Tổng quan về chất mùi trong thực phẩm

Trong cuộc sống, con người luôn mong muốn thỏa mãn và tự đáp ứng những nhu cầu cần thiết. Cuộc sống càng hiện đại thì những nhu cầu ấy càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi chất lượng càng cao, một trong những nhu cầu là nhu cầu ăn uống. Chúng ta rất dễ bị lôi cuốn bởi những món ăn lạ với màu sắc hay hương thơm hấp dẫn...Các công ty thực phẩm đưa ra một sản phẩm nhiều hương vị khác nhau để đáp ứng nhu cầu đa dạng của chúng ta như bánh, kẹo, hương vani, dâu, cacao, cam…Thành tựu vượt bậc của hóa học đã mang hương thơm giống thực tế vào bất kỳ một sản phẩm mà họ mong muốn, đôi khi sự ứng dụng đó không mang lại những điều tốt nhất cho con người mà chỉ vì lợi nhuận. Chất thơm mang lại cho thực phẩm điều tuyệt vời, không một sản phẩm thực phẩm nào không sử dụng nhưng phải cần quan tâm đến sức khỏe người tiêu dùng. Đây là vấn đề đang được quan tâm hàng đầu của các quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam. Chúng ta đều biết chất thơm được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau như công nghiệp mỹ phẩm dùng để sản xuất nước hoa, mỹ phẩm; công nghiệp thực phẩm sử dụng làm chất gia hương cho bánh kẹo, chè, thuốc lá, nước giải khát, rượu mùi... ; công nghiệp tiêu dùng sử dụng để sản xuất kem đánh răng, xà phòng thơm, nước gội đầu... Do vậy sản xuất chất thơm là một lĩnh vực không thể thiếu được cho các nước. Chất thơm bao gồm chất thơm khai thác từ thiên nhiên đó là tinh dầu (được lấy ra từ thực vật, động vật) và chất thơm tổng hợp (este, rượu, aldehit, xeton...). Nhưng nguồn chất thơm lấy từ thiên nhiên là có giới hạn, hơn nữa có những chất thơm không thể khai thác được hoặc khai thác được thì giá thành sản phẩm cực kỳ cao, như vani chỉ có ở trong quả vani ở vùng nhiệt đới như đảo Reinol thuộc vùng ấn Độ Dương nhưng hàm lượng rất nhỏ nên khai thác cũng rất khó khăn. Bởi vậy việc sản xuất chất thơm tổng hợp là một lĩnh vực không thể thiếu được ở mỗi nước và nó cũng đã tồn tại khá lâu đời ở mỗi nước đặc biệt là những nước có nền công nghiệp tiên tiến. Khai thác chất thơm thiên nhiên và sản xuất chất thơm tổng hợp là hai hướng song song tồn tại và nó sẽ tạo ra nguồn chất thơm phong phú, đa dạng đáp ứng nhu cáu ngày càng cao của cuộc sống cũng như là một nguồn hàng xuất khẩu có giá trị. Nước ta khắp mọi miền đều có các giống cây chứa hàm lượng tinh dầu cao như quế, trầm hương, hồi, màng tang, sả, hương nhu.... Chúng ta cũng đã có các cơ sở khai thác, trồng cây... nhưng chưa phải là phổ biến. Nếu chúng ta nhận thức được giá trị của tinh dầu, mỗi địa phương, mỗi gia đình đều có khả năng trồng và khai thác tinh dầu thô, sau đó tập trung để tinh chế và xuất khẩu thì chắc chắn đây là một nguồn thu ngoại tệ lớn. Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài: “Tổng quan về chất mùi trong thực phẩm” nhằm tìm hiểu thêm về chất thơm có trong thực phẩm từ nguồn tự nhiên và nguồn tổng hợp

PHẦN I

MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống, con người luôn mong muốn thỏa mãn và tự đáp ứngnhững nhu cầu cần thiết Cuộc sống càng hiện đại thì những nhu cầu ấy càng đadạng, phong phú và đòi hỏi chất lượng càng cao, một trong những nhu cầu lànhu cầu ăn uống Chúng ta rất dễ bị lôi cuốn bởi những món ăn lạ với màu sắchay hương thơm hấp dẫn Các công ty thực phẩm đưa ra một sản phẩm nhiềuhương vị khác nhau để đáp ứng nhu cầu đa dạng của chúng ta như bánh, kẹo,hương vani, dâu, cacao, cam…Thành tựu vượt bậc của hóa học đã mang hươngthơm giống thực tế vào bất kỳ một sản phẩm mà họ mong muốn, đôi khi sự ứngdụng đó không mang lại những điều tốt nhất cho con người mà chỉ vì lợi nhuận.Chất thơm mang lại cho thực phẩm điều tuyệt vời, không một sản phẩm thựcphẩm nào không sử dụng nhưng phải cần quan tâm đến sức khỏe người tiêudùng Đây là vấn đề đang được quan tâm hàng đầu của các quốc gia trên thế giớitrong đó có Việt Nam

Chúng ta đều biết chất thơm được sử dụng rất rộng rãi trong cácngành công nghiệp khác nhau như công nghiệp mỹ phẩm dùng để sản xuấtnước hoa, mỹ phẩm; công nghiệp thực phẩm sử dụng làm chất gia hươngcho bánh kẹo, chè, thuốc lá, nước giải khát, rượu mùi ; công nghiệp tiêudùng sử dụng để sản xuất kem đánh răng, xà phòng thơm, nước gội đầu

Do vậy sản xuất chất thơm là một lĩnh vực không thể thiếu được chocác nước Chất thơm bao gồm chất thơm khai thác từ thiên nhiên- đó là tinhdầu (được lấy ra từ thực vật, động vật) và chất thơm tổng hợp (este, rượu,aldehit, xeton ) Nhưng nguồn chất thơm lấy từ thiên nhiên là có giới hạn,hơn nữa có những chất thơm không thể khai thác được hoặc khai thác đượcthì giá thành sản phẩm cực kỳ cao, như vani chỉ có ở trong quả vani ở vùngnhiệt đới như đảo Reinol thuộc vùng ấn Độ Dương nhưng hàm lượng rấtnhỏ nên khai thác cũng rất khó khăn Bởi vậy việc sản xuất chất thơm tổnghợp là một lĩnh vực không thể thiếu được ở mỗi nước và nó cũng đã tồn tạikhá lâu đời ở mỗi nước đặc biệt là những nước có nền công nghiệp tiêntiến

Khai thác chất thơm thiên nhiên và sản xuất chất thơm tổng hợp làhai hướng song song tồn tại và nó sẽ tạo ra nguồn chất thơm phong phú, đadạng đáp ứng nhu cáu ngày càng cao của cuộc sống cũng như là một nguồnhàng xuất khẩu có giá trị

Nước ta khắp mọi miền đều có các giống cây chứa hàm lượng tinhdầu cao như quế, trầm hương, hồi, màng tang, sả, hương nhu Chúng tacũng đã có các cơ sở khai thác, trồng cây nhưng chưa phải là phổ biến.Nếu chúng ta nhận thức được giá trị của tinh dầu, mỗi địa phương, mỗi giađình đều có khả năng trồng và khai thác tinh dầu thô, sau đó tập trung đểtinh chế và xuất khẩu thì chắc chắn đây là một nguồn thu ngoại tệ lớn.

Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài: “Tổng quan về chất mùi trong thực phẩm” nhằm tìm hiểu thêm về chất thơm có trong thực phẩm từ

nguồn tự nhiên và nguồn tổng hợp

PHẦN II NỘI DUNG

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về lịch sử mùi

Lịch sử của một ngành công nghiệp quan trọng cho thấy sự hiểu biết rằngngành công nghiệp cụ thể, nguồn gốc của nó, di sản của nó, và triết lý của nó.Một đánh giá của lịch sử có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về bản chất thực sựcủa doanh nghiệp Bản chất của ngành công nghiệp hương vị của ngày hôm nay

là tương phản hẳn với gia vị và kinh doanh tinh dầu quan trọng của thời Trung

họ có thể được truy trở lại như thời Kinh Thánh The Queen of Sheba là tên gọicủa loài thực vật bản địa Australia Nó cung cấp các loại gia vị cho vua Sa-lô-môn [37]

Công nghệ sử dụng các loại gia vị tiến triển chậm Ban đầu chúng được sửdụng ở dạng nguyên liệu thô không tinh chế Đến thế kỷ 18, một số mùi hươngbắt đầu được khai thác bằng cách chưng cất tinh dầu [37]

Ngành công nghiệp hương vị ra đời ở của thế kỷ 19 Nó được lấy từ haicông nghệ: kỹ thuật khai thác các vấn đề tự nhiên của Scheele và tổng hợp hóahọc hữu cơ Vào khoảng giữa thế kỷ 19, nó phát triển thành ngành công nghiệphương vị Một đánh giá ''Lịch sử của ngành công nghiệp Mỹ" xuất hiện trongcuốn sách The Fragrance và Công nghiệp Hương vị, được viết Wayne E.Dorland và James A Rogers, Jr Trong này, ta có thể thấy rằng hầu hết cácdoanh nghiệp kinh doanh hương vị ngày nay bắt đầu khoảng 140 năm trước đây

Từ khoảng 1850 đến đầu những năm 1900, hầu hết các hương vị bao gồm củamột chất hóa học duy nhất Hương vị tinh chiết tại thời điểm đó tạo thành từ một

hỗn hợp của ba hoặc bốn thành phần, được lựa chọn từ 50 chất hóa học có sẵn.Hơn 90% các nguyên liệu thô được sử dụng cho hương vị là nguồn gốc tự nhiên.Trong những năm 1930 và 1940, hầu như bất kỳ hóa chất được biết đến có thểđược thực hiện tổng hợp với giá cả phải chăng, và ngành công nghiệp hương vịphát triển mạnh mẽ với hương vị nhân tạo Một số nhà sản xuất nghĩ rằng họ đãđạt đến đỉnh cao, trong khi những người khác, họ rất kiên trì trong tìm kiếmthêm hương vị và dựa vào công nghệ hiện có để đạt đến bước phát triển mới.Điều này dẫn đến kỷ nguyên tiếp theo của sự tiến bộ cho ngành công nghiệphương vị, thời kỳ phân tích [37]

b Các tinh dầu nguyên chất

Thuật ngữ “tinh dầu nguyên chất" có thể là nguồn gốc với Paraceisus VonHohenheim (1493-1541), người đã nói rằng họ là những người đã khai thác tuyệtvời nhất những loại tinh dầu này Các loại tinh dầu thơm và dạng mỡ thơm đươcbán ở các quốc gia cổ đại của Phương Đông, Hy Lạp và Rome không phải là cácloại tinh dầu tự nhiên thực sự Những loại tinh dầu thơm được sản xuất chỉ đơngiản bằng cách ngâm hoa, rễ, vv, trong dầu Quá trình chưng cất được biết đếntrong thời Trung cổ khi bắt đầu sản xuất lớn quy mô các loại dầu cần thiết [37]

Trong nửa sau của thế kỷ 16, các loại tinh dầu bắt đầu được sản xuất rộngrãi và được sử dụng, phần lớn nhờ xuất bản của cuốn sách Liger ArteDistillandi, Brunsch- wig (1500 và 1507) Các loại tinh dầu được sử dụng chủyếu bởi các dược sĩ Đến thế kỷ 19 chúng đã trở thành một yếu tố trong ngànhcông nghiệp hương vị [37]

những giả thuyết của ‘‘ vital force’’.Ông đã thành công trong việc tạo urê tổnghợp [37]

Từ năm 1847, Butêrốp đã nghiên cứu thành phần tinh dầu long não, đãtách được campho ra khỏi tinh dầu long não đồng thời ông cũng đã nghiên cứutính chất và cấu tạo của nó Luận án tiến sĩ của ông cũng làm đề tài về hóa họctinh dầu [50]

Năm 1858, vani lần đầu tiên được kết tinh từ một chiết xuất cồn đậuvanilla bởi Gobley [51]

Năm 1859, Methyl salicylat đã tạo ra benzaldehyde nhân tạo và năm 1870thì tinh dầu bơ hạnh nhân được tổng hợp bằng công nghiệp hóa chất cho mùi tráicây [51]

Năm 1872 Charles xây dựng công thức thực nghiệm của mình và năm

1874 khi Tieman và Haarman báo cáo cấu trúc của vanillin và sau đó Reimerxác nhận nó bằng cách tổng hợp vanillin từ guaiacol Vanilin là chất thơm đượcdùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm [51]

Năm 1880, Vanlac là người đầu tiên đặt nền móng cho sự phát triển hóahọc tinh dầu Ông đã đề xướng ra phương pháp phân loại các cấu tử tinh dầu.[50]

Về sau này, Vatne đã chú ý nghiên cứu cấu tạo của các hydrocacbon rượu đặc biệt là nghiên cứu cơ chế phản ứng đồng phân hóa của campten vàisocamphen và gọi đó là phản ứng chuyển vị Vatne [50]

-Khoảng những năm 1950, ngành công nghiệp thực phẩm là thị trường lớnnhất cho các hương vị, tìm ra nhiều vị tốt hơn và hương vị phức tạp hơn [37]

Nhìn chung, tổng hợp tự nhiên các hương vị trái cây đang còn rất khókhăn Một số công ty hương vị có tầm nhìn áp dụng các kỹ thuật mới củaphương pháp sắc ký.Trong giai đoạn ban đầu của ứng dụng này, con người nghĩrằng bí mật của thiên nhiên cuối cùng sẽ được mở khóa Họ hy vọng thực phẩm

có thể được phân tích bằng sắc ký khí và bí mật hương vị là mẹ thiên nhiên sẽđược công bố [37]

Trong những năm 1960 và 1970, sau sự ra đời của những công cụ phântích mới, hương vị xuất hiện trên thị trường khá nhiều Hợp chất hương thơmmới được xác định và trở nên có sẵn, tăng số lượng của các thành phần trong

“thư viện hóa học” từ vài chục vào đầu những năm 1900 thấp hơn một chút sovới 500 vào năm 1963.Những năm 1960 là thời kỳ hoàng kim của ngành côngnghiệp hương vị Hơn 75% doanh nghiệp sản xuất hương vị nhân tạo tổng hợp.Ngành công nghiệp hương vị tạo một lợi nhuận tốt cho các nhà đầu tư và dầndần được quan tâm nhiều [37]

Trong những năm 1950, đã có khoảng 90% chất mùi được sử dụng là chấtmùi được tổng hợp từ các chất hóa học với các thành phần khác Trong nhữngnăm 1980 và 1990 hương vị tự nhiên chiếm khoảng 70% của hỗn hợp Xu

hướng chất mùi thực phẩm tự nhiên ngày càng được ưa chuộng Do đó, ngànhcông nghiệp hương vị là một ngành công nghiệp dịch vụ có chức năng tốt vớicác doanh nghiệp nhỏ đến vừa trong việc áp dụng công nghệ mới là phươngtiện chính trong việc đạt được đỉnh cao mới [37]

1.2 Khái niệm mùi

Trong thực phẩm, các chất mùi là một tính chất cảm quan quan trọng,chúng có những tác dụng sinh lý rõ rệt Chất mùi trong thưc phẩm có ảnh hưởngđến hệ thống tuần hoàn đến nhịp đập của tim, đến nhịp thở, đến hô hấp, đến sựtiêu hóa, đến thính giác, đến thị giác và cả xúc giác nữa Vì vậy trong sản xuấtthực phẩm, người ta tìm mọi biện pháp kỹ thuật để bảo vệ những chất thơm tựnhiên và tìm cách để điều khiển các phản ứng tạo ra những hương thơm mới.[56]

Chất mùi trong thưc phẩm còn là một hỗn hợp có sự kết hợp hài hòa giữanguyên liệu cơ bản thiên nhiên và tổng hợp Mỗi nguyên liệu cơ bản có lưulượng bay hơi đặc trưng: nhiều phút, nhiều giờ hay nhiều ngày khác nữa Do đó,trong thực phẩm các chất mùi có thể giữ lâu hoặc sẽ dễ bay hơi nhanh Các chấtmùi có thể được tìm thấy từ những nguyên liệu cơ bản hoặc có thể tổng hợpđược Mỗi loại hương liệu có một mùi hương đặc trưng Có những thực phẩmcùng nguyên liệu, cùng dây chuyền nhưng mùi hương khác nhau sẽ tạo nên tính

đa dạng chi sản phẩm .[56]

Chất mùi là những chất từ thực vật hoặc động vật có mùi thơm Chất mùiđược lấy từ một bộ phận nào đó của cây như hạt, thân cây, lá cây, mầm hoặc vỏcây hay có thể từ trái cây (đối với thực vật) Thông thường thì mọi người sửdụng những hương liệu làm gia vị trong thực phẩm.[56]

Lá cây: một số lá thực vật có mùi thơm như lá tắc châu Phi, rau mùi, rauthì là, cây tiểu hồi hương Chúng được dùng rộng rãi trong chế biến thực phẩm

Mầm non: ở vùng Viễn Đông người ta phơi khô những quả nhục quếchưa chín dưới đất, dùng để pha chế thuốc, làm đồ chua Một loại hương liệukhác lấy từ mầm non đinh hương

Dầu thơm: phương pháp chế tạo dầu thơm là dùng một số bộ phận nào

đó của cây được chọn lựa, sau đó trải qua chưng cất mà đạt được Nhu cầu vềdầu thơm dùng trong gia công thực phẩm

Thân cây(củ): thông thường người ta lấy những thân cây (củ) như củdong, gừng, riềng dùng để ăn Ngoài ra, nghệ cũng là một hương liệu cho mùiđặc trưng và màu thực phẩm

Hạt: đa số những hương liệu là từ hạt thực vật.Ví dụ như hạt đậu khấu,hạt thì là, hạt rau mùi (ngò), hạt tiểu hồi hương, hạt giới tử (mù tạt)… Nhữnghương liệu này là đặc sản của vùng thung lũng ĐịaTrung Hải

Người tiêu dùng khi diễn tả một hương vị, thì hầu hết các giác quan củamình phải làm việc Diễn tả của người về một hương vị có thể ảnh hưởng bởimột phản ứng quan sát thấy (màu sắc, hình dáng, xuất hiện, vv) về sản phẩm đó

Sờ nắn và nghe cũng ảnh hưởng đến nhận xét về hương vị và chất mùi của sảnphẩm Một chuyên gia cảm quan là người cố gắng không bị ảnh hưởng kíchthích bởi các giác quan khác ngoài hương vị và chất mùi Hall định nghĩa baogồm các nhận thức hương vị: “Hương vị là tập hợp những đặc tính cả vật phẩmđược đưa vào miệng, được nhận chủ yếu bởi vị giác, khứu giác cũng như các cơquan thụ cảm xúc giác trong miệng, rồi được thu nhận và giải mã bởi bộnão.”[ 37]

Hiệp hội các nhà hóa học hương vị xây dựng vào năm 1969 định nghĩasau đây của các sản phẩm riêng của mình: “Chất mùi là một chất có thể là mộtthực thể hóa học duy nhất, cũng có thể là hỗn hợp các chất có nguồn gốc tựnhiên hoặc tổng hợp, được sử dụng chủ yếu nhằm mục đích tạo ra toàn bộ hoặcmột phần cảm giác mùi đặc trưng của thực phẩm, hoặc các sản phẩm khác đượcthực hiện trong miệng.[17]

Tổ chức quốc tế của ngành công nghiệp hương vị (IOFI) quy định hương

vị từ quan điểm của ngành công nghiệp : “tập trung chuẩn bị, có hoặc không códung môi hoặc chất, được sử dụng để truyền đạt hương vị, ngoại trừ sở thích chỉmặn, ngọt, hoặc axit Nó không phải là dự định được tiêu thụ như vậy.”[37]

1.3 Phân loại mùi

Hương vị có thể được phân loại theo những cảm giác chung mà con ngườicảm thấy khi ăn các loại thực phẩm khác nhau (Hình 1.2) Người tiêu dùng xemxét một số trong ba thuộc tính chính cảm giác quyết định, chấp nhận lựa chọnloại thực phẩm cụ thể.Hai thuộc tính cảm giác khác xuất hiện và kết cấu (Hình1.1).Chúng ta đều quen thuộc với năm giác quan cơ bản: thị giác (mắt), vị giác(lưỡi), khứu giác (mũi), thính giác (tai) và xúc giác (ngón tay, các cơ nhai trongmiệng) Xúc giác có thể được chia thành ba cảm giác: áp lực, dây thần kinh sinh

ba và cảm giác vận động Áp lực đại diện cho cảm giác khi lực được áp dụng

trên bề mặt của thực phẩm, dây thần kinh sinh ba nói đến một cảm giác đau đớn

và cảm giác vận động biểu thị thông tin phản hồi từ các cơ nhai trong miệng.Theo quan sát trong hình 1.1, hương vị đến từ ba cảm giác khác nhau: vị giác,dây thần kinh sinh ba và khứu giác Vị giác được chia thành bốn loại chính:mặn, vị ngọt, vị chua và cay đắng Tuy nhiên, một số nhà khoa học Nhật Bảncũng bao gồm một loại thứ năm được gọi là umami có thể được đại diện bởi vịcủa glutamate Dây thần kinh sinh ba tạo ra cho cảm giác cay và mát Vị giác vàdây thần kinh sinh ba xảy ra khi tiếp xúc với thức ăn trong miệng, hầu như cácchất đều tạo ra những hương vị không dễ bay hơi và hòa tan trong nước Đối vớicảm giác hương thơm xảy ra, một hợp chất thơm phải dễ bay hơi để nhận biếtđược khi ở khoảng cách xa Sự tương tác vật lý giữa các hợp chất dễ bay hơi vàcác thụ thể xảy ra trong đường mũi Những phân tử hương đến các thụ thể khứugiác hoặc thông qua các lối đi qua mũi hoặc miệng, kích hoạt các cảm giác gâymùi của con người.[43]

Hình 1.1 Mối quan hệ của năm giác quan với các đặc tính cảm giác

Tuy nhiên, hương vị thực phẩm thường được phân loại theo các nguồnthực phẩm, trong đó họ thường được phát hiện nhiều hơn một cảm giác hương vịthường được kích hoạt do một hương vị thực phẩm Với một hương vị cụ thể,ngành công nghiệp thực phẩm muốn làm người tiêu dùng sẽ hình dung ra hương

vị đó khi gặp phải Ví dụ, hương vị cần tây (từ một chiết xuất từ hạt cần tây)được sử dụng trong món súp cay đắng với hương thơm hoa, nhưng một ngườitiêu dùng chỉ gợi ra những suy nghĩ của súp cần tây. [43]

Vấn đề với việc sử dụng nguồn thực phẩm để phân loại hương vị là hương

vị có thể khác nhau với lịch sử của nguồn thực phẩm Ví dụ, bắp cải tươi có mùithơm khá khác so với bắp cải nấu chín và dưa bắp cải là một cảm nhận của khứugiác và vị giác rất khác nhau Vì vậy, phân loại hương vị bởi nguồn thức ăn là mộtviệc khó, với phương pháp chế biến thường xuyên có mặt trong các tên miêu tảhương vị nào đó .[43]

Miệng

Lưỡi

Dây thần kinh sinh ba

SulfuryLactonicThân gỗHương hoamàu nâu

Hình 1.2 Sự tương quan của các loại hương vị với mô tả cảm giác

 Hương vị trái cây: hương vị của trái cây là sự pha trộn của vị ngọt docác loại đường (như fructose, glucose và sucrose) và vị chua của axit hữu cơ(như citric và malic) Tuy nhiên, nó có các thành phần dễ bay hơi của các loạitrái cây khác nhau cho phép chúng ta phân biệt giữa chúng Khi người khả năngngửi bị loại bỏ (tạm thời mũi bị cảm lạnh không ngửi được), làm cho con người

vô cùng khó khăn để phân biệt giữa hành tây và táo Một loại trái cây đặc trưng

có thể có hơn một trăm thành phần dễ bay hơi khác nhau, nhưng trong tổng sốtoàn bộ trái cây chỉ có một vài phần triệu chất dễ bay hơi Hương vị trái cây rấtkhác nhau, cây có múi (như bưởi, cam, chanh và vối) giàu terpenoids trong khihầu hết các loại trái cây không có múi (như táo, mâm xôi, chuối) lại đặc trưngbởi các este và aldehyt

 Hương vị rau: hầu hết các rau trồng có một hương vị nhẹ hơn so với cácloài hoang dại tương ứng Các công ty thực phẩm đã đưa các mùi hương củathực vật vào các loại thực phẩm khác nhau Nhiều chất mùi của thực vật phát tánkhi bị băm nhỏ hoặc nấu chín, bởi vì các hợp chất hương thơm có trong thực vậtnhư glycoside (cần tây, rau diếp) hoặc glucosinolate (cải bắp, củ cải) làm chochúng không dễ bay hơi Khi các liên kết glycoside hoặc glucosinolate bị hỏnghoặc thông qua sự phân tách enzyme hoặc nhiệt làm các hợp chất hương thơmđược phát tán Khi rau (hoặc quả) được sấy khô, nhiều phân tử hương trong sốcác chất dễ bay hơi hương vị ban đầu bị loại bỏ với nước Nhiệt thường được sửdụng để tăng tốc độ quá trình sấy khô (trừ khi đông lạnh) và các hợp chất hương

vị thay đổi với nhiệt độ cao và quá trình oxy hóa không khí Hương vị mới cóthể được xây dựng từ các tiền chất không bay hơi (phản ứng Maillard,carotenoid suy thoái, sự oxy hoá lipid) Hương vị “xanh” của nhiều loại rau (đậu

Hà Lan, hạt tiêu, đậu, măng tây, cà rốt, rau diếp) đến từ alkylalkoxypyrazines.Các alkylalkoxy-pyrazines chịu trách nhiệm cho các hương liệu đất (khoai tây).Phthalides tạo ra vị đắng cho cần tây

 Chất mùi gia vị: một số loại rau, chẳng hạn như củ hành và tỏi đượcxem là gia vị Củ hành được xếp là loại làm chảy nước mắt do các hợp chấthương vị ban đầu được phát tán sau khi chia tách, enzyme sẽ bay lên kết hợp vớituyến mắt làm mắt chúng ta cay và chảy nước Các hợp chất làm cay mắt đóphát tán trong thời gian ngắn nhường chỗ cho các phản ứng tạo thành các hợpchất hương vị khác cao hơn Hợp chất hương làm chảy nước mắt không hìnhthành trong tỏi Các hợp chất dễ bay hơi cho mùi hương đặc trưng cho các loại

gia vị: eugenol (đinh hương), cinnamaldehyde (quế) và tinh dầu bạc hà (mint).Một số các chất dễ bay hơi, chẳng hạn như eugenol và cinnamaldehyde, cũngtạo ra cảm giác chút cay nồng thông qua các dây thần kinh sinh ba Các loại gia

vị nóng như ớt hoặc ớt đỏ, tiêu đen và gừng… Tất cả đều có các chất thơm riêngnhưng cảm giác cay nồng trong miệng là chiếm ưu thế Tỏi, hạt nhục đậu khấu

và quế cũng đôi khi được coi là gia vị nóng, tuy nhiên cảm giác sinh ba củachúng xảy ra chủ yếu ở mũi

Trong chế biến thực phẩm, gia vị thường được sử dụng trong các hìnhthức của tinh dầu hoặc nhựa dầu Tinh dầu được lấy bằng cách chưng cất hơinước của các loại gia vị khô và chứa các hợp chất hương vị dễ bay hơi Nhựadầu là dung môi của các chất chiết xuất từ các loại gia vị và chứa cả dầu dễ bayhơi cần thiết cũng như các nhựa dầu không dễ bay hơi và có nhiều đặc tính củagia vị ban đầu

 Hương vị đồ uống: hương vị đồ uống có thể được chia thành ba loại:chưa lên men, lên men và hỗn hợp Đồ uống chưa lên men bao gồm sữa và nướctrái cây, nước rau ép và cà phê Trà thường được phân loại như là một hương vịlên men Lên men liên quan đến tăng trưởng vi sinh vật (như nấm men) nhưng

sự hình thành của hương vị (và màu sắc cũng) trong quá trình lên men trong sảnxuất chè có liên quan chủ yếu đến quá trình oxy hóa của các hợp chất phenolicbởi các enzyme tìm thấy trong các chè tươi Đồ uống có cồn sử dụng vi khuẩn

để xử lý nước giải khát và các biến đổi hóa học xảy ra trong quá trình lên mentạo ra hương vị Hương vị đồ uống hỗn hợp có thể được tìm thấy trong nước giảikhát được tạo ra trong sự kết hợp của các hương vị tự nhiên hoặc nhân tạo làm

đồ uống kích thích khẩu vị

 Hương vị thịt: các chất mùi xuất phát từ động vật khá đa dạng Thịtđược nấu chín, sấy khô… Các ứng dụng của nhiệt trong sản xuất tạo ra phảnứng phức tạp giữa các axit amin (thường chứa lưu huỳnh) và đường (có chứamột carbonyl) có thể làm thay đổi các hợp chất được hình thành và thay đổihương vị của nó

 Mùi hôi thối: hương thơm mạnh có thể được sản xuất trong quá trìnhtăng trưởng của vi sinh vật, chẳng hạn như trong quá trình lên men của pho máthoặc hư hỏng của các loại thực phẩm Ngoài ra, quá trình oxy hóa không khí cóthể cung cấp cho một lưu ý ôi hoặc thối thực phẩm có chứa chất béo không bãohòa, chẳng hạn như cá hay đậu nành

Theo Tổ chức quốc tế Công nghiệp chất thơm (The InternationalOrganization of the Flavour Industry - IOFI), 1976 thì hương liệu được coi làphụ gia thực phẩm nhưng phải xếp vào nhóm riêng với các luật lệ cụ thể vàđược phân thành các nhóm nhỏ sau:[26]

• Nguyên liệu có hương thơm tự nhiên: từ các nguồn nguyên liệu động

vật hoặc thực vật được sử dụng cho mục đích tiêu dùng cho con người (ví dụnhư các cây cỏ thơm, các cây gia vị, lá thơm, củ thơm )

• Chất thơm tự nhiên: là các chất này thu được từ các nguyên liệu có

hương thơm tự nhiên bằng các phương pháp lý học (ví dụ như chưng cất, chiếttách tinh)

• Hương thơm tự nhiên: là hỗn hợp các chất thơm thu được từ quá trình

cô đặc bằng các phương pháp lý học từ các nguyên liệu có hương thơm tự nhiên(ví dụ như nước quả)

• Chất tương tự như chất thơm tự nhiên: là các chất hoá học được tổng

hợp hoặc tách chiết từ các nguyên liệu có hương thơm tự nhiên bằng các phươngpháp hoá học, các chất này có tính chất hoá học hoàn toàn giống như chất thơm

tự nhiên có trong nguyên liệu động vật hoặc thực vật Ví dụ như vanillin sảnxuất từ lignin của gỗ thì cũng giống như vanillin tách từ vanila của hạt đậu

• Chất thơm nhân tạo (tổng hợp) : là các chất được tổng hợp bằng các

phương pháp hoá học nhưng có tính chất hoá học không giống một cách hoàntoàn với chất thơm tự nhiên có trong nguyên liệu động vật hoặc thực vật Ví dụnhư ethyl vanillin, allyl hexanoate

Ở Mỹ các chất mùi thực phẩm được chia làm 2 nhóm như sau : [26]

• Hương thơm tự nhiên: các chất chiết tách từ thực vật và động vật

• Hương thơm nhân tạo: các chất thu được bằng các phương pháp hoá

học Là các ester cho mùi thơm các loại hoa hoặc quả có trong tự nhiên như:amilic axetat có mùi chuối chín, ethyl butyrat có mùi dứa, -undeca lacton cómùi đào

1.4 Các hợp chất hóa học chịu trách nhiệm tạo mùi hương

Trong hơn hai triệu chất hữu cơ thì có 400.000 chất có mùi nhiều hoặc ít

Đa số chất thơm có mùi đặc trưng riêng của mình Mùi của chúng do nhữngnhóm nguyên tử đặc biệt gọi là nhóm mang mùi quyết định Tuy nhiên, nếu tăng

số nhóm mang mùi trong một phân tử lên thì không làm tăng mùi mà lại làm yếumùi và đôi khi còn tắt mùi hoàn toàn [33]

Những nhóm mang mùi cơ bản thường là aldehyt, xeton, este, trimethyl

… bao gồm các nguyên tử O, S, N, P, As,Se Các nhóm mang mùi hữu cơ là :

Hình 1.3: Những nhóm mang mùi hữu cơ

Có thể tăng nhanh hoặc làm yếu mùi này bằng một mùi khác, hoặc chomùi mới mà đôi khi không giống và hoàn toàn khác với mùi ban đầu Ví dụ, mùi

xạ hương của trinitrobutyltoluen hoàn toàn mất đi khi thêm vào một lượng nhỏquinin sunfat là chất vốn không có mùi Mùi của cao su, iot, long não và gỗhương khi phối hợp sẽ triệt tiêu lẫn nhau hoàn toàn Mùi vanillin để trong chỗlạnh sẽ mất hoàn toàn qua một vài phút, nhưng nếu thêm một chút ít coumarinthì hương của vanillin sẽ cảm thấy được rất lâu

Các chất giống nhau về cấu tạo và tính chất có thể có mùi khác nhau Chẳnghạn, công thức của hai chất họ hàng eugenol và dihydroxyeugenol chỉ khác nhau ởmạch bên Nhưng eugenol là thành phần chủ yếu của dầu đinh hương và có mùiđinh hương mạnh, còn dihydroxyeugenol lại hầu như không có mùi Vanilin vàizovanilin chỉ khác nhau ở vị trí nhóm thế Nhưng vanilin là hương liệu nổi tiếngnhất có mùi dễ chịu, còn izovanilin chỉ bắt đầu có mùi khi đun sôi các chất hoàntoàn khác nhau có thể có mùi giống nhau.Ví dụ công thức của xạ hương và các chấtthay thế nó không giống nhau nhưng lại cho mùi giống nhauĐôi khi mùi còn phụthuộc vào nồng độ của không khí Như mùi của ionon đậm đặc giống bá hương,nhưng khi ở trạng thái loãng thì ionon lại có mùi cây hoa tím [33]

13

OH OCH3

CHO

OCH3OH

Hình 1.4: Cấu tạo một số mùi hương đặc trưng

Nhiều mùi hương khác nhau có thể là do sự tương tác của các hợp chất hóahọc với vị, cơ quan cảm thụ sinh ba (dây thần kinh sinh ba) hoặc hương thơm.Nhiệm vụ đặc trưng thực phẩm (bao gồm cả kích thích cơ quan thụ cảm sinh ba)thường liên quan đến một lớp duy nhất của các hợp chất Tuy nhiên, mùi thườngđược gợi ra bởi sự kết hợp của các hợp chất dễ bay hơi trong số đó truyền đạt mùiriêng của nó.Sự khác biệt về các đặc tính của mùi hương nhất định có thể đượctương đương với tỷ lệ khác nhau của các chất dễ bay hơi.Tuy nhiên, một số chất

có chứa một lượng hợp chất dễ bay hơi có bản chất đặc trưng của mùi Chúngđược gọi là ảnh hưởng đặc tính đến các hợp chất Kết quả khảo sát về ảnh hưởngcủa đặc tính đến các hợp chất được thể hiện trong bảng 1.1 vẫn chưa đầy đủ,nhưng thể hiện sự đa dạng của các lớp hợp chất hóa học gợi ra một hương thơmtrong mũi con người.[43]

Bảng 1.1 Ảnh hưởng đặc tính đến các hợp chất của thực phẩm được chọn

Thực

phẩm Ảnh hưởng đặc tính đến các hợp chất

Các lớp hợp chất

Vanillin

Phenol,Aldehyde

Quả Bưởi

(+)-nootkatone

Xetone,Terpene

C

O

HH

O

H

OO

HO

O

Terpene,Thiol

Người ta nhận ra rằng các chất hóa học của một lớp hợp chất có thể cónhiều hương vị đa dạng, đặc biệt là khi nồng độ khác nhau (Bảng 1.2 và 1.3)

Bảng 1.2 Các lớp hợp chất dễ bay hơi và đặc điểm cảm quan của chúng

(rượu)

Cay đắng, làm thuốc,

caramel

Linalool, menthola-Terpineol, maltol

Mùi cam quýt

Ethyl acetate, ethyl butyrate.Geraniol acetateCeton Bơ, caramel Diacetyl, furanones

Sản phẩm của

phản ứngMaillard Màu nâu, dễ cháy,caramel

Pyrazine (s), pyridine,

furansCác phenol Thuốc, khói Phenol(s), guaiacols

Các Terpenoid Mùi cam quýt Limonene, pinene

Các Flavonoid Có đặc tính co rút, cay đắng Flavonols,anthocyaninsCác Phenolic Thuốc, khói Guaicols, phenols

SH

K, saccharin, cyclamate

1.5 Cơ chế tác dụng của chất mùi hương đối với thực phẩm

Các giác quan hóa học là nguyên thủy nhất của các hệ thống giác quanchuyên ngành, với một lịch sử tiến hóa của khoảng 500 triệu năm Bộ máy cảmgiác giúp cho chúng ta có thể quản lý lựa chọn chế độ ăn uống, không chỉ bằngcách phân tích của mình về chất lượng và nồng độ của các loại thực phẩm màcòn thông qua giao tiếp với đường ruột Khi chúng ta tiếp nhận thực phẩm, cácthông tin giác quan dựa trên việc giải thể của các phân tử trong một môi trườnghoặc khí vào chất nhầy của biểu mô khứu giác, hoặc trong môi trường chất lỏngvào nước bọt Trong cả hai trường hợp, các lông mao (khứu giác) hoặc cơ quanthụ cảm vị giác của tế bào thần kinh thụ cảm mở rộng vào diện tích bề mặt thụthể để dẫn truyền.Sự di chuyển từ một trong những giai đoạn khác ưu tiên cácphân tử với thuộc tính nhất định và loại trừ những cái khác Do đó, hiệu quả củadẫn truyền phụ thuộc vào một vào: kích thích để tiếp cận với các vị trí thụ thể,cấp độ tiếp nhận một lần tiếp cận mà đã đạt được, các tính chất điện của các tếbào thụ thể và hiệu quả truyền khớp thần kinh các dây thần kinh ngoại vi [43]

Kích thích chất mùi tiếp cận với các vị trí thụ thể: Các chất mùi phải điqua hai giai đoạn vật lý đến các tế bào thụ thể Đầu tiên, các phân tử không khí

đi vào các khoang phức tạp của khoang mũi khi không khí tiếp cận với niêmmạc khứu giác.Sau đó chúng được hòa tan và được chuyển qua chất nhờn đếncác thụ thể Các mùi phân vùng ranh giới không khí-chất nhầy theo tính tannước của nó, được định nghĩa nhiệt động bởi hệ số phân vùng không khí-nước.Vùng ưu tiên giai đoạn chất nhầy một nhân tố của 10 cho các phân tử kỵ nước,chẳng hạn như xạ hương Đối với các chất mạnh ưa nước (ví dụ như pyrroline)

có thể tăng lên đến 100.000 lần Trong mỗi trường hợp, nồng độ của chất mùiđược khuếch đại, nhưng mức độ khuếch đại là yếu tố đầu tiên trong việc xácđịnh độ nhạy cảm của chúng đến một phân tử Trong giai đoạn chất lỏng, việctiếp cập của một phân tử tới các lông rung của khứu giác, nơi bắt đầu dẫn truyềnđược quy định bởi tính chất vật lý và hóa học của chất nhầy Độ nhớt chất nhầy

có thể thay đổi từ một nhân tố trong 20.000, từ đó nước để chất nhầy khí quản,theo glycoprotein và hàm lượng nước Trong các chất nhầy niêm mạc, có chứa

ba loại proteins và enzymes khác nhau ảnh hưởng đến dẫn truyền của khứu giác.[43]

Sự dẫn truyền: các tế bào thụ cảm nhận biết các mùi thông qua các quátrình mô tả được mã hóa tính chất và nồng độ của các phân tử, và truyền tảithông tin đến khứu giác với độ chính xác cao Dẫn truyền xảy ra tại các địa điểmtrên lông mao của các tế bào thụ cảm được gắn với các proteins thụ thể truyềnqua màng Những phần của protein đưa ra ngoài màng tế bào thụ cảm đượcglycoprotein tiếp nhận hàng ngàn phân tử mùi mà khứu giác cảm nhận được.Tếbào thụ thể khứu giác là nhỏ, màng tế bào khoảng -55 mV [43]

Những màng thụ thể bị bám các chất mùi tại các điểm dẫn truyền, từ đóxảy 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 vậnchuyển Phức này vận chuyển phân tử thơm tới các nơron thần kinh khứugiác(nơi có tập hợp thụ cảm quan) Tiếp theo là sự tương tác thứ 2 của phân tửthơm-lần này là với protein-receptor (R-protein), xuyên qua màng noron Khiphân tử phức hoàn chỉnh đem mùi hương cho phần thụ cảm quan hoạt động(theo các nhóm nguyên tử, monen lưỡng cực, cấu hình của các đoạn, yêu cầu vềkhông 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 noron đếncác protein nội tế bào(được gọi là G-protein) tiếp xúc với R-protein Tiếp tục G-protein nột tế bào kích thích enzym adenylatecyclase, đến lượt mình sẽ thúc đẩy

nhanh quá trình tổng hợp nội tế bào từ adenosintriphotphat(ATF,1) tín hiệu thông tin thứ cấp của-adenosin-3’,5’-xiclomonophotphat(xiclo-AMF,2) Nucleotide 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 đột thần kinh (neurotransmitter) của sự

truyền thông tin nội tế bào Nucleotide này là thành phần phổ biến trung truyềntín hiệu hoormon trong tế bào và kích hoạt các enzym nội tế bào proteinkinasetham gia vào quá trình tổng hợp và photpho hóa proteins và các enzymes khác.[1]

Hình 1.5: Sự tạo thành nucleotide dạng vòng (2)

Như vậy, khi một thụ cảm quan hấp thụ một phân tử thơm sẽ gây một loạtcác phản ứng sinh hóa ở bên trong tế bào thần kinh, các quá trình hóa học đãlàm 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 xungđiện thần kinh dưới dạng sóng phân cực - không phân cực cuả màng cuả noron

khứu giác Tín hiệu kích 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 đột thầnkinh vào đến hệ thần kinh trung ương sẽ xuất hiện tín hiệu về sự tồn tại của mùihương thơm, dữ liệu của nó phù hợp với mức độ và tần số các xung đột Sau khiphân 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) 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 thườngđược liên hệ, tức là sự cảm nhận mùi hương trở thành hiện tượng của nhậnthức(hình thành sự hồi tưởng(nhớ lại) dưới sự tác động của mùi thơm được gọi

là “hiện tượng Prusta”) Giả thiết cho rằng, khi tín hiệu hóa mùi thơm, các hệ thống enzymes (citochrome P450) nhanh chóng oxy hóa các phân tử thơm-



OHO

OO-CH2

odorant(chủ yếu do sự hidroxyl hóa) và thải các phân tử không còn hoạt

tính-các cơ chất không còn mùi thơm màng nhầy niêm mạc mũi.[1]

 Theo thuyết hóa học về mùi: [33]

Năm 1920, nhà khoa học Thụy Điển Leopond Rujit đã đè ra giả thiết vềmùi như sau: chất có mùi rơi vào mũi, đầu tiên nó lan rộng ra trong chất lỏngbao phủ vùng khứu giác Sau đó chất có mùi bắt đầu liên kết với chất hóa họcđặc biệt gọi là chất tiếp nhận mùi (mỗi một chất tiếp nhận mùi chỉ có nhữngnhóm nguyên tử nhất định tham gia tương tác) Kết quả là một chất mùi mớisinh ra và tác động đến đầu cuối dây thần kinh Chất mới này không nhữngkhông bền vững và rất nhanh chóng bị phân hủy Chính điều này giải thích lý do

vì sao mùi không được duy trì Khi có một mùi rất mạnh thì dần dần tất cả cácchất tiếp nhận mùi đều bị giữ bởi các phân tử chất có mùi Do đó, mùi khôngđược thụ cảm nữa, vì chúng ta đã quen và đã hoàn toàn thích ứng với mùi mạnh

và bền

Như vậy, trong vùng khứu giác của mũi với một thời gian chớp nhoángnhư thế thì phản ứng nào đã xảy ra? Các sản phẩm của phản ứng siêu vận tốc đó

có thể sẽ gây nên ở đầu cuối dây thần kinh cảm giác mùi như thế nào?

2000 năm về trước nhà thơ và triết gia Lucrexia Car cho rằng trong mũi

có những lỗ nhỏ Khi có hạt chất mùi rơi vào lỗ đó thì mũi sẽ được cảm thụ Ýkiến chủ đạo của Lucrexia là ở chỗ dặc trưng của mùi phụ thuộc vào tính tươngứng giữa hình dáng của hạt chất mùi và các lỗ nhỏ trong hỗ mũi

Cách đây không lâu, một người xứ Ecôt tên là Moncrieff (1951) cũng đã

đề ra một giả thuyết tương tự như ước đoán của Lucrexia Car Moncrieff giảđịnh rằng trong mũi có một vài kiểu tế bào cảm giác Mỗi kiểu tế bào sẽ chỉ tácdụng với một mùi “cơ bản” nhất định Các phân tử vật chất sẽ chỉ gây cảm giácmùi khi chúng tương ứng với hố sâu trong tế bào cảm giác như chìa khóa ở ổkhóa Mỗi một mùi phưc tạp, theo Moncrieff, có thể chia thành một loạt các mùi

cơ bản Mỗi mùi cơ bản sẽ có thể bao hàm một mùi bất kỳ nào đó

Theo nhà khoa học hữu cơ Amoore(1962) ở trường đại học Oxford nghiêncứu hàng trăm hợp chất hữu cơ và đưa ra kết luận có bảy mùi cơ bản:

 Mùi băng phiến (long não)

 Mùi xạ hương (pentadecanolacton)

 Mùi hoa thơm (phenylmetyletylcacbinol)

 Mùi bạc hà (mentol)

 Mùi ether (dicloetylen)

 Mùi cay (hăng) (acid formic)

 Mùi thối (butyl mercaptan)

Theo Amoore, trộn những mùi đó theo những tỷ lệ nhất định có thể thu đượchương thơm bất kì nào đó Với ý nghĩa đó, 7 mùi cơ bản của Amoore giống với 3màu cơ bản (đỏ, xanh, lam) và bốn vị cơ bản (ngọt, mặn, chua và đắng)

Amoore và một số nhà nghiên cứu khác cho rằng: hình học lặp thể vàhình dáng của phân tử vật chất có vai trò quyết định đối với mùi của nó TheoAmoore, mỗi mùi cơ bản sẽ tương ứng với một kiểu tế bào cảm giác nhất định

Đầu tiên Amoore nghiên cứu các chất có mùi băng phiến và cho rằng tất

cả phân tử của các chất này đều có dạng hình cầu hoặc gần hình cầu có đườngkính khoảng 7 A0 Mùi xạ hương thì phân tử có hình đĩa với đường kính là 10

A0 Nếu đĩa lại có thêm phần tương tự đuôi thì được mùi hoa Mùi ether có hìnhgậy còn đối với chất có mùi bạc hà thì ngoài dáng đặc biệt (cái chêm) có nhữngnhóm nguyên tử có khả năng tạo liên kết hidrogen ở những vị trí nhất định

Mùi phức tạp sẽ phát sinh ra trong trường hợp khi các nhóm khác nhaucủa cùng một phân tử rơi vào trong một vài hốc khác nhau Mùi hăng và mùithối không liên quan với hình dáng của phân tử mà liên quan với trạng thái điệncủa chúng Điện tích dương lớn thì có mùi cay, mùi chua, điện tích âm thì cómùi thối

Theo lý thuyết hóa lập thể, trên bề mặt của màng tế bào khứu giác phải cónhững hố, rãnh và khe có hình hình dáng và kích thước tương ứng với các phân

tử có mùi sơ cấp Phụ thuộc vào hình dáng của mình mà phân tử có mùi sẽ đượcđặt vào hố kiểu này hay kiểu khác Như chìa khóa đặc vào ổ khóa, để “mở” tếbào khứu giác và kích thích nó Trong tế bào sẽ phát sinh ra dòng điến sinh vật

đi vào não, truyền cho trung tâm khứu giác cao cấp các thông tin về bản chất vàcường độ mùi

Đa số phân tử chất mùi có hình dáng phức tạp với nhiều mấu lồi ra có hìnhque, hình chêm và hình cầu Do đó, có thể thích ứng được với nhiều kiểu hố khácnhau về hình dáng của tế bào khứu giác Kết quả sẽ phát sinh ra không phải mộtmùi đơn giản, sơ cấp mà là một mùi hỗn hợp, ví dụ như mùi của các quả

Xuất phát từ giả thuyết hóa học lập thể, Amoore đã thành công, thậm chí

dự đoán được mùi của nhiều chất mới được tạo nên

 Theo thuyết lý học về mùi: [33]

Theo thuyết lý học về mùi, nguyên nhân của mùi không phải là hình dángcủa phân tử mà là khả năng phát sóng điện từ của chúng Theo thuyết này, đểcảm giác được mùi không nhất thiết phân tử chất có mùi tiếp xúc cới các cảmbiến của tế bào.

Tất cả các chất thơm đều phát ra tia hồng ngoại một cách mạnh mẽ Mỗichất có một phổ riêng của mình Nói một cách khác, phân tử dao động phát rasóng điện từ như vậy, phân tử chất có mùi được xem như một máy phát tia hồngngoại độc đáo Các tia này được thu hồi bằng máy thu là tế bào thần kinh khứugiác Như vậy, sự khứu giác gần với sự thị giác Giả định đó được xác nhận ởchỗ: các phần màng nhầy của mũi thụ cảm các mũi, có màu giống như màu tếbào mắt thụ cảm ánh sáng

Ta đều biết rằng các phân tử có màu, theo thường lệ, kém bền hơn và dễdàng bị kích thích hơn các chất không màu Sự dao động của phân tử các chất cómùi được chồng lên sự dao động của các hạt chất màu, nên sẽ bị cộng hưởng và

sẽ gây nên sự phân bố lại điện tích ở trong mô thần kinh Cuối cùng sẽ dẫn đến

sự xung đột thần kinh, tức là tín hiệu mùi

Do đó, lý thuyết hóa học và lý học về mùi bổ sung lẫn nhau Có thể coirằng các phân tử có hình dáng gần giống nhau (giống nhau về cấu tạo)sẽ daođộng như nhau Các phổ bức xạ của chúng sẽ ít khác nhau Chúng cho phép tiênđoán trên cơ sở cấu trúc này của phân tử sẽ có một hương thơm cụ thể, vẫn cònchưa xác định Mặc dù đã có lịch sử hàng thế kỷ sử dụng hương liệu trong cuộcsống, nhưng chúng ta vẫn chưa có các phương pháp mô tả khách quan các mùithơm, cường độ của chúng, tỷ lệ định lượng với các đặc tính hóa-lý trong chấtmùi thực phẩm

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÙI

2.1 KHÁI QUÁT VỀ TINH DẦU

Trên thế giới hiện nay có khoảng 3000 loài cây chứa tinh dầu sản xuấtkhoảng 20.000 tấn tinh dầu mỗi năm trong đó có khoảng 150-200 loài có ýnghĩa trong công nghiệp Tinh dầu được sử dụng như nguyên liệu trong một sốngành công nghiệp nước hoa hoặc công nghiệp thực phẩm hoặc trong các ngànhkhác Phương pháp phổ biến để tách tinh dầu từ cây cỏ là chưng cất bằng lôicuốn nước Nếu các chất trong tinh dầu bị phân hủy bằng chưng cất lôi cuốn hơinước thì sử dụng phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ (ví dụ như ete dầuhỏa, benzen…) Về mặt thực hành, tinh dầu có thể xem như “một hỗn hợp thiênnhiên có mùi, phần lớn có nguồn gốc thực vật”, chỉ có một số ít nguồn gốc từđộng vật [22]

Tinh dầu gồm hai loại là tinh dầu nguyên chất và tinh dầu không nguyênchất.[49]

 Tinh dầu nguyên chất: hoàn toàn không có độc tố, không có chất bảoquản hóa học nên rất an toàn cho người sử dụng và mang lại kết quả nhanh khiđiều trị

 Tinh dầu không nguyên chất: là tinh dầu được pha từ tinh dầu nguyênchất với các chất hóa học khác mà vẫn giữ được hương của tinh dầu

Tinh dầu được phân bố trong hệ thực vật, đặc biệt tập trung một số họ như

họ hoa tán, họ cúc, họ hoa môi, họ long não, họ sim, họ cam-quýt, họ gừng Tinh dầu được chiết từ mọi bộ phận của cây như hoa, lá, cành, rễ, vỏ trái, hạt, vỏcây… Tinh dầu chứa trong thực vật có thành phần không ổn định Hàm lượngtinh dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, di truyền, đất trồng, phân bón,thời tiết, ánh sáng, thời điểm thu hoạch Trong các bộ phận của cây hàm lượngtinh dầu cũng khác nhau Vì vậy cần xác định thời gian để thu hái cho hàmlượng tinh dầu nhiều nhất và chất lượng tốt nhất Tinh dầu là sản phẩm cuốicùng của quá trình trao đổi chất và không được sử dụng trở lại cho hoạt độngsống của cây.[22]

Tinh dầu là hỗn hợp hữu cơ tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng Ở nhiệt

độ th ường hầu hết tinh dầu ở thể lỏng, có khối l ượng riêng nhỏ hơn 1 (trừ vàitinh dầu như: quế, đinh hương,…) không hòa tan hoặc ít tan trong nước mà tantrong các dung môi hữu cơ như rượu, ete, chất béo Đa số tinh dầu không có

màu hoặc màu vàng nhạt, một số tinh dầu có màu nâu sẫm (tinh dầu quế) hay

có màu đỏ (dầu thymus) Tinh dầu bay hơi với hơi nước, vị cay hoặc ngọt, nóngbỏng và có tính chất sát trùng mạnh Tỷ trọng của tinh dầu thường khoảng 0.80-0,95, 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 chủyếu là hydrocarbon tecpenic thì tỷ trọng thấp, tinh dầu có hợp chất chứa oxihợp chất chứa oxi hoặc nhân thơm thì tỷ trọng cao hơn Tinh dầu thường có chỉ

số khúc xạ vào khoảng 1,45-1,56 Chỉ số khúc xạ cao hay thấp tùy theo thànhphần các chất chứa trong tinh dầu là no, không no hoặc nhân thơm Nếu trongtinh dầu có nhiều thành phần có nhiều nối đôi thì có chỉ số khúc xạ cao Chỉ sốkhúc xạ bị ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ Khi đó chỉ số khúc xạ ở những nhiệt

độ khác nhau thì cho kết quả khác nhau, nhiệt độ càng lớn thì chỉ số khúc xạbiến thiên theo hướng giảm và ngược lại Góc quay cực ()D của tinh dầu thểhiện khả năng hòa tan của tinh dầu trong các loại dung môi, nếu ()D càng lớnthì có thể hòa tan tốt trong dung môi phân cực, ngược lại ( )D càng bé thì cóthể hòa tan tốt trong môi không phân cực Nhiệt độ ảnh hưởng tới góc quaycực, nhiệt độ khi đó góc quay cực tăng thì góc quay cực cũng tăng theo vàngược lại Tinh dầu là một hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định Điểmsôi của tinh dầu thay đỏi tùy theo thành phần hợp chất Ví dụ, hợp chất tecpen

có điểm sôi là 150-1600, hợp chất sesquitecpen có điểm sôi cao hơn khoảng250-2800C, còn các hợp chất polytecpen có điểm sôi trên 3000C Từ đó, ta cóthể tách riêng các thành phần khác nhau trong tinh dầu bằng phương phápchưng cất phân đoạn Khi hạ nhiệt độ một số tinh dầu có thể kết tinh như tinhdầu hồi, tinh dầu bạc hà, tinh dầu sả…[24]

Mùi thơm của tinh dầu là do hydrocacbon, alcol, phenol, etherphenol,aldehyde, ceton, ester…và những chất hữu cơ khác quyết định Mặc dù, tinh dầu

có chứa nhiều cấu tử như vậy nhưng thường chỉ có một vài cấu tử chính có giátrị về mùi đặc trưng cho tinh dầu đó Tổng lượng những chất này thường chỉchiếm đến 10% lượng tinh dầu, 90% còn lại là những chất đệm (chất ổn đinh).Tinh dầu được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhưtrong hương phẩm, trong thực phẩm dùng là chất gia mùi cho kẹo bánh, thuốc

lá, rượu mùi, nước giải khát v v ; trong dược phẩm để sản xuất thuốc nhuộmchữa bệnh và thuốc sát trùng Ngoài ra tinh dầu còn là nguyên liệu để tách hoặcchuyển hóa hoặc tổng hợp nhiều chất thơm quan trọng được ứng dụng rộng rãitrong công nghiệp [29]

2.1.1 Các hợp chất mùi hóa học[43]

Mỗi lớp của các hợp chất hóa học có thể gợi ra nhiều hương vị khác nhau,nhưng thường gợi lên một loại phản ứng từ một loại thụ thể Đó là để nói mộtlớp hợp chất, chẳng hạn như terpenes, thường là dễ bay hơi và gợi ra một hươngthơm Tuy nhiên, các nhóm chức năng trên terpenes cũng như kích thước tổngthể và hình dạng của phân tử xác định hương vị độc đáo của nó Hầu hết các loạiđường là ngọt (đắng), và hầu hết các este là hương trái cây Nó được thể hiệntrong hình 1.4 và 1.5

Việc đầu tiên phân loại các hóa chất hương vị là chuyển động hoặc dễdàng bay hơi vào không khí Đây là một tính chất tốt vì các hợp chất dễ bay hơi

đi qua không khí vào mũi hoặc lối thực quản đến tại các thụ mũi và gợi ra mộtphản ứng.Các hợp chất không bay hơi phải được thực hiện để vị giác của lưỡihoặc lớp niêm mạc bên trong miệng qua thực phẩm hoặc nước bọt để gợi ra mộtphản ứng

2.1.1.1 Hợp chất mùi dễ bay hơi .

Người ta ước tính rằng con người có thể cảm nhận được từ 5000 đến

10000 hợp chất thơm này Cho đến nay, hơn 2600 chất hóa học đã được côngnhận như là thành phần dễ bay hơi của hương liệu Chúng là một phần hóa chấthữu cơ hòa tan trong lipid trọng lượng phân tử thấp (sau đây 300m.u.) Nhiềuchất trong số này đã được xác định kể từ khi phát minh ra sắc ký khí (GC) Tuynhiên, một nhà hóa học hương vị phân tích có thể không chỉ đơn giản là xácđịnh và định lượng các hợp chất dễ bay hơi trong thực phẩm, như phân tích GCkhông thiết lập sự đóng góp của cá nhân các hợp chất dễ bay hơi hương vị Đó

là bây giờ nó được thành lập mà các đỉnh lớn trên sắc ký khí của thức ăn khôngtương quan đến hương vị Ví dụ, limonene là thành phần chủ yếu theo trọnglượng của các loại tinh dầu cam quýt, nhưng nó có một hương thơm yếu Nó làcác terpen oxy hóa hiện diện trong một lượng nhỏ trong những loại dầu này cótác động lớn đến hương vị Mặc dù, hydrocarbon như limonene có thể không cóhương thơm nhiều, chúng hoạt động như một dung môi của odorants mạnh mẽ.Một dung môi dễ bay hơi có thể cho phép odorants bay hơi hiệu quả hơn (có lẽ

là một azeotrope) và giúp đỡ để thực hiện chúng thông qua không khí để mũi,chẳng hạn như hơi khi đó súp hấp dẫn đang nấu

Sau đây là những ví dụ về phạm vi của các đặc tính hương thơm đượccung cấp bởi các nhóm hợp chất riêng Nó phải được nhớ rằng là rau quả nóiriêng hay thực phẩm nói chung chứa nhiều hợp chất hương thơm và một số hợpchất có thể chứa nhiều hơn một trong các nhóm chức năng Như vậy, mùi vị đặc

trưng của từng nhóm chức năng, bởi sự cần thiết, một sự tổng quát và không thể

áp dụng cho tất cả các thành viên của nhóm đó

2.1.1.1.1 Aldehyt

Aldehyt đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp các mùi vị đặctrưng của một loạt các loại thực phẩm Các andehyt béo không bão hòa có xuhướng để sản xuất hương liệu mạnh hơn tương tự bão hòa của chúng

Trong các loại rau, ví dụ “mùi xanh” hương vị được sản xuất bởi hex-3-enal và trong lá nó là chủ yếu trans-hex-2-enal Hương vị tổng thể của các

trans-sản phẩm khoai tây khử nước được cho là được xác định bởi một số alk-2-enalstìm thấy cùng với sự tự bão hòa tương ứng của chúng Chuỗi ngắn aldehyt béobão hòa tạo thành một phần thiết yếu của hương vị cà chua tự nhiên Dưa chuộthương vị đến từ (E, Z) - nona-2,6-dienal và (E)-non-2-enal Hiện tại chỉ có 0,9ppb (45 lần ngưỡng), (Z)-non-6 enal cho xạ hương dưa hương thơm đặc trưngcủa nó Trong bia, 0,5 ppb (E)-non-2-enal được nhìn nhận như là một hươngthơm mạnh như giấy cũ

Aldehyt cũng chịu trách nhiệm cho nhiều hương liệu trái cây Một số khácbiệt hương vị giống táo đã được tìm thấy là một hệ quả của các biến thể định

lượng trong sự hình thành của trans-hex-2-enal và trans-hex-3-enal cũng như

rượu tương ứng Benzaldehyde là mạnh mẽ gợi nhớ của hạnh nhân và được kếthợp với hương vị anh đào Mùi của cam quýt đến từ andehit béo, như decanal,

có 8-10 nguyên tử cacbon và các tecpen oxy hóa, chẳng hạn như terpineol vàcitral

Các thành phần của hương vị của các loại dầu thực vật hydro hóa mộtphần và sữa khô đến từ (E)-non -6-enal.(E,Z-Z)-Deca-2,4,7-trienal và (E, E, Z)-deca-2, 4,7 trienal được hình thành bởi quá trình oxy hóa acid linolenic và chịutrách nhiệm cho sự hình thành của mùi cá trong dầu cá thu Mùi hương trong cá

tuyết được lưu trữ đông lạnh là do trans-hept-4-enal Ở nồng độ cao hơn 2 ppm, trans-hept-4-enal tạo ra mùi bơ ôi và dầu đậu tương Nhưng ở một mức độ 1 ppb, trans-hept-4-enal là một hương vị kem đã khử mùi bơ.

Cis-và trans-deca-2,4-dienals đã được tìm thấy trong nhiều loại Các hợp

chất mùi của 17 loại thực phẩm, bao gồm cả dầu hạt bông, dầu đậu nành, chấtbéo trong sữa, mỡ bò, thịt gà nấu chín, cà chua và bánh mì lúa mạch đen sắc nét,

và để truyền đạt một hương vị béo mong muốn

Nguyên tắc điều chế mùi hương dạng andehyd:

Ngưỡng mùi của rượu cao hơn đáng kể hơn so với của andehyt tương ứng,

do đó, chúng thường ít quan trọng so với các hương vị Ví dụ, như kéo dài thời gian lưu trữ bảo quản trái cây hoặc thạch, phần cacbonyl (andehit và xeton) giảm do sự hình thành của rượu tương ứng, sự chuyển đổi này là tương đương với giảm giá trị hương vị

trans-Hex-3-enol có màu xanh lá cây và xảy ra trong một loạt các thực vật bậc cao kết hợp với trans-hex-3-enal trans-Hex-3-enol lần đầu tiên được phát

hiện trong lá chè lên men vào năm 1895

Các thành phần chính của các thành phần dễ bay hơi của chanh dây màuvàng là hexan-1-ol Tuy nhiên, hương vị không được xác định bởi loại rượu này,nhưng một lượng nhỏ các hợp chất có chứa lưu huỳnh

Nguyên tắc điều chế mùi hương dạng rượu:

- Phản ứng khử hóa :Xúc tác:

+ Với : RCOOH CuO, Cr2O3

+ Với : RCOOR’ Na/EtOH , Na/BuOH ( không được dùng với cáceste có gốc formiat)

+ Với RCHO Al alcolat

+ Với RCHO HCHO / NaOH

 Phản ứng đồng phân hóa, dưới tác dụng t0C, xt, P

- Geraniol từ citral: phản ứng Claisen + Tixenco

- Terpineol từ terpin hydrat: phản ứng khử H 2 O/H 2 SO 4 xt

OH

H+

- Hydroxyl citronellal từ citronellol : phản ứng hydrat hóa

2.1.1.1.3 Cetone.

Mặc dù hầu hết các cetones có ngưỡng hương vị tương đối cao, một số,như Alkan-2-những chất có chiều dài khác nhau trong chuỗi thực phẩm từ sữa,vẫn còn quan trọng đối với hương vị Một hợp chất chịu trách nhiệm cho mộthương vị trong bơ oxy hóa được thể hiện là oct-1-en-3-1-one Một pho máthương vị mạnh mẽ được truyền đạt cho các sản phẩm từ sữa bằng cách cho thêmnon-8-en-2-one

2.1.1.1.4 Axit.

Các axit dễ bay hơi cũng có thể truyền đạt một hương thơm Axit butyric

và caproic tương tác ở nồng độ ngưỡng cá nhân phụ để tạo ra một hương vị bơmong muốn Một thành phần hương vị thiết yếu của pho mát Thụy Sĩ là axitpropionic Cả hai axit hex-2 enoic và hex-3-enoic quan trọng trong hương vị quảmâm xôi Khi động vật và dầu thực vật nung nóng trong không khí, alk-2-enoic

và alk-3-enoic acid được hình thành và trở thành một thành phần quan trọng củahương vị thực phẩm chiên

Một số nhánh alkyl axit béo là thành phần mạnh mẽ của hương vị thựcphẩm Một thành phần quan trọng của mùi thơm của cây quất là 2 axitmethylbutyric Đóng góp cho mùi thơm đặc trưng của khói thuốc lá Thổ Nhĩ Kỳ

là 2-methylvaleric acid và isovaleric acid Isovaleric acid có ngưỡng hương vịthấp nhất (0.7ppm) của tất cả các axit béo bão hòa và gợi nhớ pho mátLimburger Mùi không mong muốn của thịt cừu là do chuỗi phân nhánh và các

axit béo không bão hòa có 8-10 nguyên tử carbon Acid enoic được sử dụng trong chế phẩm hương thơm để truyền đạt một mùi lá câydâu tây ngọt sắc nét.

(Z)-2-metyl-pent-3-2.1.1.1.5 Este.

Este béo khác nhau đóng một vai trò quan trọng trong nhiều hương vị tráicây Hexyl acetate cho hương thơm táo mạnh đặc trưngcho nó Phần lớn cáchương vị của quả táo vàng Delicious đến từ hexyl 2-methylbutyrate Hương vịdứa chứa este methyl và ethyl (E) hex-3-enoic,(Z)-dec-4-enoic và (E) và axit(Z)-dec-4-enoic Ethyl (E, Z)-deca-2,4-dienoate là các hợp chất tác động của quả

lê Bartlett Methyl và ethyl-cinnamates cung cấp hương ngọt mật ong và đượckết hợp với hương vị dâu

Nguyên tắc điều chế có mùi hương ester là:

R1CH2OH + R2COOCOR2 R1CH2OCOR2 + R2COOH (2)

R1CH2OH + R2COOH R1CH2OCOR2 + H2O (3)

Ghi chú: Bậc alcol càng cao phản ứng càng chậm

phản ứng phụ (tách nước) (H2SO4đ, to) càng cao

Phản ứng (3) < (2) < (1)

Nếu thực hiện phản ứng (1) và (2), sau phản ứng phải thuỷ phân để loạitác chất dư Ngoài ba phản ứng chính trên còn phản ứng trao đổi ester cũng đượcquan tâm trong tổng hợp đơn hương Ví dụ: tổng hợp các ester anthranilate bậccao hơn methylanthranilate

2.1.1.1.6 Các lactone

Do giá trị chủ yếu là ngưỡng mùi thấp, trung bình khoảng 0,1 ppm,lactones có một giá trị hương vị cao Các lactone được hình thành trong nội bộeste và cân bằng hóa học với axit tương ứng của nó; 4-hydroxy acids biến thành

-lactones và 5-hydroxy acids chuyển đổi thành 6-lactones Vì vậy, trong quátrình bảo quản, dứa thơm, ngọt của etyl 5-hydroxyoctanoate và etyl 5-hydroxydecanoate thay đổi thành một hương thơm mãnh liệt như dừa như cáceste hydroxy tách để lộ nhóm axit cacboxylic và cyclize vào tương ứng  -lactones

Trong nhiều sản phẩm từ sữa, và -lactones truyền đạt nhận thấy rõ rệt sựngọt ngào của kem và sữa Bơ giống như được truyền đạt bởi  -decalactone

Hầu hết  -lactones được tìm thấy trong các sản phẩm động vật, trong khi lactones ưu tiên xảy ra ở thực vật.

-Khác nhau -butyrolactones đã được xác định trong các chất dễ bay hơinhiều thực phẩm (gà, thịt bò, mơ, niềm đam mê trái cây, quả mâm xôi, dâu tây,nho khô, mận, cà chua, dứa, cam chanh, cà phê, chè, hành tây nướng, bắp rang,đậu phộng rang, ca cao, bánh mì, bia, rượu, giấm và nấm), cho nhiều hương vịriêng , nhưng đặc biệt là một số mùi ngọt khi nướng Mùi hupwng trái đào cóchứa lactones nhiều:  -decalactone, -hexalactone, -heptalactone, -octalactone, -decalactone, và -dodecalactone

2.1.1.1.7 Phenol

Etyl-,vinyl- và methoxy-phenol được coi là đóng góp quan trọng để tạomùi trong rượu vang Kể từ khi phenol dễ bay hơi thường không hiện diện trongcác loại nước ép nho, họ phải phát sinh từ sự trao đổi chất của một số tiền chất.Hai đường khác nhau có liên quan đến: 1) sự suy thoái sinh hóa của các axitphenolic trong quá trình lên men nấm men và 2) suy thoái hóa học của lignin từcác thùng lưu trữ

Lignin cũng cung cấp phenol trong các sản phẩm hun khói thông qua việcđốt gỗ chậm và làm cho một đóng góp lớn cho mùi thơm của thịt xông khói Vìvậy, hun khói thịt xông khói và thịt dăm bông chứa phenol và guaiacols(methoxyphenols) chịu trách nhiệm cho mùi hương đặc trưng của họ Ảnhhưởng nhiều hợp chất của các loại gia vị là phenol, ví dụ, eugenol từ đinh hương(cả rượu và phenol) và vanilin từ vanilla (aldehyde và phenol)

2.1.1.1.8 Các terpenoid.

Terpenoid là các chất trong tự nhiên có nguồn gốc từ acid chuyển hóatrung gian, acid mevalonic, cung cấp đơn vị cơ bản cấu trúc, các đơn vịisoprene Hemi-, mono-, sesqui, và di-terpenoids, có một, hai, ba hoặc bốn đơn

vị isoprene, tương ứng, được biết đến, nhưng nó là monoterpenoids cung cấp cáchương vị tác động của nhiều loại thảo mộc, gia vị và cam quýt, trái cây Cáctecpen (hydrocacbon) được tìm thấy trong các loại dầu thiết yếu của hầu hết cácnhà máy, nhưng ít có hương vị của riêng mình Thông thường các tecpen oxyhóa có giá trị ngưỡng hương vị thấp hơn nhiều so các hydrocacbon Cáchydrocarbon tecpen chỉ đơn giản là có thể tương tác với các tecpen oxy hóa nhưmột dung môi để tăng cường khả năng của các hợp chất hương vị để đạt đượccác thụ cảm quan

2.1.1.2 Hợp chất mùi không dễ bay hơi .

Chỉ có một vài hợp chất dễ bay hơi được phát hiện bởi vị giác của lưỡihoặc lớp niêm mạc bên trong miệng.Hầu hết các thụ thể trong miệng gợi ra mộtphản ứng từ hợp chất không bay hơi, trong đó phải được thực hiện cơ thể quathực phẩm hoặc nước bọt để các thụ thể này.Hợp chất không bay hơi, theo địnhnghĩa, không thể có một hương thơm, nhưng họ có thể được chia nhỏ để giảiphóng các chất dễ bay hơi, chẳng hạn như trình thủy phân của terpeneglycosides hoặc chia tách enzyme glucosinolate.

2.1.1.2.1 Các axit amin và peptide

Dipeptide, aspartame (N-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester), là mộtchất làm ngọt thương mại ít năng lượng ngọt hơn đường sucroza tính theo trọnglượng là 180 lần Nó có một hương vị, sạch sẽ ngọt ngào mà không có mộthương vị sau khi cay đắng Các axit amin alanin và proline là ngọt ngào nhưngvới một phát hiện vị cay đắng Các axit amin phenylalanine, isoleucine vàtryptophan là cay đắng Acid amin hoặc peptide được hình thành từ sự suy giảmcủa protein sữa chịu trách nhiệm chính được tìm thấy trong các sản phẩm sữa

2.1.1.2.2 Axit hữu cơ.

Acid citric làm cho chua trái cây như cam và chanh Acid citric và acidmalic làm chua táo và cà chua Trong nho, axit tartaric và malic là chủ yếu nhất.Sản phẩm sữa như sữa chua và bơ có chứa acid lactic

2.1.1.2.3 Đường.

Trong cây xanh, carbohydrate chính được translocated từ một phần củamột nhà máy khác là disaccharide, sucrose.Trong chín trái cây, sucrose đangnhanh chóng chuyển đổi bởi một enzyme invertase thành glucose và fructosengay sau khi nó đi vào trái cây.Trong trái cây như cà chua, chỉ có 5-8% trọnglượng tươi là chất rắn, và một nửa trong số này là các loại đường.Trong rễ lưutrữ như khoai tây, sucrose đã được chuyển đổi thành tinh bột

Uống nước cam, các loại đường được tìm thấy với số lượng đáng kể làsucrose, glucose và fructose, nước cam, chúng xảy ra ở tỷ lệ gần đúng của 2: 1:

1 Tổng chất rắn nội dung (đường chiếm 63-80%) và tỷ lệ của các loại đườngtổng tổng các axit có trong nước ép cam quýt rất quan trọng đối với các hương

vị mong muốn rằng các giá trị là những tiêu chí chính để xác định sự trưởngthành pháp lý cho cam, bưởi và quýt ở Florida(Mỹ)

2.1.2 Một số thành phần tinh dầu thực phẩm[33]

Tinh dầu thuộc nhóm isoprenoid là những hợp chất được coi như là dẫn xuất của isopren Quan trọng hơn cả và thường gặp trong hợp phần tinh dầu là terpen và các dẫn xuất oxy của chúng Terpen là carbuahydro mạch thẳng hoặc vòng có công thức chung (C10H16)n.

và xitronelol đều là rượu

Linalol có mùi dễ chịu có trong tinh dầu cam, quế, mùi, hoa lan chuông,hoa cúc… Linalol được dùng trong hương phẩm, dưới nguyên dạng hay dướidạng este axetat Người ta cho rằng hương thơm của đào là do các este khácnhau của formiat, valerianat của linalol quyết định

Geraniol gặp trong tự nhiên ở trạng thái tự do cũng như ở dưới dạng este.Geraniol có mùi ngọt hoa hồng trong tinh dầu khuynh diệp, hoa hồng, sả, cam…

Citronelal có trong tinh dầu hoa hồng, phong lữ, sả, thông, long não vàcác tinh dầu khác Citronelal có mùi hoa hồng Citronelal gặp trong tự nhiêndưới dạng hai đối quang

CittralCitronelal

CHO

CHO

Citral có chứa trong tinh dầu họ cam quýt và trong các tinh dầu khác.Xitral tương tác với axeton tạo thành ionon là hợp chất vòng có trong thànhphần của phân tử carotene Ionon và đồng phân của nó là iron có ứng dụng rộngrãi trong công nghiệp hương phẩm Citral là hỗn hợp của hai đồng phân hìnhhọc: dạng cis gọi là dạng a và dạng trans hay là dạng b.

b Monoterpen đơn vòng :

Phổ biến và quan trọng hơn cả là limonene và các dẫn xuất chứa oxy của

nó là menton, dihydrocarvon, pulegon, menthol , piperiton và carvon …

Limonen có mùi chanh nhẹ, trong tinh dầu cam, chanh, thông, thì là.Dihydrocarvon có mùi giống myrcen Pulegon có mùi menthol trong tinh dầubạc hà Menthol có mùi bạc hà, vị đắng, trong tinh dầu bạc hà và một số khác

c Monoterpen 2 vòng :

Bao gồm pinen và camphen chứa trong tinh dầu chanh và dẫn xuất oxycủa chúng là borneol và camphor

Phân tử pinen là tổng hợp vòng sáu cạnh và bốn cạnh gồm hai đồng phân

 - và  -pinen Pinen là hợp phần của nhiều tinh dầu và là cấu tử chủ yếu củadầu thông Nó cho dầu thông mùi đặc trưng, dễ dàng bị oxy hóa trong không khíchuyển thành sản phẩm dạng nhựa

Camphen có cấu tạo đối xứng và gồm hai vòng năm cạnh Camphen cóchứa trong tinh dầu chanh, tinh dầu loại lavăng, tinh dầu họ hoa trắc bách, tinhdầu linh sam và trong nhiều tinh dầu khác

Borneol là rượu bậc 2 có chứa trong tinh dầu long não, lavăng, họRosmarinus Borneol ở thể rắn Khi oxy hoá borneol thì tạo thành camphor.Camphor có trong tinh dầu của nhiều thảo mộc.

Camphor ở thể rắn Camphor có trong gỗ và lá cây long não Camphorđược ứng dụng rộng rãi trong y học làm chất kích thích hoạt động của tim.Trong công nghiệp hóa học, camphor dùng để chế tạo xenluloit và thuốc nổkhông khói

Nerolidol có mùi hoa dễ chịu, có trong tinh dầu của hoa cam và nhiều loạihoa khác, có trong nhựa thơm Pêru Nerolidol có ứng dụng quan trọng trong kỹnghệ nước hoa với danh nghĩa là chất cố định mùi, nghĩa là chất có khả nănglàm giảm được độ bay hơi của chất có nhiệt độ sôi thấp và dễ dàng bay hơi khitrộn với nó Các chất cố định mùi có mùi thơm tương tự như nerolidol được coi

Xantonin có trong họ thầu dầu Xantonin được dùng rộng rãi làm thuốctẩy giun sán Khi hoà tan trong kiềm, xantonin tạo thành muối của axit xantonic.Khi axit hoá môi trường thì lại được xantonin.

- Sesquiterpen vòng: đại diện là bisabolen (limen), zingiberen, curcumen,humulen…

Bisabolen có trong tinh dầu đại hồi, chanh Zingiberen có trong tinh dầu

củ gừng Curcumen trong tinh dầu củ nghệ Humulen có trong tinh dầu hoahoublon

2.1.2.3 Diterpen C 20 H 32

Trong tự nhiên, diterpen bao gồm một số hợp chất không lớn Diterpenhoàn toàn không bị bay hơi cùng với hơi nước Đặc biệt phổ biến rộng rãi trongcác nhựa là axit nhựa

Khi chích một chỗ ở trên vỏ thông thì sẽ cho thông tiết ra một thứ nhựa

mà nếu chưng cất hơi nước thì sẽ được phần bay hơi và phần không bay hơi Khilàm nguội phần không bay hơi, ta sẽ được một thể thuỷ tinh mầu nâu gọi làcanifol Phần bay hơi của dầu thông chủ yếu là pinen Còn cafinol chính là hỗnhợp phức tạp các axit, có công thức chung là C19H29COOH và có tên chung làaxit nhựa

Axit abietic là chất tiêu biểu của axit nhựa chiếm phần chính trongcanifol So với các axit nhựa khác, axit abietic tương đối bền vững, mặc dù nórất dễ dàng bị oxy hoá trong không khí Tuy nhiên trong nhựa “nguyên thuỷ”axit abietic chỉ chiếm một lượng rất nhỏ Trong quá trình hình thành nên canifol,axit abietic mới được tạo nên từ một loạt các chất tiền thân linh động khác có têngọi chung là galipot Axit levopimaric nằm trong galipot đó Khi gia nhiệt cũng

HumulenBisabolen Zingiberen

H3C-CH-(CH2)3-C=CH2

Curcumen

CH3

như dưới tác dụng của axit, axit levopimaric chuyển thành axit abietic Axitlevopimaric khác với axit abietic về vị trí của nối đôi.

có nồng độ cao nhất, tương ứng với lượng nguyên liệu đầu vào nhỏ nhất, nhằmđạt được giá cả hợp lý nhất, kiểu mùi thích hợp và tính ổn định của mùi cao.[17]

Hương thơm tự nhiên: là tinh dầu và nhựa là sản phẩm có hương thơmnhư tinh dầu, dịch chiết, dịch thuỷ phân hoặc các sản phẩm rang, nướng, sấyhoặc các sản phẩm từ các nguồn nguyên liệu động vật hoặc thực vật ban đầuhoặc đã qua chế biến có dùng nhiệt, enzym hoặc vi sinh vật.[48]

Một số phương pháp sử dụng chất thơm tự nhiên để cải thiện mùi:[26]

Sử dụng ở dạng nguyên liệu thô như một loại gia vị: hồi,ngò,mùi, húng

Axit abietic Axit levopimaric

COOH

Axit masticadienic

COOH

O

 Sử dụng ở dạng tinh dầu như tinh dầu quế, sả, chanh, bạc hà…

 Sử dụng ở dạng hương liệu đã qua tinh chế (có thể dạng lỏng hoặc bột)

 Sử dụng ở dạng chất đơn lẻ, kết hợp Có mặt trong thành phần côngthức sản phẩm

 Có trong thành phần bổ sung

2.2.1 Nguyên tắc tạo tinh dầu từ các nguyên liệu thên nhiên

Trong thời gian cây sinh trưởng thành phần tinh dầu chịu hàng loạt nhữngbiến đổi và chuyển hóa này có thể xác định một cách đúng đắn thời kỳ mà câytích tụ được nhiều tinh dầu nhất và tinh dầu có chất lượng cao nhất để thu hoạch

và chế biến [50]

Quan sát và theo dõi sự phát triển của cây thấy rằng sự biến đổi và chu kỳchuyển hóa hóa học của tinh dầu xảy ra trong những hướng phát triển của câyđều tuân theo những quy luật nhất định

Tinh dầu tạo thành trong cây không phải có một lượng cố định mà biếnđổi liên tục theo hướng phát triển của cây Sự biến đổi này có xu hướng là càngngày càng tích tụ nhiều những hợp chất có chứa oxi Trong các bộ phận khácnhau của cây, tinh dầu tạo thành và tích lũy không giống nhau mà luôn luônchuyển hóa lẫn nhau

Ví dụ : Sự xuất hiện và biến đổi liên tục các cấu tử của tinh dầu mùi theo hướng phát triển của cây được ghi trong bảng 1.4 như sau:

Bảng 2.1. Biến đổi các cấu tử của tinh dầu theo hướng phát triển của cây

Bắt đầu nở Nở 50% Nở hoàn toàn Chín sữa Chín sắp Chín

hoàntoàn

Tinh dầu trong hoa chiếm 90% andehyt, khi kết quả andehyt chuyển thànhlinalol Khi quả chín hoàn toàn linalol sẽ chuyển thành tecpen 1 vòng làdipenten.

Trong tinh dầu mùi cấu tử có giá trị là linalol Vì vậy để có được tinh dầu

có chất lượng cao nên thu hoạch vào lúc quả chín sáp là tốt nhất Lúc này hàmlượng tinh dầu trong quả mùi là 1% và hàm lượnng linalol trong tinh dầu là 70 -80% còn hàm lượng andehyt chỉ 1 -2 %

Tecpen và tecpenoid được hình thành trong thực vật nhờ kết quả của cácphản ứng lên men các cacbonhydrat- sản phẩm của quá trình quang hợp- tổnghợp quang hóa từ CO2 và H2O:

Quá trình lý hóa phức tạp này diễn ra trong cây xanh cùng với việc hấpthụ năng lượng mặt trời và biến đổi thành năng lượng các liên kết hóa học vàgiải phóng các oxy tự do Đường được tổng hợp bằng phản ứng quang hóa này

và lưu lại thực vật dưới dạng xenlulozơ, tinh bột, lignin, các loại rượu béo, axítbéo và các este của nó, lipit, axít amin, protein, vitamin, tinh dầu và ancaloit.[1]

3 CH 3 (CH2)6CH CH CHO Andehyt dexilenic

OH

Limonen

hvchlorophine

Hình 2.1: Sự sinh hóa tự tạo các chất hóa học diễn ra ở thực vật

2.2.2 Một số tinh dầu sử dụng trong thực phẩm

Một số tinh dầu thực phổ biến dùng trong thực phẩm như: tinh dầu quế(được chưng cất từ quế), tinh dầu bạc hà (được chưng cất từ cây bạc hà), tinh

dầu hồi (được chưng cất từ hoa hoặc quả hồi), tinh dầu họ Rutaceae (được sản

xuất từ vỏ chanh),…

2.2.2.1 Tinh dầu quế

Cây quế có tên khoa học là Cinnanomum, thuộc họ Long não Lauraceae.

Quế là loại cây lâu năm, thân gỗ, có chiều cao từ 15-25 m (tùy loài) lá mọc so le,phiến lá có hình thon nhỏ Mùi hương của quế là do một số tinh dầu thơm chiếm0,5-1% trong thành của nó Tinh dầu quế là loại tinh dầu quý rất được ưa chuộng

và có nhu cầu sử dụng cao trên thị trường thế giới nhưng lại là đặc sản riêng củamột số vùng có khí hậu nhiệt đới thích hợp nên khả năng sản xuất bị hạn chế

Trên thế giới có 3 giống quế chính là quế Xrilanca (Cinnamomum zeylanicum nees), quế Trung Quốc (Cinnamomum cassia blume) và quế Việt Nam (Cinnamomum cassia blume, Cinnamomum obtusifolium nees, Cinnamomum loureirii nees, Cinnamomum zeylanicum nees) Sản lượng quế

trên thế giới chỉ khoảng 15.000 tấn /năm trong khi đó nhu cầu thế giới trên

Ancaloit, vitamin, pigment

Flavonoit, pigemnt

Este, lipi,

tinh dầu thơm vitamin

Các terpen và terpenoit mạch thẳng,tinh dầu thơm,carotenoit

Protein, ezym

Rượu béo, andehit, xeton,axit

Đường

Axit pyruvic

Steroit cholesterol

tanidaminoaxit

Aren, ligin