На лабораторном столе стоит флакон известных духов. Лаборант набирает из него каплю и разводит её в маленькой стеклянной виале с синей крышкой. Виала уходит в прибор. Вместо запаха на экране появляется лента с острыми пиками.
Так фабрика начинает разбор чужого аромата. Метод называется газовой хроматографией с масс-спектрометрией, коротко ГХ-МС. Прибор выдаёт список веществ и их доли. Дальше я расскажу, что в этом списке есть, чего в нём нет и почему после прибора аромат всё равно доводит человек.
Духи на входе, список на выходе
Газовый хроматограф раскладывает смесь по одному веществу. Каплю нагревают, и пар идёт через длинную тонкую трубку. Её называют колонкой. Одни вещества цепляются за стенки трубки сильнее, другие слабее, поэтому выходят наружу в разное время.
На выходе стоит датчик. Каждое вещество рисует на ленте свой пик. Время выхода подсказывает, что это за вещество, а площадь пика показывает его долю в смеси. Так устроен метод по описанию справочной статьи о ГХ-МС.
Как прибор узнаёт вещество?
Имя веществу даёт масс-спектрометр. Он стоит сразу за колонкой и разбивает каждую молекулу на осколки. Набор осколков у вещества свой, как отпечаток пальца. Программа сверяет этот отпечаток с библиотекой спектров, например с базой американского института стандартов NIST.
Поодиночке оба прибора ошибаются. Два разных вещества иногда выходят из колонки в одну секунду. У двух других бывают похожие осколки. Вместе они ошибаются редко: совпасть сразу по времени и по отпечатку двум веществам трудно.
Список веществ ещё не рецепт
Повтор известного аромата начинается с этого списка. Фабрика видит, какие вещества стоят в оригинале и в каких долях. По ним собирают первый пробный вариант. Формулу аромата закон почти не защищает, а прибор быстро показывает состав. Так пишет отраслевой журнал Premium Beauty News.
Фабрики ищут защиту сами. Symrise с 2018 года разрабатывала основу без цвета и запаха. Её добавляют в духи, и на ленте появляются помехи. Доли и имена части веществ прибор после этого определяет хуже.
Первый вариант почти никогда не звучит как оригинал. Парфюмер ставит его рядом с флаконом и слушает. Чего-то не хватает, что-то выпирает. Он правит доли и собирает новый вариант. Кругов бывает много.
Иногда в списке стоит вещество, которое не купить. Крупные фабрики придумывают собственные молекулы и держат их для своих парфюмеров. Givaudan называет их на своей странице эксклюзивным портфелем каптивов. Прибор такое вещество назовёт. Вот только тому, кто повторяет аромат, придётся искать замену.
Самый высокий пик пахнет тише
Высота пика говорит о количестве вещества. О силе запаха она не говорит ничего. Это видно на розовом масле. Химики Бристольского университета разобрали его на странице о дамасценоне.
Цитронеллола в том масле 38 %, это самый крупный пик. В запах розы он вносит около 4 %. Бета-дамасценона в масле всего 0,14 %. На ленте его пик едва заметен, а в запахе на его долю приходится около 70 %. Нос слышит дамасценон в ничтожной концентрации, поэтому капля решает больше, чем ведро.
Отсюда главная трудность повтора. Вещество в сотых долях процента легко потерять на ленте или недооценить. Без него копия звучит плоско. Как вещества в смеси глушат и усиливают друг друга, разобрано в статье о том, почему смесь звучит иначе.
Чего прибор не видит
У метода есть слепые места, и они хорошо известны. Первое мы уже видели: вещества в сотых долях процента с сильным запахом. Второе: тот самый общий пик на двоих, о нём я писал выше.
Третье: зеркальные двойники одной молекулы. У них одинаковые свойства, и на обычной колонке они выходят одновременно. Это подтверждает учебное пособие Университета Макмастера на примере карвона. Пахнут такие формы по-разному, это история о зеркальных молекулах. Разделить их в хроматографе может колонка с особым покрытием.
Четвёртое: натуральное сырьё. Розовое масло само по себе смесь многих веществ. На ленте оно рассыпается на много пиков среди пиков синтетики. Собрать их обратно в одно масло химику-аналитику трудно.
Что видно на ленте
| На ленте | Что прибор скажет | Чего прибор не скажет |
|---|---|---|
| Пик | Что вещество есть в смеси | Как громко оно пахнет |
| Отпечаток осколков | Имя вещества по библиотеке | Где купить вещество, которое фабрика держит для себя |
| Площадь пика | Долю вещества | Долю запаха: у розы крупный пик пахнет тише мелкого |
| Один пик на двоих | Одно время выхода | Что под пиком два вещества или две зеркальные формы |
| Россыпь мелких пиков | Много веществ в малых долях | Что это одно натуральное масло |
Прибор считает, нос слушает
Прибор и нос делают одну работу с разных сторон. Прибор считает доли; нос, напротив, слышит силу. Прибор не устаёт за день; нос устаёт через несколько проб и хуже слышит то, что слушал долго. Прибор называет вещество по имени; нос узнаёт целый аккорд и не знает его состава. Прибор нужен, чтобы начать; нос нужен, чтобы закончить.
Химики давно соединили их в одну установку. Выход колонки делят надвое: часть идёт в датчик, часть в трубку для носа. Человек слушает каждое вещество в момент выхода и отмечает, пахнет ли оно. Метод называется газовой хроматографией с ольфактометрией. Первую такую установку описали в 1964 году, и в названии работы стояло слово «парфюмер».
Усталость носа парфюмеры тоже обращают себе на пользу. Как это делают без всякого прибора, рассказано в статье о том, почему аромат исчезает.
Тот же прибор сторожит партию
ГХ-МС нужна и для проверки сырья. У масла есть эталонная лента пиков. Пробу новой партии прогоняют через прибор и кладут её ленту рядом. Лишний пик или другая доля вещества видны на сравнении.
Для эфирных масел такой подход закреплён в стандарте ISO 11024. Он описывает, как сверить пробу масла с эталонной лентой. Почему партии одного аромата всё же расходятся по запаху, разобрано в статье о разнице партий.
Распечатку не наносят на запястье
Вы покупаете масло, а не ленту пиков. Поэтому решение принимают по звучанию. Обещание «у нас формула оригинала, снята прибором» звучит солидно, но оно описывает только первый шаг работы. Остальные шаги делал парфюмер, и результат слышно только на коже.
Похожесть аналога проверяют пробой. Поставьте его рядом с оригиналом и слушайте весь день. Кто и как подбирает аналог известного имени, рассказано в статье об аналогах брендовых духов. Как фабрика записывает запах живого цветка, разобрано отдельно, в статье о методе headspace.
Вопросы о хроматографии духов
Можно ли по анализу проверить, что аналог похож на оригинал?
Лишь отчасти. Анализ покажет, какие вещества есть в обоих флаконах. Совпадёт ли запах, скажет только проба: аналог и оригинал слушают рядом, на коже, в течение дня.
Почему аналог по анализу всё равно звучит иначе?
Анализ даёт черновик, а не готовый аромат. Самые сильные ноты на ленте почти не видны, часть сырья купить нельзя. Эти пробелы парфюмер закрывает на слух, и у каждой фабрики выходит своё звучание.
Зачем фабрике прибор, если есть парфюмер?
Прибор быстро даёт стартовый список веществ и сторожит партии. Парфюмер доводит звучание. Одно без другого работает хуже.