В конце 1930-х японский город Китами на Хоккайдо давал около 70% мирового производства мяты, из которой получали масло и кристаллы ментола. С тех пор рынок сильно изменился, и натуральный ментол делит его с синтетическим. Мяту теперь растят в основном в Индии, а заводы в Японии, Германии и США собирают ту же молекулу из совсем других веществ.
Для жевательного табака эта разница невидима. Ментол из мяты и ментол с завода - одно и то же вещество, и различить их удается только в лаборатории.
Где растет мята для натурального ментола
Впервые чистый ментол получил в 1771 году врач и химик Иероним Давид Гаубий. Товаром для всего мира он стал намного позже, и первой мятной державой оказалась Япония. В Китами мяту начали сажать в 1896 году, а к концу 1930-х посевы занимали около 20 тысяч гектаров.
После войны японскую мяту потеснили Бразилия и Китай, а затем и заводская молекула. Завод мятного масла в Китами закрылся в 1983 году.
Сегодня главный поставщик мяты - Индия. По оценке правительства штата Бихар, на нее приходится около 80% мирового производства мятного масла, следом идут Китай, Бразилия и США. Больше всего мяты дает штат Уттар-Прадеш. Там ее сажают в короткий промежуток между уборкой картофеля и посадкой риса и убирают в мае-июне.
Как ментол достают из мяты полевой
Натуральный ментол дает мята полевая, Mentha arvensis. Ее эфирное масло на 70-90% состоит из этого вещества, и путь от травы до готового продукта короткий:
- траву перегоняют с паром и получают масло;
- масло охлаждают в три приема - до 14 °C, затем до 10 °C и до -5 °C, - и ментол выпадает кристаллами;
- кристаллы отделяют на центрифуге и сушат;
- остаток, из которого извлекли большую часть кристаллов, продают отдельно как мятное масло.
Слабое место такого сырья - погода. Компания BASF, у которой есть свое синтетическое производство, напоминает, что урожай и качество мяты зависят от климата, и в неудачные годы сырья не хватает.
Синтетический ментол из тимола и цитраля
Сначала одна тонкость. У ментола есть левая и правая формы - с одинаковым составом, но устроенные как отражения друг друга в зеркале. Сильнее холодит левая форма, L-ментол, а ее зеркальный двойник действует слабее. Мята сама делает только левую форму, а химику приходится либо отделять ее от правой, либо с самого начала собирать только ее.
Немецкая компания Haarmann & Reimer, нынешняя Symrise, делает синтетический ментол с 1974 года и выбрала первый путь. Сырьем служит тимол, вещество с запахом чабреца. К нему присоединяют водород и получают смесь из восьми форм ментола. Перегонкой выделяют нужную пару, делят ее на левую и правую молекулы, а остальные формы возвращают в начало процесса. Сегодня такое производство у Symrise работает в Хольцминдене и в Буши-Парке в США.
BASF вышла на этот рынок только летом 2012 года, запустив завод в Людвигсхафене. Она начинает с цитраля, вещества с запахом лимона, и с помощью особого катализатора сразу получает почти исключительно нужную форму. Чистота готового продукта, как сообщает BASF, не ниже 99,7%.
Нобелевская премия 2001 года и ментол Takasago
Собирать с самого начала только левую форму первой научилась японская компания Takasago. В 1983 году она запустила первое промышленное производство ментола по такой схеме - в том же году, когда закрылся завод в Китами. Ключом стал катализатор из родия и вещества BINAP, созданного группой химика Редзи Нойори из Нагойского университета. Над процессом работал и профессор Оцука из Осакского университета.
Нойори описал эту цепочку в нобелевской лекции. К мирцену, веществу из ряда терпенов, присоединяют диэтиламин. Катализатор перестраивает молекулу, получается цитронеллаль почти целиком в нужной зеркальной форме, и уже из него делают ментол.
По словам Нойори, Takasago выпускала около 1000 тонн ментола в год - примерно треть того, что требовалось всему миру.
Нобелевскую премию по химии 2001 года Нойори разделил с Уильямом Ноулзом и Барри Шарплессом. Премию присудили за каталитический асимметрический синтез, то есть за способы получать только одну из зеркальных форм. Нобелевский комитет отдельно упомянул, что Takasago применяет BINAP в синтезе ментола с начала 1980-х.
Натуральный и синтетический ментол в жевательном табаке
Symrise указывает, что ее синтетический L-ментол химически идентичен натуральному. Выдают происхождение только изотопы - разновидности атомов углерода и водорода. У натурального и синтетического вещества их соотношение разное, и масс-спектрометр эту разницу улавливает.
Шведская компания Swedish Smokeless, производитель снюса ODENS, сообщает, что мятную свежесть этой марке дают натуральные масла мяты. У нас в каталоге ментол вынесен прямо в название вкуса в линейке PODONKI SLICK SLIM 150mg, а у марки MAD есть FATALITY «Ментол Ежевика».
Почему ментол холодит - рецептор TRPM8
Ментол не охлаждает рот, он обманывает нервы. В 2002 году лаборатории Дэвида Джулиуса из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Ардема Патапутяна из института Scripps независимо друг от друга нашли белок TRPM8. Это датчик в нервных окончаниях, который срабатывает при прохладе - примерно от 28 °C и ниже. Ментол садится на тот же датчик, и нерв посылает в мозг такой же сигнал, как от холодной воды.
Искали TRPM8 как раз с помощью молекулы ментола. Ученые рассудили, что вещество, которое кажется прохладным, должно действовать на тот же белок, что и холод.
В 2007 году выяснилось, что мыши без гена TRPM8 плохо чувствуют прохладу. А в 2021 году Джулиус и Патапутян получили Нобелевскую премию «за открытие рецепторов температуры и прикосновения».
Датчику все равно, где выросла или где собрана молекула. Молекула из индийской мяты и молекула с завода Takasago садятся на TRPM8 одинаково. Так что вопрос из заголовка решают не нервы, а экономика - урожай мяты в Уттар-Прадеше, цена катализатора и выбор того, кто делает ароматизатор.
