아스트로톤이라는 최초의 큰 고리형 무스크가 만들어졌다. 이것은 ‘무스크T’라는 그다지 상상력을 자극하지 못하는 이름으로 지금도 여전히 만들어지고 있다.
무스크의 무용담은 현재에도 계속되고 있다. 1950년대에 니트로 화합물이 신경독성이 있어 알레르기를 일으 킬 수 있다는 것이 점차 밝혀지게 되었다. 고리 속에 산소가 없는 향이 매우 좋은 큰 고리형 화합물은 만들기가 어려워서 너무 비싸다(그리고 대부분 지금까지도 여전히 그렇다). 무스크에 대한 연구가 다시 시작되었고, 곧 다고리 무스크라 불리는 종류도 풍부하고 상업적으로도 성공한 일련의 무스크가 탄생했다. 다고리라고 불리는 것들은 이들 화합물이 작은 단고리도, 큰 고리도 아닌 여러 개의 고리를 갖고 있기 때문이다. 다고리 무스크에는 다섯 종류가 있는데, 이들은 깨끗한 세탁물 냄새가 나는 우리들에게 가장 익숙한 냄새이다. 그러나 이들 무스크는 환경 중에 잔류하기 쉽고, 최종적으로 우리가 먹거나 마시는 것에 들어가기 때문에 최근에는 그다지 사용하지 않게 되었다. 연구는 다시 시작되었다. 새로운 형태의 무스크는 현재에도 2,3 년에 하나 정도 꼴로 발견되고 있다.
해독해야 할 냄새의 글자판으로써 이들 분자들은 연구자들을 정말로 미치게 한다. 공통적으로 가지고 있는 유일한 것은 크기 정도밖에 알려져 있지 않다. 무스크의 분자량은 모두 최대랎이 250근처, 즉 열여섯에서 열여덟 개의 탄소원자와 ‘장식’부분을 더한 값이다. 이것 외에는 화학적으로 너무나 다르다. 무스크 분자들은 모두 토실토실하다고 말하기도 하는데 그 토실토실한 형태가 무스크향에 대한 실마리가 될지도 모른다고 생각한다면 나는 그 잘못된 생각을 즉시 깨우쳐 줄 것이다. 예를 들어 어떤 무스크보다도 더 토실토실한 세드람버처럼 전혀 무스크 냄새를 내지 않는 분자들이 많이 있다.
덧붙여 말하면 이 무스크 분자들은 냄새의 세계에 들어오는 크기의 거의 한계이다. 이것보다 더 큰 것은 전혀 냄새가 없다. 이들 분자가 위치하고 있는 경계선 근처에 있는 것은 사람에 따라 냄새를 느끼기도 하고 못 느끼기도 한다. 예를 들어 갈락솔리드냄새를 전혀 느끼지 못하는 사람이 꽤 많은데, 아마 다섯 명에 한 명꼴 정도일 것이다. 물론 조향사들은 누구보다도 이것을 잘 알고 있다. 보통 사람들과 마찬가지로 조향사들에게도 이 특징적인 후각 장애가 있기 때문이다. 그래서 향소의 처방에는 모든 베이스가 확실히 커버되도록 항상 몇 종류의 무스크가 포함되는데, 때로는 다섯 종류가 포함 될 때도 있다. 가끔 그 다섯 종류 모두에 후각 장애가 있는 사람이 있을지도 모른다. 그런 경우에는 그 프라그란스가 완전히 다른 냄새가 된다. 포동포동함은 냄새의 형태보다는 세기에 관계되어 있는 듯하다.


페이스북       방명록      수정 2012-12-17 / 등록 2010-03-24 / 조회 : 20928 (187)



우리의 건강을 해치는 불량지식이 없는 아름다운 세상을 꿈꾸며 ...  2009.12  최낙언