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Óleos essenciais são compostos aromáticos voláteis extraídos de plantas aromáticas por processos de destilação, compressão de frutos ou extração com o uso de solventes. Geralmente são altamente complexos, compostos às vezes de mais de uma centena de componentes químicos. Um óleo essencial é um produto obtido por um processo físico específico. Segundo a ISO (1997), óleos essenciais são misturas complexas, contendo várias dezenas ou mesmo algumas centenas de substâncias com composição química variada, obtidas através da técnica de hidrodestilação. No caso específico de frutos cítricos, o óleo é obtido através de prensagem a frio do fruto. O que define o fato de um extrato ser um óleo essencial é o processo de obtenção, não sua composição química. Um óleo essencial de flor de laranjeira (óleo essencial de neroli) é obtido por hidrodestilação (ou arraste a vapor) e contém componentes voláteis. Um óleo essencial de laranja, obtido por prensagem do fruto, seguida de centrifugação, contém componentes voláteis (terpenos, ésteres, aldeídos), mas também contém ceras, pigmentos e flavonóides, dentre outras classes de constituintes não voláteis. Assim, a definição de óleo essencial não se limita somente à volatilidade de sua composição. Durante o processo de destilação, há variação química na composição dos voláteis, pois diversos terpenos das plantas são termicamente lábeis, podendo sofrer reações de desidratação. O mesmo vale para ésteres, que sofrem hidrólise nas condições de destilação. Assim, a composição química de um óleo essencial não é, necessariamente, a mesma do material armazenado nas plantas. Quanto menor for a variação, mais fiel será o aroma do óleo essencial em relação à planta de origem. Extratos obtidos com o uso de solventes, fluidos supercríticos, ceras e graxas NÃO SÃO definidos como óleos essenciais, embora sejam também extratos aromáticos. São encontrados em pequenas bolsas (glândulas secretoras) existentes na superfície de folhas, flores ou no interior de talos, cascas e raízes. Erroneamente podem ser confundidos com óleos graxos, ricos em gorduras. Óleos essenciais não possuem ácidos graxos e se volatilizam com extrema facilidade na sua grande maioria. Vários ácidos graxos, embora pouco voláteis, podem ser destilados junto com componentes terpênicos, sendo encontrados nos óleos essenciais, como o mirístico e o palmítico. Na atualidade são produtos empregados como flavorizantes de alimentos, na confecção de perfumes nobres, na indústria para síntese de compostos aromáticos e remédios, como recurso terapêutico na aromaterapia e aromatologia. Dada à sua complexidade química, os óleos essenciais desenvolvem vasta amplitude de ações terapêuticas. Podemos citar como exemplo pesquisas feitas pela University of Western Australia com o óleo de Tea Tree. Estudos comparativos com o óleo da Melaleuca alternifolia e o fluconazol diante de cepas de Cândida albicans demonstraram que após a sexta geração, o fluconazol havia perdido sua eficácia, enquanto o óleo extraído da Melaleuca ainda assim mantinha eficácia fungicida. Ou seja, óleos essenciais dada à sua complexidade química sinérgica, conseguem manter um alto padrão de atividade antibiótica e anti-séptica diante de microorganismos, mais eficaz que muitos medicamentos criados em laboratórios na atualidade.

Desde há muitos séculos atrás, os óleos essenciais são explorados, ainda que hoje não se tenha completamente documentado o início exato. Acredita-se que os primeiros usos primitivos para estes tenham sido através de bálsamos, ervas aromáticas e resinas que eram usadas para embalsamar cadáveres em cerimônias religiosas há milhares de anos atrás. Há relatos do uso de essências em 2700 a.C pelos chineses, no mais antigo livro de ervas do mundo, Shen Nung. Algumas plantas citadas eram o gengibre (Syzygium aromaticum) e o ópio (Papaver somniferum). Outro uso documentado de óleos essências se deu em 2000 a.C. em livros escritos em sânscrito, pelos hindus. Em tal época, já havia um conhecimento mais rudimentar de aparatos de destilação. ​Nesta época também há relatos de outros povos que fizeram uso desses compostos, como os persas e egípcios, ainda que seja muito provável que esses já dominassem as técnicas de extração há muito antes. Muitas das ervas comuns na atualidade já eram conhecidas, como por exemplo o capim limão (Cymbopogon citratus). Ainda que não fossem extratos puros, eram soluções alcoólicas, não apenas usadas como perfumes, mas também em cerimônias religiosas ou com fins terapêuticos. Durante as cruzadas, o conhecimento até então obtido por outros povos, se difundiu entre os árabes, que em pouco tempo aperfeiçoaram as técnicas e os aparatos de destilação. Tanto é que o mérito pelo primeiro indivíduo a extrair óleo de rosas foi de um físico árabe conhecido na época por Avicena. Os árabes foram mestres na alquimia e, não por acaso, são conhecidos naquele momento da história como bem aperfeiçoados na medicina e terapias naturais. Não obstante, somente com uma publicação em 1563, por Giovanni Battista Della, é que se tem na história um salto na evolução nesta área de conhecimento: tinha-se então documentando uma forma de separar os óleos essenciais que até então eram apenas soluções alcoólicas. A partir dos séculos XVI e XVII, a comercialização destes óleos se popularizou pelo mundo, devido ao nível de tecnologia e também conhecimento de suas propriedades já mais exploradas e divulgadas no mundo. Não se deve esquecer que as especiarias, muitas delas ervas aromáticas de grande valor econômico, eram produtos valiosos na Europa. Um termo que está bem associado a óleos essenciais é a "aromaterapia". Este foi criado por um químico francês em 1928, conhecido como Maurice René de Gattefossé. Foi em uma de suas destilações em seu laboratório, que Gattefossé sofreu um acidente e teve seus braços seriamente queimados. Em meio ao pânico, imergiu-os em uma tina de lavanda, que até então pensava ser água. Notou que em poucos minutos sua dor havia passado e, dias mais tarde, já não tinha mais cicatrizes. Passou a explorar mais as propriedades curativas desses extratos, ao contrário de antes, que só os usava como perfumes para seus produtos e criações. Também se deve a este químico um dos primeiros relatos de que produtos sintéticos que imitavam essências naturais tendiam a não ter as mesmas propriedades curativas, assim como Cuthbert Hall em 1904 publicara sobre as propriedades anti-sépticas do óleo de Eucalyptus globulus em sua forma natural, em detrimento do seu principal constituinte isolado, o eucaliptol. Entretanto, hoje é sabido que como os óleos compreendem misturas complexas, a síntese e adição de substâncias puras aos preparados obviamente não deve produzir o mesmo efeito.

​Um dos produtos inicialmente explorados no Brasil para extração de óleos essenciais foi retirado do pau-rosa. Sua exploração foi tamanha que até os dias atuais o IBAMA colocou essa planta na lista de espécies em perigo de extinção. Outros vegetais também foram explorados, como o eucalipto, capim limão, menta, laranja, canela e sassafrás. Devido a uma dificuldade de importar essências, uma maior demanda mundial pela produção brasileira ocorreu durante a segunda grande guerra, que foi ocasionada pela dificuldade dos países do ocidente de conseguir esses produtos de seus fornecedores habituais. Com isso o Brasil teve a maior parte de suas vendas voltadas para a exportação, o que ajudou significativamente para o aumento produção. Na década de 50, mais um fator colaborou para o aumento da extração de essências dentro do país: empresas internacionais produtoras de perfumes, cosméticos, e produtos farmacêuticos e alimentares se instalaram no país.

​Junto com a exploração a partir de vegetais, nas últimas décadas a indústria de sintéticos também cresceu significativamente, inclusive com o estímulo de alguns órgãos governamentais, em especial na Europa. Para alguns setores, como o da indústria de perfumes, tal fato é ruim

Dependendo da espécie vegetal em questão, os óleos essenciais podem estar presentes em diferentes partes, tais como (folhas, flores, madeira, ramos, galhos, frutos, rizomas) e raízes. Após sua biossíntese, são armazenados em células e locais especiais, tais como dutos, canais e bolsas secretoras, além de tricomas e glândulas. Estão presentes principalmente em espécies das famílias Apiaceae, Lauraceae, Myristicaceae, Lamiaceae, Asteraceae, Myrtaceae, Rosaceae, Piperaceae e Rutaceae, as quais podem ser encontradas em praticamente todos os continentes. Os óleos essenciais compreendem uma complexa mistura de substâncias, podendo chegar até várias centenas delas. Porém, sempre há a predominância de uma até três substâncias que caracterizaram a espécie vegetal em questão, por exemplo, lhe conferindo um aroma característico. Geralmente essas substâncias pertencem à classe dos terpenos, como os mono e sesquiterpenos, ou dos fenilpropanos (ou C6C3), além de outros grupos menores. Tais substâncias possuem várias funções orgânicas, tais como álcoois, aldeídos, ésteres, fenóis e hidrocarbonetos. Nem sempre os óleos essenciais possuem aroma agradável e nem sempre as espécies que os contem apresentam propriedades terapêuticas, embora algumas sejam empregadas como condimento ou preparo de chás. Possuem aroma forte, coloração amarelada e consistência oleosa, são lipossolúveis e líquidos à temperatura ambiente. Os óleos essenciais podem ser extraídos das plantas por diferentes processos, tais como destilação a vapor, extração por solventes orgânicos voláteis, por gorduras a frio ou a quente, adsorventes (sílica, carvão ativado) ou por pressão (expressão). Algumas substâncias, quando possuem valor comercial elevado, podem ser isoladas do óleo que a contém ou mesmo sintetizada em laboratório, como o caso do mentol das espécies de Mentha. Entretanto, na área de perfumaria, dá-se maior valor a essências naturais, o que pode encarecer o produto, daí os casos de adulteração.

Em geral, a matéria-prima para a extração de óleos essenciais é diversificada. Pode ser utilizado qualquer vegetal que apresenta óleos voláteis odoríferos. Contudo, o interesse comercial na extração pode ser menor ou maior conforme a planta. A parte do vegetal a ser explorada na extração também influencia a relação custo/benefício.

Esses óleos essenciais usualmente são uma misturas de compostos de variadas funções químicas. Alguns exemplos conforme a função são os seguintes: Álcoois: linalol, geraniol, citronelol, terpinol, mentol, borneol; Aldeídos: citral, citronelal, benzaldeído, aldeído cinâmico, aldeído cumínico e vanilina; Ácidos: benzóico, cinâmico e mirístico; Fenóis: eugenol, timol, carvacrol; Cetonas: carvona, mentona, pulegona, irona, cânfora; Éteres: cineol, eucaliptol, anetol, safrol; Ésteres: ésteres de geraniol, mentol; Lactonas: cumarina; Hidrocarbonetos: pinemo, limoneno, felandreno, cedreno; Hidrocarbonetos: cimeno, estireno (fenileteno); Note que certas substâncias têm mais de uma função, o que justifica poderem ser conhecidos tanto por uma, como por outra.

​Na extração de óleos essenciais, o método a ser utilizado deve ser bem escolhido antes de ser aplicado. Ainda que uma empresa já tenha um método sendo usado, nada impede de que seja sugerido um meio melhor e mais barato de produzir o que se deseja. Alguns pontos significativos o químico deve ter em mente:

Um dos pontos mais significativos a ser pensado. Conforme o caso, pode até mesmo inviabilizar um método. O preço da matéria-prima inicial pode fazer uma grande diferença também. Ainda que várias partes de uma planta contenham o produto de interesse, a relação de custo/benefício pode levar a explorar só a que dá melhor rendimento. Quantidade/ Hora ​Dependendo da situação, algumas formas de extração podem ter uma produção por hora diferenciada. Métodos mais mecânicos podem ser mais ágeis do que os mais manuais, ainda que custem proporcionalmente mais caro. Outro detalhe importante é que, a produção pode ser em larga escala, com uma grande produção por hora para produtos com baixo lucro final por quantidade, bem como se pode investir em processo menor e mais delicado, mais próximo da química fina, e com um valor agregado muito maior. Isso só depende da escolha a ser feita.