CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÙI 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 các nguyên tử O, S, N, P, As, Se… hoăc các nhóm mang mùi quyết định. Một số nhóm mang mùi cơ bản như: - Mùi của một hợp chất có thể được tăng cường, hoặc giảm yếu, hoặc chuyển sang một mùi khác bằng các cho tương tác với một chất khác.
Ví dụ, có thể làm mất mùi hương của trinitro-tert-butyltoluen bằng một lượng nhỏ quinin sulfate. - Một số chất không có mùi ở nhiệt độ thấp, chẳng hạn như vani, nhưng khi thêm một lượng nhỏ coumarin thì mùi của vani 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.
THUYẾT HÓA HỌC VỀ MÙI Hiện nay, các giả thuyết về cơ chế tiếp nhận mùi của khứu giác vẫn còn đang bàn cãi. Dưới đây xin giới thiệu một số giả thiết để anh chị tham khảo. Giả thiết của Léopold Rujit Chất có mùi khi vào mũi sẽ lan ra trong chất lỏng bao phủ vùng khứu giác. Sau đó, chất có mùi liên kết với chất tiếp nhận mùi 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 là mỗi chất tiếp nhận chỉ có thể tác dụng với một mùi nhất định. Trong trường hợp có một mùi rất mạnh thì dần dần tất cả các mùi đều bị các phân tử của mùi kết hợp, khi đó 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 dộng của phức đến đầu cuối dây thần kin.
Giả thiết của R. 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 ổ khóa. Mỗi mùi phức tạp có thể chia thành nhiều mùi cơ bản.
Giả thiết của Emuasel Giả thiết này tồn tại bảy mùi sơ cấp và khi phối trộn chúng theo tỉ lệ nhất định sẽ thu được một mùi bất kì. Bảy mùi sơ cấp đó là: - Mùi long não 1 - Mùi xạ hương - Mùi của phenyl methyl ethyl carbinol - Mùi bạc hà - Mùi eter của dichloro etylen - Mùi hăng cay của formic acid - Mùi thối của butyl mercaptan. Giả thiết này cũng cho rằng các mùi sơ cấp có hình dáng lập thể nhất định. Ví dụ, mùi long não có hình dạng hình cầu đường kính 7Å, mùi xạ hương hình đĩa có đuôi, mùi eter hình gậy, mùi bạc hà có hình cái chêm tròn… Trên bề mặt của vỏ tế bào khứu giác có những hố, rãnh, khe có hình dáng và kích thước tương ứng với mùi sơ cấp.
Tùy theo hình dáng mà phân tử chất đó có mùi được đặt vào hố theo kiểu này hoặc kiểu khác hay theo kiểu chìa khó đặt vào ổ khóa. Lúc đó tế bào khứu giác sẽ được mở và bị kích thích, từ đó phát sinh dòng điện sinh học đi vào não, truyền vào trung tâm khứu giác cung cấp các thông tin về bản chất và cường độ mùi. Đa số các phân tử chất mùi có hình dáng phức tạp, có thể kích ứng với nhiều kiểu hố khác nhau của các tế bào khứu giác. Kết quả sẽ phát sinh không phải một mùi đơn giản, sơ cấp mà là một mùi hỗn hợp.
THUYẾT LÝ HỌC VỀ MÙI Theo thuyết học về mùi, nguyên nhân của mùi không phải do hình dáng của phân tử mà do khả năng phát sóng điện từ của phân tử. Các hợp chất có mùi đều phát ra tia hồng ngoại một cách mạnh mẽ, mỗi hợp chất có một phổ phát xạ riêng. Các tế bào thần kinh khứu giác được xem nư 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. THUYẾT SINH HỌC VỀ MÙI (RICHARD AXEL VÀ LINDA.BUCK- GIẢI NOBEL 2004) Có các phần tử thụ cảm nằm trong các tế bào khứu giác tập trung thành một vùng nhỏ ở lớp ngoài của biểu bì mô mũi, chúng sẽ tiếp xúc với các phần tử mùi.
Mỗi phần tử cảm thụ mùi 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 cảm thụ mùi ở tế bào khứu giác, gây nên những tín hiệu về trung tâm xử lí sơ bộ là các glomeguli 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 và phối hợp các thông tin nhận được, từ đó hình thành những cảm nhận liên quan đến mùi. 2 Các tế bào cảm nhận mùi ở người có thể nhận biết và ghi nhớ khoảng 10.000 phân tử mùi khác nhau nên con người có thể nhận biết rất nhiều mùi hương, kể cả những mùi hương chưa từng gặp trước đó.
3 CHƯƠNG 2: CÁC NGUỒN HƯƠNG LIỆU THIÊN NHIÊN 2. TINH DẦU Hương liệu tự nhiên chủ yếu có nguồn gốc từ các loại tinh dầu. 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 tính dầu thiên nhiên.
Phân bố tinh dầu trong thiên nhiên Các loại cây có tinh dầu được phân bố rộng trong thiên nhiên. Kết quả theo thống kê cho thấy có khoảng 2500 loài 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 còn phụ thuộc vào điều kiện, phương pháp thu hoạch, bảo quản, tách chiết. Về phân bố lượng tinh dầu 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, xuyên khung…).
Ở 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); ống tiết (họ hoa tán, họ thông; túi tiết (họ sim, họ cam…). Trong cây, tinh dầu có thể ở dạng có sẵn hoặc chỉ tạo thành trong một điều kiện nhất định nào đó. Khi đó 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 dầu 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 dầu vào khoảng 0,25%. - Bạc hà hàm lượng tinh dầu khoảng 1% - Quả hồi và nụ đinh hương thì hàm lượng tinh dầu tương ứng có thể đạt giá trị 5% và 15%. Thành phần hóa học 1. Hydrocacbon Các hydrocacbon thường gặp trong tinh dầu là những tecpen (C10H16)n mạch hở hoặc vòng.
4 Monoterpen mạch hở: tiêu biểu là miaxen, oximen có trong tinh dầu hoa bublon, nguyệt quế. Oximen Monoterpen một vòng: phổ biến là limonen có trong tinh dầu cam, chanh thông… Các dẫn xuất chứa oxi của chúng là menthol, piperiton, carvon, menthon. Limonen Monotecrpen hai vòng: tiêu biểu là pinen (có trong tinh dầu thông), và camphen (có trong tinh dầu chanh, oải hương). α-pinen β-pinen camphene 2.
Alcohol Một số alcohol quan trọng trích từ tinh dầu thường gặp như menthol có trong tinh dầu bạc hà; borneol có trong tinh dầu cam, tùng hương, oải hương, long não; terpineol dạng có trong đậu khấu, kinh giới, tràm thông). Cinamic alcohol có trong tinh dầu quế dạng ester với CH3COOH; citronellol trong tinh dầu hoa hồng, sả java; rhodinol trong tinh dầu phong lữ thảo (cùng với geraniol) Geraniol có trong tinh dầu khuynh diệp, hoa hồng, nerol có trong tinh dầu hoa cam, hồng; linalol có trong tinh dầu hoa lan chuông, quýt, hồng… Methol Rhodinol Citronellol 3. Phenol và etherphenol 5 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; safrole có trong tinh dầu xá xị, long não… Estragole Eugenol 4. Aldehyde, ketone Trong tinh dầu có rất nhiều aldehyde, ketone tạo thành nhóm hương liệu quan trọng trong tinh dầu.
Tuy nhiên hiện nay đa số các aldehyde đều thu được qua đường tổng hợp hóa học, chỉ có các aldehyde như aldehyde cuminic (có trong tinh dầu thì là, hoa nhục quế; citral (có trong tinh dầu sả chanh, mã tiền thảo, chanh…) và citronellal được trích ly từ nguyên liệu thiên nhiên. Một số ketone quan trọng là: methyl heptenon (trong tinh dầu sả chanh), pulegon (trong tinh dầu bạc hà); verbenon (trong tinh dầu mã liên thảo)… aldehyde cuminic citral 5. Ester Các ester bay hơi nhanh và tạo độ ngát cho hợp hương, ví dụ isoamyl acetate trong dịch chuối, hạt cacao; ethyl anthranilate trong nho; ethyl nonylate trong dịch dứa, táo… isoamyl acetate ethyl nonylate 2. Tính chất lý hóa của tinh dầu 1.
Tính chất vật lý Ở nhiệt độ thường hầu hết tinh dầu ở thể lỏng, trừ một số trường hợp đặc biệt như menthol, camphor… là ở thể rắn. 6 Tinh dầu gần như không tan trong nước và dễ bay hơi do vậy có thể tách thu tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Tinh dầu rất ít tan trong nước, tan tốt trong cồn và các dung môi hữu cơ, các loại dầu mỡ, có thể tan một phần trong dung dịch kiềm… Đa số tinh dầu không có màu hoặc màu vàng nhạt, một số tinh dầu có màu như tinh dầu quế có màu nâu sẫm, tinh dầu thymus màu đỏ. Tinh dầu thường có vị cay và hắc.
Tỷ trọng của tinh dầu thường vào khoảng 0,85 ÷ 0,95; có một số tinh dầu nặng hơn nước như tinh dầu đinh hương, tinh dầu quế. Tỷ trọng thay đổi theo thành phần hóa học. Nếu tinh dầu có thành phần hóa học chủ yếu là hydrocacbon terpenic thì tỷ trọng thấp, tinh dầu có hợp chất chứa oxi hoặc nhân thơm thì tỷ trọng cao hơn.