Một quả bergamot nặng khoảng hai trăm gam. Hai trăm ký quả như vậy, qua một dây chuyền ép ở Reggio Calabria, cho khoảng một ký tinh dầu màu vàng lục. Bài này theo lớp vỏ đó từ túi dầu đến chai, và giải thích vì sao một chữ nhỏ trên nhãn, FCF, lại quan trọng đến vậy.
Túi dầu trong vỏ quả
Lớp vỏ màu của quả cam chanh không phải một mặt phẳng. Ngay dưới bề mặt là hàng nghìn túi nhỏ hình bầu, mỗi túi chứa một giọt tinh dầu. Khi gập một mẩu vỏ chanh, những tia li ti bắn ra và để lại mùi trên ngón tay chính là dầu từ các túi này. Không cần nhiệt, không cần dung môi: chỉ cần làm vỡ thành túi.
Tiêu chuẩn ISO 9235:2021 gọi sản phẩm này là tinh dầu ép lạnh, cold pressed essential oil, ở mục 3.5, và giới hạn định nghĩa ở vỏ ngoài của quả citrus. Không có nguyên liệu nào khác được làm theo cách này trong từ vựng ISO. Hoa hồng, oải hương, gỗ đàn hương đều phải qua chưng cất hay dung môi. Chỉ vỏ cam chanh giữ dầu ở một chỗ đủ nông để lực cơ học lấy ra được.
Phần bay hơi của dầu vỏ phần lớn là monoterpene, đứng đầu là limonene. Nhưng mùi riêng của từng loại quả lại nằm ở những phần nhỏ hơn: citral trong chanh, linalyl acetate trong bergamot. Ở bergamot, linalyl acetate có thể chiếm từ 17 đến 40 phần trăm, và chính ester này cho bergamot cái mùi vừa chua vừa hơi hoa, khác hẳn cam ngọt.
Máy ép và nước rửa vỏ
Trước máy là tay. Ở Calabria và Sicily, người ta bổ quả, bỏ ruột, rồi ép nửa vỏ vào một miếng bọt biển; dầu thấm vào bọt biển và được vắt ra bình. Ở miền nam nước Pháp có écuelle à piquer, một chiếc bát lót gai. Quả lăn trong bát, gai chọc thủng túi dầu, dầu chảy xuống một ống ở giữa đáy.
Năm 1844, ở vương quốc Bourbon miền nam nước Ý, Nicola Barilla và Luigi Autieri đoạt giải một cuộc thi cơ giới hoá với một cỗ máy chà vỏ, sau gọi là máy Calabria; Domenico Carbone cải tiến nó năm 1875. Từ đó hai kiểu máy chính hình thành. Sfumatrice làm việc với nửa vỏ đã bỏ ruột: vỏ bị gấp và ép giữa các trục, túi dầu vỡ vì áp suất của chính nó. Pelatrice làm việc với quả nguyên: con lăn mặt nhám cạo lớp vỏ ngoài dưới những tia nước.
Nước là phần ít được nhắc tới. Dầu vừa thoát khỏi túi được nước phun cuốn đi, tạo thành một nhũ tương đục của dầu trong nước. Nhũ tương này qua máy ly tâm để tách lớp dầu. FAO ghi rằng một tấn cam cho khoảng 200 đến 300 lít nhũ tương, và cuối cùng chỉ còn khoảng 3 đến 6 lít dầu. Ở châu Mỹ, dầu vỏ chủ yếu là sản phẩm phụ của ngành nước ép: máy FMC lấy nước quả và dầu vỏ trên cùng một dây chuyền.
Bergamot có quy định riêng. Tên Bergamotto di Reggio Calabria, olio essenziale được Liên minh châu Âu bảo hộ dạng DOP từ năm 2001, và quy định này yêu cầu chiết lạnh, tách bằng ly tâm, với hiệu suất 350 đến 750 gam dầu cho mỗi 100 ký quả. Quả được hái từ tháng Mười Một đến tháng Ba.
Ép lạnh và chưng cất: hai mùi chanh
Cùng một quả có thể cho hai loại dầu với hai mùi. Chanh ta, Citrus aurantifolia, là ví dụ rõ nhất. Dầu chanh ép lấy từ vỏ, giữ citral và mùi vỏ vừa cắt, xanh và hơi đắng. Dầu chanh cất, sản xuất chủ yếu ở Mexico, đi theo đường khác: quả được nghiền, hỗn hợp nước quả và dầu được chưng cất hơi nước trong nhiều giờ.
Trong những giờ đó, acid của nước quả làm dầu biến đổi. Citral giảm mạnh. Alcohol terpene như alpha terpineol tăng lên, cùng vài chất hiếm gặp như 1,4-cineole và terpinen-1-ol. Kết quả là một mùi chanh sắc hơn, khô hơn, mất nốt tươi của vỏ. Chanh cất được sản xuất với khối lượng lớn hơn chanh ép nhiều, và phần lớn đi vào hương liệu thực phẩm.
Chưng cất còn làm một việc khác mà mũi không nhận ra: nó bỏ lại phần không bay hơi. Các phân tử nặng không theo hơi nước sang bình ngưng. Vì thế dầu chanh cất không gây phản ứng quang độc, dù một số mẫu từ Mexico vẫn được ghi nhận còn vết furocoumarin. Chanh vàng cũng có hai dạng song song như vậy. Hai dầu, một quả, hai quy định an toàn khác nhau.
Furocoumarin và bergapten
Dầu ép mang theo tất cả những gì nằm trong túi dầu, kể cả những thứ không có mùi. Ở bergamot, khoảng 4 đến 7 phần trăm khối lượng dầu là phần không bay hơi: sáp, sắc tố carotenoid, coumarin và furocoumarin. Trong nhóm sau, hai chất được nhắc nhiều nhất là bergamottin và bergapten.
Bergapten, tên hoá học 5-methoxypsoralen, là một phân tử nhỏ với công thức C12H8O4, gần như không có giá trị mùi. Nó quan trọng vì một lý do khác: khi da có bergapten gặp tia UV, có thể xảy ra phản ứng quang độc, từ đỏ da đến phồng rộp, và để lại vết thâm kéo dài gọi là berloque dermatitis. Hàm lượng bergapten đo được dao động theo loại quả: khoảng 0,17 đến 0,33 phần trăm trong chanh ta ép, 0,11 đến 0,33 phần trăm trong bergamot, thấp hơn nhiều trong chanh vàng và bưởi chùm.
Vì vậy dầu citrus ép có quy định riêng. Tiêu chuẩn IFRA cho dầu citrus và tinh dầu chứa furocoumarin đặt giới hạn tổng furocoumarin, quy về bergapten, là 0,0015 phần trăm, tức 15 ppm, trong sản phẩm cuối để lại trên vùng da tiếp xúc ánh nắng. Với bergamot ép, con số này tương ứng khoảng 0,4 phần trăm dầu trong sản phẩm. Giới hạn không áp dụng cho sản phẩm rửa trôi như xà bông, và khi nhiều nguyên liệu chứa furocoumarin có mặt cùng lúc, lượng của chúng được cộng dồn.
Ở Liên minh châu Âu, Phụ lục II của Quy định mỹ phẩm 1223/2009 cấm furocoumarin, trừ lượng có sẵn tự nhiên trong tinh dầu; với sản phẩm chống nắng và sản phẩm làm nâu da, tổng furocoumarin phải dưới 1 mg mỗi ký. Những con số này là lý do một chai bergamot ép luôn đi kèm lời dặn tránh nắng hoặc tia UV trong khoảng 12 giờ sau khi dùng trên da. Nguồn gốc thực vật không làm một phân tử bớt quang độc.
Bergamot FCF
Ngành hương cần mùi bergamot nhưng không cần bergapten. Lời giải là tách phần không bay hơi ra khỏi dầu ép. Thường dùng nhất là chưng cất chân không: ở áp suất thấp, phần mùi bay hơi ở nhiệt độ vừa phải, còn furocoumarin nặng nằm lại. Một số xưởng dùng lọc hấp phụ hoặc xử lý kiềm. Sản phẩm mang nhãn FCF, furocoumarin free, hoặc bergaptene free.
Hiệu quả đo được khá rõ. Trong bergamot FCF, bergapten còn lại từ 0 đến khoảng 0,009 phần trăm, so với 0,11 đến 0,33 phần trăm trong dầu ép. Nhờ vậy mức tối đa trên da của FCF, theo ngưỡng SCCNFP, lên tới 16,6 phần trăm, trong khi bergamot ép dừng ở 0,4 phần trăm. Vì không còn quang độc, FCF được dùng phổ biến trong nước hoa kiểu cologne, nơi cần mùi cam chanh mà không cần lời dặn tránh nắng.
Có một cái giá nhỏ. Thư viện ghi bergamot FCF có mùi nhẹ hơn dầu ép truyền thống, và một phần nét đặc trưng mất đi cùng các phân tử furocoumarin. Người ngửi hai que thử cạnh nhau thường nhận ra dầu ép tròn và dày hơn, còn FCF thẳng và sáng hơn. Các thành phần chính vẫn giống nhau: limonene, linalyl acetate, linalool. Chỉ cái nền bên dưới đã đổi.
Vỏ ép và thời gian bảo quản
Limonene là một phân tử dễ thay đổi. Gặp oxy và ánh sáng, nó chuyển dần thành các sản phẩm oxy hoá, và chính những sản phẩm này, không phải limonene tươi, có thể gây nhạy ứng da. Dầu vỏ ép vì vậy có tuổi thọ ngắn hơn nhiều loại tinh dầu khác. Mùi cũng đổi theo: nốt vỏ vừa cắt phẳng dần.
Cách bảo quản vì thế đơn giản và nghiêm: chai thuỷ tinh tối màu, nắp kín, khoảng trống không khí càng nhỏ càng tốt, để nơi mát hoặc trong tủ lạnh. Nhà sản xuất thường thêm một chất chống oxy hoá vào công thức có dầu citrus. Tại Lê Mai, mỗi chai dầu vỏ mang một số lot, vì với một loại dầu như limonene, thời gian là một phần của thành phần.
Trên nhãn, vài chữ cho biết khá nhiều. Expressed, cold pressed hay CP chỉ dầu ép. Distilled chỉ dầu cất. FCF hoặc bergaptene free chỉ dầu đã tách furocoumarin. Terpeneless, hay các con số 5x, 10x, chỉ dầu đã được làm đậm bằng cách loại bớt limonene. Tên vùng, Calabria hay Mexico, đi kèm vì cùng một loại quả trồng ở hai nơi cho hai thành phần khác nhau. Câu chuyện về nắng và vỏ chanh được kể tiếp trong bài Vỏ chanh và ánh nắng.
Một túi dầu vỡ ra, và mọi thứ bên trong cùng đi ra.
Chưng cất chọn lọc. Ép lạnh thì không.
Chữ FCF trên nhãn là dấu vết của lựa chọn đó.
A bergamot fruit weighs about two hundred grams. Two hundred kilograms of such fruit, run through a pressing line in Reggio Calabria, give about one kilogram of greenish yellow oil. This piece follows that peel from oil gland to bottle, and explains why a small word on the label, FCF, matters so much.
Oil glands in the peel
The coloured layer of a citrus fruit is not a flat surface. Just below it sit thousands of small, rounded glands, each holding a drop of oil. When a strip of lime peel is folded, the fine spray that leaves its smell on the fingers is oil from these glands. No heat and no solvent are needed: the gland wall only has to break.
The standard ISO 9235:2021 calls this product a cold pressed essential oil, entry 3.5, and limits the definition to the outer peel of citrus fruit. No other raw material is made this way within the ISO vocabulary. Rose, lavender and sandalwood all need distillation or a solvent. Only citrus peel holds its oil close enough to the surface for mechanical force to reach it.
The volatile part of peel oil is mostly monoterpenes, led by limonene. The character of each fruit, though, sits in smaller fractions: citral in lime and lemon, linalyl acetate in bergamot. In bergamot, linalyl acetate can make up 17 to 40 percent, and this ester gives bergamot its sour, faintly floral smell, quite unlike sweet orange.
The press and the wash water
Before the machine came the hand. In Calabria and Sicily, the fruit was halved and emptied, and the half peel was pressed against a sponge; the sponge soaked up the oil and was wrung out into a vessel. In southern France there was the écuelle à piquer, a bowl lined with spikes. The fruit rolled in the bowl, the spikes pierced the glands, and the oil ran down to a tube at the centre of the base.
In 1844, in the Bourbon kingdom of southern Italy, Nicola Barilla and Luigi Autieri won a mechanisation contest with a peel rasping machine, later known as the Calabrian machine; Domenico Carbone improved it in 1875. Two main machine types grew from there. The sfumatrice works on emptied half peels: the peel is folded and squeezed between rollers, and the glands burst under their own pressure. The pelatrice works on whole fruit: abrasive rollers rasp the outer peel under jets of water.
Water is the part rarely mentioned. Oil freed from the glands is carried off by the sprays, forming a cloudy emulsion of oil in water. The emulsion then goes through a centrifuge that separates the oil layer. FAO notes that one tonne of oranges gives about 200 to 300 litres of emulsion and finally only about 3 to 6 litres of oil. In the Americas, peel oil is mostly a by-product of the juice industry: FMC extractors take juice and peel oil on the same line.
Bergamot has rules of its own. The name Bergamotto di Reggio Calabria, olio essenziale has been protected as a DOP in the European Union since 2001, and the specification requires cold extraction and separation by centrifuge, with a yield of 350 to 750 grams of oil per 100 kilograms of fruit. The fruit is picked from November to March.
Pressed and distilled: two limes
The same fruit can give two oils with two smells. Lime, Citrus aurantifolia, is the clearest case. Pressed lime oil comes from the peel and keeps citral and the smell of freshly cut rind, green and slightly bitter. Distilled lime oil, made mainly in Mexico, takes another route: the fruit is crushed, and the mix of juice and oil is steam distilled for several hours.
During those hours, the acid in the juice changes the oil. Citral falls sharply. Terpene alcohols such as alpha terpineol rise, together with a few unusual constituents such as 1,4-cineole and terpinen-1-ol. The result is a lime that smells sharper and drier, without the fresh note of the rind. Distilled lime is made in far larger volumes than pressed lime, and most of it goes into food flavouring.
Distillation does something else the nose does not notice: it leaves the non-volatile part behind. Heavy molecules do not travel with the steam into the condenser. This is why distilled lime oil is not phototoxic, although some Mexican samples have been recorded with traces of furocoumarins. Lemon exists in the same two parallel forms. Two oils, one fruit, two different safety rules.
Furocoumarins and bergapten
Pressed oil carries everything that was in the gland, including things with no smell at all. In bergamot, about 4 to 7 percent of the oil by weight is non-volatile: waxes, carotenoid pigments, coumarins and furocoumarins. Among the last group, the two most often named are bergamottin and bergapten.
Bergapten, chemically 5-methoxypsoralen, is a small molecule with the formula C12H8O4 and almost no odour value. It matters for another reason: when skin carrying bergapten meets UV light, a phototoxic reaction can follow, from redness to blistering, and can leave long lasting marks known as berloque dermatitis. Measured bergapten content varies by fruit: about 0.17 to 0.33 percent in pressed lime, 0.11 to 0.33 percent in bergamot, and far lower in lemon and grapefruit.
This is why pressed citrus oils have their own rules. The IFRA Standard for citrus oils and other furocoumarin containing essential oils sets a limit on total furocoumarins, expressed as bergapten, of 0.0015 percent, or 15 ppm, in the finished product left on sun exposed skin. For pressed bergamot, this corresponds to about 0.4 percent oil in the product. The limit does not apply to rinse off products such as soap, and when several furocoumarin containing materials are present, their amounts are added together.
In the European Union, Annex II of the Cosmetics Regulation 1223/2009 bans furocoumarins except for the amounts naturally present in essential oils; in sunscreen and tanning products, total furocoumarins must stay below 1 mg per kilogram. These figures are why a bottle of pressed bergamot always carries the instruction to avoid sun or UV light for about 12 hours after use on skin. A botanical origin does not make a molecule any less phototoxic.
Bergamot FCF
Perfumery wants the smell of bergamot without the bergapten. The answer is to separate the non-volatile part from the pressed oil. The most common method is vacuum distillation: at low pressure, the scented fraction evaporates at a moderate temperature while the heavy furocoumarins stay behind. Some producers use adsorptive filtration or an alkaline process. The product is labelled FCF, furocoumarin free, or bergaptene free.
The effect is easy to measure. In bergamot FCF, residual bergapten sits between 0 and about 0.009 percent, against 0.11 to 0.33 percent in pressed oil. As a result, the maximum skin level for FCF, based on the SCCNFP threshold, reaches 16.6 percent, while pressed bergamot stops at 0.4 percent. Because it is no longer phototoxic, FCF is widely used in cologne style perfumes, where a citrus smell is wanted without a warning about the sun.
There is a small cost. The library records bergamot FCF as lighter in smell than traditional pressed oil, with part of its signature character lost along with the furocoumarins. Smelled on two blotters side by side, the pressed oil often reads rounder and fuller, the FCF straighter and brighter. The main constituents stay the same: limonene, linalyl acetate, linalool. Only the ground beneath them has changed.
Pressed peel and shelf life
Limonene is a molecule that changes easily. Exposed to oxygen and light, it slowly turns into oxidation products, and it is these products, not fresh limonene, that can sensitise skin. Pressed peel oils therefore have a shorter life than many other essential oils. The smell shifts too: the note of freshly cut rind slowly flattens.
Storage is therefore simple and strict: dark glass, a tight cap, as little air space as possible, a cool place or a refrigerator. Producers often add an antioxidant to formulas containing citrus oil. At Lê Mai, each bottle of peel oil carries a lot number, because with an oil built on limonene, time is part of the composition.
On the label, a few words say a lot. Expressed, cold pressed or CP means pressed oil. Distilled means distilled oil. FCF or bergaptene free means the furocoumarins have been removed. Terpeneless, or figures such as 5x and 10x, means the oil has been concentrated by removing part of the limonene. A region, Calabria or Mexico, is named because the same fruit grown in two places gives two different compositions. The story of sunlight and citrus peel continues in Lime Peel and Sunlight.
A gland breaks, and everything inside comes out together.
Distillation selects. Pressing does not.
The letters FCF on a label are the trace of that choice.