Phần I. Từ sinh tổng hợp tới hồ sơ mùi

Quy ước đọc

Thành phần tinh dầu trong chuyên đề được ghi theo phần trăm diện tích pic GC, trừ khi ghi khác. Đây là cách báo cáo thông dụng nhất nhưng không phải phần trăm khối lượng thật, vì mỗi chất có hệ số đáp ứng detector khác nhau. Mỗi số liệu thành phần đi kèm nguồn gốc mẫu khi có, vì thành phần tinh dầu thay đổi theo vùng, giống, mùa và cách chưng cất.

Mỗi nhận định trong thân bài gắn một nhãn loại bằng chứng: Đo số liệu đo trên mẫu trong bài bình duyệt; Chuẩn tiêu chuẩn hoặc quy định; Ngành mô tả kinh nghiệm ngành, không kèm số đo; Suy luận kết luận của nhóm biên soạn từ các dữ kiện. Số liệu chỉ đọc được từ phần tóm tắt của bài được ghi rõ.

Ngưỡng mùi đến từ ba hệ đo không so trực tiếp được với nhau: ngưỡng trong không khí (ng/L hoặc ppb thể tích), ngưỡng trong nước hoặc trong một nền thực phẩm (µg/L), và các bảng tổng hợp không ghi rõ môi trường đo. Mọi phép so sánh "mạnh hơn X lần" trong chuyên đề chỉ dùng các giá trị cùng một nghiên cứu, cùng một môi trường.

Với các tiêu chuẩn ISO, chuyên đề chỉ trích khoảng giá trị của các cấu tử định danh chính để làm mốc đọc phiếu. Bảng đầy đủ của từng tiêu chuẩn — gồm mọi cấu tử và mọi cột xuất xứ — cần tra trực tiếp trên văn bản ISO hoặc TCVN tương đương.

Thành phần của một tinh dầu không ngẫu nhiên. Nó phản ánh con đường trao đổi chất của cây, bộ phận cây được chưng cất, và những gì xảy ra với phân tử sau khi rời cây. Phần này đặt ba khái niệm nền dùng cho toàn bộ chuyên đề: hai "tầng" terpenoid, bước methyl hóa quyết định kiểu hóa học của nhóm phenylpropanoid, và sự khác biệt giữa phần trăm khối lượng với phần đóng góp vào mùi.

1.1 Hai con đường tạo đơn vị isopren và hai tầng của tinh dầu

Mọi terpenoid đều dựng từ đơn vị 5 carbon (IPP và DMAPP). Thực vật có hai con đường độc lập để tạo đơn vị này, nằm ở hai ngăn khác nhau của tế bào Đo. Con đường mevalonate (MVA) ở bào tương, một phần ở peroxisome, cung cấp tiền chất 15 carbon (FPP) cho sesquiterpene. Con đường methylerythritol phosphate (MEP) ở lạp thể cung cấp tiền chất 10 carbon (GPP) cho monoterpene và tiền chất 20 carbon (GGPP) cho diterpene (Gutensohn et al. 2021, doi:10.3389/fpls.2021.691754).

Hai ngăn có trao đổi tiền chất với nhau, nhưng không mạnh. Trên cà chua chuyển gen, sản phẩm sesquiterpene (nerolidol, tạo ở bào tương) thải ra ít hơn sản phẩm monoterpene (linalool, tạo ở lạp thể) từ 60 đến 584 lần. Tăng enzyme của chính con đường cùng ngăn làm nerolidol tăng 5,7 lần, còn tăng enzyme của con đường bên kia chỉ làm tăng 2,5 lần Đo.

Bảng 1. Hai tầng terpenoid trong tinh dầu
Tầng	Con đường, ngăn tế bào	Ví dụ cấu tử	Tinh dầu điển hình	Vai trò trong hương
Monoterpene C10	MEP, lạp thể	limonene, linalool, citral, menthol, 1,8-cineole	cam chanh, sả, bạc hà, khuynh diệp, oải hương	bay hơi nhanh: nốt đầu và nốt giữa
Sesquiterpene C15	MVA, bào tương	santalol, khusimol, patchoulol, cedrol, agarofuran	đàn hương, hương bài, hoắc hương, tuyết tùng, trầm	áp suất hơi thấp: nốt cuối, chất định hương
Diterpene C20	MEP, lạp thể	sclareol	hiếm trong dầu cất hơi nước; nhiều hơn trong nhựa, concrete, absolute	ít bay hơi; nguyên liệu bán tổng hợp (ví dụ Ambrox, Phần III)

Hệ quả cho việc đọc phiếu phân tích Suy luận: tỉ lệ monoterpene so với sesquiterpene phụ thuộc bộ phận cây (lá, vỏ quả so với gỗ, rễ) và phụ thuộc kỹ thuật. Chưng cất kéo dài kéo thêm phần sesquiterpene nặng; cất phân đoạn theo thời gian, như với ngọc lan tây (Phần V), tách hai tầng này thành các cấp sản phẩm khác nhau.

1.2 Phenylpropanoid: bước methyl hóa quyết định kiểu hóa học

Nhóm chất thơm thứ hai đi từ acid amin phenylalanine (con đường shikimate) qua acid cinnamic tới các rượu monolignol như coniferyl alcohol. Rượu này được acetyl hóa, rồi bị một reductase phụ thuộc NADPH khử thành phenylpropene. Chính enzyme quyết định vị trí nối đôi: eugenol (nối đôi đầu mạch, nhóm allyl) và isoeugenol (nối đôi liên hợp với vòng, nhóm propenyl) do hai enzyme tương đồng tạo ra và không chuyển hóa qua lại trong cây Đo (Koeduka et al. 2006, doi:10.1073/pnas.0603732103; chỉ đọc tóm tắt).

Bước cuối thường là gắn nhóm methyl vào nhóm OH của phenol (O-methyl hóa): eugenol thành methyl eugenol, chavicol thành estragole, anol thành anethole. Ở húng quế, các dòng khác nhau tích lũy hoặc eugenol hoặc estragole làm cấu tử trội; gen phenylpropanoid chiếm khoảng 13% và gen tạo chất cho nhóm methyl chiếm khoảng 14% bản phiên mã của tuyến tiết Đo (Gang et al. 2001, doi:10.1104/pp.125.2.539; chỉ đọc tóm tắt).

Điểm then chốt. Bước methyl hóa vừa quyết định kiểu hóa học của húng quế, hồi, hương nhu, vừa quyết định mức rủi ro: các dạng ether có nhóm allyl (estragole, methyl eugenol, safrole) chính là những chất bị giới hạn vì độc tính gen (Phần VII). Vì vậy với nhóm tinh dầu này, phiếu phân tích không ghi kiểu hóa học là phiếu thiếu thông tin quan trọng nhất.

Bảng 2. Phenylpropanoid theo cấu trúc mạch nhánh
Mạch nhánh	Ví dụ	Đặc điểm hóa học và an toàn
Allyl (–CH₂–CH=CH₂)	eugenol, estragole, methyl eugenol, safrole, myristicin	Dạng ether có thể bị chuyển hóa thành dẫn xuất 1′-hydroxy gây độc tính gen (SCF 2001)
Propenyl (–CH=CH–CH₃)	isoeugenol, anethole, isosafrole	Có đồng phân hình học E/Z; cis-anethole độc hơn trans-anethole 4,8–20 lần theo LD50 ở gặm nhấm (JECFA 1967)
Aldehyde liên hợp	cinnamaldehyde	Chất gây mẫn cảm da

1.3 Phần trăm không phải mùi: giá trị hoạt tính mùi

Phiếu GC-MS liệt kê phần trăm diện tích pic. Mũi không đọc phần trăm; mũi phản ứng với nồng độ so với ngưỡng của từng chất. Đại lượng nối hai thứ này là giá trị hoạt tính mùi (odour activity value, OAV): nồng độ chia cho ngưỡng phát hiện, cả hai đo trong cùng một nền mẫu (Grosch 2001, Chem Senses 26:533). OAV lớn hơn 1 nghĩa là chất đó có khả năng góp vào mùi.

Ba ví dụ cho thấy khoảng cách giữa khối lượng và mùi:

Hoa hồng Bulgaria. β-Damascenone chỉ chiếm 0,14% tinh dầu nhưng mang khoảng 70% tổng "đơn vị mùi" Đo (Demole et al. 1970, qua trang tổng hợp Cotton 2015 của Đại học Bristol, nguồn thứ cấp).
Vỏ quýt Ponkan ép lạnh. Limonene chiếm khoảng 80% và tổng monoterpene hydrocarbon hơn 89%, nhưng mùi đặc trưng do hai aldehyde béo là octanal và decanal quyết định; limonene chỉ làm nền Đo (Sawamura et al. 2004, doi:10.1271/bbb.68.1690; chỉ đọc tóm tắt).
Cỏ hương bài. Chất mang mùi chính là một ketone vết, (+)-2-epi-ziza-6(13)-en-3-one, ngưỡng 29 pg/L không khí, mạnh hơn khoảng 150 lần khusimone, chất từng được coi là chủ đạo. Các cấu tử nhiều nhất về khối lượng không phải chất tạo mùi đặc trưng Đo (List et al. 2020, doi:10.1002/anie.202014609; đọc qua bản tóm lược).

OAV có hai giới hạn cần nhớ. Thứ nhất, nó phụ thuộc mạnh vào nền dùng để đo ngưỡng (Hình 1). Thứ hai, OAV cao không bảo đảm đóng góp lớn: trong mô hình mùi vang rosé Grenache gồm 24 chất có OAV trên 0,5, bỏ β-damascenone (OAV cao thứ hai) chỉ làm mùi đổi nhẹ Đo (J Agric Food Chem 2002, doi:10.1021/jf0115645; chỉ đọc tóm tắt). Muốn biết chất nào thực sự quyết định mùi, cần dựng lại mùi từ chất chuẩn và làm thí nghiệm loại bỏ từng chất (omission test).

Hình 1. Giá trị hoạt tính mùi (OAV) của cùng một chất trong cùng một mẫu, tính với hai ngưỡng đo ở hai nền khác nhau. Sơ đồ vẽ mới từ số liệu công bố.

Chất mang mùi đặc trưng (character-impact compound) là chất tự nó đủ gợi ra nhận dạng của nguyên liệu: 1-p-menthene-8-thiol với bưởi chùm (grapefruit), methyl anthranilate với nho Concord, 2-methoxy-3-isobutylpyrazine với ớt chuông, β-damascenone với hồng. Phần II và III cho thấy các chất này thường có ngưỡng cực thấp và hàm lượng rất nhỏ.

Hàm ý khi đọc phiếu. Hai lô có hồ sơ cấu tử chính giống nhau vẫn có thể ngửi khác nhau, vì khác biệt nằm ở các cấu tử vết dưới ngưỡng báo cáo của phiếu. Ngược lại, một cấu tử chiếm vài chục phần trăm có thể gần như không góp vào mùi. Đánh giá cảm quan theo lô vẫn là bước không thay thế được.

Chuyên đề tổng hợp từ 718 dữ kiện có nguồn, thu thập theo giao thức thống nhất và được kiểm tra chéo độc lập. Các mục gắn nhãn Suy luận là nhận định của nhóm biên soạn. Sơ đồ vẽ mới từ số liệu công bố. Tài liệu tham khảo khoa học, không phải tư vấn pháp lý, y khoa hay thay thế văn bản tiêu chuẩn.