가스크로마토그래피- 질량분석계

  에센셜 오일의 합성품과 진품을 가리는 방법은 가스크로마토그래피가 나오기 전에는 순전히

전문가의 후각 신경에 좌우되었다.

 아로마테라피스트가 되려면 후각의 훈련화로 진품과 합성품을 구별하는 훈련을 한다 이러한 방법을

오일감각수용성 테스트(Oragnoleptic Test)라고 한다. 이 방법은 진품의 오일로 훈련을 하지 않는다면

문제가 생길 수 있다.

 가스크로마토그래피는 이러한 노력을 쉽게 해결할수 있는 단초를 제공했다.

 

 코의 감각세포는 화학적 신호(분자)를 전기적 신호(신경 충동)로 바꾸고, 전기적 신호는 후각 신경을

거슬러 올라가 뇌에 전달되고 해석된다. 공기로 운반되는 분자는 후각을 자극한다. 원칙적으로 분자는

어떤 냄새든 간에 하나의 냄새와 일치되는 것처럼.

 위의 예처럼 분자와 일치되는 냄새를 찾아 목록으로 만든다면 완성하기 어려울까? 무지무지 어렵다.

 자연계에 있는 대부분의 냄새는 수백 가지는 아니라 해도 수십 가지 분자가 혼합된 복잡한 양이기

때문이다.

 1955년 이전에 일반 과학은 커피 향을 화학적으로 완벽하게 분석하지 못했다. 커피 속의 수많은

휘발성 분자를 추출하고 분리하여 정제하는 데는 오랜 세월이 걸렸기 때문이다.

 1950년대 중반, 가스크로마토그래피(gaschromatograph, GC)의 발명은 방향혼합물을 빠르게

분석할 수 있게 되었을 분 아니라, 냄새 과학에 혁신을 일으켰다. 하지만 GC는 그 중요성에 비해

다른 기술 분야에는 널리 알려지지 않았다.

　GC의 중심부에는 슬링키(Slinky, 계단에 놓으면 저절로 내려가는 용수철 장난감) 같이 생긴 가느다란

배관 코일이 있다, 이 코일은 펼쳤을 때 10~30미터가량 된다. 냄새 시료를 이 코일에 주입하면 배관 안을

 덮은 중합체가 냄새 시료를 흡수한다. 슬링키는 작은 오븐 속에 있는데, 오븐은 미리 프로그래밍 된

단계대로 설정에 따라 2분에서 2시간까지 점점 뜨거워진다. 헬륨 가스가 코일의 한 쪽에서 주입되어

다른 쪽으로 나간다. 온도가 올라가면서 냄새 분자는 중합체에서 분리되어 기체로 유입된다.

 과정은 체계적이다.

 각 유형의 분자는 증발되어 분자 무게에 따라 특정 온도에 기체로 들어가고 약 2초가량 코일 끝에

터져 나온다. 한 번 터질 때 물질의 양은 시간표 상의 정점으로 나타난다. 분자가 많을수록 높아진다.

  단일 화학물질의 순수 시료, 가령 페닐에틸 알코올은 하나의 정점으로 표시된다.

 반면 로즈오일(Rose Essential oil)같은 혼합물은 높이가 다양한 여러 개의 정점으로 표시되는데,

정점이 많을수록 혼합물은 많은 성분으로 이뤄졌음을 알 수 있다.

　GC로 만들어진 시각적 분석표는 각각의 시료마다 대단히 자세하고 고유하기 때문에 사람의

지문에 비유되곤 한다. 차이가 있다면 지문은 정적이지만 GC는 복합적인 냄새를 분석한다.

 조향사들은 냄새를 음악의 화음을 비유한다. 그렇다면 GC는 냄새를 아르페지오(Arpeggio, 화음의

 각 음을 동시에 연주하는 것이 아니라 빠르고 연속적으로 연주하는 주법)로 연주하는 셈이다.

　각각의 냄새는 GC에 나와 분자의 정체를 최종적으로 증명하는 질량 분석계(Mass Spectometry, MS)

라는 또 다른 장치를 들어간다. 1970년대 중반 무렵 GC와 MS가 하나의 기계, 즉 GCMS로 통합되자

전 세계 실험실에서는 무수한 천연물질을 화학적으로 자세하게 분석해내기 시작했다.

 이는 냄새 과학자들에게 축복이자 저주였다. GCMS에 오렌지 즙을 넣으면 자세한 휘발성 성분표가

나온다. 그 성분 모두 냄새가 날까? 

 그 성분 모두가 전반적으로 오렌지 냄새의 원인일까? 어떻게 알 수 있을까?

　처음 GC가 발명되었을 때의 화학자들은 GC에서 나오는 성분을 코로 분간할 수 있는지 알아보기 위해

기체의 냄새를 맡았다. 그 결과 일산화탄소 같은 일부 휘발성 물질은 사람의 코로는 냄새를 맡을 수 있었다.

　그 외 휘발성 물질의 GC 정점은 특유의 냄새에 상응한다. 하지만 정점의 크기가 냄새 강도와 반드시 정비례하는 것은 아니다. 정점이 크게 나타나더라도 냄새는 아주 미미할 수도 있고(이는 분자의 냄새가 짙지

않다는 뜻이다), 정점이 작게 나타나더라도 냄새는 강할 수 있다(분자의 냄새가 짙다).

 

 

                 - 현대화된 가스크로마토그래피- 질량분석계

　

 코넬 대학교의 화학자 테리 애크리(Terry Acree)는 가스크로마토그래피 후각분석법,

즉 GC-O의 선구자다. GC-O는 특정 분자와 냄새를 일치시키기 위해 GC 배출구의 냄새를 맡는

공인된 방법이다. 애크리는 복합시료 속 각 화학물질의 상대적 냄새 강도를 수치로 표현하는

방법을 고안했다. 그는 시료 속 화학물질의 농도를 그 냄새가 나는 데 필요한 최소한의 농도로

나누었다.

 냄새 강도가 1.0가량인 분자는 그저 감지할 수 있는 정도다. 수치가 높은 분자는 냄새를 감지하는

데 더 많이 기여하겠지만, 1.0미만의 분자는 거의 감지할 수 없다. 기껏해야 전반적인 구성을 약간

꾸밀 뿐이다.

 

- GC-MS로 분석된 트류 라벤더와 질이 떨어지는 스파이크라벤더의 분자구조와 성분 분석표

  두가지 라벤더의 분자구조와 성분을 보면 리나롤의 함유는 스파이크크라벤더가 트류라벤더보다 높다. 반면에 오일의 질을 가름하는 리나롤과 리날엑세이트 성분이 트류라벤더에 높다. 리나롤과 리날 엑세테이트와 조화에 의해 치유적인 효과가 높은 에센셜 오일이 된다.