新手調香師 · 51
為什麼麥芽酚溶不掉——39 則回覆從 1% 吵到 10%,而沒有人提熔點
· 14 分鐘
有人在 r/DIYfragrance 問麥芽酚在 200 proof 乙醇裡溶不掉,39 則回覆給出的可行濃度從 1% 到 10% 都有,彼此矛盾。矛盾有兩個來源,而資料庫兩個都能解。第一,一半的回覆講的是乙基麥芽酚:資料庫給乙基麥芽酚的溶解度是酒精 12%、苯甲醇 10%、丙二醇 5.5%,而麥芽酚在丙二醇只有 2.8%、甘油 1.2%,酒精那一格根本沒有數字。第二,沒有人提到熔點:麥芽酚 159 到 162 °C,乙基麥芽酚 89 到 93 °C,差七十度。把這兩支代進 Yalkowsky 的通用溶解度方程式,預測的溶解度比值是 2.19 倍,而資料庫自己的數字是 2.22 倍。
r/DIYfragrance 上有人問了三個很具體的問題:
「麥芽酚在 200 proof 乙醇裡溶不掉。」
「天然來源的麥芽酚跟合成的有差嗎?」
「多少熱夠?多少太多?」
「我看到賣家在賣 3 到 5% 的麥芽酚乙醇溶液。他們是怎麼讓它溶開的?」
39 則回覆進來了,而它們互相矛盾:
「我自己試了 10%、5%、2.5% 跟 1%,只有 1% 那個成功。」(frioke)
「最近剛經歷過。試了 10%(不行)、5%(不行),最後定在乙醇裡 1%。」(erodingnotion)
「苯甲醇是唯一能撐到 5–10% 的溶劑。」(Salty-Flounder3840)
「**10% 是我的標準,用得很好。**我把乙醇加一點 TEC。」(5dimensional01)
「麥芽酚超過幾個百分點就非常難溶。我放棄它了。」(Hoshi_Gato,一家店的經營者)
「**麥芽酚還是乙基麥芽酚?**麥芽酚的溶解度就算用溫水浴,10% 都很難。」(AdministrativePool2)
從 1% 到 10%,而且都是實際做過的人講的。
矛盾有兩個來源,而資料庫兩個都能解。
先講結論
- **第一個來源:一半的回覆講的是乙基麥芽酚。**AdministrativePool2 是唯一問出這件事的人。這是兩支不同的分子。
- 資料庫直接給了數字。乙基麥芽酚:酒精 12%、苯甲醇 10%、苯乙醇 5%、丙二醇 5.5%。麥芽酚:丙二醇 2.8%、甘油 1.2%、水 1.09%——而酒精那一格只寫「alcohol」,沒有數字。
- 第二個來源:39 則回覆裡沒有人提到熔點。麥芽酚 159–162 °C,乙基麥芽酚 89–93 °C,差七十度。 而熔點這一格本來就不告訴你哪些材料是固體。
- 把兩支代進 Yalkowsky 的通用溶解度方程式:
log S = 0.5 − 0.01(熔點 − 25) − logP。預測的溶解度比值是 2.19 倍,而資料庫自己的數字給出 2.22 倍。 - 拆開來看:七十度的熔點差值 4.95 倍(有利於乙基麥芽酚),logP 的差距值 0.40 倍(反方向),分子量差 1.11 倍,淨值 2.19 倍。熔點是主導項。
- 2009 年 Chu 與 Yalkowsky 的論文標題就是這件事:「只看 logP 只解決了一半,處理結晶性溶質時必須納入熔點。」
- 而 OP 的第一個問題——天然的跟合成的有沒有差——**39 則回覆裡沒有人回答。**答案是沒有:同一個 CAS、同一個熔點、同樣的溶解度。
兩支不同的分子
這是整串混亂的第一個來源。
| 麥芽酚 | 乙基麥芽酚 | |
|---|---|---|
| CAS | 118-71-8 | 4940-11-8 |
| 分子式 | C6H6O3 | C7H8O3 |
| 分子量 | 126.11 | 140.14 |
| 熔點 | 159–162 °C | 89–93 °C |
| logP | 0.40 | 0.80 |
| 供應商 | 107 家 | 75 家 |
| 天然存在 | 可可、咖啡、烘焙麥芽、蕎麥蜜、覆盆子、野草莓、冷杉、落葉松樹皮…… | 自然界未發現 |
| 香調 | 甜、焦糖、棉花糖、果醬、果香、烤麵包、焦味 | 甜、焦糖、果醬、草莓、棉花糖、莓果、糖 |
| 建議評測濃度 | 5% 以下 | 5% 以下 |
**它們不是同一支東西的兩個名字,是兩個分子。**乙基麥芽酚的備註欄寫著它的甜味增強效力是麥芽酚的「4 到 6 倍」。
而 kdoughboy12 在串裡說的話,現在讀起來完全合理:
「我還沒用過麥芽酚,但乙基麥芽酚我溶的時候有點固執。我有一瓶 10% 溶在 99.5% 酒精裡的,穩定了好幾個月沒結晶。」
**他說的是乙基麥芽酚,而資料庫給乙基麥芽酚在酒精裡的溶解度是 12%。**10% 在那個上限之下,所以穩定好幾個月。
資料庫的數字
乙基麥芽酚的溶解度欄直接列了百分比:
alcohol, 12%; benzyl alcohol, 10%; phenethyl alcohol 5%; propylene glycol, 5.5%; water, 2.423e+004 mg/L @ 25 °C (est)
麥芽酚的溶解度欄則是另一種樣子:
alcohol; benzyl alcohol; chloroform; glycerin, 1.2% in glycerin; NaOH solutions yielding CO2; phenoxyethanol; propylene glycol, 2.8% in propylene glycol; water, hot water; water, 1.09E+04 mg/L @ 15 °C (exp); paraffin oil; isopropyl myristate
整理成表:
| 溶劑 | 麥芽酚 | 乙基麥芽酚 |
|---|---|---|
| 酒精 | 列了,沒有數字 | 12% |
| 苯甲醇 | 列了,沒有數字 | 10% |
| 苯乙醇 | — | 5% |
| 丙二醇 | 2.8% | 5.5% |
| 甘油 | 1.2% | — |
| 水 | 1.09%(實測 @15 °C) | 2.42%(估算 @25 °C) |
兩件事同時成立:乙基麥芽酚在每一個共同的溶劑裡都溶得比麥芽酚多大約兩倍,而麥芽酚在酒精裡的數字根本不存在。
那個空格解釋了為什麼論壇必須自己試出來。frioke 試了 10%、5%、2.5%、1%,最後只有 1% 成立——那不是他不會查,是那個數字沒有被寫下來。
(要說清楚:麥芽酚在丙二醇 2.8%、甘油 1.2%,而乙醇的極性介於兩者與水之間,所以「乙醇裡大概是個位數的低端」是合理的外推,但那是我的外推,不是資料。論壇試出來的 1% 到 3% 落在同一個量級。)
沒有人提的那件事:熔點
麥芽酚 159–162 °C。乙基麥芽酚 89–93 °C。
39 則回覆裡,討論了溶劑(乙醇、苯甲醇、苯甲酸苄酯、TEC、triacetin、乙酸乙酯、DPG、載體油)、討論了加熱、討論了磁力攪拌器,沒有一則提到熔點。
而熔點是這題的主導變數。
**要溶解一個結晶固體,你必須先把晶格拆開。**熔點就是晶格強度的直接指標——熔點越高,晶格越穩,越難拆。這跟溶劑的極性是兩件獨立的事,而論壇的討論全部集中在後者。
把它算出來
Yalkowsky 那一系有一個很簡單的模型,叫通用溶解度方程式(General Solubility Equation, GSE):
log S = 0.5 − 0.01 × (熔點 − 25) − logP
S 是水中的莫耳溶解度,熔點以攝氏計。這個式子只需要兩個數字:熔點與 logP。
代入:
| 麥芽酚 | 乙基麥芽酚 | |
|---|---|---|
| 熔點 | 160.5 °C | 91.0 °C |
| logP | 0.40 | 0.80 |
| GSE 預測水溶解度 | 7.0 g/L(0.70%) | 15.4 g/L(1.54%) |
| 資料庫水溶解度 | 10.9 g/L(1.09%) | 24.2 g/L(2.42%) |
| 資料庫/預測 | 1.55 | 1.58 |
兩支的預測都低估了大約 1.6 倍,而且低估的幅度幾乎一樣。(GSE 的典型誤差是一個對數單位,1.6 倍遠在那之內。)
而更有意思的是比值:
| 乙基麥芽酚 ÷ 麥芽酚 | |
|---|---|
| GSE 預測 | 2.19× |
| 資料庫數字 | 2.22× |
差 1.5%。
拆開來看這 2.19 倍是怎麼組成的:
| 貢獻 | 倍率 | 方向 |
|---|---|---|
| 熔點差 69.5 °C | 4.95× | 有利於乙基麥芽酚 |
| logP 差 0.40 | 0.40× | 有利於麥芽酚 |
| 分子量差 | 1.11× | 有利於乙基麥芽酚 |
| 淨值 | 2.19× |
熔點單獨值 4.95 倍,而 logP 往反方向拉了 0.4 倍。如果你只看極性(也就是論壇在做的事),你會預測乙基麥芽酚比較難溶,因為它 logP 比較高。實際上它比較好溶,而原因全部來自熔點。
論文就是在講這件事
2009 年 Chu 與 Yalkowsky 在《Current Drug Metabolism》發表了一篇叫〈預測水溶解度:結晶性的角色〉的論文,摘要的最後一句話是:
「在這個兩種溶解度預測方法的簡單比較中,我們顯示 log P 本身只是解答的一半,而在處理結晶性溶質時,有納入熔點的必要。」
那篇的背景是:Box 與 Comer 在 2008 年用一個只基於 log P 的方程式去擬合 86 種藥物的溶解度資料,而 Chu 與 Yalkowsky 把 Jain 與 Yalkowsky 的通用溶解度方程式(它把晶格能納入考慮)套到同一組資料上,得到更準確的預測。
「log P 本身只是解答的一半」——那正好是那 39 則回覆的處境。
而這個模型至今仍在被使用與修正。2020 年 Avdeef 與 Kansy 在《Molecular Pharmaceutics》提出了 GSE 的非線性變體,用來預測分子量超過 800 的大分子。他們的做法是把 GSE 原本固定的三個係數(截距 0.5、log P 的 −1.0、熔點的 −0.01)換成含分子柔性與氫鍵接受能力的指數函數,並用 6541 個小分子的訓練集以偏最小平方法擬合。
**值得注意的是他們的結果之一:熔點的係數(−0.007)在修正後幾乎維持不變,接近傳統的 −0.01。**作者的解讀是,從小分子到大分子的連續變化主要反映在溶劑化上,晶格貢獻的變化很小。
換句話說:熔點那一項是這個模型裡最穩定的部分。
回答 OP 的三個問題
一、天然來源的跟合成的有差嗎?
沒有差。而 39 則回覆裡沒有人回答這一題。
麥芽酚的 CAS 是 118-71-8,不論它來自烘焙麥芽、落葉松樹皮,還是合成。同一個 CAS 表示同一個分子,同一個熔點,同一個晶格,同樣的溶解度。
(純度可能有差——天然萃取的東西可能含有其他成分,而那些成分理論上可以影響結晶行為。但那是純度的問題,不是「天然 vs 合成」的問題,而資料庫給兩者的分類都是 natural/synthetic。)
二、多少熱夠?多少太多?
**這題問錯了方向,而 OP 自己的描述就是答案。**他後來補充:
「已經在熱水浴裡三個小時了。**溫度夠高的時候它會完全溶解,但離開水浴一分鐘後就開始重新結晶。**大概是 7–10% 的稀釋。」
它在熱的時候溶得開,冷了就掉出來——這不是熱不夠,這是超飽和。
加熱提高的是溶解度上限。你在 60 °C 溶進去 8%,回到室溫之後上限掉到 1%,**多出來的 7% 沒有地方去,於是結晶。**熱能讓你越過的是「溶得慢」的問題,不是「溶不下」的問題。這個系列在第 37 篇區分過這兩件事,在第 49 篇加上了「加熱溶開的東西降溫後會析出」。
**這裡是那句話最乾淨的實例。**而且同一個板上一年前有另一位遇到完全相同的事:
「我確實用高溫讓它們溶了,但降溫時它們立刻重新結晶。」(resident_rodent13,講的是乙基香蘭素與乙基麥芽酚在 IPM 裡)
所以答案是:沒有「多少熱夠」。室溫的上限是多少,你的稀釋液就只能做到多少。
三、賣家怎麼做到 3–5%?
他們沒有超過上限。
OP 試的是 7–10%。賣家賣的是 3%。而論壇實測出來乙醇裡的可行值是 1% 到 3%。3% 就在上限附近,7–10% 在上限之上。
沒有技巧,只有那條線的位置。
實際可以怎麼做
- **先確認你買的是哪一支。**麥芽酚(CAS 118-71-8)跟乙基麥芽酚(4940-11-8)是兩個分子,溶解度差兩倍以上。
- 乙基麥芽酚在酒精裡 12%,麥芽酚沒有公布的數字,實測落在 1–3%。
- **麥芽酚要高濃度就換溶劑。**資料庫給丙二醇 2.8%、甘油 1.2%,都不高;串裡有人報苯甲醇 5–10%,而資料庫確實把苯甲醇列為麥芽酚的溶劑(只是沒給數字)。
- **看到結晶固體,先看熔點。**熔點 159 °C 跟熔點 89 °C 是兩種難度,而這件事跟你選什麼溶劑無關。
- **加熱之後一定要等它回到室溫再判斷。**熱的時候溶開不算數。
- **天然與合成沒有差。**同一個 CAS。
這篇沒有建立的
- GSE 預測的是水溶解度,不是乙醇溶解度。我用它來解釋兩支材料的相對難易,那個比值在乙醇裡應該是同方向的(因為熔點項與溶劑無關),但倍率不會一樣,我沒有辦法算乙醇裡的絕對值。
- 資料庫的水溶解度一個是實測(麥芽酚 @15 °C)一個是估算(乙基麥芽酚 @25 °C),而且溫度不同。2.22 倍這個比值因此不是嚴格的同條件比較。
- 「麥芽酚在乙醇裡大概是個位數低端」是我的外推,依據是丙二醇 2.8% 與甘油 1.2%。資料庫沒有給乙醇的數字。
- **GSE 的典型誤差是一個對數單位。**這裡兩支都落在 1.6 倍以內,看起來很好,但兩個點不足以說這個模型對香料材料特別準。
- **兩篇論文測的都是藥物,不是香料。**Chu & Yalkowsky 用的是 86 種藥物的資料集,Avdeef & Kansy 用的是 6541 個小分子加 32 個大分子。我引用的是模型與它的係數,不是任何對香料的結論。
- **論壇的實測值我沒有辦法複驗。**1%、5%、10% 這些數字來自不同的人、不同的批次、不同的室溫,而室溫直接影響上限。
- **純度對結晶行為的影響我沒有查。**那是「天然 vs 合成」那一題的一個真實的邊角,我只標記它存在。