Xác định hàm lượng ethanol, methanol, aldehyde trong một số mẫu rượu nếp chưng cất tại kim sơn, ninh bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘIKHOA Y- DƯỢC PHAN THỊ HƯƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ETHANOL, METHANOL, ALDEHYDE TRONG MỘT SỐ MẪU RƯỢU NẾP CHƯNG CẤT TẠI KIM SƠN, NINH BÌNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA Y- DƯỢC

PHAN THỊ HƯƠNG

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ETHANOL, METHANOL, ALDEHYDE TRONG MỘT SỐ

MẪU RƯỢU NẾP CHƯNG CẤT

TẠI KIM SƠN, NINH BÌNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC

Hà Nội – 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

LỜI CẢM ƠNCHƯNG CẤT TẠI KIM SƠN, NINH BÌNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC

LỜI CẢM ƠN Người hướng dẫn: ThS Dương Hải Thuận

Hà Nội – 2017

LỜI CẢM ƠN

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS Dương Hải Thuận, người đã trực tiếp

hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và truyền đạt những kiến thức quan trọng cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại Khoa Y-Dược Đại học Quốc gia Hà Nội.

Xin trân trọng cảm ơn các giảng viên Bộ môn Hóa dược và Kiểm nghiệm thuốc,

Bộ môn Bào chế và Công nghệ dược phẩm Khoa Y- Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội

đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa luận này.

Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo cùng các thầy

cô Khoa Y-Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập tại Khoa.

Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh, quan tâm chăm sóc và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học.

Trong quá trình thực hiện đề tài, tuy đã nỗ lực và cố gắng hết sức nhưng vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi kính mong nhận được những ý kiến chỉ bảo

và phê bình của quý thầy cô.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hà Nội, tháng 5 năm 2017.

Sinh viên Phan Thị Hương

tR

Độ lệch chuẩn tương đốiThời gian lưu

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Quy trình sản xuất bánh men rượu 5

Hình 2: Quy trình sản xuất rượu Kim Sơn 6

Hình 3: Quá trình chuyển hóa methanol trong cơ thể 12

Hình 4: Sơ đồ hoạt động máy sắc ký khí 13

Hình 5: Phản ứng màu giữa aldehyde và thuốc thử fuchine-sulfite 18

Hình 6: Quy trình xác định hàm lượng ethanol 20

Hình 7: Quy trình so màu xác định hàm lượng methanol trong rượu 22

Hình 8: Kết quả so màu methanol của 12 mẫu rượu chưng cất Kim Sơn 23

Hình 9: Quy trình so màu xác định hàm lượng aldehyde trong rượu 25

Hình 10: Sắc ký đồ của chuẩn acetaldehyde 10 mg/l 29

Hình 11: Sắc ký đồ của chuẩn acetaldehyde 50 mg/l 29

Hình 12: Sắc ký đồ của chuẩn acetaldehyde 100 mg/l 29

Hình 13: Sắc ký đồ của chuẩn acetaldehyde 150 mg/l 30

Hình 14: Sắc ký đồ của chuẩn acetaldehyde 200 mg/l 30

Hình 15: Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc giữa chiều cao pic hàm lượng acetaldehyde 31

Hình 16: Sắc ký đồ thu được của 12 mẫu rượu 34

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Các mẫu rượu được khảo sát 16

Bảng 2: Hàm lượng ethanol trong 12 mẫu rượu chưng cất Kim Sơn 21

Bảng 3: Kết quả phương pháp so màu xác định hàm lượng methanol trong 12 mẫu rượu Kim Sơn 24

Bảng 4 : Pha dãy dung dịch chuẩn acetaldehyde 25

Bảng 5: Kết quả hàm lượng aldehyde trong 12 mẫu rượu Kim Sơn bằng phương pháp so màu 26

Bảng 6: Kết quả sắc ký khí với acetaldehyde chuẩn 100 mg/l thực hiện 6 lần 28

Bảng 7: Sự phụ thuộc chiều cao pic theo nồng độ acetaldehyde 30

Bảng 8: Kết quả hàm lượng acetaldehyde trong 12 mẫu rượu Kim Sơn bằng 35

phương pháp sắc ký khí 35

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về quá trình chưng cất và rượu chưng cất 2

1.1.1 Quá trình chưng cất rượu 2

1.1.2 Phân loại rượu chưng cất (rượu trắng chưng cất) 2

1.2 Giới thiệu bánh men thuốc bắc và quy trình sản xuất rượu Kim Sơn 4

1.2.1 Giới thiệu bánh men thuốc bắc 4

1.2.2 Quy trình sản xuất rượu Kim Sơn 5

1.3 Ethanol và những tạp chất có liên quan trong quá trình chưng cất 8

1.3.1 Ethanol 8

1.3.2 Hợp chất cacbonyl 9

1.3.3 Alcohol 11

1.3.4 Furfural 12

1.4 Sơ lược về sắc ký khí 13

1.4.1 Khái niệm 13

1.4.2 Ứng dụng của sắc ký khí 15

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Đối tượng nghiên cứu 16

2.2 Thiết bị - Dụng cụ - Hóa chất 16

2.2.1 Thiết bị, dụng cụ 16

2.2.2 Hóa chất 17

2.3 Một số phương pháp xác định hàm lượng ethanol, methanol và aldehyde trong rượu chưng cất 17

2.3.1 Xác định hàm lượng ethanol 17

2.3.2 Xác định hàm lượng methanol 17

2.3.3 Xác định hàm lượng aldehyde 18

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20

3.1 Xác định hàm lượng ethanol 20

3.2 Xác định hàm lượng methanol 21

3.2.1 Phương pháp sắc ký khí 21

3.2.2 Phương pháp so màu 21

3.3 Hàm lượng aldehyde 24

3.3.1 Phương pháp so màu 24

3.3.2 Phương pháp sắc ký khí 27

3.4 Bàn luận 36

Kết luận 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

Phụ lục A: Quy định kỹ thuật về rượu trắng trong TCVN 7043:2013 41

Phụ lục B: Bảng quy đổi độ rượu ở các nhiệt độ khác nhau về 20 C o 42 Phụ lục C: Sắc ký đồ của mẫu chuẩn acetaldehyde 100 mg/l qua 6 lần thử 45

Tài liệu tham khảo

MỞ ĐẦU

Rượu từ lâu đã là một thức uống quen thuộc, gắn liền với đời sống văn hoá ngườiViệt Nam nhưng có một điều không thể phủ nhận rằng tác hại của rượu vô cùng ghê gớm.Đặc biệt trong thời gian qua, tình trạng lạm dụng rượu và ngộ độc rượu có xu hướng tăngnhanh và phức tạp Mỗi năm vẫn còn nhiều ca phải nhập viện, thậm chí tử vong vì ngộ độcrượu Nhiều trường hợp là do uống rượu liên tục trong một thời gian ngắn nhưng nhiềutrường hợp đáng tiếc lại do sử dụng rượu không rõ nguồn gốc, chất lượng kém, các nạnnhân phần lớn lại là người nghèo, sinh viên, người trẻ tuổi chưa đủ nhận thức Đặc biệt từđầu năm 2017 đến nay số vụ ngộ độc rượu đã tăng đột biến Có thể thấy các vụ tai nạngiao thông hiện nay phần lớn là do tác động của rượu bia, khi nồng độ cồn trong máu caothì ta không thể kiểm soát được bản thân Ngoài ra rượu còn gây ức chế thần kinh cũngnhư hoạt động của các cơ quan tim mạch trong cơ thể Trong rượu không chỉ có ethanol

mà còn có thể chứa một lượng lớn methanol, aldehyde, và các chất độc hại khác, gây độcmạnh hơn ethanol, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến bộ máy tuần hoàn, hô hấp và thầnkinh của con người [18, 28] Việt Nam là một trong số ít những quốc gia đang có xuhướng tăng nhanh về mức tiêu thụ đồ uống có cồn, đặc biệt là rượu Theo thống kê của Bộ

Y tế, từ đầu năm 2007 đến hết tháng 3-2017, toàn quốc đã ghi nhận 58 vụ ngộ độc rượu do

sử dụng rượu không an toàn làm 382 người mắc và 98 người chết Hầu hết các loại rượu

đã sử dụng trong các vụ ngộ độc đều không rõ nguồn gốc, không được cấp Giấy chứngnhận công bố tiêu chuẩn sản phẩm, được kinh doanh nhỏ lẻ hoặc sản phẩm do người tiêudùng tự pha chế và nấu sẵn Rượu chưng cất ở Việt Nam (chủ yếu là rượu trắng) đa sốđược sản xuất tự do tại các địa phương và hầu hết đều nấu bằng phương pháp thủ công.Nhiều người nấu, nhiều cách nấu và nguyên liệu mỗi nơi môi khác nên chất lượng rượukhông đồng đều Trong đó, rượu nếp chưng cất Kim Sơn là một loại rượu có thương hiệu,được đề cử kỷ lục “Top 10 đặc sản rượu nổi tiếng nhất Việt Nam” Rượu được sản xuất từcác làng nghề truyền thống thuộc huyện miền biển Kim Sơn, Ninh Bình [8] Nhưng chođến nay vẫn chưa có báo cáo chính thức nào về chất lượng rượu ở đây Vì vậy, đề tài đượcthực hiện nhằm xác định hàm lượng ethanol, methanol, aldehyde trong sản phẩm rượuchưng cất Kim Sơn, Ninh Bình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Rượu là loại thức uống có cồn được sản xuất từ quá trình lên men, là sản phẩmcủa sự chưng cất hoặc không chưng cất ngũ cốc khoai, củ, hoa quả,… chứa glucid, lêmmen rượu Về cơ bản, rượu được chia thành các loại như sau: rượu lên men qua chưngcất (rượu trắng, rượu lúa mới,…), rượu lên men không qua chưng cất (rượu vang, rượutáo, rượu bia,…) [11, 16]

1.1 Tổng quan về quá trình chưng cất và rượu chưng cất

1.1.1 Quá trình chưng cất rượu

Quá trình chưng cất dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các cấu tử tronghỗn hợp ở một áp suất nhất định Người ta dùng nhiệt để chuyển hỗn hợp lỏng sangpha hơi và thu chất lỏng ở khoảng nhiệt độ thích hợp bằng cách cho hơi ngưng tụ [13].Trong chưng cất rượu, quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách đun sôi hỗn hợplên men, hỗn hợp hơi bay lên được qua hệ thống làm lạnh và ngưng tụ thành rượu.Rượu được chưng cất nhằm loại bỏ một số tạp chất độc hại được sinh ra trong quá trìnhlên men và làm tăng độ cồn [26]

1.1.2 Phân loại rượu chưng cất (rượu trắng chưng cất)

Rượu trắng chưng cất là loại đồ uống có cồn được chưng cất từ dịch lên men cónguồn gốc tinh bột hoặc các loại đường [2] Đa số rượu chưng cất đều có độ cồn từ20% V/V trở lên (vodka (40-45% V/V) brandy (40-60% V/V)), số ít rượu chưng cấtđược sản xuất ở Đức có độ cồn thấp hơn 15% V/V [33]

1.1.2.1 Rượu tinh cất

Rượu tinh cất là rượu được chưng cất liên tục đến độ cồn bằng hoặc trên 95% V/V và được tinh chế lại nhằm loại bỏ mùi vị và màu sắc của rượu sau khi chưng cất Rượu tinh cất được dùng để pha chế các loại rượu khác thấp độ cồn hơn như vodka, GNS… Volka (40-45% V) là rượu tinh cất được chưng cất từ sản phẩm lên men của khoai tây, ngũ cốc rỉ mật,… và được xử lý sau chưng cất bằng than hoạt tính [31, 33]

1.1.2.2 Whisky

Whisky được chưng cất từ dịch ngâm lên men của nhiều loại ngũ cốc khác nhaunhư ngô, lúa mạch, lúa mạch đen, lúa mì,… đến độ cồn thấp hơn 95% V/V và độ cồnđóng chai bằng hoặc trên 40% V/V [33].

Có nhiều loại Whisky được sản xuất trên thế giới khác nhau chủ yếu ở nguyênliệu lên men và quá trình sản xuất Bốn loại nguyên liệu lên men chính là mạch nha,lúa mạch, lúa mạch đen và ngô Các loại ngũ cốc có thể sử dụng đơn lẻ hoặc phối hợpvới nhau để lên men

1.1.2.3 Gin

Gin được chưng cất từ các loại ngũ cốc lên men (chủ yếu là lúa mạch đen) và cómùi thơm đặc trưng của quả bách xù (juniper) hay một số loại thảo mộc khác, độ cồnđóng chai bằng hoặc trên 40% V/V [33]

1.1.2.4 Brandy

Brandy được chưng cất từ các loại trái cây lên men (thường là nho) đến độ cồnthấp hơn 95% V/V, có mùi vị và tính chất đặc trưng, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên40% V/V Brandy gồm 3 loại chính là brandy nho (làm từ nước ép quả nho nhưCognac, Armagnac, pisco, metaxa, ), brandy táo (làm từ các phần còn lại của quả nhonhư pomace/marc, grapa, Calvados,…) và brandy trái cây (làm từ các loại quả khácnho như kirschwasser, slivovitz, raisin, lees,…) [26, 33]

1.1.2.5 Rum

Rum được chưng cất từ dịch lên men của nước mía, syro mía, mật mía hay cácphụ phẩm của mía đến độ cồn thấp hơn 95% V/V, có mùi vị và tính chất đặc trưng, độcồn đóng chai bằng hoặc trên 40% V/V [33]

1.1.2.6 Tequila

Tequila là loại rượu có nguồn gốc từ Mexico, được chưng cất từ dịch ngâm lênmen cây thùa xanh (Agave tequilana) trồng ở vùng Tequila và được chia thành hainhóm chính là 100% de agave (100% đường sử dụng lên men từ agave) và mixto (51%đường sử lên men từ agave và 49% đường từ nguồn khác) Tequila có mùi vị và tínhchất đặc trưng, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% V/V [26, 33]

1.1.2.7 Mescal

Mescal là loại rượu có nguồn gốc từ Mexico, được chưng cất từ dịch ngâm lên

men cây maguey (Agave americana L.), có mùi vị và tính chất đặc trưng, độ cồn đóng

chai bằng hoặc trên 40% V/V [33]

1.1.2.8 Rượu mùi

Rượu mùi là đồ uống được pha chế từ rượu chưng cất với nước, có thể bổ sungđường, dịch chiết trái cây và phụ gia thực phẩm Độ cồn đóng chai khoảng 20-45%V/V Có nhiều loại rượu mùi được sản xuất trên thế giới khác nhau chủ yếu bởi nguyênliệu sản xuất Nguyên liệu sản xuất từ berry, từ chocolate, cà phê, kem, crème liquor,hoa, trái cây, thảo dược, mật ong, hạt, whisky và một số nguyên liệu khác như rum,brandy, lòng đỏ trứng, trà đen, [10]

1.2 Giới thiệu bánh men thuốc bắc và quy trình sản xuất rượu Kim Sơn

1.2.1 Giới thiệu bánh men thuốc bắc

Bánh men thuốc bắc là một loại men rượu được sản xuất thủ công tại Việt nam.Mỗi địa phương và mỗi dân tộc có phương pháp sản xuất riêng Men rượu nếp chưng cấtKim Sơn là loại men 36 vị thuốc bắc, điều này đã làm nên sự khác biệt của sản phẩm này.Trong chế phẩm bánh men thuốc bắc chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấmmen và nấm mốc Thực chất, men thuốc bắc là canh trường không thuần khiết của hệ visinh vật có khả năng sinh trưởng hệ enzym, đường hóa men rượu Ngoài ra, đa số các vịthuốc bắc đều có mùi thơm Các hợp chất này có thể phản ứng với nhau và với những hợpchất khác, tạo ra những hợp chất mới Kết quả tạo ra mùi vị rất đặc trưng cho rượu cổtruyền [7] Thực tế, trong sản xuất người ta thường dùng kết hợp nhiều vị thuốc khác nhaunhưng thông thường, chỉ sử dụng 8- 10 vị Đặc biệt men rượu nếp Kim Sơn có sự kết hợpcủa 36 vị thuốc bắc tạo nên mùi vị đặc trưng của rượu

Qua khảo sát, các vị thuốc chính được thấy bao gồm: Nhục đậu khấu, Bạch truật,Nhục quế, Thảo quả, Cam thảo, Bạc hà, Tế tân, Uất kim, Tiểu hồi, Khung cùng, Phòngphong, Thạch cao, Tân lang, Mộc hương, Đinh hương, Thiên niên kiện, Trần bì, Bạch chỉ,Hoàng bá, Hoàng liên,… Các vị thuốc được kết hợp với nhau theo một tỷ lệ nhất

định theo kinh nghiệm để lại của người dân Nguyên liệu chính để sản xuât bánh menthuốc bắc là: bột gạo, men giống và các vị thuốc bắc Quy trình sản xuất như sau:

sung các vị thuốc bắc thu được men thuốc bắc Mỗi vị thuốc bắc chứa nhiều chất khác

nhau, có tác dụng khác nhau như: nhóm chất có giá trị dinh dưỡng với vi sinh vật (protein,glucid, lipid, vitamin, chất khoáng,…); nhóm chất có tác dụng dược lý sát trùng (các tinhchất nhựa, alcaloid và các glucozid) Chính nhóm chất này giúp hạn chế các vi sinh vậtkhông mong muốn từ môi trường ngoài trong quá trình lên men; và nhóm chất xơ, chấtmàu,… [7, 9] Do đó thuốc bắc vừa có tính kháng khuẩn vừa giảm sự tạp nhiễm các loài

visinh vật có hại, đồng thời có tác dụng kích thích sự sinh trưởng và phát triển của hệ

vi sinh vật chính trong bánh men

5

Quy trình sản xuất rượu nếp trắng Kim Sơn được trình bày trong sơ đồ sau:

Bánh men

Gạo nếp đem nấu thành cơm

Mục đích của quá trình nấu nguyên liệu là nhằm phá vỡ màng tế bào của bột,chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan trong dung dịch – hồ hóa tinh bột Khi đunnguyên liệu với nước, sẽ xảy ra hiện tượng trương nở, hòa tan các kết dính giữa các tếbào (pectin, tinh bột, pentozan…), dẫn đến làm giảm độ bền cơ học của nguyên liệu Ở

6

nhiệt độ khoảng 140 - 150 ºC thành tế bào sẽ bị phá vỡ, các hạt tinh bột sẽ tách ra và hòa tan trong dung dịch.

Để cơm nguội và rắc men thuốc bắc

Để cơm nhanh nguội, người ta thường trải cơm ra một cái nong thật to, đan từ tre Sau đó chờ đến khi nhiệt độ cơm còn khoảng 25 - 30 độ thì tiến hành rắc men thuốc bắc

36vị và trộn đều Tỷ lệ trộn men thường chiếm khoảng 3% so với tổng khối lượng cơm nấu

Quá trình lên men được chia làm 2 giai đoạn là lên men ẩm và lên men lỏng:Lên men ẩm

Quá trình lên men ẩm là quy trình để emzym amylase và vi khuẩn xúc tác thủyphân tinh bột Cơm đã trộn men được đem ủ trong khoảng 5 - 10 giờ để mốc mọc cảkhối cơm, sau đó vun thành đống, phủ kín bằng vải và giữ ở nơi thoáng mát, nhiệt độ

25 - 30 ºC trong 3- 4 ngày tùy thuộc thời tiết và nhiệt độ Mục đích của quá trình này là

để tạo điều kiện cho nấm mốc và vi khuẩn phát triển, tiết ra emzym đường hóa tinh bột.Cũng trong giai đoạn này, nấm men cũng bắt đầu phát triển và chuyển hóa một ítđường thành rượu

Lên men lỏng

Lên men lỏng là quá trình nấm men sử dụng đường tạo ra để lên men rượu Khicơm rượu có mùi thơm nhẹ của rượu, ăn thấy ngọt, có hơi cay vị của rượu thì chuyểnsang ủ trong chum vại kín với nước sạch theo tỷ lệ: 1 phần gạo/ 2 - 3 phần nước Thờigian ủ lỏng kéo dài khoảng 2 - 3 ngày Cơm rượu ủ trong điều kiện kín, nấm mốcngừng phát triển nhưng enzym tạo thành vẫn tiếp tục thủy phân tinh bột Trong giaiđoạn này, nấm men phát triển mạnh nhờ lượng oxy hòa tan trong nước và lượng đườngtạo thành, sau đó chuyển sang lên men rượu

Chưng cất

Khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành trưng cất để thu rượu thành phẩm Quátrình chưng cất rượu nhằm tách hỗn hợp rượu và nước có nhiệt độ sôi khác nhau Ở ápsuất thông thường, rượu sôi và bốc hơi ở nhiệt độ 78,5 ºC, nước sôi ở 100ºC nên rượuđược tách ra khỏi nước nhờ nhiệt độ sôi thấp hơn Dụng cụ để nấu rượu gồm một nồi

lớn, không cần vung Bên trên nồi này là một thùng tròn đóng bằng gỗ như cái trống,

có đặt máng và ống dẫn rượu ra ngoài, trên cùng thường là một chậu lớn đặt nghiêng.Trong chậu này đựng nước thường xuyên được thay để giữ lạnh Hơi rượu bốc lên từnồi dưới, gặp lạnh ở đáy chậu đựng nước lạnh phía trên, sẽ hóa lỏng mà theo mángchảy ra ngoài rồi được hứng vào chai

Lúc bỏ cơm rượu vào để nấu, người ta pha thêm nước theo liều lượng, dùng đấtsét trám thật kỹ giữa hai nồi, cùng chung quanh ống dẫn rượu để hơi rượu không bị bay

dầntheo thời gian chưng cất

Kết thúc quá trình lên men lỏng, cơm rượu được đêm chưng cất, thu được rượutrắng truyền thống Kim Sơn, Ninh Bình Thông thường với 10 kg gạo nếp thường cấtđược 3 - 5 lít rượu Tùy theo nồng độ rượu mong muốn mà người ta tiến hành pha trộncác loại rượu ở các khoảng thời gian chưng cất khác nhau

1.3 Ethanol và những tạp chất có liên quan trong quá trình chưng cất

1.3.1 Ethanol

Ethanol là thành phần chính có trong hầu hết thức uống có cồn có nguồn gốc từquá trình lên men carbohydrate với nấm men [25] Ethanol là chất lỏng không màutrong suốt, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng và vị cay [14]:

- Công thức cấu tạo: C2H5OH

- Nhiệt độ sôi: 78,5 º C

- Nhiệt độ nóng chảy: -114,1 º C

- Tỷ trọng: d=0,789 g/mL

Khi uống vào cơ thể, khoảng 20% ethanol được hấp thu ở dạ dày và 80% hấp thu

ở ruột non Rượu được hấp thu từ ruột sẽ theo tĩnh mạch cửa đến gan Tại đây, 90%ethanol được chuyển hóa, một phần nhỏ được bài tiết nguyên dạng qua mồ hôi, hơi thở vànước tiểu Ethanol được chuyển hóa chủ yếu bởi ADH ở bào tương của tế bào gan tạothành acetaldehyde Khi nồng độ ethanol trong máu đạt 100 mg/mL, ethanol được chuyểnhóa qua hệ MEOS (ở những người nghiện rượu) Acetaldehyde được hình thành

nhanh chóng bị oxy hóa thành acetate Acetate được chuyển hóa thành acetyl-CoA vàochu trình Crebs giải phóng CO2 và H2O [18, 22, 28].

Ethanol gây độc trên hầu hết các hệ cơ quan, một số triệu chứng nhiễm độc cóliên quan đến tác dụng của chất chuyển hóa acetaldehyde Ethanol tác động lên một sốprotein màng tham gia vào con đường truyền tín hiệu bao gồm các receptor dẫn truyềnthần kinh Tác động chính của ethanol liên quan đến sự gia tăng ức chế GABA tạireceptor GABA và ức chế receptor NMDA (N–methyl–D-aspartate), receptor củaglutamate [18, 22] Uống rượu vừa phải (khoảng 10 - 20g ethanol nguyên chất mỗingày) có tác dụng tốt trên hệ tim mạch Ngược lại, việc lạm dụng rượu có khả năng gâytổn thương các cơ quan trong cơ thể, đặc biệt là gan, dạ dày, thực quản, ruột, tuyến tụy

và não bộ, làm tăng khả năng ung thư trên các bộ phận [18]

1.3.2 Hợp chất cacbonyl

1.3.2.1 Acid cacboxylic

Acid cacboxylic là những hợp chất hữu cơ trong phân tử chứa ít nhất một nhómcarboxyl liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hay hydrogen bằng liên kết cộng hóatrị [14]

Carboxylic acid trong rượu chưng cất có nguồn gốc từ quá trình lên men chủyếu là các acid đơn chức mạch hở từ C1 đến C18 (đa số là mạch nhánh) và một phầnnhỏ là các acid thơm Acid acetic chiếm phần lớn trong tổng số acid, theo sau là aciddecanoic, acid octanoic và acid dodecanoic [25]

Các acid được hình thành trong quá trình sinh tổng hợp hoặc quá trình phân hủycác acid béo và sự phân hủy các amino acid ở Saccharomyces trong điều kiện kỵ khí,

số lượng tùy thuộc vào mỗi dòng nấm men Điều kiện lên men không tối ưu cũng lànguyên nhân hình thành các acid, đặc biệt là acid acetic (do vi khuẩn acetic acid) Cácacid thơm lẫn trong rượu có nguồn gốc từ những thùng sồi dùng để bảo quản, chủ yếu

là benzoic acid, o-/p-hydrobenzoic acid, gallic acid, cinamic acid, ferulic acid,coumaric acid, syringic acid, vanillic acid, góp phần vào hương vị của rượu [25, 32]

Trong rượu chưng cất, các acid có nhiệt độ sôi cao hơn ethanol nên ra sau, quátrình chưng cất diễn ra càng dài tương ứng với hàm lượng acid càng cao Hàm lượng

acid cao trong rượu không đảm bảo chất lượng sản phẩm, acid acetic nhiều làm chorượu có vị chua, sự hiện diện của các acid béo mạch ngắn tạo mùi vị khó chịu chorượu,… TCVN 7043:2013 không quy định hàm lượng acid trong rượu chưng cất [2].

1.3.2.2 Este

Este là sản phẩm của phản ứng giữa các acid (hữu cơ hoặc vô cơ) với alcohol.Este hữu cơ là dẫn xuất của carboxylic acid khi thay thế nhóm hydroxyl ở nhómcarboxyl bằng nhóm OR [14] Este trong rượu là sản phẩm của sự tổ hợp các acidcacboxylic và alcohol, chủ yếu là các ethyl este [26]

RCOOH + R’OH ↔ RCOOR’ + H2OCác este trong rượu chưng cất bao gồm este của carboxylic acid mạch hở từ C2đến C18 và este của các acid thơm Ethyl acetate chiếm hơn 50% trong tổng số este.Ethyl formate tạo nên mùi thơm đặc trưng cho rum với hàm lượng dao động 5-35mg/L Este của acid thơm hiện diện ít nhất trong rượu chưng cất, chủ yếu là benzoate

từ 40% đến 50% V/V sẽ có 15-20% lượng aldehyde liên kết với ethanol [25]

Ở hầu hết các loại rượu chưng cất acetaldehyde chiếm hơn 90% tổng sốaldehyde, ngoài ra, còn các aldehyde mạch hở khác từ C1 đến C12 (bão hòa hoặckhông bão hòa) và các aldehyde thơm [25]

Các aldehyde được sinh ra trong quá trình lên men, bay hơi trước ethanol vànằm trong dịch cất đầu của quá trình chưng cất Sự có mặt của aldehyde trong rượu sẽlàm tăng độc tính cho sản phẩm Khi vào cơ thể, aldehyde có khả năng gắn kết với cácprotein và DNA của tế bào gan gây tổn thương Acetaldehyde cùng các cytokine và cácgốc tự do kích thích quá trình hoạt hóa các tế bào ở trạng thái không hoạt động Các tếbào này sẽ biệt hóa thành các nguyên bào sợi cơ có khả năng sản xuất một lượng lớncollagen, proteoglycan và các glycoprotein như fibronectin và laminin lắng đọng bênngoài tế bào làm tăng quá trình tạo xơ và dẫn tới xơ gan [18, 26].

Aldehyde là tạp chất luôn có mặt trong các sản phẩm rượu và có thể điều chỉnhđược trong quá trình chế biến [26] TCVN 7043:2013 cho phép tự công bố hàm lượngaldehyde trong rượu trắng chưng cất [2]

1.3.2.4 Keton

Keton hay alkanone là những hợp chất hữu cơ có cấu trúc RC(=O)R’, với R vàR’ là những nhóm thế chứa cacbon có thể giống hoặc khác nhau [14] Keton trong rượuchưng cất gồm các monoketon và diketon mạch hở từ C3 đến C14, đa số là acetone

Ngoài ra, còn có các keton khác như butaone, 2-pentanone, 3-penten-2-one,

(E)-6-nonen-2-one, diacetyl, 2,3-pentanedione… [25]

Các keton được hình thành chủ yếu do sự oxy hóa các alcohol bậc hai được sinh

ra trong quá trình lên men [26] Sự tạo thành keton làm giảm một số độc tính cho rượugây nên bởi các alcohol tương ứng [26] TCVN 7043:2013 không quy định hàm lượngketon trong rượu chưng cất [2]

1.3.3 Alcohol

1.3.3.1 Methanol

Methanol là alcohol đơn giản nhất có công thức CH3OH [14] Trong rượu chưngcất, methanol có nguồn gốc từ sự phân giải các đại phân tử trong quá trình lên men nhưhemicelllulose, pectin, lignin và xylan Chủ yếu là sự phân giải pectin bởi pectin

methylestease [21].

Methanol là một chất được sinh ra trong quá trình lên men, bản thân methanol ítđộc nhưng các chất chuyển hóa của nó lại rất độc Khi vào cơ thể, methanol được chuyển

hóa bởi ADH tạo ra formaldehyde (độc gấp 33 lần methanol) gây ra các triệu chứnglâm sàng Formaldehyde sau đó nhanh chóng chuyển hóa thành formic acid (độc gấp 6lần methanol) bởi formaldehyde dehydrogenase, ức chế cytochrome oxidase trong thầnkinh thị giác làm xáo trộn dẫn truyền sợi trục Ngoài ra, formic acid còn liên quan đếnmức độ toan máu và mức độ gia tăng khoảng trống anion Cuối cùng, formic acid đượcchuyển hóa thành CO2 và nước Methanol ảnh hưởng chủ yếu lên hệ thần kinh trungương với các triệu chứng say rượu, ngủ gà, sững sờ, co giật hay hôn mê [18, 21].

Hình 3: Quá trình chuyển hóa methanol trong cơ thể

Hàm lượng methanol vượt quá chỉ tiêu cho phép có thể dẫn đến ngộ độc chongười sử dụng [18] TCVN 7043:2013 quy định hàm lượng methanol có trong 1 Lethanol 100º không lớn hơn 2000 mg [2]

1.3.3.2 Alcohol bậc cao

Alcohol bậc cao là những alcohol từ C3 trở lên lẫn trong thức uống có cồn [26].Rượu bậc cao trong rượu chưng cất thường là 1-propanol, 2-methylpropanol, 2-methylbutanol, 3-methylbutanol và phenethyl alcohol được sinh ra trong quá trình lênmen bởi các phản ứng sinh hóa biến đổi cacbohydrate và các amino acid [25]

Khi vào cơ thể, rượu bậc cao được chuyển hóa bởi ADH tạo thành các aldehyde

và keton tương ứng, độc tính (dựa trên giá trị LD50) tùy thuộc vào chất chuyển hóa.Chất chuyển hóa của isobutanol là 2-methyl propanal có giá trị LD50 nhỏ hơn (độ độccao hơn) nên hàm lượng rượu bậc cao được tính theo isobutanol [27]

TCVN 7043:2013 không quy định hàm lượng rượu bậc cao, tính theo metyl-2propanol-1, mg/l ethanol 100o trong rượu trắng chưng cất [2]

1.3.4 Furfural

Furfural là hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ phụ phẩm nông nghiệp như bã mía, lõingô, vỏ trấu, thân lau sậy, mùn cưa, Furfural là một aldehyde dị vòng thơm, ở trạng

thái lỏng dạng dầu, không màu, có mùi hạnh nhân Furfural trong rượu được tạo ra từ quátrình dehydrate các pentose, chủ yếu là xylose khi lên men (xylose là sản phẩm phân hủycủa hemicellulose, xylan,…và là sản phẩm chuyển hóa của glucose qua nhiều bước)

Hình 4: Sơ đồ hoạt động máy sắc ký khíMẫu được bơm vào buồng pha động theo dòng khí mang đưa đến cột sắc ký (phatĩnh) Mẫu khi đi qua cột này sẽ được hấp phụ lên pha tĩnh Sau đó, các chất lần lượt táchkhỏi cột theo dòng khí ra ngoài và được ghi nhận bởi đầu dò Từ các tín hiệu nhận được,máy tính sẽ xử lý và biểu hiện kết quả bằng sắc ký đồ Các chất được xác định nhờ giá

trị thời gian lưu trên sắc ký đồ Hệ thống sắc ký khí bao gồm các thành phần cơ bản như sau [17, 23]:

- Nguồn cung cấp khí mang: bình chứa khí hoặc các thiết bị sinh khí Khí mangthường là khí có phân tử lượng nhỏ, phải đảm bảo yêu cầu trơ về mặt hóa học, đảm bảotinh khiết và phù hợp với từng loại detector Một số loại khí mang thường dùng là heli,nitơ, hydro, argon,… Đi kèm với bình cấp khí mang còn có van giảm áp, đồng hồ kiểmtra lưu lượng khí

- Buồng tiêm mẫu: mẫu phân tích được tiêm nhanh vào dòng pha động với mộthàm lượng vừa đủ bằng kỹ thuật bơm tay hoặc bơm tự động Mẫu được tiêm qua đệmsilicon chịu nhiệt vào buồng hóa hơi, buồng này được đốt nóng tới nhiệt độ thích hợp

và nối với cột tách Có nhiều kỹ thuật tiêm mẫu khác nhau Trong sắc ký mao quản,lượng mẫu rất ít (cỡ nanogram) và lưu lượng dòng khí cũng rất nhỏ (0,5-5 ml/phút) nênmẫu có thể được đưa vào cột theo các hình thức:

- Kỹ thuật tiêm chia dòng (split)

- Kỹ thuật tiêm không chia dòng (splitness)

- Kỹ thuật tiêm thẳng vào cột (on-column)

- Cột và lò cột: chương trình nhiệt độ cột của sắc ký khí là thông số rất quan trọngcần kiểm soát chính xác và lò cột đảm nhiệm nhiệm cụ này Trong sắc ký khí có hailoại cột là cột nhồi và cột mao quản Ngày nay do nhiều ưu điểm nên cột mao quảnthường được sử dụng phổ biến

- Đầu dò: dùng phát hiện tín hiệu để định tính và định lượng các chất cần phântích Có nhiều loại đầu dò khác nhau tùy theo mục đích phân tích như đầu dò ion hóangọn lửa (FID), đầu dò dẫn nhiệt (TCD), đầu dò cộng kết điện tử (ECD), đầu dòquang hóa ngọn lửa (FPD), đầu dò Nitro- photpho (NPD), đầu dò khối phổ

- Bộ phận ghi nhận tín hiệu: ghi nhận tín hiệu do đầu dò phát hiện

* Các loại pha tĩnh trong sắc ký khí: trong sắc ký khí, pha tĩnh đóng vai trò chủ yếu trongviệc tách các chất khỏi nhau Tùy thuộc vào bản chất của chất phân tích mà chọn pha tĩnhthích hợp Các loại pha tĩnh có thể được xếp vào 4 nhóm chính dựa vào tính

phân cực của nó, bao gồm: nhóm không phân cực, nhóm phân cực yếu, nhóm phân cực trung bình và nhóm phân cực cao [17, 30].

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một số mẫu rượu nếp chưng cất tại huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình

Ký hiệu mẫu rượu

- Cồn kế

- Nhiệt kế

16

- Một số dụng cụ thủy tinh thông thường: buret, pipet, bình định mức,…

Tất cả các hóa chất đều thuộc hóa chất tinh khiết phân tích

2.3 Một số phương pháp xác định hàm lượng ethanol, methanol và aldehyde trong rượu chưng cất

2.3.1 Xác định hàm lượng ethanol

2.3.1.1 Phương pháp đo tỷ trọng

Dựa trên nguyên lý tỷ trọng của dung dịch ethanol trong nước càng thấp khihàm lượng ethanol trong nước càng cao, do đó đo tỉ trọng dung dịch sẽ suy ra đượchàm lượng ethanol [3]

2.3.1.2 Phương pháp sử dụng cồn kế

Về bản chất đây là phương pháp đo tỉ trọng, độ chìm của cồn kế trong dung dịch

sẽ cho biết hàm lượng ethanol [3]

2.3.2 Xác định hàm lượng methanol

2.3.2.1 Phương pháp sắc ký khí

Hàm lượng methanol trong rượu xác định theo phương pháp sắc ký khí sử dụngchuẩn nội n-butanol: thêm vào cả mẫu chuẩn lẫn mẫu thử những lượng bằng nhau củan-butanol tinh khiết, rồi tiến hành sắc ký trong cùng điều kiện Từ dữ kiện về chiều cao(hoặc diện tích) pic và nồng độ của chuẩn, chuẩn nội và mẫu thử, có thể xác định đượchàm lượng methanol trong mẫu rượu [5, 6]

2.3.2.2 Phương pháp so màu

Nguyên tắc

Oxy hóa methanol trong rượu thử bằng KMnO4 trong môi trường acid H2SO4tạo ra formaldehyde [19]:

5CH3OH + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5HCHO + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Cho phần mẫu thử tác dụng với thuốc thử fucsin sulfit sau khi đã oxi hóa methanolthành aldehyd focmic So màu của dung dịch thu được với màu của dung dịch chuẩn [5]

2.3.3.2 Phương pháp so màu

Nguyên tắc

Lượng nhỏ aldehyde được định lượng theo phương pháp so màu dựa trên phảnứng của aldehyde với fucshin và NaHSO3 tạo ra hợp chất màu hồng [12] Cho thuốcthử fuchsine–bazơ tác dụng với rượu thử và rượu có hàm lượng aldehyde đúng tiêuchuẩn, màu của dung dịch rượu thử không được đậm hơn màu của dung dịch aldehydetiêu chuẩn [4]

Hình 5: Phản ứng màu giữa aldehyde và thuốc thử fuchine-sulfite

Tiến hành khảo sát khoảng nồng độ của các mẫu rượu cần phân tích và phadãy các dung dịch acetaldehyde chuẩn có dải nồng độ bao trùm nồng độ của các mẫu

2.3.3.3 Phương pháp sắc ký khí

Nguyên tắc:

Định lượng theo phương pháp chuẩn ngoại: so sánh chiều cao pic của aldehydetrong mẫu rượu thử với chiều cao pic của aldehyde chuẩn từ đó tính được nồng độ củaaldehyde trong mẫu thử [6, 29]

Phương pháp sắc ký khí dùng để xác định hàm lượng acetaldehyde Do ở hầuhết các loại rượu chưng cất, acetaldehyde chiếm đến hơn 90% tổng số các loạialdehyde nên việc xác định hàm lượng acetaldehyde có thể đánh giá được hàm lượngaldehyde nói chung có mặt trong rượu

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1 Xác định hàm lượng ethanol

Quy trình xác định hàm lượng ethanol trong rượu bằng cồn kế được tóm tắttrong sơ đồ sau:

Rượu mẫu

Ống đong 100 mL

Gía trị đọc được trên cồn kế

+ Gía trị đọc được trên nhiệt Tra phụ lục B

KẾT QUẢHình 6: Quy trình xác định hàm lượng ethanolKết quả độ cồn của 12 MR chưng cất Kim Sơn được xác định bằng phương pháp sử dụng cồn kế và được quy đổi về độ cồn ở 20 CC̊ như bảng sau:

20

Bảng 2: Hàm lượng ethanol trong 12 mẫu rượu chưng cất Kim Sơn

độ dòng qua cột (từ 1 ml/phút – 3 ml/ phút) Tuy nhiên do điều kiện tại Phòng thínghiệm của Khoa không có loại cột sắc ký 23% Carbowax mà sử dụng cột Rxi-5Sil vàcột Supelcowax TM 10-24080, kết quả hai cột này không thể tách được pic methanol

ra khỏi pic ethanol, nhưng lại có thể tách tốt acetaldehyde Do đó hệ này được dùng đểxác định hàm lượng acetaldehyde có trong rượu

3.2.2 Phương pháp so màu

Hàm lượng methanol trong rượu chưng cất được xác định theo TCVN8009:2009 bằng phương pháp so màu

0,2 ml mẫu thử 0,2 ml methanol chuẩn

Thêm vào mỗi ống 5 ml dd KMnO4+ 0,4 ml H2SO4 loãng

Đậy nút, lắc đều

3 phút

1 ml acid oxalic bão hòa

1 ml H2SO4 đậm đặcVàng nhạt

5 ml fucsin sulfitMất màu hoàn toàn

35 phút

SO SÁNH MÀUHình 7: Quy trình so màu xác định hàm lượng methanol trong rượu

Hàm lượng methanol (H) được tính bằng số mg methanol có trong 1L ethanol

100 C̊theo công thức:

về hàm lượng methanol trong MR quy về độ cồn 100 thể hiện trong bảng 3.