Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÙI ■ 1.1 GIỚI THIỆU Trong hơn hai triệu hợp chất hữu cơ, có khoảng 400.000 hợp chất có mùi. Đa số mùi đặc trưng do nguyên tử hoặc các nhóm mang mùi quyết định. Một số nhóm mang mùi cơ bản như: —-\ c —OH —cẠ° CH3 y ^OR CH3 C— Mùi của một hợp chất có thể được tăng cường, làm giảm yếu hoặc chuyển sang một mùi khác bằiig cách cho tương tác với một chất khác. Ví dụ, có thể làm mất mùi hương của trinitro-tert-butyltoluen bằng một lượng nhỏ quiriin sulfate.
Trìnitro-tert-butyltoluen Quimin sulfate Một số chất không có mùi ở nhỉệt dộ thấp, chẳng hạn như vani, nhưng khi thêm một lượng nhỏ coumarin thì mui của vani phát rất mạnh. Mùi của một số chất còn phụ thuộc vào nồng độ của nó trong không khí. Ví dụ, mùi của ionon đậm đặc giống như mùi của bá hương nhưng khi ở trạng thái loãng lại giống mùi hoa tím.2 THUYẾT HÓA HỌC VỀ MÙI Hiện nay, các giả thiết về eơ chế tiếp nhận mùi của khứu giác vẫn còn dang bàn cãi. Chúng tôi xin giới thiều một số giả thiết để độc giả tham khảo.1 Giả thiết của Leopold Rujit Chất có mùi khi vào mũi sẽ lan ra trong chất lỏng bao phủ vùng khửu giác.
Sau độ, chất qó mùi liên kết với chất tiếp nhận mủi tương ứng, tạo ra một phức không bền. Phức này tác động đến đầu cuối của dây thần kinh khứu giác rồi nhanh chóng phân hủy. Cần lưu ý lạ mỗi chất tiếp nhận chỉ có thể tác dụng với một mùi nhất định. Trong trường hợp GÓ một mui rất mạnh thì dần đầii tất cả các chất tiếp nhận mùi đều bị các' phân tử của mùi kết hợp, khi đò mùi không còn được thụ cảm nữa.
Giả thiết này không giải thích được phản ứng nào đã xảy ra trong vùng khứu giác và cơ chế tác động củ ạ phức đến đầu cuối dây thần kinh.2 Giả th iết của Rí Moncrip Giả thiết này cho rằng trong mũi có một vài kiểu tế bào cảm giác chuyên tiếp nhận mùi, Mỗi kiểu tế bào cảm giác chỉ tác dụng với mùi cơ bản nhất định theo quy tắc chìa khóa với ể khóa. Mỗi mùi phức tạp có thể chia thành nhiều mùi cơ bắn.3 Giả th iết của Ẹmuàseỉ Theo giả thiết này tồn tại bảy mùi sơ cấp và khí phối trộn chúng theo những tỷ lệ nhất định sẽ thu được một mùi bất kỳ. Bậy mùi sơ cấp đó là: Mùi long não Mùi xạ hương Mùi của phenyl methyl ethyl Cãrbinol Đại cượng vể m ùi 15 Mùi bạc hà Mùi .eter cụa dỉchloro etylén ịVỊùi hăng cay của acid formic Mùi thối của butyl mercaptan. Giả thiết nầy cũng cho rằng các mùi sơ cấp có hình dáng lập thể nhất định.
Ví dụ, mùi long não có dạng hình cầu đường kính 7Ả, mùi xạ hương hình đĩa có đuôi, mùi etèr hình gậý, mùi bạc hà có hình cái chêm tròn. Trên bề mặt của vỏ t ế ‘bào khứu giác có những bố, rãíỊh, khe có hình dáng và kích thước tương ứng với mùi sơ cấp. Tùy theo hình dáng mà phân tử chẩt đp có mùi được đặt vào hố theo kiểu này hoặc kiểu khấc hay theo kiểu chìa khóa đặt vào ể khóa. Lúc đó tế bào khứu giác sẽ được mở và bị kích thích, từ đó phát sinh dòng điện sinh hộc đi vằo tião, truyền chò trưng tâm khứu giầc cung cấp các thông tin về bản chất và cường độ mùi.
Đa số phân tử chất mù ỉ có hình dáng phức tạp, có thể thích lỉng với nhiều kiểu hố khác nhau của các tế bào khứu giầc. Kết qụả sẽ phát sinh không phải một mùi đơn giản, sơ cấp mà là một mùi hỗn hợp.3 THUYẾT LÝ HỌC VỀ MÙI Theo thuyết lý học về mùi ị nguyên nhàn cụa mùi không phải do hình dáng của phân tử mà do khả năng phát sổng điện từ của phân tử. Cấc -hợp chất có mùi đều phát rạ tia hồng ngọại một cách mạnh mẽ, mỗi hợp chất có một phổ phát xạ riềng. Các tế bào thần kinh khứu giác được xem như một máy thu các tia này, gây nên sự phân bố lại điện tích trong mô thần kinh, dẫn đến sự rung động thần kinh, cho tín hiệu về mùi.4 THUYẾT SINH HỌC VỀ MỪI (Richard Axel và Linda B.Buck - giải Nobel 2004) Có khoảng 1000 protein đóng vai trò phần tử thụ cảm mùi.
Các phần tử thụ cảm này nằm trong các tế bào khứu giác tập trung thành một vùng nhỏ ồ lớp ngoài của biểu bì mô mũi, chung sẽ tiếp xúc với các phân tử mùi. Mỗi phần tử thụ cảm mừí chỉ có thể nhận biết một số’ lượng hạn chế phân tử mùi khác nhau. Một hợp hương có nhiều phân tử mùi khác nhau, các phân tử này kích hoạt đồng thời các phần tử thụ cảm mùi ở tế bào khứu giác, gây nên những tín hiệu về những trụng tâm xử lý sơ bộ là các glomẹgụli nằm trong các hạch khứu giác. Từ đây thông tin được chuyển tiếp về các khu vực khác nhau của não, não tiếp nhận, xử.
lý vạ phối hợp các thông tin nhận được, từ đó hình thành những cảm nhận có liên quan đến mùi. Các tế bào cảm nhận mùi ở người có thể nhận biết và ghi nhớ khoắng 10000 phân tử mui khác nhau nên con người có thể nhận biết rất nhiều mùi hương, kể cạ những mùi hương chưa từng gặp trước đó. CÁC NGUỒN HƯƠNG LIỆU THIÊN NHIÊN 2.1 TINH DẦU Hương liệu tự nhiên chủ yếu có nguồn gốc từ các loại tinh đầu. Tinh dầu đã được con người sử dụng từ rất lâu bằng các phương pháp tách cổ điển, Ngày nay, hàng năm thế giới sản xuất ra khoảng 20.000 tấn tinh dầu thiên nhiên.1 Phân bố tinh dầu trong thiên nhiên Các loại cây có tinh dầu được'phân bố rộng trong thiên nhiên.
Kết quả thống kê cho thấy có khoảng £5í]lCLloài cây có chứa tinh dầu. Trữ lượng tinh dầu trong cây phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng. Cây mọc ở vùng nhiệt đới có trữ lượng tinh dầu cao hơn cây ở vùng ôn đới. Ngay trong một cây, thành phần và lượng tinh dầu trong các bộ phận khác nhau cũng khác nhau.
Ngoài ra lượng tinh dầu thu được còri phụ thuộc vào điều kiện, phương pháp thu hoạch, bảo quản, tách chiết. Về phân bố lượng tinh dẳu, đặc biệt có nhiều trong họ long não, họ hoa môi, họ cam, họ sim, họ hoa tán. Tinh dầu có trong các bộ phận khác nhau của cây, như ở hoa (hồng, nhài, cam, chanh.); ở lá (bạch đàn, bạc hà, hương nhu.); ở vỏ cây (quế); ở thân cây (hương đàn, peru.); ở rễ (hương bài, gừng, nghệ, xuyến khung. các cây khác nhau, tinh dầu chứa trong các bộ máy tiết khác nhau, như tế bào tiết (họ long não, họ gừng); biểu bì tiết (họ hoa hồng, hoa đại); ìng); túi tiết (họ sim, hp cam).
18 C hương 2 Trong cây, tinh dầu có thể ở dạng cọ sẵn hoặc chỉ tạo thành trong một điều kiện nhất định nào đó. Khi dó, tinh dầu không phải là những thành phần bình thường trong cây mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định khi một số bộ phận bị chết. Chẳng hạn như tinh đầu hạt mơ, hạt đào xuất hiện do tác dụng của men emulsin trên một heterozit gọi là amygdalin; tinh dầu hạt cải xuất hiện do tác dụng của men merosin lên sinigrozit. Hàm lượng tinh dầu trong những cây khác nhau cũng rất khác nhau: hoa hồng hàm lượng tinh đấu vào khoảng 0,25%; bạc hà hàm lượng khoảng 1%; quả hồi và nụ đinh hương thì hàm lượng tinh dầu tương ứng có thể đạt giá trị 5% và 15%.2 Thành phần hóa học 1- Hydrocarbon Các hydrocarbon thường gặp trong tinh dầu là những Jtexpen- (CioHiéXi mạch hở hoặcỵộng.
a- Monoterpen (n = ĩ) Các monoterpen mạch hở: Tiêu biểu là Ịniaxen, oximen, có trong tinh dầu hoa houblon, nguyệt quế. ' Miaxen Oxlmen Các dẫn xuất chứa oxy của chúng là linalol, geraniol, citronelol, citronelal, citral. Monoterpen một vòng: Phổ biến là limonen, có trong tinh dầu cam, chanh, thông. Limonen Các nguồn hương íiệu thiên nhỉên 19 Các dẫn xuất chứa oxy của nó là menthol, piperiton, carvon, menthon.
Monoterpen hai vòng: Tiêu biểu là p. p-santalen Các dẫn xuất chứa oxy của sesquiterpen có farnesol, nerolidoL. 2- Alcol Một số alcol quan trọng trích từ tinh dầu thường gặp như: menthol (có trong tinh dầu bạc hà); borneol (trong tinh dầu cam, tùng hương, oải hương, long não. 20 C hướng 2 Mẹnthol p-terpineol y-terpineol Aìcol cinnamic có trong tinh dầu quế dạng ester với CH3COOH; citronellol trong tinh đầu hoa hồng, sả java (kèm geraniol); rhpdinol trong tinh dầu phong lữ thảo (cùng với geraniol).
CH= CH— CH,OH I] 0H Citronọllol Rhodỉnol Geraniol cỏ trong tinh dầu khuynh diệp, hoa hồng; nẹrol có trọng tinh dầu hoa cam, hồng; linalol cổ trong tinh dầu hoa lan chuông, quýt, hồng. CHaOH Linaỉol Farnesol có trong .'tinh' dầu cam, chanh, hồng (chất hấp dẫn do côn trùng đực tiết ra); nerolidòl có trong tinh dâu hoa cam, nhựa thơm perou. Các nguồn hương liệu thiên nhiên 21 3- Phenol và ethephenol Một số hợp chất phenol trích từ các loại tinh dầu như: thymol có trong tinh dầu bách lý hương; estragol trong tinh dầu húng quế; anethol trong tinh dầu hồi; eugenol trong tinh dầu đinh hương, hương nhu, hung quế; iso-eugenol trong tinh dầu linh lan, h ạt đậu khấu; safrole có trong tinh dầu xá xị, long não; iso-safrole có trong tinh dầu linh lan; eucaliptol có trong tinh dầu tràm, khuynh diệp. OMe CH? — CH==CH2 CH =S CH— CHj Estragole Anethole OH Eugenoi Ịso-eugenol CH2 — CH sss CH; Saừole Iso-safroie Eucaiíptol 4- Aldehyd Trong tinh dầu có rất nhiều aldehyd, các aldehyd này đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong hương liệu.
Tuy nhiên, hiện nay đa số các aldehyd đều thu được qua đường tổng hợp hóa học. Chỉ có các aldehyd như aldehyd cuminic (có trong tinh dầu thì là, quế xây lan, hoa nhục quế; citral (có trong tinh dầu sả chanh, mã tiền thảo, chanh.) và citronelal được trích ly từ nguyên liệu thiên nhiên. 22 Chương 2 CHO Citral-b (nerai) CHO CHO kỌH- Citronellậl Hyđroxycitrọnellal Đặc biệt, khi hydrat hóa với acid yếu, citroneỉlal cho hydroxy- citronellal có mùi hoạ linh lan rất đặc trưng. 5- Ceton Cũng như alcol và aldehyd, ceton tạo thành nhóm hương liệu quan trọng trong tinh dầu.
Các ceton quan trọng là: methyl hẹpterion (trong tinh dầu sả chanh); pulegon (trong tinh dầu bạc hà); carvon (có trong tinh dầu phòng phong); verbenon (có trong tinh dầu mã liên thảo); irone trong tinh dầu diên vĩ. o' Metyl heptenon Verbenon Các nguồn hương liệu thiên nhiên 23 6- Ester: Các ester bốc nhanh và tạo độ ngát cho hợp hương, ví dụ ethyl nonylate có tròng dịch dứa, chuồi, táọ. isoamyl acetate tìm thấy trong phần dễ bốc hơi trong quả chuối, trọng h ạt cacao; ethyl anthraiúlate trong nho; benzyl propionate trong dâu; linalyl acetate tìm thấy trọng tinh dầu bergamot, lavender, lavandin.