怎麼讀這些資料 · 14
把 GC-MS 弄糊,保護得了配方嗎:我算了配方的重量結構
· 13 分鐘
論壇上有人貼出一項防仿香技術:一支無色無味的基底,加進香水裡去干擾氣相層析質譜的判讀,在 133 支原料的測試裡造成 93 支被錯誤定量、25 支被錯誤識別。串裡一位在 Givaudan 旗下做仿香的 GC 分析師回了一句:他們本來就只被要求做到 70 到 90%,剩下靠調香師的鼻子。我拿 953 份配方去算那個「剩下」有多大——前三支材料佔 54.7% 的重量,而只要知道最常見的 344 支材料,就涵蓋了中位配方 83% 的重量。
有人在 r/DIYfragrance 貼了一項技術。
「Symrise 開發了一支無色無味的基底,可以加進香水裡去干擾氣相層析質譜的分析。它會讓某些材料被錯誤識別或錯誤定量,使得複製原始配方明顯變難。他們在 133 支天然與合成原料上測試,顯然有 93 支被錯誤定量、另外 25 支被錯誤識別。」
原 po 問:這代表仿香產業要結束了嗎?
這三個數字聽起來很有力,而串裡最有價值的回覆是把它放進脈絡。 一位自述在 Givaudan 旗下、專門為客戶重製香水的 GC 分析師寫道:
「身為分析師,我們其實只被要求把香水做到 70 到 90% 的程度,剩下的通常由調香師用鼻子完成……所以某個東西讓配對稍微變難一點,不會是世界末日,只是我們分析師在識別和組配方的步驟上會花比較久。」
那個「剩下」有多大? 這個問題可以算,所以我算了。
先講結論
- 953 份公開配方裡,中位數是 16 支原料,而 9 支就吃掉 90% 的重量,前三支就佔 54.7%。
- 用量低於 1% 的原料佔了支數的 14.3%,但只佔重量的 1.01%。一份配方的重量高度集中在少數幾支上。
- 整批語料出現過 2,380 支不同材料。但只要知道最常見的 344 支,就涵蓋了中位配方 83.0% 的重量——這一步完全不需要儀器。
- 知道最常見的 200 支涵蓋 72.6%,100 支涵蓋 60.4%,20 支涵蓋 28.9%。
- 那位分析師說 GC 做到 70 到 90%。一個純粹的「常見材料先驗」也落在同一個區間。 所以把 GC 弄糊,防的是一條可能只承載最後一兩成的通道。
- 2017 年一份研究示範了另一半:某類白酒裡鑑定出 80 個氣味物,但用其中 27 個就重建出了那個香氣。
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一份配方的重量長什麼樣
先講清楚為什麼「剩下的 10 到 30%」不能直接讀成「還有 10 到 30% 的工作」。
拿 953 份去重後的公開配方,扣掉溶劑之後:
| 原料數中位數 | 16 支 |
| 吃掉 90% 重量所需的原料數(中位數) | 9 支 |
| 前三大原料佔的重量(中位數) | 54.7% |
| 用量 < 1% 的原料佔支數 | 14.3% |
| 用量 < 1% 的原料佔重量 | 1.01% |
看最後兩列。 那些低用量的材料佔了七分之一的名單,卻只佔百分之一的重量。
這對干擾技術的意義是雙向的,而且兩個方向都要講。
往一邊說:如果那 93 支被錯誤定量的材料,落在「前三支佔 54.7%」的那一端,那影響很大——把一支 10% 的材料算成 12%,是 2 個百分點的絕對誤差,鼻子有機會分辨。
往另一邊說:如果落在「1% 以下」那一端,把 0.5% 算成 0.6% 是 0.1 個百分點的絕對誤差。在一份 16 支材料的配方裡,那個差距多半沒有人聞得出來。
所以「133 支裡有 93 支被錯誤定量」這個比例本身,回答不了「配方保得住嗎」。 要回答那個問題,你得知道被打中的是哪一端。而那個資訊不在那三個數字裡。
不用儀器能猜到多少
這是我覺得更值得算的一件事。
那 953 份配方裡總共出現過 2,380 支不同材料。乍看之下,要從 2,380 支裡挑出正確的 16 支是很難的問題。
但材料的使用頻率極度不均。照出現頻率排序之後取前 N 支,看它們能涵蓋一份配方多少重量:
| 只知道最常見的 | 涵蓋重量(中位數) | 命中原料數(中位數) |
|---|---|---|
| 20 支 | 28.9% | 3 |
| 50 支 | 40.6% | 6 |
| 79 支 | 53.3% | 7 |
| 100 支 | 60.4% | 7 |
| 200 支 | 72.6% | 10 |
| 344 支 | 83.0% | 12 |
只要知道最常見的 344 支材料,你就掌握了中位配方 83% 的重量。
那個 344 不是我隨便挑的數字。我們引用過的 Cai 等人 2024 年那份自動配方生成研究,就是從 210 份實務配方裡抽出成分,建了一個 344 支常用原料的參考庫。
把兩件事放在一起: 那位分析師說 GC 讓他們做到 70 到 90%。而一個完全不用儀器、只靠「業界常用哪些材料」的先驗,就已經落在 72.6%(200 支)到 83.0%(344 支)之間。
那不代表 GC 沒用。 GC 給的是這一支配方的具體資訊,先驗給的是平均的配方長什麼樣,兩者不能互相取代——先驗告訴你「大概會有沉香醇」,GC 告訴你「有 5.93%」。
但它確實改變了問題的形狀。 保護配方這件事,如果只從「讓 GC 讀不準」下手,防的是那條通道;而配方的大部分重量,本來就落在一組人人都知道的材料上。
27 個就夠了
那位分析師說「剩下的由調香師用鼻子完成」。這一步也有研究量過。
Niu 等人 2017 年在《Food Chemistry》分析了五種中國清香型白酒的香氣輪廓。他們用**氣相層析嗅聞法(GC-O)**與氣相層析火焰光度偵測(GC-FPD)找出有氣味活性的化合物,總共鑑定出 80 個氣味物,其中包含十個含硫化合物。
接著他們用定量研究與氣味活性值(OAV)判定哪些是關鍵的(稀釋因子 FD ≥ 16)。
最後的結果:27 個關鍵香氣化合物——主要帶果香與花香——溶在 53% 的水醇溶液裡、照它們的天然濃度配製,成功模擬出了那些白酒的香氣。 他們另外用偏最小平方回歸分析了關鍵化合物、七個感官屬性與樣品之間的關聯。
80 個裡的 27 個。
這是不同的產品類別(白酒不是香水),濃度尺度與基質都不一樣,所以那個比例不能直接搬到香水上。但它示範了一個原則:分析找到的成分數,跟重建那個氣味所需的成分數,不是同一個數字。 剩下那 53 個化合物被測到、被鑑定,然後在重組實驗裡沒有被用上。
這跟我們自己在配方語料上量到的是同一個形狀:中位數 16 支材料,9 支就吃掉 90% 的重量。
那位化學家的反駁
串裡有一位自述是化學家兼業餘調香的人,語氣很不客氣但技術上值得看:
「喔不!他們得先跑一支液相層析管柱再送進 GC/MS 機器。這可怎麼辦呢?(諷刺)……它要嘛太活潑而會破壞香氣,要嘛可以用別的方法分離掉。我覺得有人想賣東西並且誇大了效果。」
「先做另一次分離」這件事,在分析化學裡確實是常規。
Tranchida 等人 2016 年在《Journal of Chromatography A》開發了一套全二維氣相層析-四極柱質譜(GC×GC-qMS)方法,用來測定化妝品中54 種香精過敏原(歐盟消費者安全科學委員會近期提出的那批)。他們把流量調變條件調到約 7 mL/min 以配合質譜系統,對 54 個目標物建立六點校正曲線(1 到 100 mg/L),線性都令人滿意。定量用萃取離子,識別則同時用離子比(定性離子/定量離子)、全掃描質譜資料庫比對、以及線性滯留指數三種方式。
注意那個「三種識別方式」。 一維 GC 的共流出(不同物質同時出來,訊號疊在一起)本來就是這個領域的老問題,而二維分離與多重識別判據就是為了解決它而存在的。
這不是說干擾技術沒有效果。 它說的是:那個效果要放在「分析端也在進化」的框架裡看。串裡另一位講得更直白:「這有點像軍備競賽,不過我想你確實只能讓 GC-MS 分析更困難而已。」
串裡其他值得記的
這不是新技術。 一位使用者說他 2021 年就聽過這項技術、2022 年發布,「這是五年前的技術,而今天仿香品每天都像雨後春筍一樣冒出來」。
遮蔽早就有人做。 那位 GC 分析師另外提到:「像 Iso E Super、IBCH 與 Vertofix Coeur 這些材料,本來就被用來在配方裡藏東西,而那到目前為止並沒有真的擋住任何人重製香水。」
還有一種完全不同的做法。 一位自述是食品香料技術人員的使用者說:「Givaudan 對他們的含硫化合物做類似的事,讓那些化合物在非常特定的條件下反應,於是得到一個你沒辦法用單一原料做出來的產品。而且多數香精公司都會用某種形式的指紋標記。」
那個做法跟干擾判讀不同: 它不是讓你讀錯,是讓你就算讀對了也買不到那個東西。
GC-O 的實務。 同一位分析師描述了他們怎麼用氣相層析嗅聞儀:調香團隊用得比分析師多,通常是在他們發現濃度不低的峰(0.1% 以上)時,記下大概的滯留時間,然後在預期出峰前五分鐘左右過來聞。他還提到一個例子:某支材料有多個峰,而氣味主要在第一個峰上,第二個比較大的峰整個分析團隊反而難以偵測。
峰的大小跟氣味的重要性不是同一件事。 那正是為什麼 GC 之後還需要一個鼻子。
這篇沒有建立的
我沒有核對 Cryptosym 的原始資料。 133、93、25 這三個數字是原 po 轉述自一篇文章,我沒有取得那份原始測試報告或廠商文件。這篇是在分析「如果那些數字成立,它們回答了什麼問題」,不是在驗證它們。
我的語料不是商業香水。 那 954 份是公開示範配方,74% 帶專利或出處欄。商業細緻香水的原料數、重量分布與使用的材料清單都可能不同——尤其是那些不會出現在公開文件裡的專屬基底。所以「前三支佔 54.7%」講的是這批文件。
「常見材料涵蓋 83% 重量」不等於「猜得出配方」。 那個數字說的是重量的涵蓋率,不是識別的正確率。知道一份配方裡大概有沉香醇,跟知道它有 5.93% 的沉香醇、而且旁邊那支是乙酸苄酯不是乙酸苯乙酯,差很遠。我量的是先驗有多強,不是先驗能取代 GC。
那位分析師的 70–90% 是自述。 我沒有辦法查證他的職業或那個數字,而不同公司、不同產品類別的做法可能差很多。
Niu 那篇是白酒。 80 到 27 這個比例來自另一個產品類別、另一套濃度尺度、另一種基質。我用的是「分析到的成分數不等於重建所需的成分數」這個原則,不是那個比例。
Tranchida 那篇是為了測過敏原,不是為了逆向工程。 我引用它是為了說明二維分離與多重識別判據是這個領域的常規做法,不是說有人用那套方法去破解配方。
我不知道 Cryptosym 實際上有沒有用、用在哪裡。 一位使用者說五年了仿香照樣滿地都是,那是他的觀察,不是市場調查。
參考文獻
Y. Niu et al., Characterization of the key aroma compounds in different light aroma type Chinese liquors by GC-olfactometry, GC-FPD, quantitative measurements, and aroma recombination, Food Chemistry, 233, 204–215 (2017). PMID 28530568. doi:10.1016/j.foodchem.2017.04.103
P. Q. Tranchida et al., Four-stage (low-)flow modulation comprehensive gas chromatography-quadrupole mass spectrometry for the determination of recently-highlighted cosmetic allergens, Journal of Chromatography A, 1439, 144–151 (2016). PMID 26718184. doi:10.1016/j.chroma.2015.12.002
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