[식품향료] 중요 Point - Food Flavor Part 9. 향료원료

안녕하세요 '고양이 선생님'입니다.

이전 Post에서 간략하게 [식품향료] 중요 Point 식품향료의 규정 를 확인해 봤습니다.

2022.12.16 - [제품 개발 프로세스] - [식품향료] 중요 Point - Food Flavor Part 8. 식품향료 규정

 

 

이번 포스트부터는 [식품향료] 중요 Point 식품향료(Flavor) 항로 원료 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

[원료 : 향료 물질]

 

- 향료 물질의 분자적 특징

		미 각 물 질	후 각 물 질
물리적성질	끓는점	높다	낮다
		비휘발성이 많다	휘발성이 필수
	수용성	잘 녹는다 ～ 쉽게 녹는다	녹기 어렵다 ～ 안 녹는다
	극 성	크다	작다
화학적성질	분 자 량	저분자 ～ 고분자	저분자
		( 1 ～ 2×104 )	( 17 ～ 300 )
	관 능 기	많다	적다
	분자구조	간단 ～ 복잡	간단
존재량		많다 ( % ～ ppm )	적다 ( ppm ～ ppb )
감 각 표 현		단순하다	복잡하다

 

-  향료의 물리적 성질

 

• 분자량 26 ～ 300 정도
• 비등점 120 ～ 350 ℃
• 비중 1.0 전후
• 굴절율 1.5 전후
• 유기물이기 때문에 타기 쉽고 인화점이 낮은 것이 많다.
• 중합이나 완만한 화학반응(Acetal화)등이 일어난다.

화학 구조에 따라 분자에 인력이 영향을 주어 물리적 성질을 다르게 만든다.

따라서 용액에서 향료의 증발 속도 및 보유력(fixation)에 영향을 주어 향의 성질이 용매나 베이스에 따라 달라지는 이유를 설명할 수 있다.

 

1) 휘발성

향의 인지는 분자가 코에 들어가 물리적으로 후각 수용 뉴런과 결합해 이루어진다. 이것은 향이 증기 상태로 되어 있을 때 인지가 가능하다는 것을 의미한다. 향의 증발 과정은 향료에서 중요하며 향기의 휘발성은 향의 특성에서 중요하다. 사실상 몇몇의 조향사는 휘발성에 기초한 향수 조합 방법을 제시했다. 일반적으로 큰 분자는 휘발성이 낮고 작은 분자는 휘발성이 높다. 예를 들어 모노 테르펜은 세스퀴테르펜(sesquiterpene)에 비해 휘발성이 높고 덜 지속적이다. 그러나 산소를 포함한 작용기를 가진 분자의 경우는 휘발성이 낮아지며 그 예로는 에탄(ethane), 벤젠은 에틸알코올, 벤질알코올에 비해 휘발성이 높다. 분자가 작을수록 작용기의 효과는 더욱 영향을 받는다. 히드록시 시트로넬랄과 같이 한 개의 분자에 2개의 작용기가 있는 경우 더욱더 휘발성을 낮춘다.

 

 

 

산소를 포함한 작용기가 휘발성을 낮추는 이유는 전자 전하의 편극에 기인한다. 극성을 가진 분자는 서로 끌리며 그렇기에 서로 떨어지지 못하도록 하여 휘발성을 낮춘다. 편극의 정도는 각 작용기에 따라 다르다. 예를 들어 C=O를 가진 알데히드, 케톤, 에스테르는 수소결합을 가진 hydroxyl (-OH)가 있는 산이나 알코올보다 약하게 끌린다. 알코올에서 이런 물질은 약하게 연결된 체인 구조(chain structure)를 이루고 카르복실 그룹(carboxylic group)을 만든다. 편극과 수소결합은 향수의 보유력에 있어 아주 중요한 역할을 하며 극성 효과는 GC의 분리에 있어 중요하다.

 

에스테르의 휘발성은 숙지해야 한다. 에스테르는 알코올과 산(acid)으로 결합되어 있어 결과적으로 약한 극성 카르복실 그룹(polarizing carboxylic group)을 갖고 있다. 그러므로 에스테르는 알코올과 산보다 휘발성이 좋다. 그러나 에스테르의 크기는 모분자들 보다 더욱 휘발성에 영향을 준다.

 

예를 들어 에틸 페닐 아세테이트(Ethyl phenylacetate)는 분자 크기는 크나 페닐아세트산(phenylacetic acid) 보다 더 큰 휘발성을 갖는다. 유사하게 페닐 에틸 아세테이트는 약간 더 페닐에틸알코올보다 휘발성이 좋다.

그러나 페닐 에틸 페닐 아세테이트(phenylethyl phenylacetate)는 페닐에틸알코올보다 훨씬 더 휘발성이 약하고 페닐아세트산보다도 약한 휘발성이 있다. 이것은 구조와 연관되어 있다. 비록 에스테르가 산소에 붙은 산(acid)처럼 카르보닐 그룹을 갖고 있더라도 2번째 산소는 다른 탄소와 붙어 있다. 이런 결합은 에스테르 성질에 있어 무극성(nonpolar)이 되어 휘발성에 영향을 주지 않는다. 그렇기에 에테르인 페닐 에틸 메틸에테르(phenylethyl methyl ether)와 이소아 밀 에테르(iso-amyl ether)는 페닐 에틸알코올에 비해 많은 탄소로 구성되나 훨씬 휘발성이 좋다.

 

로즈 옥사이드(rose oxide)는 모노 테르펜의 유도체이나 휘발성이 좋다. 왜냐하면 극성(polar) 작용기인 피란 고리(pyran ring)를 갖고 있기 때문이다. 매우 큰 분자인 갈락소 라이드(galaxolide)는 작용기를 갖고 있지 않음에도 불구하고 분자 크기로 인해 지속성이 매우 좋다. 결론적으로 큰 분자는 작은 분자보다 지속성이 좋고 이런 성질은 작용기의 존재에 따라 달라질 수 있다. 이는 작용기의 편극화와 수소결합 때문이며 같은 크기에서 하이드로카본(hydrocarbone)과 에테르는 알데히드, 케톤, 에스테르보다 더욱 휘발성이 좋다.

 

2) 용해도

분자 간 인력은 용해도에 영향을 준다. 서로 다른 용매에서 용해도는 분자내, 분자간 인력의 관계에 따라 달라진다. 만약에 용매와 용질의 분자내, 분자간 인력이 같다면 용해도는 높으나 다를 경우 용해도는 낮아진다. 이 의미는 극성 용매는 극성 용질에 있어 좋은 용매이고 비극성 용매는 좋지 않은 용매임을 뜻한다.

 

작용기에 있어 극성은 비극성 탄소가 증가함에 따라 감소한다. 혼합 용매의 경우 각각 용매들의 합의 중간에 있다. 향료에서 점도를 증가시키기 위해 염을 넣어 주는데 이는 물의 극성을 증가시키고 향료의 용해성을 낮춘다. 수용 성향의 용해성 문제는 낮은 온도에서 문제가 되고 유화 시스템은 높은 온도에서 문제가 된다. 그러나 다중상(multiple phase : 에멀전, 비누)에서는 용해도 문제가 없다.

 

또한 향료와 용매의 강한 결합은 향료의 증발 속도를 감소시켜 향의 강도를 낮춘다. 향은 여러 원료의 혼합물이기에 용해된 용매에 따라 향이 다를 수 있다. 결과적으로 향료의 강도는 향료 베이스에 따라 그리고 향료끼리의 물리적 작용에 따라 영향을 받을 수 있다.

 

3) 지속성

향료의 지속성은 휘발성에 달려 있다. 그러나 향료의 농도 및 향료와 베이스와의 인력도 영향을 준다. 예를 들어 시향지에 적용할 때 10%는 1% 알코올보다 더욱 지속성이 있고, 같은 1% 라도 용매가 휘발성 용매인 에틸알코올(Ethyl alcohol)과 비휘발성인 용매에 희석된 경우 향료가 인력에 의해 더욱 지속성이 높아진다.

 

약한 향의 경우 향료가 비휘발성 용매에 있을 때 향을 거의 느낄 수 없게 만들 수 있다. 그러나 알코올의 증발에 있어 쌍극자 모멘트(dipole moment)또는 수소결합이 향료의 증발 속도를 낮출 수 있다. 조향사들은 증발 속도가 큰 향료의 증발 속도를 낮추기 위해 낮은 휘발성의 향료를 사용하는데 이를 보류제(fixative)이라 한다.

 

 

[몇 가지 향기 물질 & 지속성]

 

성분	지속성	비점	분자량
Ethyl acetate	3시간	77	88.11
Acetyl isoeugenol	3시간	80	206.24
Geranyl isovalerate	3개월	137	238.37
N-Octyl aldehyde	1일~3일	170	128.22
N-Octyl aldehyde	1일~3일	170	128.22
Methyl n-hexyl ketone	3시간	173	128.22
D-Limonene	3시간~1일	177	136.24
Allyl caproate	3시간~1일	185	156.22
N-Octylaldehyde dimethyl aceta	1일~1주일	185	174.29
N-Nonyl aldehyde	3일~1주	191	142.24
N-Octyl alcohol	3시간~1일	194	130.22
Linalool	1일~3일	198	154.25
Methyl benzoate	3일~1주	200	136.15
Benzyl alcohol	3시간~3일	205	108.14
N-Decyl aldehyde	1주~1개월	209	156.27
Ethyl caprilate	3시간~1일	209	172.00
Benzyl acetate	1일~3일	215	150.17
Geranyl formate	1~3일	216	182.27
Phenyl ethyl alcohol	1일~3일	220	122.17
Linalyl acetate	3시간~1일	220	196.29
N-Undecyl aldehyde	1주~1개월	223	170.30
Nerol	3일~1주	227	154.25
Citral	1일~3일	228	152.24
Dihydro jasmone	3개월	230	166.27
1-Carvone	1일~3일	231	150.22
Neryl acetate	3일~1주	231	193.29
Methylnonyl acetaldehyde	3개월	232	184.32
Citronellyl formate	3일~1주	235	184.28
Anis aldehyde	3일~1주	248	136.15
Dodecyl aldehyde	3개월	249	184.31
Cyclamic aldehyde	3개월	252	132.16
Eugenol	1개월~3개월	253	164.21
Dimethyl anthranilate	3일~1주	256	165.20
Anisc alcohol	1주~1개월	259	138.17
Ethyl undecylenate	3일~1주	265	212.34
Ethyl anthranilate	1주~1개월	267	165.20
Ethyl laurate	1일~3일	269	228.38
Methyl isoeugenol	1주~1개월	270	178.23
Nerolidol	1주~1개월	276	222.36
Hexyl salicylate	3개월	290	222.29

 

 

 

이번 포스트에서는 [식품향료] 중요 Point 식품향료(Flavor)의 향료 물질 대하여 알아보았습니다.

 

다음 포스트에서는 [식품향료] 중요 Point 식품향료(Flavor)의 천연향료 원료에 대한 포스팅을 진행하도록 하겠습니다.

감사합니다.

 

 

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