Co so hoa hoc huu co huong lieu

Sách không bán – liên hệ [email protected] A. T. Soldatenkov, N. M. Kolyadina, Le Tuan Anh, Levov A.N, Avramenko G.V. CƠ SỞ HÓA HỌC HỮU CƠ CỦA HƯƠNG LIỆU Người dịch: GV. Phan Trọng Đức, TS. Lê Tuấn Anh Nguyên bản tiếng Nga: ”Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии”. Nhà xuất bản: ”Tủ sách Viện Hàn lâm”- \"Академкнига\" Mátxcơva. Năm xuất bản: 2006. Bản quyền tiếng Việt: GV. Phan Trọng Đức, TS. Lê Tuấn Anh HÀ NỘI 2011 1

Sách không bán – liên hệ [email protected] A. T. Soldatenkov, N. M. Kolyadina, Le Tuan Anh, Levov A.N, Avramenko G.V. Base organic of odour compounds for applied aesthetics and aromatherapy Translaters: Phan Trong Duc Le Tuan Anh In Russian: ”Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии”. Publish house: \"Академкнига\", Moscow. Issue: 2006. Copyright in Vietnamese version: Phan Trong Đuc, Le Tuan Anh Hanoi 2011 2

Sách không bán – liên hệ [email protected] Cơ sở hóa học hữu cơ của hương liệu/ A. T. Soldatenkov, N. M. Kolyadina, Le Tuan Anh, Levov A.N, Avramenko G.V., dịch từ nguyên bản tiếng Nga: GV. Phan Trọng Đức, TS. Lê Tuấn Anh – Nhà xuất bản Tri thức – 2011. – 252 trang. Cuốn sách tổng hợp những kiến thức cơ bản về hóa học hữu cơ của các hợp chất được sử dụng làm hương liệu - những hương liệu đã có những ứng dụng thực tiễn trong mỹ phẩm, thực phẩm và trong y học (hương trị liệu). Cuốn sách cũng phản ánh lịch sử phát triển của công nghiệp hóa mỹ phẩm, ngành sản xuất nước hoa và mỹ phẩm trang điểm, xem xét những nguyên lý hiện đại của quá trình tổng hợp các loại hương liệu ứng dụng trong hóa mỹ phẩm và có hoạt tính dược lý. Những phương pháp tổng hợp các loại hương liệu phổ biến, có ứng dụng thực tiễn cao, được phân loại và sắp xếp có hệ thống theo nhóm, lớp các hợp chất hữu cơ, có chú ý đến cấu tạo hóa học của chúng. Ứng dụng trong hương trị liệu, cơ chế tác dụng sinh học của các phân tử hương liệu được trình bày một cách ngắn gọn và rõ ràng. Các tác giả mong muốn cuốn sách sẽ là một tài liệu hữu ích cho sinh viên các trường đại học ngành hóa học, sinh học, công nghệ hóa học, hóa mỹ phẩm, dược học và y học; cũng như đối với các chuyên gia trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ, những người làm nghiên cứu trong ngành mỹ phẩm, hóa dược và y dược. LỜI CẢM ƠN Chúng tôi xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành về sự ủng hộ và tài trợ của Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Châu Á (Đại học Quốc gia Hà Nội) và Quỹ Giáo dục Cao học Hàn Quốc đối với việc xuất bản cuốn sách này. ACKNOWLEDGEMENT We woud like to express our sincere thanks to the support and sponsor of the Asia Research Center (Vietnam National University, Hanoi) and the Korean Foundation for Advanced Studies for the publications of this book. 3

Sách không bán – liên hệ [email protected] Mục lục Mục lục ...........................................................................................................................................4 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................7 Chương 1. Khái niệm chung và nguyên tắc tổng hợp chất thơm.....................................................10 1.1. Giới thiệu chung về lĩnh vực hương thơm ...........................................................................10 1.2 Sự phát triển của ngành hóa hữu cơ - hương liệu..................................................................12 1.3. Khái niệm chung về hoạt tính sinh học của hương liệu. Hương trị liệu ................................21 1.4 Cơ chế cảm nhận hương thơm cấp độ phân tử ......................................................................25 1.5 Nguyên tắc cơ bản tạo ra các chất thơm mới ........................................................................28 1.5.1 Tổng hợp tương tự và theo kinh nghiệm.........................................................................28 1.5.2. Mối liên hệ cấu trúc – hương thơm. Các nhóm tạo mùi hương - odorifore. ...................30 1.5.3. Nguyên lý tổng hợp trên máy tính và dự đoán mùi thơm ...............................................36 1.5.4 Sơ đồ nguyên lý nghiên cứu tổng hợp hương liệu mới....................................................37 1.6. Quá trình sinh tổng hợp các hợp chất thơm tự nhiên trong thực vật .....................................41 1.7 Quá trình chiết tách tinh dầu thơm từ các nguyên liệu thực vật.............................................45 1.8. Phân loại các hợp chất thơm................................................................................................49 Chương 2. Tổng hợp hương liệu thuộc dãy hidrocacbon mạch thẳng .............................................54 2.1. Các dẫn xuất parafin và ankylhalogen đơn giản với vai trò là propellent của các hỗn hợp hương liệu .................................................................................................................................54 2.2. Tổng hợp hương liệu là dẫn xuất của rượu và ête đơn giản mạch thẳng ...............................56 2.2.1. Các rượu đơn giản C1 – C5 với vai trò là dung môi trong nước hoa ..............................56 2.2.2. Tổng hợp các ankanol no C6 – C12 với hương thơm của hoa .........................................58 2.2.3. Rượu không no, đơn chức C6-C11. Citronellol và tinh dầu geranium với hương thơm hoa hồng. Hương trị liệu ..............................................................................................................64 2.2.4. Tổng hợp rượu là dẫn xuất thuộc dãy alkadien.............................................................68 2.2.5. Rượu C15 với ba liên kết bội. Nerolidol, Farnesol với hương linh lan ...........................77 2.2.6 Tổng hợp các ête thơm ..................................................................................................78 2.3 Tổng hợp các andehit và xeton thơm....................................................................................79 2.3.1. Các ankanal bão hòa với hương thơm hoa quả. Hidroxycitronellal ..............................80 2.3.2. Ankenal. Citronellal với mùi hương chanh. Dầu citronellal chemotype ........................84 2.3.3. Andehit với hai liên kết bội trở lên. Citral với hương chanh..........................................87 Tinh dầu chemotype citral......................................................................................................87 2.4. Dẫn xuất của các axít béo....................................................................................................93 2.4.1. Este của axít đơn chức với rượu đơn chức có số nguyên tử cacbon thấp mang mùi hương thơm hoa quả đặc trưng.........................................................................................................94 2.4.2. Geranyl-, Linalyl- và citronellylankaloat với các mùi hương hoa quả...........................98 2.4.3. Este của các axít hữu cơ (có số nguyên tử cacbon lớn) với mùi hương thảo mộc và linh lan .......................................................................................................................................101 Chương 3 Tổng hợp các dẫn xuất thơm của dãy vòng no – alixiclic .............................................103 3.1. Các dẫn xuất của xiclopentan ............................................................................................103 3.1.1. Xiclopentanon mang mùi hương hoa nhài ..................................................................103 3.1.2. Xiclopenten với mùi thơm đàn hương (bạch đàn)........................................................104 3.1.3. Xiclopentenon với hương thơm hoa nhài. Jasmon.......................................................106 3.2. Tổng hợp các dẫn xuất của xiclohexan ..............................................................................108 3.2.1. Các dẫn xuất ankyl của xiclohexan. Dẫn xuất xiclohexanol. Mentol. Tinh dầu bạc hà. ............................................................................................................................................ 108 3.2.2. Xiclohexanon. Menton................................................................................................116 3.2.3. Xiclohexen .................................................................................................................118 4

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.3. Marcoxiclic C12-C17. Este với mùi thơm của gỗ - long diên hương (buazambren). Xeton muscon và civeton với mùi xạ hương.......................................................................................134 3.4. Dẫn xuất octa- và decahidronaphtalin với hương thơm của hoa và mùi long diên hương. Long diên hương .....................................................................................................................137 3.5. Tổng hợp các dẫn xuất thơm của bixicloankan ..................................................................140 3.5.1. Bixiclo[4.1.0]heptan. Tinh dầu đan sâm thuion chemotype.........................................140 3.5.2. Bixiclo[3.1.1]hepten. Tinh dầu đào kim nương. Tinh dầu trắc bá diệp và galbanum dạng pinen chemotype. .................................................................................................................141 3.5.3. Bixiclo[2.2.1]hepten. β-Santalol. Santalidol và cedrol. Borneol với mùi hương của thực vật họ lá kim. Camphor. Fenchol. ........................................................................................144 3.5.4. Bixiclo[3.3.1]nonenon với mùi thuốc lá. Dẫn xuất bixiclo[7.2.0]undecen caryophyllen với mùi hương gỗ. Tinh dầu ngọc lan tây (ylang-ylang) .......................................................152 3.6. Tri- và tetraxicloankan. Tinh dầu đàn hương và tinh dầu tuyết tùng. Balsam gurigumum ..153 Chương 4. Tổng hợp các dẫn xuất của dãy đồng đẳng aren..........................................................157 4.1. Dẫn xuất ankyl- và bromankenyl benzen. para-Xymen với hương thơm cam quýt.............157 4.2.1. Dẫn xuất aryl của metanol với mùi thơm xạ hương và hoa hồng.................................158 4.2.2. 2-Phenyletanol với hương hoa hồng. Tinh dầu hoa hồng. Phenylpropenol và rượu xinamic với mùi hương phong tín tử.....................................................................................160 4.2.3. Este của rượu arylalyphatic với axít aliphatic với hương thơm hoa và trái cây...........164 4.3. Tổng hợp các arylaliphatic andehit....................................................................................169 4.3.1. Arylankanal. Phenyletanal và các đồng đẳng với mùi hương hoa phong tín tử. Cyclamenandehit và các đồng đẳng .....................................................................................169 4.3.2. Arylpropenal. Andehit xinamic. Tinh dầu quế. Jasminandehit ....................................174 4.4. Axylbenzen. Benzandehit có mùi hạnh nhân. Axetophenon với mùi thơm của hoa............176 4.5. Dẫn xuất nitroankylbenzen có mùi xạ hương.....................................................................177 4.6. Tổng hợp các hợp chất thuộc dãy phenol...........................................................................179 4.6.1. Các dẫn xuất của monohidroxybenzen........................................................................180 4.6.2. Dẫn xuất 1,2-dihidroxybenzen. Guaiacol. Eugenol với hương thơm hoa cẩm chướng (đinh hương). Tinh dầu eugenol chemotype (từ đinh hương, húng và pimento obscura – hạt tiêu Jamaica). Vanilin..........................................................................................................189 4.7. Dẫn xuất axít arylcacbonoic ..............................................................................................200 4.7.1. Axít phenylaxetic và xinamic và các ête của chúng có mùi thơm mật ong-balsam. Balsam cánh kiến trắng (an tức hương)............................................................................................200 4.7.2. Axít benzoic và các ête của chúng với mùi hoa và balsam...........................................203 4.7.3. Các dẫn xuất của axít 2-hidroxybenzoic (salixylic) và 2-aminobenzoic (anthranilic) có mùi thơm của hoa ................................................................................................................205 4.8. Tổng hợp các dẫn xuất của indan và tetrahidronaphthalen với mùi xạ hương.....................208 Chương 5. Tổng hợp hương liệu với nhân dị vòng ba hoặc năm cạnh ..........................................213 5.1. Dẫn xuất của oxiran với hương thơm dâu tây. Dẫn xuất furan. Mentofuran. Long diên hương. Ambroxide ..............................................................................................................................213 5.2. Dẫn xuất pirrole. Hợp chất indol có mùi thối và mùi hương hoa nhài ................................219 5.3. Dẫn xuất 1,3-dioxalan. Heliotropin. Safrole. Tinh dầu từ sasfras và rau mùi tây dạng hóa học benzodioxalan (benzodioxalan chemotype)..............................................................................221 5.4. Dẫn xuất thiazol (với mùi cà phê) và benzoxazol (với mùi lá xanh)...................................224 6.1. Dẫn xuất piran ..................................................................................................................226 6.1.1 Tetrahidropiran với mùi thơm hoa hồng, hoa nhài và bơ.............................................226 6.1.2. Piranon. Malthol với mùi hương trái cây – caremen. Coumarin với mùi hương cỏ mới cắt .......................................................................................................................................230 6.2. Dẫn xuất pyridin. Tinh dầu hạt tiêu đen.............................................................................233 6.3. Dẫn xuất 1,3-dioxan và pirazin..........................................................................................235 5

Sách không bán – liên hệ [email protected] 6.4. Mononucleotit thuộc dãy purin. Muối inosinat và guanylat trong vai trò là chất tăng mùi thơm ........................................................................................................................................237 6.5. Dẫn xuất đại dị vòng. Đại dị vòng với mùi xạ hương.........................................................240 Tinh dầu đương quy (bạch chỉ) ................................................................................................240 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................................248 6

Sách không bán – liên hệ [email protected] LỜI NÓI ĐẦU Trong hơn hai trăm năm tồn tại và phát triển, ngành hóa học hữa cơ, cụ thể là tổng hợp hữu cơ đã điều chế và tạo ra hơn 20 triệu hợp chất hữu cơ. Các con số thống kê này hoàn toàn không phóng đại, đặc biệt, kể từ khi phát minh ra kỹ thuật hóa học tổ hợp vào những thập niên cuối của thế kỷ XX, cho phép có thể tổng hợp được hàng trăm thậm chí hàng nghìn các hợp chất mới trong một ngày. Tổng hợp hữu cơ đang ngày càng trở nên phổ biến rộng rãi, chủ yếu xuất phát từ nhu cầu đa dạng phát triển thường xuyên của xã hội, bao gồm cả nhu cầu về thẩm mỹ. Để đáp ứng được những nhu cầu ấy, ngành hóa hữu cơ cần xây dựng kịp thời, giải quyết thành công các vấn đề cơ bản như: nghiên cứu phát triển các phản ứng mới có hiệu suất cao, tìm kiếm các chất xúc tác có khả năng đảm bảo tính chọn lọc của phản ứng; giải thích, xác định mối quan hệ cấu tạo hóa học và khả năng phản ứng của các chất và các tính chất hữu ích như hoạt tính sinh học, màu sắc, hương thơm v.v... Một trong những hướng phát triển tiềm năng hiện nay là công nghiệp sản xuất các hóa chất có mùi hương dễ chịu, có thể được sử dụng trong công nghiệp nước hoa, mỹ phẩm, trong các sản phẩm vệ sinh, cũng như làm hương liệu phụ gia thực phẩm. Ngoài ra, cũng cần phải liên tục tiến hành các nghiên cứu để phát triển thế hệ mới những hương liệu có hiệu quả cao – chỉ với một lượng rất nhỏ cỡ vài µg nhưng có mùi thơm sâu, đậm, bền. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy có rất nhiều loại nước hoa thể hiện hoạt tính sinh học mạnh. Vì thế, trong hai thập kỷ qua, người ta quan tâm ngày càng nhiều tới y học cổ truyền phòng chống và chữa trị bằng các loại chất thơm, tinh dầu – những hợp chất được gọi chung là hương liệu. Trong công nghệ mỹ phẩm, làm đẹp, vật lý trị liệu, các nhà hóa học, tổng hợp hữu cơ cần quan hệ hợp tác chặt chẽ với các nhà dược học, các chuyên gia hóa sinh, các nhà sinh học, các y bác sĩ và các chuyên gia của ngành công nghiệp nước hoa, hóa mỹ phẩm và công nghệ hóa học. Cuốn sách này bổ sung các kiến thức cơ bản của hóa học hữu cơ, chứa đựng câu trả lời cho một trong những vấn đề chính của hóa học, đó là: tại sao chúng ta lại cần đến một ngành khoa học với tên gọi \"Hóa học hữu cơ\"? Cuốn sách bao gồm các vấn đề cơ bản và tinh vi của hóa học các hợp chất thơm – hương liệu, bao gồm cả các hợp chất có hoạt tính sinh học và các loại tinh dầu tự nhiên đã và đang được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất nước hoa (nước hoa, eau de cologne và các loại nước thơm); trong công nghiệp hóa mỹ phẩm và các sản phẩm vệ sinh (mùi thơm, hương thơm cho các loại kem, son môi, mascara, xà phòng, sữa tắm, chất tẩy rửa tổng hợp và các sản phẩm hóa chất khác); trong công nghiệp thực phẩm (tạo hương vị cho thực phẩm – phụ gia hương liệu); cũng như trong các lĩnh vực khác. Cuốn sách này chủ yếu trình bày phương pháp tổng hợp 7

Sách không bán – liên hệ [email protected] các hóa chất đã được kiểm nghiệm và được cho phép sử dụng rộng rãi trong thực tế với các ứng dụng trong hóa mỹ phẩm như nước hoa, nước thơm, hương liệu, phụ gia thực phẩm... Cuốn sách tập trung vào đối tượng là sinh viên hóa học với các cấp học khác nhau cũng như các chuyên ngành đào tạo thuộc các lĩnh vực khác nhau như nông nghiệp, dược học, y học, sinh học, hóa dược … cũng như cho các đối tượng sau đại học. Đặc biệt, sách có thể giúp sinh viên và các giáo viên hướng dẫn có thể lựa chọn đề tài cho các nghiên cứu khoa học của sinh viên cũng như chủ đề cho các khóa luận tốt nghiệp. Cuốn sách cũng hữu ích cho các sinh viên cao học, giáo viên và các nhà nghiên cứu làm việc trong các lĩnh vực hóa hữu cơ, tổng hợp hóa học tinh vi, hóa hương liệu, hóa sinh học hương liệu và hóa học các hợp chất có hoạt tính sinh học. Nội dung sách cũng trình bày với người đọc về sự phát triển thực tế của việc tổng hợp tinh vi các hợp chất hữu ích, giúp tạo điều kiện giải quyết các vấn đề đặc biệt đặt ra theo yêu cầu, kế hoạch và đường hướng tổng hợp các hợp chất hữu ích. Nhìn chung, cuốn sách có thể được sử dụng như là sách giáo khoa cho các nghiên cứu ứng dụng của hóa học hữu cơ, cũng như tài liệu tham khảo cho đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực này. Dữ liệu của cuốn sách, được phân bố theo các nhóm và các lớp của các hợp chất hóa học, có sự tương thích cao với trật tự chương trình đào tạo cơ bản về hóa học hữu cơ. Chúng tôi trình bày các kiến thức theo trật tự như trên nhằm tạo thuận lợi trong việc so sánh và tiếp thu kiến thức cho sinh viên đại học và học viên cao học năm đầu. Trong từng lớp các hợp chất có trình bày, lựa chọn các đơn vị cấu trúc đem lại hương thơm xác định của hương liệu. Chúng tôi cũng đề cập đến cơ chế phản ứng có thể có trong sự tương tác của các chất và trong từng quá trình tổng hợp riêng biệt. Chương 1 (phần giới thiệu) trình bày ngắn gọn lịch sử phát triển của hóa học các chất thơm – hương liệu, cung cấp cơ chế sự xuất hiện mùi hương trong sự tương tác của các phân tử hương liệu với bio-receptor, cho phép chúng ta có thể hiểu được mối liên hệ (sự tương quan) giữa cấu trúc hóa học của một phân tử với mùi hương của nó. Ngoài ra ta cũng xem xét các nguyên tắc cơ bản tổng hợp các chất thơm, phân loại theo hóa học và theo mùi hương, tình hình thị trường hiện tại của các sản phẩm mỹ phẩm và hương liệu. Cơ sở dữ liệu hóa học của từng nhóm chất thơm cụ thể được trình bày trong sáu chương. Thành phần, tính chất, hương thơm và các đặc tính hương trị liệu của các loại dầu thơm, được đặc tả theo nhóm cấu trúc, tương ứng với cấu trúc của các thành phần chính của dầu thơm. Chương thứ hai được dành cho việc tổng hợp các hợp chất hidrocabon mạch thẳng (aliphatic). Trong chương này, ta xem xét các hương liệu có nguồn gốc từ anken, rượu không no và andehit, este của các axít hữu cơ. Chương thứ ba trình bày quá trình tổng hợp các hương liệu ứng dụng trong sản xuất nước hoa, mỹ phẩm và các hương liệu hoạt động khác thuộc nhóm hidrocacbon mạch vòng (alicyclic) - chủ yếu là các dẫn xuất của xiclohexan. Trong chương thứ tư, chúng ta đề 8

Sách không bán – liên hệ [email protected] cập và trình bày dữ liệu về các quá trình tổng hợp các hương liệu là dẫn xuất của hidrocacbon thơm - vòng aren như các chất dẫn xuất của benzen, indan và naphtalen (nhằm tránh nhầm lẫn, sau đây khái niệm aren sẽ được sử dụng chung cho các hidrocacbon thơm). Trong ba chương cuối, chúng tôi trình bày và thảo luận về hóa học của các chất thơm, với cấu tạo có liên quan đến các hợp chất dị vòng (dị vòng năm hoặc sáu cạnh) và các dẫn xuất đại dị vòng Các tác giả của cuốn sách (tiếng Nga – năm 2006): GS. TSKH. A.T.Soldatenkov; PGS. TS. N.M. Kolyadina và PGS. TS. A.N. Levov – công tác tại trường Đại học Hữu nghị Mátxcơva (PFUR), Liên bang Nga; TS. Lê Tuấn Anh – công tác tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; GS. TSKH. G.V. Avramenko – Chủ nhiệm bộ môn Công nghệ Hóa dược và Mỹ phẩm, Hiệu phó trường Đại học Công nghệ hóa học Liên bang Nga mang tên D. I. Mendeleev. Các tác giả xin hoan nghênh và chân thành cảm ơn tất cả các ý kiến đóng góp từ độc giả giúp chỉnh sửa và hoàn thiện cuốn sách. 9

Sách không bán – liên hệ [email protected] Chương 1. Khái niệm chung và nguyên tắc tổng hợp chất thơm* (* Chất thơm trong cuốn sách này không dùng để nói về dẫn xuất của hidrocacbon thơm – aren, mà được dùng với khái niệm là hương liệu, chất mang mùi thơm. Các dẫn xuất của hidrocacbon thơm được gọi chung là aren). 1.1. Giới thiệu chung về lĩnh vực hương thơm Trong môi trường xung quanh chúng ta luôn có sự hiện hữu của các loại hương thơm, mùi vị khác nhau; tuy không nhìn thấy được, nhưng chúng đã và đang có ảnh hưởng đến hành vi của con người – mọi hoạt động thể chất cũng như tâm lý. Những hương vị này lặng lẽ kiểm soát khả năng làm việc, trạng thái và cảm xúc của con người. Kết quả nghiên cứu cho biết, khứu giác bình thường của một người khỏe mạnh có khả năng phân biệt được bốn nghìn mùi vị khác nhau, còn những người có khứu giác đặc biệt – phân biệt được mười nghìn dạng khác nhau của mùi vị. “Ở nơi đâu đang tỏa ngát hương thơm”, thì ở đó tồn tại ngôn ngữ mùi hương là thứ ngôn ngữ thứ ba trong giao tiếp giữa con người với con người (thứ nhất – là lời nói và âm thanh, thứ hai – là hình dạng, chữ cái và mầu sắc). Do vậy, nhận thức về thế giới và nền văn minh của chúng ta không chỉ bằng thị giác và thính giác (mặc dù, đây là những cơ quan đầu tiên và quan trọng đem lại cho con người những hiểu biết về thế giới, về nền văn minh, về hành vi …) mà còn bằng cả khứu giác. Có thể cho rằng, với người nguyên thủy, sự cảm nhận mùi thơm chiếm vị trí quan trọng trong việc cảm nhận môi trường xung quanh, bởi cũng chính quá trình này cung cấp oxy và duy trì sự sống. Bản năng cơ bản - quá trình hô hấp với tổ hợp mùi hương, các cơ quan khứu giác có thể xác định, phân tích và có khả năng thông báo cho chủ thể đối tượng phía trước là bạn hay là thù; trước mặt là thức ăn còn tươi nguyên hay đã ôi thiu, xác định hành động – tấn công hay bỏ chạy, kết bạn hay là không … Một số nhà nghiên cứu cho rằng, ở giai đoạn đầu tiên của sự tiến hóa, đàn bà nguyên thủy khi lựa chọn bạn tình không chỉ dựa vào sức khỏe, sự chiến thắng trong cuộc chiến với đối thủ khác, mà còn phụ thuộc vào sự cuốn hút bên ngoài và và sự cám dỗ từ mùi thân thể. Đàn ông của bất kỳ thời đại nào cũng bị cuốn hút bởi vẻ ngoài của người phụ nữ, vẻ đẹp của khuôn mặt, cơ thể quyến rũ và tất nhiên mùi hương cơ thể. Sử dụng những mùi hương nhân tạo (không có trong cơ thể con người) để tạo cảm tình, tăng tính hấp dẫn và để làm át đi các mùi hôi khó chịu đã có lịch sử 5 – 6 nghìn năm. Tinh dầu hương liệu đã được sử dụng kín đáo, nhưng ngay lập tức khi tiếp xúc đã có thể cảm nhận được bằng khứu giác và nói lên rằng, người mang mùi hương dễ chịu sẽ rất thân thiện trong giao tiếp và trong mọi mối quan hệ. Có thể cho rằng, ở một chừng mực nào đó, 10

Sách không bán – liên hệ [email protected] việc bôi các loại dầu thơm lên cơ thể và mặc những loại quần áo có mùi thơm – những túi hoa khô dường như nhắm tới việc phát triển quan hệ nam nữ, duy trì nòi giống. Mặt khác, những người cổ đại nghĩ rằng, những mùi hương dễ chịu là phù hợp với ý muốn của các vị Thần. Họ cho rằng “Ở đâu có mùi hương thơm ngọt ngào - ở đó có các vị Thần” và họ đốt những loại cây, nhựa cây và các loại balsam thơm trong các nghi lễ tôn giáo – thỏa mãn các vị thần. Với ý nghĩa này, có thể coi trong suốt lịch sử loài người – hương thơm tỏa ngát. Tiếng Hy Lạp: θυμίαμα (phimiam - hương thơm) và tiếng La Tinh incendere có nghĩa là các sản phẩm tỏa khói thơm (xông hương) vào trong không khí. Những khói thơm này nhận được khi đốt từ từ các loại bột, nhựa cây, sáp, balsam và tinh dầu thực vật. Hương liệu mỹ phẩm theo cách hiểu hiện đại – là tạo ra các sản phẩm, các hợp phần thơm như nước hoa, eau de cologne*, nước thơm, eau de toilet**… Mục đích sử dụng chính là nhằm làm đẹp, thẩm mỹ, tăng hương vị của cuộc sống: đem lại cho da, tóc, quần áo … mùi thơm dễ chịu cho chính bản thân và môi trường xung quanh. Các sản phẩm hương liệu tương tự cũng được sử dụng với mục đích giữ gìn vệ sinh. Hương liệu chính là những hợp chất dễ bay hơi (chủ yếu là các hợp chất hữu cơ), với nồng độ nhất định sẽ có mùi hương dễ chịu và chính nhờ đó đã được sử dụng trong mỹ phẩm trang điểm, nước hoa, nước thơm, các loại chất tẩy rửa và thực phẩm. Hương liệu trong cuộc sống hiện đại không chỉ có ý nghĩa thẩm mỹ. Chúng ngày càng có nhiều chức năng khác và không ngờ tới, ví dụ, bổ sung vào chất tẩy rửa tổng hợp và các hóa chất làm sạch (hoặc các hóa chất gia dụng khác) hợp chất với mùi hương chanh (limonen) hay hương nhài (jasmin) sẽ giúp sản phẩm bán chạy hơn. Tác dụng tâm lý của các chất tạo mùi thơm tương tự là ở chỗ, đặc tính mùi thơm không phải là chức năng chính của hàng hóa, nhưng dường như khi cùng với chức năng chính là tẩy rửa nó khiến người mua luôn sẵn lòng trả tiền. Các hiện tượng này đã dẫn đến các thí nghiệm tạo mùi thơm không chỉ cho sản phẩm hàng hóa mà còn cho cả không gian mua bán trong các siêu thị. Kết quả nhận thấy ngay là lượng hàng bán ra tăng lên rõ rệt. Tại một số quốc gia, có sử dụng quá trình thơm hóa không gian làm việc, sản xuất bằng các mùi hương cam chanh, có tác dụng rất tốt kích thích công nhân làm việc, tăng năng suất lao động, đặc biệt là vào buổi sáng. Trong hai, ba chục năm cuối của thế kỷ hai mươi, các hợp phần thơm, chủ yếu là tinh dầu tự nhiên và các sản phẩm tổng hợp tương tự có thêm một chức năng quan trọng đó là hương trị liệu. Bản chất của chức năng này là một lượng lớn các chất thơm đơn lẻ, cũng như 11

Sách không bán – liên hệ [email protected] những tinh dầu thực vật có thành phần hóa học phức tạp, có những hoạt tính sinh học đa dạng. Rất nhiều những cố gắng trước đây sử dụng giác quan khứu giác để phòng và điều trị bệnh đã mở ra một hướng mới – hương trị liệu, theo phương pháp và tác dụng trị bệnh có thể cho rằng nó ở vị trí nằm giữa y học dân tộc và y học phương Tây. 1.2 Sự phát triển của ngành hóa hữu cơ - hương liệu Như chúng ta đã đề cập ở trên, từ thời xa xưa con người đã cho rằng thần thánh có ở khắp mọi nơi, nhưng thường ở những nơi có hương thơm ngát, nơi mà hương thơm cây cỏ hoa lá ngọt ngào, hơi thở thấm đẫm những màn sương trong lành của hương hoa, hương thơm ngào ngạt tỏa ra từ những nhành hoa tử đinh hương. Hàng ngàn năm trước ở đất nước Ai Cập cổ đã sử dụng các loại cây cỏ có hương thơm, dầu thơm, nhựa cây để thu hút sự chú ý của các thánh thần bằng cách xông, hun hương thơm vào những gian buồng, phòng của các nhà thờ, thánh đường tôn giáo, để làm đẹp da và tóc, để chữa bệnh, để ướp các thi thể của các pharaon và những người giàu có bằng cách phủ nhựa cây. Khi tiến hành khai quật khảo cổ ở Ai Cập đã phát hiện ra nhiều đồ chum vại, bình, lọ cổ xưa nhất được sản xuất vào khoảng 3 đến 5 nghìn năm trước. Những bình lọ tương tự vẫn còn giữ được những gì sót lại của nghệ thuật trang điểm cổ xưa cũng được tìm thấy ở Trung Quốc, Ấn Độ và Hy Lạp. Một trong số bình cổ còn có in hình những người tư tế Ai Cập ở thế kỷ XIV trước công nguyên được đặt trong hầm mộ của Tu-gan-kha-môn. Chiếc bình cổ đó đã được mở ra vào đầu thế kỷ XX và tìm thấy trong đó có trầm hương sau 3300 năm vẫn còn giữ được mùi thơm đặc trưng của nó. Người Ai Cập pha chế ra các loại hương liệu bằng cách hãm, ngâm, pha các phần của các loài cây có hương thơm (trầm hương, bạc hà, đan sâm) trong mật ong hoặc rượu vang và bằng cách cô đặc tạo các loại rượu mùi. Chỉ có các thầy tư tế mới nắm giữ các bí quyết pha chế hương liệu. Họ bảo quản các bí quyết này rất nghiêm ngặt vì họ cho rằng các loại hương liệu và dầu thơm giống như một lễ vật dành cho các thần linh và do đó các vị thần sẽ bảo vệ, gìn giữ cuộc sống của các pharaon và toàn thể người Ai Cập. Thực vật được dùng để pha chế, sản xuất hương liệu không chỉ được chở đến từ các nước khác nhau (ví dụ nhựa trầm hương, được chở đến từ miền nam Archin, Eritơria và Xômali, nơi chúng được khai thác dưới dạng nhựa cây Boswellia Carterii), mà còn bằng cách gieo trồng thành các khu rừng thực vật đặc biệt. Cả trước kia lẫn bây giờ, trầm hương vẫn được đốt trong những đền đài tôn giáo, của nhiều nghi lễ xưng tội tạo ra một bầu không khí thơm ngát, dành cho các thần 12

Sách không bán – liên hệ [email protected] linh tôn kính. Các nghiên cứu hiện đại cho thấy trong trầm hương có chứa các chất octanol (1), incesol (3), và các dẫn xuất axetat của chúng (2, 4), cũng như các loại monotecpen khác nhau, các chất này cùng với sản phẩm của đốt cháy của chúng tạo ra mùi thơm dễ chịu. Me(CH2)6CH2OR Me OR (1) R = H; O (3) R = H, incesol (2) R = Ac Me CHMe2 (3,4) (4) R = Ac Me Những tài liệu chữ viết sớm nhất về kiến thức trong lĩnh vực hương liệu của các nhà hương liệu học Ai Cập cổ đại là cuốn sách y học Ebers Papyrus, được viết vào năm 1500 trước công nguyên. Trong đó có miêu tả hỗn hợp có hương thơm với nhiều chức năng là “kifi” (кифи), được hợp thành từ hàng tá những thành phần. Nó được sử dụng với vai trò là nước hoa và thay cho trầm hương trong các nghi lễ cúng tế và được sử dụng như một vị thuốc trị bệnh hen suyễn và an thần. Chất nhựa màu nâu đỏ (từ tinh dầu cây mật nhi lạp - Myrrh) được tách ra từ loại cây Commiphora mirrha, đã được biết rõ ở đất nước Ai Cập cổ đại và các thầy tư tế đã sử dụng nó để đem đến cho các nghi lễ cúng tế với mùi thơm huyền bí. Tinh dầu cây mật nhi lạp, được chở đến Ai Cập từ Yemen và Abyssinie (Ethiopia ngày nay), là một thành phần trong hương liệu của các mỹ phẩm trang điểm cổ đại, dầu bôi trang điểm và làm thuốc. Tinh dầu Myrrh về cơ bản được cấu tạo từ các sesqui-tecpen và mùi hương balsam của nó được xác định là do dẫn xuất benzofuran, ví dụ α- và β-lindestren (5,6) Những người Hy Lạp và Roma cổ đại đã lấy được của người Ai Cập công nghệ sản xuất các hỗn hợp hương liệu và đốt sẽ cho mùi hương trầm. Để nhận được sự giúp đỡ của các thần linh những người thời đó đã bắt đầu sự giao tiếp với chốn linh thiêng của các thần linh bằng trầm hương và các vòng hoa tươi (Софокл). Tại đất nước Hy Lạp cổ đại, nhà 13

Sách không bán – liên hệ [email protected] hương liệu học Marange đã chế tạo ra một hỗn hợp hương liệu trên cơ sở chất nhựa thơm – Murrh. Nó được sử dụng rộng rãi với tên gọi megalion trong vai trò vừa là nước hoa, vừa là thuốc điều trị viêm da. Một thời ở Rome cổ đại, người dân đã đốt hương liệu để tạo hương thơm dễ chịu với số lượng lớn đến nỗi mà chính quyền (các senat) đã buộc phải ra đạo luật hạn chế việc buôn bán các chất dầu, mỡ, balsam, bột tạo hương thơm cho các công dân vì sợ rằng hương liệu, đặc biệt là từ dầu quế, long não và trầm hương vì sợ sẽ không đủ dùng trong các nghi lễ tôn giáo. An tức hương (cánh kiến trắng) châu Á – loại nhựa cây (Liquidambar orientalis) chứa một phần đáng kể axít xinamic (7), axít có trong nhựa cây và các este của nó và cùng với một lượng nhỏ vanilin (8), ở Ai Cập, Hy Lạp và Rome từ rất lâu trước công nguyên đã sử dụng loại nhựa này để sản xuất mỡ bôi thơm và các thuốc sát trùng, còn các tín đồ thì đốt loại nhựa này trong các nghi lễ tôn giáo. Việc trồng cây hoa hồi (Pimpinella anisum L.) ở Ai Cập và Hy Lạp với mục đích thu hoạch hạt để sản xuất hỗn hợp hương liệu đã được biết đến từ thế kỷ thứ nhất trước công nguyên. Mùi hương hoa hồi là do các hợp chất trans-anetole (9) và anisandehit (10). Trong nền văn minh Ấn Độ cổ cũng đã sử dụng rộng rãi hương liệu, có nhiều bằng chứng về nó trong văn bản cổ xưa Bhagavata Purana (Шримад Бхагаватам): “Khi Đức Krishna bước vào thành phố, bầy voi đã phun nước thơm rửa đường phố sạch sẽ … tất cả mọi người dân đã tập trung tại chỗ này, chỗ kia, trên người sức dầu thơm ngào ngạt …., còn trong các ngôi nhà hương thơm, khói hương toả ra các cửa sổ, bầu không khí tràn ngập hương thơm”. Từ xa xưa ở Ấn Độ cổ đại, từ những rễ cây mang mùi thơm có tên là cus-cus – cỏ hương bài (cỏ vetiver) đã làm ra những chiếc rèm, mành, thảm trải trong các ngôi đền 14

Sách không bán – liên hệ [email protected] và nơi ở nhằm tạo ra và duy trì mùi thơm dễ chịu. Giả thiết rằng, một trong những thành phần ngát hương thơm của loại rễ cây này là γ-eudesmol (11), nó là một trong những tiền chất của lindestren (5, 6): Nhựa benzoic hay benzen (từ các loài cây: Styrax, ví dụ Styrax Tonkinensis) được sử dụng ở những nước theo đạo Phật để xông hương thơm trong các đền chùa và cũng để chữa bệnh cảm và bệnh hen suyễn. Loại nhựa cây này đã được khai thác ở Việt Nam và các nước lân cận. Vào thế kỷ XIV, nhựa benzoic đã vào châu Âu. Muộn hơn, ở Nga với tên gọi là cánh kiến trắng (an tức hương - росный ладан) cũng được xông hương trong các nhà thờ chính thống giáo. Chính este của axít benzoic cùng với rượu coniferyl alcohol (12), este của axít xinamic và vanilin (8) đã tạo ra hương thơm của nhựa benzoic. Như vậy, những vùng hương liệu chủ yếu, đã nổi tiếng từ xa xưa, là nơi cung cấp nguồn hương liệu thực vật, về lịch sử đó là phía nam của bán đảo Arab, vùng sừng châu Phi (Xômali, Eritơria, Etiopi), vùng Đông Nam Á (Việt Nam, Mianma, Indonesia, Srilanka, Ấn Độ và Trung Quốc), từ đó các lái buôn Arab đã chuyên chở hương liệu đến Tiểu Á, Ai cập, Hy Lạp, các quốc gia Địa Trung Hải và các nước châu Âu khác. Vào thế kỷ mười hai, một làn sóng mới về nhu cầu đối với hương liệu, dầu thơm, crem, sáp đã đến châu Âu cùng với lính Thập tự chinh trở về từ các vùng Trung Cận Đông. Hương liệu có nguồn gốc từ động vật, như long diên hương (ambergris - амбра) và xạ hương cũng được sử dụng từ lâu với vai trò là hương liệu và thuốc trị bệnh. Long diên hương có được dưới dạng chất thải ra của cá nhà táng. Long diên hương tồn tại lâu ngoài môi trường (không tươi), bên ngoài có mầu xám, còn bên trong có từ màu vàng đến màu đỏ tuỳ thuộc vào thời gian lưu trong nước biển và tác động của không khí. Mùi hương dễ chịu của long diên hương mới (tươi) là do các thành phần có hàm lượng nhỏ, trong số đó có 15

Sách không bán – liên hệ [email protected] ambroxide (13). Xạ hương thu được từ tuyến nội tiết (tuyến hạch) của một số loài động vật móng guốc, động vật gặm nhấm và một số động vật khác. Mùi hương thơm trong xạ hương là do các thành phần xeton vòng lớn. Ví dụ, xạ hương có tên gọi là cibet được khai thác từ tuyến nội tiết của loài cầy hương Ethiopi, một loài thuộc họ mèo. Sản phẩm dạng nhựa này có chứa 3% là cibeton (14), nó gây nên mùi khó chịu rất mạnh, mùi này chuyển thành mùi thơm dễ chịu khi pha loãng với nồng độ nhỏ. Xạ hương nguồn gốc thực vật có mùi của macrolacton. Trong các thư tịch châu Âu còn ghi rõ, ở nước Nga vào giữa thế kỷ XVII đã thịnh hành việc đeo các túi thơm trong quần áo, túi thơm gồm xạ hương, trầm hương, cibet, long diên hương. Nếu nhìn chung hương liệu trên trái đất xuất hiện hơn ba nghìn năm trước, thì mỹ phẩm đầu tiên dưới dạng dung dịch của các chất thơm trong cồn là hình ảnh của sản phẩm hóa mỹ phẩm hiện đại (tức là dung dịch hương liệu trong cồn - nước hoa, sữa tắm, nước thơm, eau de cologne), đã được sản xuất ở Hungari vào thế kỷ XIV. Vào thời gian đó, nữ hoàng Hungari Isabela đã say mê việc sản xuất các hương liệu khác nhau và chiết tách dầu thực vật, lần đầu tiên thu được dung dịch cồn của tinh dầu từ cây mê điệt (Rosmarinus officinalis L). Loại “nước hoa nữ hoàng Hungari” tuyệt diệu, như ca ngợi thời đó là có tác dụng bồi bổ sức khoẻ, quyến rũ và đem lại vẻ kiều diễm cho vị nữ hoàng đã đứng tuổi. Sau thời gian đầu bí mật, phương thuốc và mỹ phẩm này đã dần dần phổ biến khắp châu Âu và cho đến bây giờ vẫn phục vụ mọi người. Trong công thức cũ, sản xuất sữa tắm từ cây mê điệt này (theo tính toán bằng đơn vị đo hiện đại) có nêu: “ Với mỗi 100g cồn bổ sung 4g tinh dầu cây mê điệt và 10g xạ hương. Hỗn hợp được khoắng đều, cẩn thận trong vòng vài giờ và giữ 3 ngày ở nơi yên tĩnh. Sau đó lại được khuấy đều trong vòng 1 giờ rồi rót sang các lọ đựng nước hoa và được đậy kín”. Ngày nay tinh dầu cây mê điệt có mùi cỏ tươi cùng với tông mùi gỗ dễ chịu, được sử dụng vào việc điều chế nước hoa, nước chải tóc, sữa tắm, 16

Sách không bán – liên hệ [email protected] xà phòng tắm và các sản phẩm hoá học gia dụng khác. Trong tinh dầu có sự kết hợp của các dẫn xuất bixiclo ditecpen (15-18), mang lại mùi đặc trưng và các tác dụng sinh học: (thông số trong ngoặc cho thấy hàm lượng của chất trong tinh dầu cây mê điệt) Đầu thế kỷ XVII, tại châu Âu, đã biết cách tách tinh dầu với số lượng lớn bằng cách chưng cất cuốn hơi nước (ví dụ như tinh dầu hoa oải hương (lavender - лаван)). Nhưng chỉ vào giữa thế kỷ sau, lần đầu tiên, đã nhận được sản phẩm thứ hai (sau “nước hoa nữ hoàng Hungary”) trên cơ sở dung dịch cồn mỹ phẩm – eau de cologne, nó đã xuất hiện ở thành phố Cologne và nhanh chóng chiếm lĩnh toàn bộ châu Âu. Nước hoa từ thành phố Cologne (từ tên gọi bằng tiếng Pháp eau de cologne) đã có hơn 250 năm được sử dụng với mục đích thẩm mỹ ứng dụng và vệ sinh. Công bằng mà nói, thành phần của eau de cologne dựa trên cơ sở công thức cổ do các thầy tu Italy tạo ra. Theo các công thức này đã tạo ra được các rượu thuốc với mùi thơm của các loại thực vật – chanh bergamot (бергамот), oải hương, mê điệt với độ cồn 86 từ rượu nho. Trong eau de cologne, hàm lượng hương liệu chiếm từ 5 đến 15%. Tuy nhiên không nên khẳng định rằng, việc chiếm lĩnh châu Âu bằng hương liệu và phổ biến sử dụng mỹ phẩm là một thắng lợi trong mọi mặt. Một vấn đề có tính chất hiếu kỳ, đó là chỉ 14 năm sau khi xuất hiện eau de cologne ở Châu Âu (tức là năm 1770) ở nước Anh đã thông qua một đạo luật rằng, “ tất cả phụ nữ…, quyến rũ… và dụ dỗ đi đến hôn nhân bất kỳ ai trong số công dân của Vương quốc bằng nước hoa, trang điểm, mỹ phẩm … đều bị trừng phạt trước đạo luật hiện hành về chống lại ma thuật”. Sau hơn 200 năm trong bảng điều tra với phụ nữ ở Hoa Kỳ, 80% trong số họ đã trả lời “chúng tôi không tin rằng chính nước hoa đã lôi cuốn đàn ông đến với chúng tôi, chúng tôi sử dụng mỹ phẩm chỉ vì chúng tôi thích như vậy”. 17

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hai nhăm năm cuối thế kỷ XIX đã tổng hợp được những hương liệu tự nhiên đầu tiên. Cụ thể, vào năm 1875 đã tổng hợp được vanilin (8), còn vào năm 1877 đã tổng hợp được coumarin (19), cấu trúc của nó đã được xác định chính xác 7 năm sau đó: Năm 1888 người ta đã tổng hợp được xạ hương nhân tạo thuộc dãy dẫn xuất nitơ của aren. Việc sử dụng rộng rãi các loại dung môi dễ bay hơi để chiết xuất tinh dầu từ thực vật được bắt đầu từ cuối thế kỷ XIX do sự hình thành và phát triển nhanh chóng của ngành hoá dầu, cho phép có được số lượng lớn các ête dầu mỏ, xăng nhẹ, benzen và toluen. Ở nước Nga vào thế kỷ XIX, công nghệ pha trộn các nước thơm và sản xuất nước hoa đã đạt được đỉnh cao. Ở đây, có thể nói rằng, vào năm 1819 công tước Iusup (Юсупов) đã ra lệnh xây dựng trong trang trại của mình ở gần Mát-xcơ-va là Arkhangelsky (hiện nay là vùng Krasnogorsky) một đền thờ tưởng nhớ Ekatherine II, một người mà ông sủng ái. Trên bàn thờ được đặt một bức tượng đồng của nữ hoàng dưới dạng nữ thần Minerva (nữ thần sáng suốt, khoa học và nghệ thuật), còn bên cạnh là lư hương để trên giá ba chân, trong đó hàng ngày đốt các loại cỏ thơm trên than cháy âm ỉ. Trên bàn thờ có dòng chữ “D.Ekaterina – Dâng tặng Ekatherine tôn kính”. Đầu thế kỷ XX được đánh dấu bằng việc xuất hiện các loại hương liệu có nguồn gốc tổng hợp. Từ những năm 1930 đã xuất hiện một lĩnh vực mới trong tổng hợp hữu cơ tinh vi – ngành công nghiệp hương liệu tổng hợp, sự phát triển mạnh mẽ của nó đã dẫn đến quá trình sản xuất hàng loạt về chủng loại cũng như về quy mô. Một phần tư thế kỷ đầu tiên đã tổng hợp được một loạt các nước hoa phổ biến. Nước hoa khác với eau de cologne, sữa tắm và các hương liệu khác bởi sự phức tạp trong thành phần và mùi thơm của nó. Mùi thơm của hương liệu mỹ phẩm càng đơn giản bao nhiêu nó thì càng xa với khái niệm nước hoa bấy nhiêu. Nước hoa (parfum), nước thơm (eau de parfum), eau de cologne, eau de toilet (nước hoa với thành phần tinh dầu dưới 5%) là những dung dịch của hỗn hợp các hương liệu trong cồn. Thành phần hỗn hợp đã được các nhà hương liệu học chọn lựa và công thức của nó trong đa số các trường hợp được giữ bí mật tuyệt đối. Sau đó phụ thuộc vào tỉ lệ của hương 18

Sách không bán – liên hệ [email protected] liệu: cồn: nước mà nhận được những mỹ phẩm nước đã nêu ở trên. Trong trường hợp là nước hoa (parfum) hàm lượng hương liệu có thể đạt tới 30% còn lại là cồn 96 độ. Nước thơm (eau de parfum) và eau de cologne có chứa lượng nhỏ các chất thơm (từ 5 đến 15%), còn trong eau de toilet nồng độ của chúng chỉ vào khoảng 1 - 3% (cồn từ 75% đến 85% và một lượng nước). Nhiều loại nước hoa, eau de cologne và các sản phẩm hương liệu khác được đưa vào chất định hương – là những chất có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp, những chất này giúp cho mùi thơm bền vững chủ yếu là nhờ khả năng làm chậm quá trình bay hơi của chất thơm. Thuộc về nhóm các chất này là long diên hương, ambroxide, xạ hương. Trong một số mỹ phẩm hiện đại có bổ sung các chất tạo màu và chống oxy hóa. Trong công thức của nước hoa có từ vài chục đến hàng trăm chất thành phần. Chúng ta hãy xem ví dụ hai loại nước hoa có thời gian thịnh hành khá lâu, đã được sản xuất vào đầu thế kỷ XX. Loại nước hoa “Nữ hoàng yêu dấu” (Любимый букет императрицы) đã có hơn 90 năm tồn tại, loại nước hoa này được làm ra để kỷ niệm 300 năm cai trị của dòng họ Nhà Romanov (Романовых) ở Nga và loại nước hoa này sau này được đổi tên và rất nổi tiếng với tên gọi “Mátxcơva Đỏ” (Красная Москва). Mùi thơm của nó được tạo thành bởi hơn 70 hợp phần và 20 loại tinh dầu thực vật tự nhiên. Nước hoa của đầu thế kỷ XX với tên gọi nước hoa “Chanel 5” được điều chế vào năm 1920. Trong thành phần của loại nước hoa này có đến 80 hợp phần. Các andehit béo (nguồn gốc tổng hợp) và tinh dầu bergamot, hoa hồng, hoa nhài và ylang-ylang thiên nhiên đảm bảo, như các nhà hương liệu học nói, “đem lại cung bậc cao” của nước hoa; tinh dầu linh lan và hoa nhài, “như nốt nhạc với cung bậc trung bình”, còn tinh dầu đàn hương (bạch đàn) và hương bài (vetiver) – “nốt thấp với cung bậc trầm”. Trong danh sách các loại nước hoa nổi tiếng, có tên của nhà tạo mốt (G. Chanel) và số thứ tự thí nghiệm do bà chọn lựa từ 24 hợp phần thử nghiệm, chúng được nhà hương liệu học thiên tài Ernest Beaux làm theo đơn đặt hàng của bà. Ngày nay, các thành phần nước thơm (eau de toilet) có ba công dụng - để làm sạch cơ thể, cho làn da có mùi thơm dễ chịu và trong trường hợp cần thiết có thể sử dụng như một loại thức thực phẩm. Tất nhiên là loại nước thơm như vậy không chứa chất cồn - đó là đồ uống không cồn với mùi vị hoa quả, ví dụ dưa bở, phúc bồn tử, đào. Cuối thế kỷ XX “tông mùi (note) thực phẩm” trở thành mốt khi chế tạo thành phần hương liệu. Chủ yếu là sử dụng vanilin (sản xuất với quy mô công nghiệp của loại phụ gia thực phẩm tạo mùi đã 19

Sách không bán – liên hệ [email protected] được bắt đầu sau chiến tranh thế giới thứ 2) và bạc hà (20) Chất tạo mùi thơm thực phẩm – mentol - có mùi thơm bạc hà tuyệt vời bắt đầu được sản xuất trên các xúc tác bất đối quy mô công công nghiệp (xem phần 3.2.1) dưới dạng đồng phân quang học (-)-isomer vào đầu năm 1990. Các nghiên cứu cho rằng nhiều tinh dầu đã thể hiện hoạt tính sinh học của mình, các nhà hương liệu học hiện đại cùng với các nhà dược học đã làm việc cùng nhau để tạo ra những nước hoa, mỹ phẩm, hương liệu có tác dụng phòng chống và điều trị một số bệnh. Rất dễ hiểu là loại nước thơm, hương liệu như vậy chỉ có bán ở các hiệu thuốc. Thị trường hương liệu cho sản xuất mỹ phẩm hiện nay có khoảng gần hai nghìn hợp chất với mục đích mỹ phẩm, vệ sinh và gia dụng trở nên phổ biến đối với người dân và khá rẻ. Mười năm trước giá trị sản phẩm bán ra các sản phẩm hương liệu và mỹ phẩm trên toàn thế giới đạt gần 130 tỷ đô la và tới nay đã tăng lên gấp rưỡi . Trong đó, phần nước hoa dùng cho phụ nữ trong các sản phẩm mỹ phẩm chiếm 80% khối lượng bán ra, còn mỹ phẩm cho đàn ông khoảng 10%. Trong kết luận của phần này, cần nói thêm rằng đến tận thế kỷ XX các sản phẩm hương liệu chỉ được làm từ tinh dầu thiên nhiên có chứa các chất thơm (ngoại trừ 3 đến 5 chất thơm cá biệt được tổng hợp vào giữa và cuối thế kỷ XIX). Trong cả thế kỷ XX, đã thành công trong việc tổng hợp (và đưa vào sản xuất ) không chỉ tất cả các thành phần thơm thuộc tinh dầu tự nhiên mà còn sáng tạo ra được nhiều hương liệu quý giá không gặp trong thiên nhiên. Quá trình tổng hợp các hợp chất riêng biệt như vậy cho phép không chỉ thoả mãn nhu cầu của đông đảo người dân mà còn giải quyết được những vấn đề về môi trường sinh thái mà quan trọng nhất là giữ được nhiều loại thực vật và động vật quý hiếm khỏi sự tuyệt chủng. Những loài thực vật và động vật này trước kia bị triệt hạ, săn bắt để chế biến các loại hương liệu và mỹ phẩm. 20

Sách không bán – liên hệ [email protected] 1.3. Khái niệm chung về hoạt tính sinh học của hương liệu. Hương trị liệu Như chúng ta đã biết (ở phần 1.2) lịch sử sử dụng tinh dầu để tạo ra một không gian thơm ngát từ xa xưa đã gắn liền với tác dụng phòng ngừa và trị bệnh. Ông tổ của hương trị liệu pháp – chữa bệnh bằng tinh dầu thơm – là người Ai Cập cổ đại, nhưng ở Trung Hoa cổ đại đã cho rằng “mùi hương – có tác dụng như một loại dược phẩm” và được bỏ vào trong các ống tay áo, đựng trong những chiếc túi nhỏ. Ở Trung Hoa, từ xa xưa đã cho rằng nếu đốt cây ngải cứu khi sinh nở (thảo mộc thuộc loại Artemisia) sẽ thúc đẩy việc sinh đẻ hoàn tất nhanh chóng. Vào thế kỷ VII, VIII, tại Trung Quốc đã ghi rõ rằng hương thơm tác động lên con người làm con người rạng rỡ, củng cố sức khỏe, tiếp thêm nghị lực, trấn an tinh thần. Trong các đền thờ Ấn Độ cổ, việc xông hương có tác dụng giảm căng thẳng thần kinh. Trong các văn tự cổ Trung Quốc, các quốc gia Arab, Ấn Độ (ví dụ trong Kamasutra – nghệ thuật tình yêu) mô tả thủ thuật “đốt cháy lên niềm say mê yêu đương” nhờ hương thơm. Ở Ấn Độ từ thế kỷ IX đã biết có thể nhận được từ cây đàn hương dầu thơm và sự dụng nó trong y học dân gian. Sử dụng hương trị liệu như là một phương tiện chữa bệnh bằng hương thơm bắt đầu từ thế kỷ XIV, XV khi “nước thơm nữ hoàng Hungari” từ cây mê điệt được phổ biến khắp châu Âu. Loại lotion này có các tác dụng phòng chống và trị bệnh rõ ràng. Truyện kể lại rằng, chính nữ hoàng 72 tuổi Isabella nhờ có loại nước hồi sinh này không những phục hồi sức khoẻ của Người mà còn giữ được sắc đẹp. Hơn nữa, dung dịch thơm được chưng cất từ cây mê điệt làm tăng trí nhớ, giảm đau đầu, đau bụng, thấp khớp, củng cố thị giác. Vào năm 1683 “nước thơm nữ hoàng Hungari” được đưa vào dược thư London như là một phương pháp chữa cảm lạnh và nhiều bệnh khác, cũng như một phương thức chống mệt mỏi. Thật thú vị là vào thời trung cổ, ý nghĩa phòng bệnh của mùi hương tỏa ra từ hương liệu đã được khẳng định một cách thuyết phục trong thời kỳ bệnh dịch hạch đang bao trùm khắp châu Âu. Số lượng người sống sót đột biến tăng lên ở những nơi thường xuyên được đốt hương xông khói và cũng như ở những nhóm người thường xuyên mang theo mình những bình hoa khô, lá, rễ cây của các loại thảo mộc thơm, đặc biệt, quy luật này thể hiện rõ ràng trong số những người chế biến cây cỏ, hoa thơm, các loại thuốc từ thảo mộc cũng như trong số các nhà hương liệu học. Nhiều nhà nghiên cứu khẳng định rằng, Napoleon B. thường xuyên sử dụng nước được chưng cất từ cây mê điệt và eau de cologne không chỉ với 21

Sách không bán – liên hệ [email protected] mục đích vệ sinh, mà bởi vì ông ta tin tưởng rằng nước cây mê điệt sẽ giữ cho ông ta sự sảng khoái suốt ngày, còn eau de cologne sẽ kích thích cơ thể và tư duy hoạt động tốt (tức là cả hai loại nước tác dụng lên ông ta theo phương pháp hương trị liệu). Trong các liệu pháp thuộc hương trị liệu hiện đại, chỉ ra rằng dầu mê điệt thể hiện tác dụng kích thích, giảm mệt nhọc và trạng thái uể oải, lưng đau, các cơn đau phong thấp, giúp trí nhớ thêm tỉnh táo, củng cố hoạt động của tim. Vào thế kỷ XVIII, XIX việc chữa bệnh bằng tinh dầu thơm chưa được phổ biến, và chỉ đến cuối thế kỷ XIX sự quan tâm đến nó mới được bắt đầu do việc áp dụng các quá trình xông hơi chữa bệnh (hít hơi thảo mộc thơm). Hương trị liệu có được động lực mới trong việc khẳng định vị trí và phát triển của mình trong thời kỳ chiến tranh thế giới thứ nhất, khi chứng minh được tính hiệu quả không chỉ do tác dụng khử trùng của tinh dầu oải hương (lavan) và tinh dầu chanh, mà còn phát hiện những đặc tính của chúng trong quá trình làm mau lành vết thương và các vết bỏng. Khi đó chính thức xuất hiện thuật ngữ “hương trị liệu”. Từ năm 1960 ngành hương trị liệu đã được phổ biến rộng rãi (trong khuôn khổ của phương pháp học và thực tế y học phi truyền thống) dưới dạng massage và “xoa bóp thân thể” bằng cream, dầu thơm và thảo mộc thơm, xông hơi tinh dầu thực vật, tắm bằng nước thơm, hương liệu. Từ cuối thế kỷ XX đến nay, đã bùng nổ sự quan tâm đến tinh dầu và hương liệu, những chức năng mới của chúng nhanh chóng phổ biến rộng rãi trong y học, giáo dục, sản xuất, buôn bán và sinh hoạt. Những nhà hương trị liệu hiện đại dựa vào các dấu hiệu sau đây để định nghĩa hương trị liệu - đó là các phương pháp chữa bệnh và phòng bệnh bằng tinh dầu thơm bằng cách hít hoặc xông hơi thơm, khói hương, khói đốt, cũng như bằng cách thoa, bôi cơ thể bằng các tinh dầu trong dung dịch với dầu hướng dương, dầu đậu nành, dầu ô liu hoặc rượu. Như vậy trong các phương pháp hương trị liệu, những thành phần hương liệu có tác dụng sinh học tích cực của tinh dầu được thâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp hay qua da. Chúng ta cần nhớ rằng tinh dầu là một hỗn hợp các chất dễ bay hơi có nguồn gốc thực vật, có mùi thơm và có hoạt tính sinh học và thu được các loại thực vật cho các mục đích khác nhau, trong số đó cũng có mục đích nhằm lôi cuốn một số loài trong thế giới động vật hoặc để bảo vệ, chống lại chúng. Tinh dầu thông thường có thành phần phức tạp, chủ yếu bao gồm là các hợp chất mạch thẳng, mạch vòng (tecpen và các dẫn xuất của chúng), cũng như các hợp chất 22

Sách không bán – liên hệ [email protected] nhóm aren . Có một số tinh dầu thực vật rất giàu một thành phần nhất định, ví dụ như tinh dầu chanh, có thể chứa đến 90% limonen. Tinh dầu có đến hàng nghìn loại, nhưng chỉ có gần 100 loại mang những đặc tính chữa bệnh và được sử dụng trong quang trị liệu và trong ngành hương trị liệu. Đa số các loại tinh dầu đã được sử dụng trong hương trị liệu đều thể hiện tác dụng chống vi khuẩn, an thần và kích thích khả năng miễn dịch. Để sử dụng tinh dầu thường dùng bình xông hương hoặc đèn xông hương nhằm làm bốc hơi tinh dầu, bể tắm (để đưa tinh dầu qua da và qua đường hô hấp), xông hơi (hơi và sương tinh dầu vào cơ thể quá đường hô hấp), phun ngoài da, ép, bôi, mát xa, súc miệng (từ xưa, bác sĩ hương trị liệu có thể chỉ định dùng tinh dầu thơm cho viêm ruột). Ví dụ, tinh dầu myrrh được sử dụng trong hương trị liệu nhằm điều trị bệnh viêm da dị ứng, viêm loét hệ tiêu hóa và bệnh rụng tóc. Loại tinh dầu này cũng thể hiện tác dụng giảm đau, an thần (không gây nghiện). Tinh dầu cam, thiên trúc quỳ, tinh dầu nhài, hoa hồng, cúc dại, khuynh diệp có tính chất an thần. Tinh dầu đinh hương, nguyệt quế, chanh, khuynh diệp làm tăng trí nhớ. Có khả năng kích thích tăng cường các hoạt động trí óc cũng do tinh dầu đinh hương, thiên trúc quỳ, bạc hà, ngải, thông, khuynh diệp. Tinh dầu chanh làm tăng năng lực lao động. Để loại bỏ stress thì có lợi khi sử dụng trầm hương, tinh dầu thiên trúc quỳ, oải hương, nhài, hoa hồng và cúc dại. Để phòng chống bệnh mất ngủ, có thể sử dụng trầm hương và tinh dầu cam, đỗ tùng (Juniperus communis), nguyệt quế, bạc hà. Ngay từ thời trung cổ, Avicena đã miêu tả rằng tinh dầu hoa hồng có khả năng làm sảng khoái tư duy. Hiện nay đã xác định được rằng, một số hương thơm có khả năng nâng cao năng suất lao động về mặt thể lực cũng như trí óc, làm giảm cảm giác mệt mỏi. Khả năng này,ví dụ như mùi thơm của tinh dầu chanh, trong thử nghiệm, khi hít tinh dầu này sẽ làm giảm một nửa số lượng các động tác có lỗi của những người làm chương trình máy tính. Việc hít sâu hơi tinh dầu bergamot, giúp nâng cao sự nhanh nhạy, tinh tường của thị giác, đặc biệt là vào lúc chiều tối. Những loại tinh dầu như tinh dầu bạc hà, cam, tiểu hồi hương là thành phần vitaon - một trong các loại balsam Caravaeva. Khi bôi vitaon gần niêm mạc mũi, loại tinh dầu này bảo vệ và chữa trị các chứng bệnh viêm các đường hô hấp trên, ngoài ra còn nâng cao đề kháng tích cực của hệ miễn dịch. Nhiều loại tinh dầu thơm có hoạt tính sinh học là do chúng chứa đựng một số lượng đáng kể hidrocacbon thuộc họ tecpen (mono-, sesqui- và ditecpen). Quả thực, những monotecpen như limonen (1), pinen (2), camphen (3) thể hiện đặc trưng kháng khuẩn và 23

Sách không bán – liên hệ [email protected] chống nấm. Chúng và một loạt các monotecpen khác đều thể hiện đặc trưng lợi tiểu. Khả năng kích thích của chúng cũng được biết đến. Đối với các hidrocacbon sesquitecpen, ví dụ cariofyllen (4), chamazulen (5) và những dẫn xuất khác có tác dụng diệt khuẩn và kháng nấm. Ngoài đặc điểm trên, chúng còn có tính chất chống viêm nhiễm và giảm đau. Nhiều dẫn xuất trong số các sesquitecpen được dùng làm thuốc an thần, chúng cũng có khả năng làm giảm huyết áp. Các hidrocacbon ditecpen có khả năng kìm hãm sự phát triển và nhân rộng của vi khuẩn và nấm gây hại. Từ các dẫn xuất của tecpen, có giá trị lớn nhất trong vai trò chất có hoạt tính sinh học là rượu và andehit. Những dung dịch cồn thơm của các monotecpen như geraniol (6), nerol (7), mentol, α-tecpineol (8) và borneol (9) và một số dung dịch rượu của dãy sesquitecpen, ví dụ như farnezol (10) thể hiện hoạt tính chống vi khuẩn, chống nấm, chống virus. Chúng cũng còn có tác dụng làm tăng trương lực, lợi tiểu và tăng cường hệ thống miễn dịch. 24

Sách không bán – liên hệ [email protected] Este (chủ yếu là axetat) của các rượu này có tính chất chống đau co thắt và chống viêm. Bên cạnh đó, chúng có tác dụng an thần. Các andehit thuộc dãy monotecpen thơm geranial (11) và neral (12) cho thấy có tác dụng chống vi khuẩn và chống viêm loét tốt. Chúng có khả năng thể hiện tác dụng tăng trương lực và giảm huyết áp. Một số monotecpen chứa nhóm xeton có tác dụng làm lành vết thương nhanh chóng. Từ nhóm hidrocacbon thơm cần phân biệt các dẫn xuất thế hidroxyl như thimol (13), anetole (14) và eugenol (15), chúng thể hiện tính chất kháng vi khuẩn. Các hợp chất này cũng tăng cường hệ thống bảo vệ cơ thể, duy trì hoạt động bình thường của huyết áp và thể hiện tác dụng kích thích. 1.4 Cơ chế cảm nhận hương thơm cấp độ phân tử Nhà văn Rome Lucretius vào thế kỷ I trước công nguyên đã viết trong trường ca của mình “Về bản chất các sự vật” rằng: bên trong các bức ngăn trong cơ quan khứu giác, có các lỗ chân lông khác nhau về kích thước và hình dạng; và các phần tử nhỏ của hương liệu khi vào cơ quan khứu giác của chúng ta, sẽ đi vào các lỗ chân lông tương ứng và gần gũi với chúng về kích thước và hình dạng; chỉ khi đó chúng mới tạo ra cảm giác mùi thơm trong ta, một mùi thơm có thể dễ chịu hoặc không. Từ đó, khứu giác trở thành một bí ẩn lớn nhất 25

Sách không bán – liên hệ [email protected] trong tất cả các giác quan của con người. Trải qua một thời kỳ 2000 năm, mới giải thích đuợc cơ chế thụ cảm mùi hương và công trình của các chuyên gia về “khoa học về hương thơm” và về “khoa học về khứu giác” đã mở ra (tuy chưa đến tận cùng) các bí mật của phát tán hương thơm của các chất, cách lưu giữ chúng và mối liên hệ với trí óc được đoạt giải Nobel năm 2004. Ngày nay, khoa học đã biết những điều sau đây về công thức và hệ thống khứu giác. Thành bên trong của cơ quan khứu giác, thấm đẫm chất nhầy, có hệ thống niêm mạc khứu giác ngoài, trong đó có phân bố các đầu dây thần kinh khứu giác. Trong chất nhầy niêm mạc, có chứa các protein và enzym khác nhau, từ đó xảy ra quá trình tương tác đầu tiên với phân tử chất thơm – nhận biết nó, lưu giữ và tan trong chất nhầy niêm mạc, tạo phức với T-protein – một protein vận chuyển. Phức này vận chuyển phân tử thơm tới các nơron thần kinh khứu giác (nơi có tập hợp thụ cảm quan - receptor). Tiếp theo là sự tương tác thứ 2 của phân tử thơm – lần này là với protein-receptor (R-protein), xuyên qua màng nơron. Khi phân tử phức hoàn chỉnh đem mùi hương cho phần thụ cảm quan hoạt động (theo các nhóm nguyên tử, momen lưỡng cực, cấu hình của các đoạn, yêu cầu về không gian - sự linh động cấu hình và các tham số khác) xảy ra việc vứt bỏ T-protein vào chất nhầy niêm mạc và tạo dựng lại không gian của R-protein. Động lực cải tổ tương tự như vậy được truyền vào trong các tế bào nơron đến các protein nội tế bào (được gọi là G-protein) tiếp xúc với R-tprotein. Tiếp tục G-protein nội tế bào kích thích enzym adenylatecyclase, đến lượt mình sẽ thúc đẩy nhanh quá trình tổng hợp nội tế bào từ adenosintriphotphat (ATF) tín hiệu thông tin thứ cấp của – adenosin-3’,5’-xiclomonophotphat (xiclo-AMF, 2): Cần nhớ rằng, nucleotit dạng vòng (2) được phát hiện vào những năm 1950, đã dẫn đến việc hình thành khái niệm tín hiệu thứ hai (khác với tín hiệu thứ nhất, ngoại tế bào – nội tiết tố (hoormon) và dẫn truyền xung động thần kinh (neurotransmitter)) của sự truyền 26

Sách không bán – liên hệ [email protected] thông tin nội tế bào. Nucleotit này là thành phần phổ biến trung truyền tín hiệu hoormon trong tế bào và kich hoạt các enzym nội tế bào proteinkinase tham gia vào quá trình tổng hợp và photpho hóa protein và các enzym khác. Như vậy, khi một thụ cảm quan hấp thụ một phân tử thơm sẽ gây ra một loạt các phản ứng sinh hóa ở bên trong tế bào thần kinh, các quá trình hóa học đã làm tăng độ cảm nhận của tế bào thần kinh với tín hiệu của mùi thơm. Khi đó, xảy ra sự mở kênh ionophor để chuyển cation kali vào trong tế bào (hai ion K+) và natri ra ngoài tế bào (ba ion Na+), điều đó dẫn đến sự xuất hiện tín hiệu xung điện thần kinh dưới dạng sóng phân cực –không phân cực của màng của nơron khứu giác. Tín hiệu kính thích này sau đó được chuyển theo sợi thần kinh (axon) vào hành khứu giác gắn liền với hệ thần kinh trung ương. Khi xung động thần kinh vào đến hệ thần kinh trung ương sẽ xuất hiện tín hiệu về sự tồn tại của mùi hương thơm, dữ liệu của nó phù hợp với mức độ và tần số các xung động. Sau khi phân tích tín hiệu từ bên ngoài, não bộ sẽ định hình sự đáp trả đặc biệt của cơ thể. Trong đó, các tín hiệu này được cảm nhận bằng vùng hạ đồi (hypothalamus), điều chỉnh phản ứng đáp trả về mặt sinh lý học và xúc cảm của cơ thể (gây cảm giác thèm ăn, kích thích sự ham muốn tình dục, giảm cảm giác u uất, mệt mỏi), cũng như được cảm nhận bằng vùng hồi hải mã (hippocampos), kiểm soát sự chú ý và trí nhớ. Sự ghi nhớ (trí nhớ) đối với mùi hương thường được liên hệ, ghi nhớ cùng với các khung cảnh cuộc sống mà tại đó nó được cảm nhận, tức là sự cảm nhận mùi thơm trở thành hiện tượng của nhận thức (hình thành sự hồi tưởng (nhớ lại) dưới sự tác động của mùi hơm được gọi là “hiện tượng Prusta”). Số phận tiếp theo của phân tử hương thơm sẽ như thế nào? Giả thiết rằng, khi tín hiệu hoá mùi thơm, các hệ thống enzym (citochrome P450) nhanh chóng ôxy hoá các phân tử thơm - odorant (chủ yếu do sự hidroxyl hóa) và thải các phân tử không còn hoạt tính - các cơ chất không còn mùi thơm vào màng nhầy niêm mạc mũi. Như vậy, cơ chế sinh lý học phân tử của việc dẫn truyền mùi thơm về cơ bản đã được biết và trong nhiều trường hợp trở nên rõ ràng, chi tiết, nhưng vẫn còn nhiều điều thuộc lĩnh vực này không tìm được câu trả lời đến tận ngày hôm nay. Ví dụ tại sao mùi thơm của cùng một chất lại được cảm nhận theo các cách khác nhau bởi lỗ mũi trái và phải? Lỗ mũi bên trái cảm nhận mùi thơm một cách tinh tế hơn, còn lỗ mũi bên phải tạo cảm giác thoải mái - thú vị hơn. Thêm nữa, còn có cả một loạt các ví dụ khác, khi mà một chất tinh khiết với mùi thơm đặc trưng, còn trong một dung dịch loãng của chính nó thì lại có mùi thơm hoàn toàn 27

Sách không bán – liên hệ [email protected] khác (xem ví dụ phần 5.2). Một câu hỏi khác - có thể là một điều chưa rõ ràng thuộc bản chất của việc cảm nhận sự pha tạp, hỗn hợp hương thơm, được tạo thành bởi hàng chục cho đến hàng trăm chất thơm tồn tại trong tự nhiên - hoa, quả rừng, trái cây - hoặc trong tổ hợp các chất tổng hợp. Cũng liên quan đễn vấn đề này, cách đây không lâu đã phát hiện được một vùng khứu giác, vùng này không phải được thấy ở tất cả mọi người lớn (nhưng đối với mọi trẻ em đều có). Đó là cơ quan Mozer - một mô nhỏ ở trên phần giữa phía trong của vách ngăn mũi. Cơ quan Vomeronasal (Jacobson’s organ) này chỉ cảm nhận được mùi thơm của kích thích tố - pheromone (phân tử nội tương tác). Vai trò của bộ phận này đến nay vẫn còn chưa được biết hết. Nếu như ở các loài sâu bọ, côn trùng và động vật khác, mùi thơm của riêng cá thể và từng nhóm tiếp tục đóng vai trò quan trọng sống còn (ví dụ pheromone …) thì ở con người thành phần tự nhiên này bị giảm đi một phần đáng kể. Tuy nhiên, ở mức độ nhất định, con người bắt buộc phải sử dụng những hương liệu có nguồn gốc tổng hợp và tự nhiên đa dạng, các chất này giúp con người trở nên hấp dẫn hơn, cuốn hút hơn đối với những người xung quanh, ví dụ, như trong các cuộc làm quen, cơ hội để tạo sự gần gũi, quyến rũ để xây dựng gia đình, trong hoạt động duy trì giống nòi. Lý thuyết hoá học thống nhất về mùi thơm cho phép giải thích trong từng trường hợp cụ thể mối liên hệ giữa cấu trúc hoá học của các chất với hương thơm của nó; cho phép tiên đoán trên cơ sở cấu trúc này của phân tử sẽ có một hương thơm cụ thể, vẫn còn chưa được xác định. Chỉ trong một số trường hợp hữu hạn, mới có thể tách ra được các nhóm odorifore trong các hợp chất thuộc dãy aliphatic và ankylaren , những chất thuộc các nhóm rượu, este và ête, cũng như các dẫn xuất tecpen mạch thẳng - các andehit và xeton. Mặc dù đã có lịch sử hàng thế kỷ sử dụng hương liệu trong cuộc sống, nhưng chúng ta vẫn chưa có các phương pháp mô tả khách quan các mùi thơm, cường độ của chúng, tỷ lệ định lượng với các đặc tính hoá - lý của hương liệu. Trong đa số trường hợp, việc dự đoán sự xuất hiện các mùi thơm đặc trưng của các chất được tổng hợp vẫn còn khó khăn, mặc dù ý nghĩa thực tiễn của vấn đề này rất quan trọng, không chỉ đối với ngành hương liệu và mỹ phẩm, mà còn đối với các mặt khác của đời sống con người. 1.5 Nguyên tắc cơ bản tạo ra các chất thơm mới 1.5.1 Tổng hợp tương tự và theo kinh nghiệm Bắt đầu từ những năm 1950 đến những năm 1990, hàng năm, các nhà hoá học đã tổng hợp, phân tích và đã xác định được các đặc trưng hóa lý của gần hai trăm nghìn các 28

Sách không bán – liên hệ [email protected] hợp chất mới. Cùng với sự xuất hiện những nguyên lý cơ bản của Hóa học tổ hợp vào những thập kỷ cuối cùng của thế kỷ XX, số lượng các chất mới được tổng hợp tăng lên nhiều lần. Và mặc dù mục đích cơ bản của tổng hợp hữu cơ nói chung, và hóa học tổ hợp nói riêng là tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học; trong số lượng vô cùng lớn các chất đã tổng hợp được, chúng ta cũng thấy có những chất có hương thơm và có tiềm năng to lớn đối với quá trình thơm hóa các sản phẩm gia dụng - mỹ phẩm và thực phẩm và cũng trong ngành hương trị liệu. Như vậy, một phần lớn hương liệu có thể thu được được bằng việc tổng hợp theo kinh nghiệm (tức là không có định hướng rõ ràng). Trong trường hợp này, chất tổng hợp mới được, theo kinh nghiệm chỉ cần dễ bay hơi, còn bản thân người tổng hợp ra nó có thể trở thành “nhà hương liệu”, cần phải chuyển hợp chất mới tới các chuyên gia thử nghiệm hương liệu – nhà hương liệu học để xác định mùi thơm. Nếu theo thang độ dễ chịu và cường độ mùi thơm, chất thơm này phù hợp với những yêu cầu đã được các chuyên gia đặt ra cho các hương liệu, thì nó sẽ được các nhà sinh học, độc học tiến hành những nghiên cứu toàn diện để xác định độc tính cấp và các tác dụng phụ không mong muốn. Khi khẳng định không có độc tố, mới tiến hành xác định hướng áp dụng thực tiễn cho hợp chất và bắt đầu sản xuất với quy mô công nghiệp và sử dụng với vai trò là hương liệu trong các hỗn hợp mỹ phẩm trang điểm, nước hoa, các loại mỹ phẩm thương mại khác và là chất tạo mùi thơm các sản phẩm hóa học gia dụng hay chất phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm. Nguyên tắc tổng hợp tương tự là một phương pháp tổng hợp có định hướng để thu được hương liệu. Nó dựa trên cơ sở biến đổi hoá học (không nhất thiết là trực tiếp) một cấu trúc chuẩn của một hương liệu có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp đã biết. Hướng tiếp cận này là có tính trực quan, suy đoán, trên cơ sở là quá trình nghiên cứu sâu sắc và tỉ mỉ cấu trúc các chất hữu cơ và các đặc tính thơm của nó. Nhờ vào phương pháp này, xuất phát từ sự tương tự giữa hai cấu trúc, hương thơm của hợp chất đã được biết đến có thể sẽ tồn tại ở hợp chất mới tổng hợp và hy vọng các đặc tính của hợp chất mới tổng hợp sẽ dễ chịu hơn và có những tông mùi đặc biệt. Trong trường hợp tổng hợp được một chất thơm mới bền mùi hoặc có cường độ mạnh hơn sẽ xuất hiện khả năng sử dụng hợp chất mới nhằm tiết kiệm chi phí trong quá trình sản xuất hương liệu. Một ví dụ điển hình của quá trình tổng hợp tương tự là chuyển từ heraniol tự nhiên (1), có hương thơm của hoa hồng sang chất tổng hợp (không gặp trong thiên nhiên) 2,6- 29

Sách không bán – liên hệ [email protected] dimetylheptan–2-ol (2) có mùi thơm của hoa với tông mùi dâu tây, và chất 2,2,5-trimetyl-4- hexen-1-al (3) có mùi của lá xanh tươi. Me Me Me O CH2OH OH Me C Me H Me Me Me Me Me Me (1) (2) (3) mùi hoa hồng mùi hương mùi thơm hoa-dâu tây lá xanh Trong một ví dụ khác có thể đưa ra cấu trúc 2 marcoxiclic dieste không có trong tự nhiên (sabinat 5 và muxonat 6), có mùi thơm xạ hương. Các hợp chất này được tổng hợp với vai trò là các đồng đẳng tương tự của đại dị vòng (4) thường gặp trong các hạt và rễ cây bạch chỉ (đương quy) và cũng có mùi xạ hương. 1.5.2. Mối liên hệ cấu trúc – hương thơm. Các nhóm tạo mùi hương - odorifore. Trong phần 1.4 cho thấy, cơ chế cảm nhận hương thơm đã xác lập được những nét chung. Tuy nhiên, với vài nghìn mùi thơm khác biệt và tồn tại hàng nghìn chất dễ bay hơi với cấu tạo đa dạng, phong phú và cho đến bây giờ, vẫn thiếu những dữ liệu về một vấn đề, bằng cách nào mà mỗi chất, trong những cấu trúc dễ bay hơi như vậy, tương tác qua lại với chemoreceptor của nó. Sự tác động qua lại này đặc thù tới mức nào, khả năng xuất hiện các xung động thần kinh như thế nào, trình tự tương tác của chúng như thế nào trong trường hợp hỗn hợp phức tạp các chất thơm? Những câu hỏi tương tự như vậy ở một chừng mực vẫn còn để ngỏ và học thuyết giúp tiên đoán trước một cách chính xác, phân tử thơm được tạo ra sẽ có mùi thơm như thế nào, cho đến nay vẫn chưa hoàn thiện và còn đang ở trong giai đoạn tích luỹ tư liệu thực tiễn. Đến nay, đã xác định được rất nhiều sự phụ thuộc cụ thể của hương thơm với thành phần, cấu trúc và cấu tạo lập thể của các chất thơm. Cụ thể, sự xuất 30

Sách không bán – liên hệ [email protected] hiện mùi thơm vani phụ thuộc vào vị các đồng phân vị trí. Hương thơm này chỉ có ở đồng phân (1), ở đó nhóm para-OH là nhóm tự do. Khi tiến hành este nhóm này mùi thơm biến mất, dường như liên quan đến sự giảm của moment lưỡng cực khi chuyển sang isovanilin (2). Những đồng phân hình học của phần lớn các hợp chất thơm có các hương thơm khác nhau. Ví dụ ở α-ionon Е-isomer (3) có mùi hoa tím (viola), còn Z-isomer (4) lại có mùi gỗ bá hương (tuyết tùng). Khi nghiên cứu sự phụ thuộc cấu trúc – hương thơm trong cùng một dãy các hợp chất, đồng phân theo vị trí liên kết bội và đồng phân theo vị trí tương đối so với mặt phằng vòng liên kết và đồng phân đối quang – enanthiomer (bất đối xứng), đã xác định được rằng, mỗi loại đồng phân, ở mức độ nhất định, có thể quy định sự tồn tại của hương thơm, mức độ hoặc sự thiếu vắng mùi thơm ở các chất đồng phân và các chất đối quang. β-Santalol là một ví dụ điển hình, chỉ có dạng (-)-enanthiomer và chỉ với vị trí exo- của nhóm ankenol, trong đó hai nhóm thế lớn hơn phải ở vị trí cis- tương ứng, sẽ có hương thơm đàn hương mạnh. 31

Sách không bán – liên hệ [email protected] Dưới đây đưa ra số liệu về sự thay đổi hương thơm đặc trưng ở e,e,e-diastereomer của mentol (6) phụ thuộc vào tính hoạt quang: dạng (-) có mùi thơm bạc hà mạnh. dạng (+) có mùi thơm bạc hà tinh khiết yếu hơn dạng (±) không hoạt quang - mùi thơm bạc hà thể hiện yếu. Ba diastereomer mentol còn lại (HOe, i–Pre, Mea, cũng như HOe, i- Pre, Mea) mang mùi thơm bạc hà chưa tinh khiết với tông mùi long não. Như vậy, khi tổng hợp các hợp chất thơm mới, có tâm bất đối xứng, cần lưu ý rằng, các enanthiomer khác nhau có thể mang các mùi thơm khác nhau hoặc một trong những đồng phân đó có thể không mang hương thơm. Trong trường hợp có sự phụ thuộc tính đối quang của hương thơm, tâm bất đối xứng trong phân tử của chất đồng phân cần phải được định hướng bằng ba điểm trên phần đối quang của thụ cảm quan, rất nhạy cảm với sự bất đối xứng của các phân tử hương liệu. Tác động qua lại giữa một chất và thụ cảm quan của nó được đảm bảo, theo nguyên tắc, bằng các mối liên kết hidro yếu – (-O-H), liên kết tĩnh điện, liên kết Van-der-Vaals... Khi chúng duy trì mối “tương tác tương hỗ bình thường”, tức là khi có tiếp xúc toàn bộ ba cặp (W-W’, Y-Y’, Z-Z’, hình 1.1a) xuất hiện hương thơm mong đợi. Chất đối quang thứ hai, tỏ ra không phù hợp với phần hoạt hóa của receptor (hình 1.1b, W-W’, Y-Y’, còn Z không có tương tác vói Z’) và có thể mang hương thơm nhẹ hơn (hoặc là hoàn toàn không thể hiện mùi thơm). Rõ ràng rằng, yêu cầu về sự tiếp xúc hai điểm giữa phân tử chất thơm với receptor sẽ giảm sự khác nhau về mùi thơm của các đồng phân quang học. 32

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hình 1.1. Sơ đồ sự tương tác ba điểm giữa đồng phân quang học và osmoreceptor: a – tương tác bổ trợ (tạo cảm giác hương thơm); b – tương tác bất thường (không có cảm giác) Một sự đóng góp rõ ràng vào hình thành và phát triển các định hướng tổng hợp các hợp chất hương liệu là sự hình thành nguyên lý nhóm chức tạo mùi thơm – odorifore, đó là sự kết hợp các nguyên tử, mà việc xuất hiện các nhóm này trong phân tử thường có thể dẫn đến việc tạo thành mùi thơm cho phân tử. Trong dãy các hidrocacbon mạch thẳng (no cũng như chưa no), các dẫn xuất thơm (7-9) có các nhóm odorifore (được biểu thị trong các hình nét đứt) là các nhóm chức, nhóm phân tử: Me2CH-, -CH2OH, -CHO, -CH2C(O)-O-CH2R). Các nhóm tương tự có thể mang lại mùi thơm trong nhóm hidrocacbon mạch vòng (10-12) và trong nhóm dẫn xuất arylaliphatic (13-15), như sau: 33

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong lớp indan (16-17) và tetrahidronaphtalin (tetralin) sự có mặt của nhóm iso- propyl (Me2CH-) và đặc biệt nhóm tret-butyl (Me3C-) trong sự kết hợp với nhóm axetyl (MeC(O)-) cho mùi thơm xạ hương đặc trưng cho cả một nhóm hợp chất. Mùi thơm xạ hương xuất hiện ở các dẫn xuất metyl- và tret-butyl benzen, các hợp chất này có hai hay ba nhóm nitro (các hợp chất 18, 19): 34

Sách không bán – liên hệ [email protected] Me NO2 Me Me O2N NO2 OMe O2N NO2 Me Me Me Me Me Me (18) mï i x¹ hö¬ng (19) mï i x¹ hö¬ng-xylene Cuối cùng, các nhóm chức xeton (20) và lacton (21) trong các phân tử mạch vòng lớn sẽ đảm bảo cho các phân tử mùi thơm xạ hương và tính chất định hương. Như vậy, chúng ta biết rằng, cấu trúc hoá học và không gian của một chất sẽ quy định sự tồn tại của hương thơm của chính chất đó. Tuy nhiên, mức độ, cường độ của mùi thơm và hiệu ứng nồng độ (sự xuất hiện các mùi thơm khác nhau khi đậm đặc hay pha loãng) của hương liệu có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Để tạo ra được nồng độ hiệu quả nhất của hương liệu, đủ để thể hiện mùi thơm cần thiết, các phân tử, ngoài nhóm odorifore cơ bản – trực tiếp tạo ra mùi thơm, còn có thể có các nhóm hidrophile, để giúp thực hiện quá trình chuyển phân tử từ chất nhầy trong cơ quan khứu giác tới osmoreceoptor tại các đầu dây thần kinh, nằm trong lớp nước nhầy của niêm mạc mũi. Khi thiết kế các hợp chất thơm, cố gắng xem xét đến những yêu cầu trên, để gắn các nhóm chức hoá học, nhóm phân tử tương ứng vào hợp chất thơm tiềm năng. Như vậy, việc đưa vào cấu tạo phân tử, các nhóm phenol, các nhóm rượu, nhóm cacboxyl sẽ làm tăng tính tan trong nước của các phân tử hữu cơ, thay đổi tính axít và độ phân cực và làm tăng thêm mùi thơm của nó. Sự có mặt của các đoạn mạch n-anken và các nhóm xicloankyl làm tốt khả năng liên kết với osmoreceptor nhờ các lực Van-der-Vaals. Cần thấy rằng, trong quá trình tổng hợp các chất thơm, thường tránh đưa vào các nhóm có chứa lưu huỳnh, bởi chúng thường phân hủy và cho các loại mùi khó chịu. Cũng cần phải lưu ý rằng các phương pháp đã xem xét nhằm tạo, 35

Sách không bán – liên hệ [email protected] điều chỉnh, thay đổi mùi thơm của các hương liệu tiềm năng thơm không phải lúc nào cũng tuyệt đối và không phải lúc nào cũng đảm bảo một kết quả như mong đợi. 1.5.3. Nguyên lý tổng hợp trên máy tính và dự đoán mùi thơm Trong những năm gần đây các nhà hoá học và hương liệu học đã có được sự trợ giúp tích cực của kỹ thuật máy tính, cho phép tiến hành tổng hợp các chất, xác định mùi thơm tiềm năng bằng các phần mềm phân tích trên máy tính và phương pháp mô phỏng hoá. Cách tiếp cận như vậy đặt cơ sở trên sự phân tích một số lượng lớn các hợp chất thơm, hương liệu tự nhiên và tổng hợp đã biết, nhóm chúng lại theo cấu tạo phân tử hay theo dạng của mùi hương. Một cách khác của việc tiên đoán bằng máy tính là mô phỏng hoá trên hệ máy tính, cơ chế tác động qua lại của các hương liệu tiềm năng với osmoreceptor trên cơ sở những kiến thức về các mối liên hệ thực nghiệm của hương liệu đã biết với các receptor của chúng. Để dự báo được cấu trúc phân tử tiềm năng và mùi thơm của chất cần tiến hành các phân tích trên máy tính từ hàng chục đến hàng trăm các dữ liệu mô tả thành phần của từng phân tử (molecular descriptor) - như độ dài liên kết, các gốc liên kết (theo các dữ kiện thu được từ phân tích rơnghen đơn phân tử), đồng phân Z, E-, cấu hình tuyệt đối (R,S) của phân tử bất đối xứng, mức độ linh động của cấu hình tại các phần của phân tử, các moment lưỡng cực, thế năng oxy hóa khử, ái lực điện tử, độ phân cực, thế năng ion hóa, diện tích và thể tích phân tử và nhiều yếu tổ khác. Các chuyên gia về mùi thơm cũng không cần có trong tay một hợp chất này, còn các nhà hoá học trước khi thực hiện phản ứng tổng hợp – chỉ cần đưa vào máy tính những công thức cấu tạo của nó. Khi kết thúc quá trình phân tích bằng máy tính, các chuyên gia sẽ nhận được dữ liệu về mùi hương có thể của một hợp chất tiềm năng này và các khả năng có thể để tổng hợp chất đó. Quá trình sàng lọc bằng máy tính như vậy, sẽ giúp tiết kiệm được thời gian, vật tư và sức lực trong việc tìm kiếm các hương liệu tiềm năng. Tuy nhiên, quá trình tạo ra các mùi thơm mới và định dạng các nhóm odorifore sẽ vẫn còn dựa trên nền tảng thực nghiệm và trực giác của nhà nghiên cứu. Việc hỗ trợ tổng hợp bằng máy tính, giúp định hướng cho tổng hợp các hợp chất hữu cơ với cấu tạo mong muốn đã được áp dụng đã gần ba mươi năm. Các chương trình phần mềm hiện đại dùng hỗ trợ tổng hợp đặt cơ sở trên việc miêu tả công thức của sản phẩm cuối cùng, cấu tạo của chất ban đầu, chất xúc tác, cơ sở dữ liệu về các phản ứng đã biết, cơ chế và điều kiện phản ứng xảy ra. Tiến hành việc phân tích rơnghen đơn tinh thể, xuất phát từ cấu tạo của sản phẩm cần thiết, sẽ hình thành được chuỗi phản ứng tổng hợp dẫn xuất này. 36

Sách không bán – liên hệ [email protected] 1.5.4 Sơ đồ nguyên lý nghiên cứu tổng hợp hương liệu mới Con đường tổng hợp hương liệu bắt đầu từ ý tưởng của nhà tổng hợp đến lúc sản xuất dạng sản phẩm thương mại và sử dụng nó trong làm hương liệu, mỹ phẩm, .v.v... rất phức tạp, khó khăn và lâu dài. Hơn nữa, tổng chi phí có thể đạt tới hàng chục triệu đô la. Sơ đồ nguyên lý tạo ra một hương liệu mới, tuân thủ theo các nhu cầu của thị trường hương liệu, mỹ phẩm, bao gồm những giai đoạn sau (hình 1.2). Ở giai đoạn đầu tiên, tiến hành rà soát các công thức hóa học (bằng máy tính hay con người) và lựa chọn công thức chất có tiềm năng và cơ bản. Ở giai đoạn này, hình thành những ý tưởng, tổng hợp và sau đó là tổng hợp như thế nào? Tiến hành phân tích thông tin về sự có mặt của các nguyên tố khác nhau, các nhóm nguyên tử, các nhóm chức, các loại liên kết giữa chúng, về cấu trúc điện tử và sự sắp xếp trong không gian, tính bất đối xứng. Tập hợp các dữ liệu này, có thể giúp định hình cấu tạo của hợp chất với tiềm năng thể hiện các đặc tính mong đợi, bao gồm, trước hết là hương thơm cần thiết, tương tự như chữ cái ghép lại thành từ và từ ghép lại thành câu có ý nghĩa. Ở giai đoạn này là có thể đánh giá sơ bộ về giá thành của các chất ban đầu, độc tính của chúng. Trong việc định hình các cấu trúc cần thiết có sự tham gia của các chuyên gia về tổng hợp hữu cơ, các nhà hoá học về các hợp chất thơm và hương liệu có nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp. Họ sẽ thực hiện công việc ở giai đoạn hai là giai đoạn chọn lựa phương pháp điều chế trong phòng thí nghiệm để tổng hợp các hợp chất trung gian và sản phẩm cần thiết, các hợp chất với công thức tương tự, chọn lọc các hợp chất theo tính bền vững, tính đơn giản của phương pháp điều chế, hiệu suất và tính hoà tan… Thực hiện đánh giá sơ bộ các chỉ số kinh tế - kỹ thuật cho phép lựa chọn con đường tổng hợp với số lượng tối thiểu các giai đoạn trung gian, với chi phí lao động, thời gian, năng lượng ít nhất và hệ số an toàn cao nhất. Thử nghiệm tại giai đoạn thứ ba - là sàng lọc, trên cơ sở này loại bỏ ra một số lượng lớn các hợp chất tổng hợp không có mùi thơm, có ít hoặc có mùi khó chịu và chỉ còn lại để tiếp tục thử nghiệm sâu hơn những hợp chất có triển vọng nhất, với hương thơm có giá trị, không thể hiện các độc tố và các hiệu ứng phụ khác đối với con người. 37

Sách không bán – liên hệ [email protected] Giai đoạn thứ tư là giai đoạn có trách nhiệm cao – thực hiện những thử nghiệm sâu hơn với hợp chất thơm đã được lựa chọn, trong quá trình đó phải khẳng định được giá trị của chất nghiên cứu trong vai trò là thành phần thơm hay là chất định hương. Làm sáng tỏ sự tồn tại hoặc vắng mặt những tác động không có lợi, không dễ chịu đối với con người, xác định độc tính cấp nguy hiểm- gây đột biến, ung thư, gây quái thai và gây dị ứng v.v… Chỉ riêng quá trình thử độc tính trên tiêu bản chuột của chế phẩm đã được nghiên cứu không ít hơn ba thế hệ trong vòng hai năm. Gian đoạn bốn này là dài nhất và chiếm từ 2 đến 3 năm. Từ những hợp chất được nghiên cứu, chỉ có một hoặc hai chất đăng ký bản quyền sở hữu trí tuệ, phát minh sáng chế … Những nhà khoa học, nhà nghiên cứu, tiến hành các thử nghiệm chủ yếu ở giai đoạn ba và bốn là các nhà hương liệu học, nhà sinh vật học và nhà nghiên cứu độc học. Trong trường hợp có kết quả thử nghiệm tốt ở cấp quốc gia, chất thơm sẽ được nhận sự công nhận chính thức là hương liệu (được đăng ký) và chuyển sang giai đoạn nghiên cứu công nghệ tổng hợp nó - mở rộng quy mô tổng hợp tại phòng thí nghiệm, chế tạo các hệ pilot thử nghiệm và cuối cùng là các thiết bị công nghiệp. Giai đoạn thứ năm là giai đoạn 38

Sách không bán – liên hệ [email protected] nghiên cứu quy trình công nghệ và tổng hợp với quy mô công nghiệp, là giai đoạn sử dụng nhiều lao động, năng lượng, cần chi phí nhiều nhất. Thực hiện triển khai công việc ở giai đoạn này các nhà công nghệ, kỹ sư, hoá học, hoá-lý và chuyên gia kinh tế đảm nhiệm. Các chất thơm được sản xuất theo phương pháp công nghiệp sẽ tiếp tục trải qua giai đoạn thứ sáu - giai đoạn xác nhận và chứng nhận cấp quốc gia, khi đó hợp chất nhận được chứng nhận tư cách phù hợp hoàn toàn những tiêu chuẩn hiện đại đối với các hợp chất hoá học, mà con người có thể tiếp xúc qua da, qua niêm mạc, qua đường hô hấp và trong trường hợp là phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm – thì qua miệng, đường dẫn thức ăn và bộ máy tiêu hoá. Như vậy, hợp chất thơm này đã nhận được sự cho phép sử dụng rộng rãi như các hương liệu mỹ phẩm, trong các sản phẩm hoá học thông dụng và cũng như sử dụng trong thực phẩm. Tại giai đoạn thứ bẩy - nghiên cứu và tạo ra các dạng thức ứng ụng dễ chấp nhận nhất chất thơm trong hỗn hợp hương liệu mỹ phẩm : nước hoa, eau de cologne, eau de toilet, mỹ phẩm trang điểm: phấn nền, son môi, cream, lotion, hóa chất dành cho tóc; trong sản phẩm hóa học gia dụng: xà bông và các hóa chất tẩy rửa tổng hợp, dung dịch tẩy mùi hôi và tạo mùi thơm cho nhà tắm và nhà vệ sinh v.v... và trong thực phẩm với vai trò là các chất phụ gia tạo mùi thơm. Từ nhà máy sản xuất, các hợp chất thơm và/hoặc các sản phẩm mỹ phẩm - hương liệu được đưa thẳng ra thị trường (giai đoạn thứ tám). Tính hiệu quả của việc quảng cáo sản phẩm, nhu cầu của thị trường, khối lượng và thời hạn kinh doanh sẽ xác định thời gian tồn tại của sản phẩm trên thị trường hương liệu và mỹ phẩm. Cuối cùng, cần khẳng định rằng, theo một số đánh giá thì chi phí cho công tác nghiên cứu khoa học là 15 – 20% tổng chi phí, cho sàng lọc, thử nghiệm chuyên sâu và tạo ra tổ hợp hương liệu - khoảng 20%, cho nghiên cứu độc tính - từ 20 – 30%, cho việc phát triển quy trình công nghệ - khoảng 20 – 25%. Các chi phí khác được dành cho việc đăng ký, bảo hộ và maketing. Phải nói rằng, các sản phẩm hương liệu, đặc biệt là nước hoa luôn được coi là mặt hàng rất khó trong việc quảng cáo, bởi rất khó tìn được và lựa chọn những ngôn từ thích hợp để miêu tả chúng. Mặc dù trong lĩnh vực này, có những ví dụ rất hiệu quả tác động lên thị hiếu của người tiêu dùng. Ví dụ, sự tồn tại rất lâu của loại nước hoa Chanel 5, gắn liền không chỉ bởi công thức pha chế tạo mùi thơm rất thành công, mà còn do sự quảng cáo thường xuyên của loại nước hoa này, trong đó có sự tham gia (đôi khi là vô tình) của 39

Sách không bán – liên hệ [email protected] nhiều phụ nữ Pháp và các nước khác. Ví dụ, gần như ngay lập tức cả thế giới đã biết câu trả lời của Marilyn Monroe dành cho một nhà báo hay quấy rầy - “Bà mặc đồ gì trong đêm?” - “Chỉ vài giọt Chanel No 5”. Đối với hương liệu, có giá trị thực tiễn, phải thực hiện rất nhiều yêu cầu khắt khe. Yêu cầu đầu tiên là hương liệu phải có đặc tính thể hiện trên sản phẩm mỹ phẩm mà nó được đưa vào với lượng tối thiểu, tức là có mùi thơm dễ chịu, ổn định, mạnh mẽ. Bởi vì khi sử dụng, sẽ có sự tiếp xúc giữa hương liệu với da người và có thể đi vào cơ thể qua đường hô hấp, qua da, thì yêu cầu sau đây là rất quan trọng - không có độc tố đối với con người. Các hợp chất tương tự, được sử dụng để thoả mãn đầy đủ các nhu cầu thẩm mỹ (làm đẹp) của con người phải có độc tính rất thấp. Chúng không được có tính gây đột biến, không gây ung thư, không được ảnh hưởng có hại đến hệ miễn dịch của cơ thể, đến khả năng tái tạo nòi giống (không gây quái thai) và cũng như không được tạo ra các hiệu ứng phụ không mong muốn khác. Hiện nay việc nghiên cứu độc tính luôn giành được sự chú ý nghiêm túc nhất. Điều này, ở mức độ nào đó, kéo dài thêm thời gian cho ra đời một hương liệu mới trong phòng thí nghiệm, cũng như trong công nghiệp và ứng dụng. Ngoài những yêu cầu nêu trên, hương liệu cần phải có độ ổn định cao khi bảo quản và trong các quá trình sản xuất những sản phẩm hóa mỹ phẩm khác. Sản xuất hương liệu phải tính đến sự khác biệt về quy trình đơn giản, chi phí lao động và chi phí năng lượng thấp. Các chất được sử dụng với vai trò là chất phụ gia tạo mùi thơm, cần phải có giá thành thấp và dễ kiếm được trên thị trường. Chúng phải góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, tạo giá trị gia tăng, hiệu quả về mặt kinh tế tương đối cao khi sử dụng và tiêu thụ trên thị trường (có sinh lợi, tạo thu nhập tăng thêm). Nhiệm vụ này không hề đơn giản, trong thời đại hiện nay để tạo ra, sản xuất và đưa ra thị trường một nhãn hiệu nước hoa mới phải chi phí đến 50 triệu đô la. Cụ thể, việc sử dụng chất định hương có ảnh hưởng đến trị giá của nhiều loại nước hoa, các chất định hương này làm giảm sự bay hơi của nhiều thành phần hương liệu dễ bay hơi. Điều đó cho phép giảm đáng kể lượng nước hoa được sử dụng cho mỗi cá nhân và đồng thời kéo dài thời gian hương thơm lưu lại trên da và trên quần áo. Theo số liệu tổng kết, tổng giá trị trao đổi (mua bán) trên thị trường các hương liệu – mỹ phẩm được xác định vào năm 2003 là hai trăm tỷ đô la Mỹ. Mức tăng trưởng dự đoán cho những năm tiếp theo là 5%/năm. Cũng cần nói thêm rằng, hiện nay một phần ba sản phẩm hương liệu của thế giới được sản xuất ở Pháp. 40

Sách không bán – liên hệ [email protected] 1.6. Quá trình sinh tổng hợp các hợp chất thơm tự nhiên trong thực vật Trên Trái đất hiện đã biết hơn ba nghìn loại thực vật có tinh dầu. Hàm lượng tinh dầu trong thực vật có ở lá, rễ, vỏ cây, gỗ, hoa và hạt dao động từ 0.01% đến 20%. Bởi vì hàm lượng tinh dầu cao nhất trùng với thời kỷ nở hoa của thực vật và thời kỳ hạt và trái cây chín, có thể khẳng định một cách tin tưởng rằng, một trong những vai trò chính của việc tạo ra tinh dầu thảo mộc là để hấp dẫn động vật nhằm duy trì nòi giống của thực vật như phát tán phấn hoa, cũng như bằng việc ăn trái cây và hạt và di chuyển các hạt tới các địa điểm khác . Tinh dầu bao gồm hỗn hợp tecpen, các hợp chất có cùng nguồn gốc và các dẫn xuất của aren , nhiệt độ sôi trên 100°C, nhưng rất dễ bay hơi. Khung xương cacbon monotecpen bao gồm 10 nguyên tử cacbon liên kết với nhau theo dạng dimer isopren (2-metylbutadien- 1,3). Sesquitecpen có trong thành phần của mình 3 đơn vị tecp-, còn ditecpen - có 4 đơn vị. Tecpen và tecpenoid được hình thành trong thực vật nhờ kết quả của các phản ứng lên men các cacbohidrat – sản phẩm của quá trình quang hợp – tổng hợp quang hóa từ CO2 và H2O: Quá trình lý hóa phức tạp này diễn ra trong cây xanh cùng với việc hấp thụ năng lượng mặt trời và biến đổi thành năng lượng các liên kết hóa học và giải phóng các oxy tự do. Đường được tổng hợp bằng phản ứng quang hóa này và lưu tại thực vật dưới dạng xenlulozơ, tinh bột, lignin, các loại rượu béo, axít béo và các este của nó, lipit, aminoaxít, protein, vitamin, tinh dầu và ancaloit. 41

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong các tổng hợp bằng phương pháp lên men các tecpen thơm thuộc dãy hidrocacbon mạch thẳng và mạch vòng từ đường và các dẫn xuất hidrocacbon béo thì coenzym A (CoA) đóng vai trò quan trọng. Nó là dẫn xuất của axít adenosin-5’-triphotphat. Chữ cái A chỉ ra chức năng chủ yếu của enzym này là việc vận chuyển các nhóm axyl. Coenzym A cấu tạo từ adenin, được liên kết bằng β-N-glycoside với 3-photpho-D-ribose. Phần ribose cong lại chứa nhóm pyrophotphat tại vị trí C-5, liên kết thông qua axít pantotenoic với nhóm mercaptoetylamin. Đoạn cuối cùng là phần hoạt động của enzym, bởi vì nhóm thiol dễ dàng tạo thành liên kết thioeste với nhóm cacboxyl của axít hữu cơ. Trong quá trình chuyển hóa (metabolism) các axít béo (2), coenzym (1) sẽ tách mạch 2 nguyên tử cacbon dưới dạng các nhóm axetyl. Hai phân tử S-axetylcoenzym A (3) được 42

Sách không bán – liên hệ [email protected] tạo thành, bị ngưng tụ thành dẫn xuất với mạch có 4 nguyên tử cacbon – axetoaxetat (4). Sau đó nhóm xeton của thioeste (4) kết hợp với một phân tử (3) nữa và tạo thành monothioeste của axít dicacbonoic (5). Sự hidro hóa tiếp theo, kèm theo với việc tách một phân tử coenzym và sự phục hồi axít dicacbonoic với 6 cacbon tự do 3,5-dihidroxy-3- metylpenanoic (axít mevalonoic) (6). Tiếp tục các quá trình biến đổi sinh hóa của axít quan trọng này để tổng hợp tất cả các axít tecpenoic (diphotphoryl hóa với sự giúp đỡ của adenosintriphotphat, decacboxyl hóa, dehidrat hóa và đồng phân hóa) sẽ tạo thành lần lượt các sản phẩm este (7), rượu không no với 5 nguyên tử cacbon (8, 9). Codimer hóa hai rượu này, kèm theo quá trình hidro hóa tách loại pyrophotphat cho sản phẩm đầu tiên geranylpirophotphat (10), sau đó là monotecpen thơm geraniol (11). Bằng phương pháp tương tự tổng hợp được cis-nerol (12). Đóng vòng các rượu (11, 12) và các photphat của chúng sẽ tạo thành monoxiclic tecpenoit - limonen (13). Rn COOH Rn S-CoA H2O, CoA-SH (1) R O O + Me + (2) -H2O O -H2 S-CoA S CoA n (3) CoA-SH (1) O + (3) O O + (3), H2O OH O H Me -HSCoA Me -HSCoA (1) CoA -(1) Me S CoA S (4) S CoA COOH (5) (3) OH OH ATP HO COOH -ADP Me HOOC OO (7) O P O POH Me (6) axit mevalonoic OH OH -CO2,-H2O Me OO Me CH2 O P O P OH OO OH OH Me O P O P OH (9) OH OH (8) Me Me (9) H2O Me H2O + OO -H3PO4 CH2OH (8) -H3PO4 Me O P O P OH OH OH Me Me Me CH2 (10) geranylpirophotphat (13) limonen (11) geraniol (trans-) (12) nerol (cis-) Kết hợp tiếp isopentenylphotphat (8) tới geranylpirophotphat (10) đảm bảo quá trình sinh tổng hợp sesqui-tecpen farnesole (14) và các sesqui-tecpen và ditecpen thơm khác. 43

Sách không bán – liên hệ [email protected] Các hệ bixiclo monotecpenoit dạng caren (15), pinen (16), camphan (17), isobornilan (18) v.v... được tạo thành trong thảo mộc từ limonen (13). Trước tiên là quá trình sinh tổng hợp tiền chất của các dẫn xuất trên – proton hóa (xúc tác enzym) tại vị trí propenyl và tạo thành cacbocation bậc ba (19). Tiếp tục, thực hiện tương tác nội phân tử tại trung tâm điện tích của cation này với các tác nhân nucleophil khác (a-c) sẽ dẫn đến việc tạo thành bixiclo (20-23). Quá trình sinh tổng hợp các chất thơm thuộc dãy aren theo sơ đồ của quá trình chuyển hóa sau, xuất phát từ monosaccarit, ví dụ, từ glucôzơ (24): 44

Sách không bán – liên hệ [email protected] Ở giai đoạn đầu tiên, các phân tử glucozơ bị photphyl hóa và đứt mạch ra theo các hướng khác nhau tạo thành tetrose (D-eritrose photphat) (25) và enolphotphat của axít pyruvic (26). Khi đồng trùng ngưng tụ photphat (25, 26) sẽ tạo thành dẫn xuất của axít heptanoic (27), dẫn xuất này sau đó đóng vòng thành các axít dehidroquinic (28) và axít quinic (29). Hợp chất cuối cùng bị dehidrat hóa thành axít shikimic (30), axít này tương tác với photphat (26), tạo thành ête (31). Dehidrat hóa (31) tạo thành axít chorismic (32), qua quá trình chuyển vị theo Claisene sẽ tạo thành axít prephenic (33). Sau giai đoạn aren hóa và decacboxyl hóa axít (33) sẽ tạo thành các axít arylpyruvic (34) và trên cơ sở này, theo kết quả của một loạt các phản ứng oxy hóa khử và các phản ứng enzym sinh học sẽ tạo thành các chất thơm thuộc dãy aren (35 – 43). 1.7 Quá trình chiết tách tinh dầu thơm từ các nguyên liệu thực vật Trong vài nghìn loại thảo mộc có tinh dầu, chỉ có 200 -300 loại có giá trị công nghiệp. Hàm lượng tinh dầu trong thảo mộc dao động trong giới hạn từ 1% đến cả vài chục %, bên cạnh đó, tinh dầu thường là một hỗn hợp phức tạp của hàng chục cũng như của hàng 45

Sách không bán – liên hệ [email protected] trăm hợp chất khác nhau. Chỉ có một số tinh dầu được làm giàu thêm bằng cách bổ sung thêm các thành phần thơm chủ yếu từ 50 – 90%. Ví dụ, như tinh dầu hồi có hơn 90% từ anetole, tinh dầu rau mùi có đến 80% là decanal, trong khi đó tinh dầu hoa hồng có hơn 200 hợp chất, thành phần chính – 2-phenyletanol chiếm 25 – 60% khối lượng của nó (phụ thuộc vào phương pháp điều chế tinh dầu hoa hồng). Từ tinh dầu “đơn thành phần” thông thường phân lập các chất thơm đặc trưng, những chất này là những đối thủ cạnh tranh về chất lượng với các dẫn xuất có nguồn gốc tổng hợp. Nhìn chung, nhu cầu sử dụng tinh dầu ngày càng không giảm, đã kéo theo sự phát triển như vũ bão của ngành tổng hợp hữu cơ tổng hợp tinh vi các hợp chất thơm từ nửa sau của thế kỷ XX và còn cũng tiếp tục phát triển nhờ việc sử dụng các loại tinh dầu này không chỉ trong các ngành hương liệu, mỹ phẩm … mà còn trong lĩnh vực hương trị liệu – nay đã thịnh hành ở nhiều nước. Hiện nay, tổng sản lượng tinh dầu của thế giới vượt hơn 30 nghìn tấn/năm. Hàng năm, ở Mỹ chỉ tính riêng giá trị buôn bán nước hoa, được sản xuất trên cơ sở các loại tinh dầu, cũng đạt trên 5 tỷ đô la. Những phương pháp chủ yếu để tách tinh dầu trong công nghiệp là ép, chiết xuất, chưng cất cuốn hơi nước… Ép lấy tinh dầu là một phương pháp tách tinh dầu từ nguyên liệu thảo mộc được sử dụng từ lâu, bởi sự đơn giản của phương pháp. Đã biết rằng ở Ấn Độ từ hàng nghìn năm trước đã biết ép lấy dầu hoa hồng từ những cánh hồng. Quá trình chiết xuất hương liệu từ những phần có hương thơm của thảo mộc (hoa, rễ, cỏ) bằng mỡ động vật đun nóng (bò, lợn) hoặc bằng dầu ô liu đã được biết đến từ thời cổ đại. Một phương pháp chiết tương tự trong công nghệ hương liệu gọi là ngâm, dầm. Nó là quá trình khuyếch tán trực tiếp các chất thơm từ một pha của chất lỏng (hoặc rắn) sang một pha chất lỏng khác mà không hòa trộn với chất lỏng ban đầu. Khá lâu sau (từ thời trung cổ) người ta đã học được cách hấp thụ các chất thơm dễ bay hơi bằng lipit – enfleurage. Phương pháp này hấp thụ các mùi thơm bằng một lớp mỏng của lipit, chỉ được áp dụng cho các cánh hoa, với các thành phần thơm dễ bay hơi, ví dụ như đối với hoa nhài. Trong trường hợp này, các chất thơm từ một pha lỏng (hay pha rắn), trước tiên sẽ khuyếch tán sang pha khí (bốc hơi) và sau đó bị hấp thụ bởi một pha lỏng khác. Tất nhiên, các chất thơm được hấp thụ bằng lipit tinh khiết của bò, lợn sau đó cần phải được tách ra và để làm được việc này, chúng được chiết xuất bằng các dung dịch dễ bay hơi. Từ dịch chiết, làm bay hơi dung môi, sẽ thu được tinh dầu tinh khiết. 46

Sách không bán – liên hệ [email protected] Những phương pháp phổ biến nhất hiện nay của việc trích tách tinh dầu là chiết xuất và chưng cất. Các phương pháp chiết xuất thường được sử dụng trong những trường hợp khi mà các chất thơm được trích rút ra kém bền vững về mặt nhiệt năng và và cũng không chịu nổi thậm chí cả nhiệt độ chưng cất với hơi nước (100°C). Trong các phương pháp hiện đại chiết xuất tinh dầu từ nguyên liệu thảo mộc có sử dụng chất chiết (extractant) là các dung môi có độ bay hơi cao, có thể tách dễ dàng chúng khỏi dầu bằng phương pháp bay hơi. Với vai trò là các dung môi được dùng để chiết, người ta sử dụng butan, ête dầu hỏa có nhiệt độ sôi thấp (đây là hỗn hợp các hidrocacbon với 4 – 6 nguyên tử cacbon), các rượu no mạch thẳng (aliphatic) với số cacbon thấp, benzen, toluen. Hiện nay, phương pháp đang được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả cao là thực hiện chiết tách tinh dầu ở nhiệt độ thấp bằng cacbonđiôxít lỏng. Phần lớn tinh dầu được chiết tách từ nguyên liệu thảo mộc bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước. Phương pháp này có nguồn gốc lâu đời. Ngay từ thế kỷ XI, Abu Ali Ibn Sina (Avinsenna) đã mô tả phương pháp tổng hợp các loại tinh dầu có khả năng trị liệu bằng phương pháp chưng cất này. Ông ta đã hoàn thiện phương pháp chưng cất bằng việc phát minh ra ống sinh hàn (ngưng tụ) dưới dạng xoắn ruột gà. Sau đó phương pháp chương cất này đã được sử dụng rộng rãi để thu được tinh dầu và nước thơm. Trong các cuốn sách của Avinsenna cũng miêu tả quá trình thu được các loại tinh dầu bạc hà, quế, cúc và thì là (ở đây, tên gọi của các loại tinh dầu, được dựa theo nguồn gốc của các loại thảo mộc) là bằng phương pháp chưng cất như trên. Nhưng chỉ từ thế kỷ XVI, quá trình chiết tinh dầu từ thảo mộc bằng phương pháp chưng cất với hơi nước mới trở lên phổ biến trong các phòng thí nghiệm, hiệu thuốc ở thành phố. Phương pháp này được sử dụng để chiết xuất không chỉ một mà là hàng chục loại tinh dầu có tác dụng làm hương liệu và trị liệu khác nhau với quy mô đáng kể. Ở khu vực Ban căng, vào thế kỷ XVII đã bắt đầu sản xuất tinh dầu hoa hồng bằng phương pháp cất cuốn hơi nước từ cánh hoa hồng. Hiện nay, số lượng tinh dầu đã thu được vào khoảng vài trăm loại, nhưng chỉ có khoảng gần 200 loại là được ứng dụng rộng rãi. Bản chất của phương pháp này là ở chỗ, sự có mặt của hơi nước trên bề mặt của hỗn hợp được xử lý sẽ dẫn đến việc giảm áp suất riêng phần của những thành phần thơm (tinh dầu) được chưng cất và do đó sẽ làm giảm nhiệt độ sôi của chúng (áp suất tổng không đổi trên bề mặt dung dịch, nếu không có hơi nước, nhiệt độ sẽ tăng cao đến mức tinh dầu có thể 47

Sách không bán – liên hệ [email protected] bị phân hủy). Các chất thơm dễ bay hơi cùng với hơi nước được chuyển sang pha khí và hỗn hợp khí này được đi qua thiết bị sinh hàn. Ở đó, hơi được làm lạnh và chuyển thành thành pha lỏng và được ngưng tụ trong bình chứa, tại đây chúng được tách thành hai lớp – tinh dầu và nước bởi tinh dầu rất ít tan trong nước. Tinh dầu sau đó được tách gạn, ly tâm hoặc chiết và thu được sản phẩm thương mại. Lớp nước, tất nhiên, có thể chứa một số lượng đáng kể tinh dầu hòa tan mà chúng ta có thể thu được bằng phương pháp chiết với các dung môi không tan trong nước hoặc hấp thụ bằng than hoạt tính. Trong một số trường hợp, lớp nước được sử dụng để sản xuất eau de toilet. Trong quá trình tách tinh dầu bằng phương pháp chiết xuất (hình 1.3) nguyên liệu thảo mộc được xử lý bằng butan (hoặc hỗn hợp ête dầu hỏa, cacbonđiôxít lỏng hoặc một dung môi thích hợp khác), trong dung môi này sẽ có các thành phần hòa tan được của thảo mộc. Hình 1.3. Sơ đồ phương pháp công nghiệp phân lập tinh dầu từ nguyên liệu thảo mộc Dịch chiết sau đó được tách riêng và bay hơi dung môi, phần tinh dầu còn lại được gọi là concret (được sử dụng trong ngành công nghiệp hương liệu để chỉ hỗn hợp với nồng độ đậm đặc các chất thơm, trong hóa học được gọi là cặn chiết, phần chiết). Nó bao gồm các thành phần thơm dễ bay hơi và hỗn hợp hidrocacbon no không bay hơi và các chất dạng sáp. Trong trường hợp tinh dầu hoa hồng, concret được bổ sung vào thành phần của mỹ phẩm với vai trò là chất tạo mùi thơm. Một lượng lớn concret thường được sử dụng để sản xuất một dạng khác của tinh dầu được gọi là – absolute (абсолю), chất này thu được bằng cách chỉ chiết lấy từ concret các thành phần có mùi thơm (các chất sáp ít tan không tan 48

Sách không bán – liên hệ [email protected] trong rượu etylic). Tinh dầu tuyệt đối được sử dụng chủ yếu để tạo ra các thành phần thơm của mỹ phẩm. Một hướng khác xử lý các nguyên liệu thảo mộc là phương pháp chưng cất cuốn hơi nước từ chúng những thành phần thơm dễ bay hơi. Sau khi tách lớp nước chúng ta thu được tinh dầu với tên gọi là otto. Phần nước sau khi tách loại dầu otto là những dung dịch loãng của các thành phần thơm. Những dung dịch này thường được sử dụng để sản xuất nước hoa với hàm lượng tinh dầu thấp (eau de toilet), ví dụ như “nước hoa hồng”, khi được thoa lên da hay quần áo của phụ nữ sẽ “thoảng qua như một làn hương hoa hồng nhẹ nhàng”, như nhà văn Hy lạp Evripid đã viết từ 2500 năm trước. Trong kết luận của phần này, muốn lưu ý rằng thành phần hóa học của tinh dầu thu được từ cùng một loại thực vật có thể thay đổi đáng kể phụ thuộc vào yếu tố địa lý và điều kiện khí hậu thời tiết nơi chúng được gieo trồng, thời gian và phương pháp thu hoạch, cách bảo quản cũng như phương pháp xử lý nguyên liệu thực vật. Vì thế việc tuân thủ các yêu cầu nghiêm ngặt về thành phần cấu tạo, khối lượng cũng như chất lượng tinh dầu tương đối khó khăn. Mặc dù vậy, vẫn tồn tại một phương pháp tiếp cận xác định theo sự tiêu chuẩn hóa chúng, trên cơ sở phương pháp phân tích với các thiết bị sắc ký. Các loại tinh dầu chất lượng cao dùng trong mỹ phẩm và hương trị liệu cần tương ứng với “tiêu chuẩn (tính chất) sắc ký đã được công nhận về thành phần tự nhiên, số lượng và sự tương quan giữa các thành phần. 1.8. Phân loại các hợp chất thơm Các hợp chất thơm có thể được phân loại dựa trên 4 đặc điểm: 1) theo mùi thơm; 2) theo hướng sử dụng; 3) theo nguồn gốc xuất xứ; 4) theo cấu tạo hóa học. Cho đến ngày nay vẫn chưa có sự phân loại khoa học chặt chẽ các hợp chất thơm theo mùi hương và để miêu tả chúng, vẫn tiếp tục sử dụng các thuật ngữ khách quan kiểu như “mùi trái cây” hay “mùi hương hoa”, “mùi xạ hương” hay “mùi mục nát” … Và ở khía cạnh này, các nhà khoa học và các nhà sản xuất chỉ có cách duy nhất là sử dụng khứu giác. Dầu vậy, các nhà khoa học cũng đã nghiên cứu và chế tạo được thiết bị chuyên dụng để xác định các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi – thiết bị này được gọi là “khứu giác điện tử”. Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên cơ sở đo đạc những thay đổi độ dẫn điện của những vật liệu polimer tổng hợp (ví dụ như, polypirrol, hoặc các hợp chất cơ kim dopyrovan), khi những vật liệu này hấp thụ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Các thiết bị này đã được sử dụng để xác định chất lượng của thực phẩm, (còn tươi hay đã bị hỏng), được sử dụng để kiểm tra ma túy … Nhưng một 49

Sách không bán – liên hệ [email protected] thiết bị để xác định chính xác các đặc trưng, phân biệt mùi thơm này hay mùi thơm kia vẫn chưa được phát minh (mùi hương thường không phải chỉ gồm 1 chất mà hơn thế, đó thường là một hỗn hợp phức tạp các chất). Khứu giác của con người, hiện nay, vẫn là một trong những công cụ hữu hiệu, nhạy bén và đáng tin cậy nhất trong việc xác định hương thơm, qua đó, chúng ta có thể nhận thấy sự có mặt của các phân tử hương thơm với nồng độ 10-6 gr. trong một mét khối không khí. Cần phải nói thêm rằng, việc cảm nhận và xác định các đặc trưng mùi hương của cùng một loại concret, đối với những người khác nhau có thể khác nhau rõ rệt. Ví dụ như mùi của metylsalixylat ở Mỹ và Canada được đánh giá là rất dễ chịu, còn ở Anh và Thụy Sĩ lại bị coi là khó chịu, hôi hám. Hương thơm của hoa được đánh giá không đồng nhất không chỉ ở các quốc gia, mà còn trong cùng 1 dân tộc. Ví dụ như, có những bất đồng rõ ràng trong việc đánh giá cùng một mùi hương giữa những người khác giới, khác tuổi tác và tình trạng sức khỏe. Có thể nhắc lại rằng, cũng cơ quan khứu giác của chính một người cũng có thể cảm nhận khác nhau về cùng một mùi hương – đối với mũi bên phải, mùi hương thương dễ chịu hơn. Tất cả các yếu tố này đều nói lên tầm quan trọng của tính khách quan khi xếp mùi hương này hay mùi hương kia vào một nhóm xác định. Theo mùi hương thật rất khó phân loại các chất thơm còn bởi vì một nguyên nhân không ít lần, mùi thơm của cùng 1 chất phụ thuộc vào nồng độ của chúng – ví dụ trong trường hợp của indol và skatole (xem phần 5.2). Cố gắng đầu tiên phân loại mùi hương được Aristotle tiến hành vào thế kỷ thứ IV trước công nguyên, ông đã chia ra làm 6 nhóm chính: ngọt, chua, cay, nồng, hôi thối và ẩm ướt. Và phải sau 2000 năm những cố gắng hệ thống hóa mới bắt đầu phân loại có cơ sở khoa học hơn. Theo một trong những lý thuyết của thế kỷ XVII, mùi hương được chia làm 7 nhóm mùi cơ bản: mùi ete, hương long não, xạ hương, hương hoa, hương bạc hà, mùi cay và mùi hôi thối. Tất cả các mùi hương còn lại là tổ hợp từ các mùi cơ bản trên. Đến giữa thế kỷ thứ XVIII, tất cả các mùi vấn được phân làm 7 nhóm, nhưng vào cuối thế kỷ XIX đã bổ sung thêm 2 nhóm nữa, và như vậy mùi hương được phân thành các nhóm sau: 1) mùi ete (axeton); 2) mùi thơm vị cay (long não, đinh hương, cam quýt, mentol, quế, hoa oải hương); 3) mùi thơm dễ chịu (hoa nhài, violet, vani); 4) mùi long diên hương-xạ hương; 5) mùi tỏi; 6) mùi cháy; 7) mùi động vật – mùi dê (caprylic, khai, mồ hôi, tinh trùng, pho-mát); 8) ghê tởm; 9) hôi thối (phân). 50