新手調香師 · 21
在紙上很強,退開兩步就沒了——擴散不是靠加定香劑
· 11 分鐘
論壇上有一串在爭論:一派說擴散靠定香劑,另一派說那種意義的定香劑是迷思。我拿資料庫裡 1,319 支同時有蒸氣壓與留香紀錄的原料算了一遍,兩者的對數相關係數是 −0.625,四分位階梯完全單調:最易揮發那一組留香中位數 4 小時,最不揮發那一組 216 小時。更關鍵的是,需要稀釋到 0.01% 才評測得了的那些最強材料,蒸氣壓中位數反而最高。
r/DIYfragrance 上有一串在吵一件很基本的事。
有人問:擴散要怎麼做出來。一位回覆說,重點是學會用定香劑,它們是決定香水會不會在房間裡散開、會不會持久的關鍵,並建議在精油配方裡加 Iso E Super、Galaxolide、香草醛之類的東西。
另一位反對得很直接:你講的那種意義的定香劑是迷思。沒有任何東西可以學來、加進去之後就賦予一瓶香水擴散力。
這個爭論可以用資料判。
關於這串貼文的一個說明。 原始貼文被多位使用者指認為 AI 生成,最高票的回覆(62 分)就是在問這件事,指出的特徵是「三段排比」與「先否定再肯定」。所以這篇不引用那則貼文自述的經驗,只用底下真人回覆與那個爭論本身。順帶一提,我們自己量過那兩個特徵:在 125 篇真人專業中文文章裡,三段排比的使用率是 56%,負向排比是 38%。那套偵測法會誤判掉一半以上的真人寫作。
先講結論
- 擴散與留香是同一個物理性質的兩端,你不能同時要。 資料庫裡 1,319 支同時有蒸氣壓與留香紀錄的原料,兩者的對數相關係數是 r = −0.625。
- 四分位階梯完全單調:最易揮發那一組留香中位數 4 小時,最不揮發那一組 216 小時。
- 而且最強的材料同時也是最會揮發的。需要稀釋到 0.01% 才評測得了的那組,蒸氣壓中位數是 1.724 mmHg;建議 50% 以下評測的那組是 0.00265 mmHg——差三個數量級。
- 所以那個爭論的判決是:加定香劑不能製造擴散。 定香劑之所以是定香劑,正是因為它蒸氣壓低。
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蒸氣壓買到什麼,付出什麼
蒸氣壓是一支材料在特定溫度下想要離開液面、進入空氣的傾向。要讓一個分子抵達兩公尺外的鼻子,它得先進入空氣。
資料庫裡有供應商、且同時記了蒸氣壓與試香紙留香時數的原料有 1,319 支。把兩者取對數之後算相關:
r = −0.625
負的,而且不弱。分成四組看更清楚:
| 蒸氣壓分組 | 蒸氣壓中位數 | 留香中位數 |
|---|---|---|
| 最高(最易揮發) | 1.163 mmHg | 4 小時 |
| 次高 | 0.08 mmHg | 24 小時 |
| 次低 | 0.011 mmHg | 104 小時 |
| 最低(最不揮發) | 0.001 mmHg | 216 小時 |
四階單調,而且跨度是 54 倍的留香差距。
這就是為什麼「加定香劑增加擴散」在物理上講不通。 你挑一支材料當定香劑,挑的就是蒸氣壓低的那一端;而蒸氣壓低正是它不會大量進入空氣的原因。它能延長你聞到的時間,但那跟兩公尺外有沒有東西是兩件事。
這條線我們用沸點量過一次,那篇處理的是「沸點能不能拿來排留香順序」。這裡換成蒸氣壓,而且問的是另一個問題。
反直覺的那一半:強的東西也跑得快
如果只有上面那張表,你可能會推論:那想擴散就用揮發快的前調材料,但那些東西撐不久,所以擴散注定短命。
不完全對,因為還有第二個變數:強度。一支蒸氣壓不高但極度有力的材料,只要一點點進入空氣就夠被聞到。
我用資料庫「建議在 X% 以下的溶液中評測」這個欄位當強度的代理指標,分組看蒸氣壓:
| 建議評測稀釋度 | 原料數 | 蒸氣壓中位數 |
|---|---|---|
| 0.01% 以下 | 9 | 1.724 mmHg |
| 0.10% 以下 | 44 | 0.311 mmHg |
| 1.00% 以下 | 195 | 0.123 mmHg |
| 10.00% 以下 | 498 | 0.061 mmHg |
| 50.00% 以下 | 12 | 0.00265 mmHg |
方向跟直覺相反:越需要稀釋才聞得了的材料,蒸氣壓越高。 最強的那一組蒸氣壓中位數比最弱的那一組高了約 650 倍。
第一組只有 9 支,樣本太小,那個 1.724 不要當精確值。但中間三組(44、195、498 支)的趨勢很穩,而且方向一致。
我另外檢查了「慢而且強」這種理想組合有多罕見:在 50 支需要 0.1% 以下才評測得了、又有蒸氣壓紀錄的材料裡,只有 3 支的蒸氣壓低於 0.001 mmHg(楓糖呋喃酮、cortex pyridine、diisoamyl thiomalate)。
所以擴散靠的是「揮發快 × 夠強」,而這兩件事在資料上是同向的。 定香劑在兩個軸上都在另一端。
那些真人回覆說對了什麼
爭論之外,那串裡有幾則具體的觀察值得留著。
一位說:所有的檀香類材料——bacdanol、sandalore、甚至 javanol——在試香紙上、每一種稀釋度下都讓他失望,但在空氣裡都表現得很好。
另一位說:他用比較低的劑量、甚至稀釋到 10% 之後,擴散反而變好了。
第三位把該用的詞給出來了:把「直接衝擊力」(在紙上湊近聞到的強度)和「擴散」(它如何隨蒸發散布)分開記錄。他的建議是兩者都寫進評測筆記。
那三則合起來就是這篇的實務版本。 試香紙量的是直接衝擊力,而直接衝擊力與擴散是兩個不同的量。紙上很強而房間裡沒有,不是紙在騙你,是你在用一把尺量另一件事。
為什麼「濃度越高越擴散」也不成立
那位觀察到低劑量反而擴散更好的人,提出的解釋是高劑量下材料「自我飽和」。這個說法的機制我沒有找到文獻支持,所以不引用他的解釋,但那個現象本身在配方裡很常見,而且有比較保守的說法可以講:
你聞到的是空氣中的濃度,不是瓶子裡的濃度。 兩者之間隔著蒸發,而蒸發不是線性的。把某支材料從 5% 拉到 15%,空氣中的分壓不會跟著變成三倍,尤其在混合物裡——每支材料的蒸發都受其他材料影響。
Almeida 等人 2021 年在《International Journal of Cosmetic Science》做的就是這件事的量測工作。他們用熱重分析測定香料分子的蒸氣壓,求出 Antoine 常數與 Clarke-Glew 參數,並用 Franz 擴散槽搭配豬皮測定 14 支香料分子在乙醇溶液中的滲透係數,樣品以 GC/FID 與 HPLC/UV 分析,最後提出一個 QSAR 模型(決定係數 R² = 0.7786,標準相對偏差 0.190)。
作者自己也說明了限制:相較於更大更通用的 QSAR 模型,這個資料集仍然偏小,但它對溶劑類型與材料類別的指定更明確。要點是:「噴上去之後會發生什麼」是一個需要熱重分析與擴散槽才量得準的問題,不是憑直覺能推的。
還有一層:鼻子對什麼特別敏感
到這裡的模型是「蒸氣壓 × 強度」。但強度本身從哪來?
Williams 與 Ringsdorf 2020 年在《Philosophical Transactions of the Royal Society B》比較了一組揮發性有機化合物的嗅覺閾值與大氣壽命(相對於主要大氣氧化劑 OH 自由基)。
結果出乎意料:在同一個化學家族內,嗅覺閾值與大氣壽命的相關性,比它與分子量或蒸氣壓的相關性還好。大氣壽命短、也就是在空氣中反應快的分子,往往被人的鼻子更靈敏地偵測到。
作者檢視了幾個離群值,例如雙乙醯在酮類資料集裡是離群值,但把它更重要的光解壽命納入之後就回到趨勢上;羰基硫的閾值異常低,則以植被吸收來解釋。他們推測,鼻子對空氣中活性高的化學物質特別敏感,比較可能是演化出來的而不是學來的。
對調香的人來說,這一層的意思是:「這支材料有多強」不是一個可以從蒸氣壓推出來的性質。 它跟那個分子在空氣裡活多久有關,而那是另一組化學。所以上面那張強度分組表是觀察到的關聯,不是機制。
實際該怎麼做
一、想要擴散,就得在前段與中段放揮發快又夠強的東西。 這是唯一有物理依據的路。定香劑處理的是另一個問題。
二、把「直接衝擊力」和「擴散」分開記錄。 試香紙湊近聞一次,然後把紙放在房間另一頭,過十分鐘走回來再聞一次。兩個數字都寫下來。
三、先試著降低劑量。 那串裡的觀察值得自己驗一次:同一個配方做 5% 與 15% 兩版,在房間裡比較。這個實驗很便宜。
四、不要用試香紙判斷擴散。 紙是一個直接衝擊力的量測工具,而且它是這篇所有誤會的來源。
五、加定香劑是為了延長,不是為了放大。 這兩件事都值得做,但要知道你在做哪一件。
這篇沒有建立的
蒸氣壓欄位多數標著估算。 資料庫的 vapor_pressure 欄混了實測與估算值,我沒有逐支分辨。−0.625 這個相關係數要當量級看。
留香時數是原液在試香紙上的紀錄。 那個數字量的不是皮膚上的表現,而且有 13.3% 的材料卡在 400 小時的上限,這會壓縮高端的變異。
「建議評測稀釋度」不是嗅覺閾值。 它是資料來源的感官評估建議,是強度的代理指標而不是測量值。0.01% 那一組只有 9 支。
相關不是因果,而且 r = −0.625 表示還有大約六成的變異沒有被解釋。 分子量、極性、與其他材料的交互作用都在那六成裡。
這篇沒有量「擴散」本身。 我量的是蒸氣壓與留香,並用它們推論擴散。真正量擴散要用頂空分析,那是 Almeida 那類研究在做的事。
參考文獻
R. N. Almeida et al., Permeability coefficients and vapour pressure determination for fragrance materials, International Journal of Cosmetic Science, 43(2), 225–234 (2021). PMID 33452685. doi:10.1111/ics.12686
J. Williams, A. Ringsdorf, Human odour thresholds are tuned to atmospheric chemical lifetimes, Philosophical Transactions of the Royal Society B, 375(1800), 20190274 (2020). PMID 32306881. doi:10.1098/rstb.2019.0274
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