Bài viết

✏️ Những chất thơm được tổng hợp đầu tiên xuất hiện trên kệ của các nhà hóa học vào thế kỷ 19 đã thay đổi ngành nước hoa mãi mãi về sau. Vào thời điểm đó, điều được ưu tiên là việc siêng năng “sao chép” những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên và tạo ra các hợp chất có mùi hương "giống tự nhiên" (như vanillin, coumarin, benzaldehyde, heliotropin, ionones, v.v.). Nhưng tới đầu thế kỷ 21, đã xuất hiện những nguyên liệu nhân tạo đầu tiên và đặc biệt chúng không thể tìm thấy trong thế giới tự nhiên.

Sự tiến bộ của khoa học trong lĩnh vực hóa học đã thúc đẩy sự xuất hiện của rất nhiều nguyên liệu mới từ các phòng nghiên cứu và hiện nay số lượng được ước tính lên đến hàng nghìn chất. Nhưng các nhà hóa học vẫn tiếp tục làm việc không ngừng vì họ có lý do riêng của mình, vậy điều gì là nguồn cảm hứng cho sự chinh phục các phân tử mới?

📚 Một chất mới có thể được ứng dụng trong công nghiệp khi nó phù hợp với tiêu chuẩn Procrustean, nghĩa là nó đáp ứng ít nhất một trong các tiêu chí sau:

• Thứ nhất, nó phải rẻ hơn nhiều so với chất nguyên bản của nó. Điều này liên quan đến sự phát triển các chất tổng hợp thay thế bởi vì tiêu chuẩn này sẽ trở nên vô ích khi so sánh hai vật liệu khác nhau vì không có hai chất khác nhau có mùi giống hệt nhau.

Lấy ví dụ về việc tổng hợp vanillin: các phương pháp đầu tiên cho ra một sản phẩm có giá gần như chất cô lập tự nhiên, nhưng dần dần các phương pháp mới đã được phát minh và ngày nay vanillin được tổng hợp khá rẻ.

• Thứ hai, chất dễ sản xuất hơn thường được ưu tiên hơn (ví dụ: chất đòi hỏi ít bước sản xuất hơn và hiệu suất thu được cao hơn, giúp loại bỏ chi phí phát sinh cho máy móc và hóa chất phản ứng, v.v.).

• Thứ ba, người ta chắc chắn sẽ thích một chất có mùi mạnh: ví dụ, mùi hương của ethyl vanillin tổng hợp đậm hơn bốn lần so với mùi của vanilin (mặc dù chúng có mùi khác nhau và cả hai đều được sử dụng rộng rãi).

Các nhà điều chế nước hoa luôn hào hứng khi làm việc với các thành phần ổn định với độ bền mùi lâu dài hơn. Vì lý do đó, một trong những thách thức chính của các nhà khoa học hiện nay là phát triển việc kết hợp các nguyên liệu mới có độ bám mùi dai với các chất dễ bay hơi nhất thuộc các họ hương như hương citrus (hesperidic), hương xanh (green), và hương hoa (floral).

• Thứ tư, sự an toàn cũng rất quan trọng. Tại phòng thí nghiệm, các hợp chất mới đang trong giai đoạn phát triển nếu có khả năng gây hại cho con người và môi trường thì chúng sẽ bị loại bỏ. Những lo ngại về sinh thái là hoàn toàn có cơ sở bởi vì tất cả các hợp chất thơm sớm hay muộn cũng sẽ bay hơi để kết tủa và ngấm vào đất, nước ngầm.

(Nguồn: Fragrantica)

• Thứ năm, nguyên tắc chung là các chất tạo mùi có phản ứng hóa học khá mạnh, đây là lý do tại sao các nhà khoa học đang tìm kiếm các hợp chất ổn định hơn, kéo dài tuổi thọ hơn cho toàn bộ thành phần. Hợp chất phân hủy dưới 50 ° С cũng sẽ khó phù hợp với mục đích của các nhà sản xuất nước hoa.

Điều cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, đó là khi một hợp chất sở hữu mùi hương khác lạ và độc đáo hoặc có hồ sơ mùi (scent profile) khác biệt thì đây là một sự may mắn lớn. Ta hẳn vẫn còn ghi nhớ sự thay đổi mạnh mẽ về quan điểm mùi hương trong các sự kiện lịch sử của nước hoa vào những năm 90, khi Calone và các nguyên liệu mang hơi hướng aquatic được giới thiệu.

Một số chức năng và đặc điểm bổ sung cũng giúp một hợp chất mới được ứng dụng tốt hơn. Nó có thể là đặc tính diệt khuẩn hoặc cung cấp một số lợi ích như một loại chất chống côn trùng. Ví dụ: nootkatone - một hợp chất có mùi citric và vị đắng bưởi nổi bật. Nootkatone có thể hoạt động như một loại thuốc trừ sâu khi được sử dụng cẩn thận (nó có thể được sử dụng trong sản xuất thuốc diệt bọ xít, hoặc kem dưỡng da và nến đuổi muỗi nếu chi phí không quá cao).

Việc tìm kiếm các chất tạo mùi mới là một việc đòi hỏi rất nhiều công sức. Các cấu trúc mới thường được đề xuất dựa trên cơ sở các chất đã biết, khi đó có thể xây dựng các mô hình kiến trúc phân tử bằng việc dự đoán các nhóm chất tạo ra mùi hương. Hiện nay đã có các phương tiện đặc trưng khác có khả năng "giải mã" mùi hương khá hữu ích. Cuối cùng, ta cần phân tích các dữ kiện đã nắm bắt và đưa ra những đề xuất về cấu trúc tương tự như các chất đã biết và các phương pháp tổng hợp có tính khả thi.

Trong cuốn sách của Luca Turin với tựa đề “Bí mật của mùi hương”, người đọc có thể thấy một bức ảnh là một trang trong cuốn tạp chí của nhà hóa học tổng hợp - Jacques Vaillant. Nó miêu tả cảnh ông đang tìm kiếm các hợp chất có mùi hương của gỗ đàn hương. Việc này đã xảy ra vào những năm 70, và ông đã tìm ra có đến 45 công thức cấu trúc của các thực thể phân tử sở hữu mùi hương.

Việc này không chỉ gói gọn trong một trang duy nhất mà một công thức cần ít nhất một tuần để hoàn thiện các thông tin: tinh chế chất cần tổng hợp; tổng hợp, hoàn thiện, đánh giá cấu trúc và phân tích các đặc tính. Một trang kết quả minh họa tượng trưng cho ít nhất một năm làm việc hàng ngày của một nhà hóa học - nhưng chỉ có một chất trong số 45 chất thực sự sở hữu mùi hương của gỗ đàn hương.

(Nguồn: Fragrantica)

Nhờ sự phát triển của các phương pháp tính toán, một số công việc trong quá trình nghiên cứu và đối chiếu đã được chuyển sang phần mềm chuyên dụng. Máy tính phân tích các cấu trúc hiện có và tính toán các ký hiệu mô tả phân tử, tức là phân tích vị trí không gian, cấu hình trung tâm bất đối xứng, các thông số cấu trúc, mô men lưỡng cực, thế oxy hóa-khử, độ phân cực, thế ion hóa, hình học, v.v.

Với việc tham khảo các thông tin này, máy tính sẽ kết luận liệu một cấu trúc tiềm năng có thể sở hữu một mùi hương nhất định hay không và đề xuất một cách tổng hợp nếu một phân tử cần phải nghiên cứu trong ống nghiệm. Các tính toán như vậy rút ngắn đáng kể thời gian cho việc tìm kiếm một chất có các đặc tính mong muốn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phương pháp này gần như không hiệu quả khi một thực thể được tìm kiếm chỉ có một hồ sơ mùi hương (olfactory profile) duy nhất.

Hành trình của một chất tạo hương tổng hợp từ nghiên cứu phòng thí nghiệm đến chai nước hoa là quá trình rất dài và khó nhọc. Thông thường những nghiên cứu như vậy được thực hiện bởi một số công ty lớn với chi phí lên tới hàng chục triệu đô la.

Quy trình đã nói ở trên đề cập tới việc sàng lọc, hoặc liệt kê các cấu trúc tiềm năng (có sự hỗ trợ của máy tính hoặc lý thuyết), đó là bước đầu tiên của một hành trình. Ở giai đoạn này, các mục tiêu và các thuộc tính mong muốn của một thực thể được tìm kiếm phải được mô tả. Một nhóm lớn các nhà khoa học đang tham gia vào quá trình phát triển cấu trúc của một chất tạo mùi mới bao gồm các nhà hóa học tổng hợp, nhà hóa sinh (do nhiều chất gốc bắt nguồn từ vật chất hữu cơ dạng thô), chuyên gia công nghệ thông tin, v.v.

Họ lựa chọn và phát triển các quy trình trong phòng thí nghiệm để tổng hợp hợp chất mong muốn cuối cùng cũng như các hợp chất trung gian. Họ cũng đề xuất các đặc điểm tương tự gần giống nhất về cấu trúc. Cụ thể là ở bước này khi một chất được xác định có nghĩa là nó phải được sản xuất dễ dàng và an toàn hơn, với hiệu suất tiềm năng cao hơn và chi phí năng lượng thấp hơn, v.v. Chính ở thời điểm này, ước tính sơ bộ về hiệu quả kinh tế sẽ được thực hiện.

Sau khi trải qua quá trình tổng hợp trong phòng thí nghiệm, mùi hương của một chất tiếp tục được nghiên cứu - có thể đoán rằng phần lớn các hợp chất đã được loại bỏ vào thời điểm này. Các chất không mùi, các chất có mùi nhưng khác xa với khái niệm ban đầu, các chất gần như không có mùi và các chất hoàn toàn có mùi hôi được đưa vào dĩ vãng và chọn lọc các mẫu thử nghiệm phát triển cao hơn được nghiên cứu sâu xa hơn. Việc đầu tiên là tiến hành các xét nghiệm độc học: các chất độc hại cấp tính hoặc các mẫu vật có các đặc tính khó kiểm soát khác sẽ bị loại bỏ ngay lập tức.

Các chất đã được chọn lọc tiếp tục trải qua quá trình kiểm tra mùi hương. Việc này giúp xác định các đặc tính định lượng của mùi hương mà chúng sở hữu và xác nhận giá trị tạo mùi của chúng. Các thí nghiệm đánh giá cụ thể đòi hỏi nhiều thời gian, do đó cần phải kiểm tra các khả năng gây ảnh hưởng có hại lâu dài đến sức khỏe con người, các nguy cơ được gọi là độc tính cận mãn tính (dị ứng, gây ung thư, gây quái thai, đột biến gen, v.v.); quá trình này chiếm 20-30% tổng kinh phí. Đây là một trong những giai đoạn dài nhất do độc tính của một mẫu thí nghiệm mới phải được đánh giá quá ít nhất 3 thế hệ của loài chuột và phải mất từ 2-3 năm. Hàng ngàn mẫu thí nghiệm sau quá trình này còn lại một số ít, và các thủ tục pháp lý bắt đầu được thực hiện như đăng ký, cấp phép và chứng nhận cho hợp chất.

Trong giai đoạn chứng nhận cuối cùng, một chất mới phải trải qua thử nghiệm và bắt buộc phải được chấp thuận của nhà nước. Trong trường hợp có phản hồi tích cực của các chuyên gia, chất này được đăng ký chính thức và được hợp pháp hóa rõ ràng, sau đó công nghệ tổng hợp ứng dụng trong công nghiệp của nó bắt đầu được phát triển. Các nhà khoa học "mở rộng quy mô" các thiết bị trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm và cuối cùng lắp ráp một thiết bị công nghiệp quy mô lớn. Giai đoạn phát triển việc tổng hợp với quy mô công nghiệp là tốn kém nhất, do đó các nhà hóa học, kỹ thuật viên, kỹ sư, nhà vật lý, chuyên gia ước tính chi phí, và nhiều chuyên gia khác cần phải hoạt động đồng bộ như một dàn nhạc hòa hợp biểu diễn một cách hoàn hảo.

Khi việc sản xuất hàng loạt một chất tạo hương mới đi vào hoạt động chính thức, chất này sẽ trải qua giai đoạn chứng nhận hợp pháp của nhà nước và kiểm chứng các hợp chất phải đáp ứng các tiêu chuẩn mới nhất. Do đó, việc kiểm tra chất lượng của sản phẩm hoặc các hợp chất phục vụ cho con người luôn được tiến hành. Chỉ sau khi trải qua các quá trình đó, một chất mới mới được chứng nhận để sử dụng trong nước hoa và mỹ phẩm.

Các nhà phát minh tạo ra các hợp chất mới phải cố gắng loại bỏ tất cả các vấn đề không cần thiết có thể nảy sinh bằng cách như việc các hợp chất mới được cấp bằng sáng chế trong một thời gian dài (có thể là 30 năm) và các hợp chất độc quyền sẽ bị nghiêm cấm trên thị trường - có nghĩa là chúng không có sẵn trên thị trường để bán cho những người không thuộc nội bộ của chính công ty sản xuất, và chỉ những chuyên gia mùi hương của công ty mới có quyền tiếp cận vào chúng, đồng thời những hợp chất như vậy chỉ có sẵn cho những mục đích của dự án.

(Nguồn: Fragrantica)

Trên thực tế hiện nay chúng ta đang trong giai đoạn thú vị nhất trong lịch sử ngành nước hoa niche đương đại. Tất cả những phát minh tốt nhất và sáng tạo nhất đều được "tối mật”, giữ kín kẽ trong hầm của các công ty lớn và người thường không thể tiếp cận được. Các công ty sản xuất giữ bí mật về các thành phần của họ và mặc dù những người điều chế nước hoa giỏi nhất có thể tiếp cận đến các hợp chất bị giữ bí mật, nhưng khó có thể tưởng tượng rằng một mùi hương thương mại được tạo ra từ hai chất bí mật khác nhau do hai công ty khác nhau sản xuất.

Tại triển lãm Simppar diễn ra ở Paris 2 năm 1 lần, tất cả các nhà sản xuất lớn đều đem ra trình bày các hợp chất hương vị và hương thơm tốt nhất của họ. Các chuyên gia quốc tế như IFF, Givaudan, Firmenich, Symrise, Takasago, v.v., không thực sự chủ ý công bố các thành phần bí mật của họ - họ hầu như chỉ trưng bày các chất thương mại để bán trên thị trường và hiếm khi mang đến một thứ gì đó mới và lạ thường. Các nguyên liệu hữu cơ được giới thiệu một cách hăng hái hơn nhiều so với các nguyên liệu tổng hợp - chủ yếu là vì việc chứng nhận và cấp phép cho các hợp chất hữu cơ dễ dàng hơn nhiều ở hầu hết các quốc gia thuộc EU và không thuộc EU.

Cuối cùng tôi phải thừa nhận rằng có rất nhiều vấn đề đang chờ cần được giải quyết trong lĩnh vực hóa hương và hương thơm, đó là lý do tại sao ngành học hấp dẫn này vẫn luôn đang thu hút được sự chờ đợi của những người hâm mộ cuồng nhiệt của nó.

Bài viết được team Olfactozoom lược dịch, bổ sung và chỉnh sửa thông tin từ bài viết của Fragrantica: https://www.fragrantica.com/news/New-Fragrant-Materials-A-Long-Hard-Road-Out-of-the-Lab-to-the-Perfume-Bottle-10599.html?fbclid=IwAR14VIdR_EkLbaWgxbE5r1vETCxp8803LV_DeRT4Z4Q3QzsjCaOYTDfkO4g

*Vui lòng đọc kỹ yêu cầu về Copyright - Bản quyền trước khi sao chép hoặc trích dẫn nội dung và hình ảnh của blog Olfactozoom.

Đọc thêm:

Những mùi hương “ngon như món tráng miệng” : Ethyl Maltol và “những người bạn”

Mùi hương trong thế giới điện ảnh