Khi cơ thể con người tiếp xúc với các chất độc hại trong môi trường—khói thuốc lá, hơi nước từ thuốc lá điện tử, ozone, hóa chất công nghiệp, thuốc trừ sâu, thực phẩm chiên, ánh sáng tia cực tím, và các chất khác—nó sản sinh ra các phân tử được gọi là gốc tự do. Những phân tử không ổn định này chứa một electron không ghép đôi, nên toàn bộ sự tồn tại của chúng xoay quanh việc tìm một electron để liên kết, cho phép chúng ổn định. Quá trình này tạo ra tình trạng được gọi là căng thẳng oxy hóa, vì oxy cần thiết cho quá trình liên kết xảy ra. Mỗi khi một gốc tự do liên kết với một phân tử khác, nó cướp đi một electron từ phân tử đó, tạo ra một gốc tự do khác phải tìm một electron thay thế. Quá trình này có khả năng làm tổn thương protein, màng tế bào, và thậm chí là DNA của chúng ta, những khối cấu tạo quyết định mọi đặc tính trong cơ thể—và khi DNA bị tổn thương, nó có thể đột biến thành các tế bào gây ra sự phát triển của khối u ung thư. Gốc tự do cũng có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa và khuyến khích sự phát triển của các bệnh thoái hóa bao gồm bệnh tim, đa xơ cứng, Parkinson, các bệnh tự miễn, và chứng mất trí. Điều quan trọng là cơ thể phải duy trì sự cân bằng giữa gốc tự do và chất chống oxy hóa, các chất dinh dưỡng giúp ngăn gốc tự do hình thành và giảm thiểu thiệt hại mà chúng gây ra cho cơ thể.
Chất chống oxy hóa đến từ các hợp chất thực vật, các chất được tìm thấy trong thực vật, vì vậy việc ăn trái cây và rau quả đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát gốc tự do. Tuy nhiên, việc bổ sung chất chống oxy hóa không có tác dụng tương tự—thực tế, một số nghiên cứu cho thấy các chất bổ sung chống oxy hóa tổng hợp có thể gây hại cho cơ thể. Nghiên cứu cho thấy ăn trái cây và rau tươi là cần thiết để đạt được tác dụng tích cực từ chất chống oxy hóa.
Vậy tinh dầu có vai trò như thế nào trong bức tranh này? Tinh dầu được chiết xuất từ thực vật, khiến chúng trở thành ứng cử viên tiềm năng có tính chống oxy hóa, nhưng cho đến nay, chỉ có một số ít tinh dầu đã được nghiên cứu về khả năng chống lại gốc tự do. Một nghiên cứu của Nga được công bố vào năm 2009, chẳng hạn, đã nghiên cứu 14 loại tinh dầu bằng cách sử dụng sắc ký khí-lỏng để quan sát hành vi chống oxy hóa của chúng trong phòng thí nghiệm. Nghiên cứu xác định rằng tinh dầu tỏi, đinh hương, gừng và lá quế có hiệu suất tối đa từ 80 đến 93 phần trăm trong việc ngăn chặn quá trình oxy hóa. Tuy nhiên, những tinh dầu này chưa được nghiên cứu về tác dụng của chúng đối với căng thẳng oxy hóa trong cơ thể con người, vì vậy không thể đưa ra kết luận rằng chúng có thể hữu ích như các chất chống oxy hóa cho con người.
Một nghiên cứu vào năm 2010 được công bố trên Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm đã đưa nghiên cứu lên bước tiếp theo, thử nghiệm tinh dầu rau mùi và thì là trên động vật trong phòng thí nghiệm. Samojlik et al. (2010) đã tiền xử lý các mẫu thử với tinh dầu rau mùi hoặc thì là và sau đó cho chúng tiếp xúc với carbon tetrachloride, chất có tác động tiêu cực đến gan và thận. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tinh dầu thì là "ức chế mạnh mẽ" tổn thương gan nhờ khả năng chống oxy hóa của nó, trong khi rau mùi thực sự có tác dụng ngược lại—nó hoạt động như một chất gây oxy hóa, khuyến khích căng thẳng oxy hóa. “Tinh dầu thì là có triển vọng an toàn cho việc sử dụng trong y học dân gian và các ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm,” nghiên cứu kết luận.
Một nghiên cứu khác vào năm 2010 được công bố trên tạp chí Nghiên cứu Sản phẩm Tự nhiên đã thử nghiệm sáu loại tinh dầu phổ biến nhất—oải hương, bạc hà, hương thảo, chanh, bưởi, và nhũ hương—về khả năng tiêu diệt gốc tự do của chúng. Yang et al. (2010) xác định rằng tinh dầu oải hương và chanh có tính chất chống oxy hóa mạnh nhất đặc biệt đối với hợp chất gốc tự do DPPH, và tinh dầu bạc hà chống lại gốc tự do ABTS. Tinh dầu oải hương có tác dụng lâu dài nhất, tiếp tục chống lại gốc tự do 10 ngày sau khi thử nghiệm bắt đầu.
Như với hầu hết các nghiên cứu về tinh dầu và tác dụng tiềm năng của chúng đối với các bệnh và tình trạng ở người, các nghiên cứu được trích dẫn ở đây chỉ cung cấp một phần thông tin cần thiết để sử dụng tinh dầu như chất chống oxy hóa. Liệu các loại tinh dầu này có thể có tác dụng tích cực đối với căng thẳng oxy hóa thông qua việc hít thở, tiêu thụ, bôi ngoài da hay các phương pháp khác hay không vẫn còn chưa được chứng minh, vì cho đến nay chưa có nghiên cứu nào liên quan đến con người.
