xác định ethanol methanol và acetaldehyde trong một số mẫu rượu địa phương bằng phương pháp gc ms

17 1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PMhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo u

Trang 1

GC-MS

Ngành: HÓA PHÂN TÍCH Mã ngành: 8440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcm

140Thursday, June 13, 20249:17:53 PM9:17:53 PM140Thursday, June 13, 20249:17:53 PM9:17:53 PM140Thursday, June 13, 20249:17:53 PM9:17:53 PM

hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcm

hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmhghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcm

140hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty eo uhah jueotee viet hcmThursday, June 13, 2024

Trang 2

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quốc Thắng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 25 tháng 06 năm 2022

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 - Chủ tịch Hội đồng 2 - Phản biện 1

3 - Phản biện 2 4 - Ủy viên 5 - Thư ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Phạm Thị Minh Trang MSHV: 19000271 Ngày, tháng, năm sinh: 27/07/1992 Nơi sinh: Long An

I TÊN ĐỀ TÀI:

Xác định ethanol, methanol và acetaldehyde trong một số mẫu rượu địa phương bằng phương pháp GC-MS

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Xây dựng quy trình xác định riêng lẻ ethanol, methanol và acetaldehyde sử dụng phương pháp UV-Vis và thiết bị GC-MS So sánh giữa các phương pháp phân tích

 Xây dựng và phát triển phương pháp xác định đồng thời hàm lượng ethanol, methanol và alcetaldehyde bằng thiết bị GC-MS và khảo sát các điều kiện phân tích trên thiết bị

 Thẩm định quy trình phân tích

 Ứng dụng phương pháp trong phân tích một số mẫu rượu địa phương

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 07/06/2021 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Quốc Thắng

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 …

Trang 4

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ từ Qúy Thầy, Cô, anh chị đồng nghiệp, gia đình và bạn bè Để luận văn được hoàn thành như ngày hôm nay, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Thầy TS Nguyễn Quốc Thắng là người định hướng và hướng dẫn khoa học Thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tôi xin được thể hiện lòng biết ơn trân trọng nhất tới GS.TS Lê Văn Tán đã có những nhận định góp ý và những lời khuyên chân thành về chuyên môn để giúp tôi hoàn thiện đề tài nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn dến thầy trưởng khoa PGS.TS Nguyễn Văn Cường cùng toàn thể quý Thầy, Cô tại Khoa Công Nghệ Hóa học đã tận tình dạy dỗ, hỗ trợ về điều kiện cơ sở vật chất trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo Chi cục Kiểm định Hải quan 3 cùng các anh, chị đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên và tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể nỗ lực hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu của mình

Trang 5

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Trong nghiên cứu đã này, chúng tôi đã xây dựng được quy trình xác định các thành phần ethanol, methanol và acetaldehyde bằng phương pháp quang phổ UV-Vis Kết quả thẩm định cho thấy phương pháp phân tích có độ chính xác đạt yêu cầu với độ thu hồi ethanol là 96 – 103%, methanol là 88 – 101% và acetaldehyde 97 – 104%; độ lặp lại cho giá trị RSD ≥ 3%; giới hạn phát hiện cũng ở mức thấp dưới 3 mg/L So sánh với phương pháp GC-MS cho thấy cả hai phương pháp đều đạt yêu cầu tuy nhiên phương pháp GC-MS có thể thực hiện trong khoảng nồng độ 50-2400 mg/L đối với ethanol và 5-240 mg/L với các tác chất còn lại với hệ số tương quan 0,999 Đồng thời, chúng tôi cũng xây dựng được phương pháp xác định đồng thời ethanol, methanol, acetaldehdye và ethylacetate Thiết lập các điều kiện phân tích GC-MS bao gồm: điều kiện headspace tại 70 oC trong thời gian10 phút; tốc độ gia nhiệt và tốc độ dòng lần lượt là 3 oC/phút và 1,2 mL/phút Tổng thời gian phân tích đồng thời cả 3 hợp chất ethanol, methanol và acetaldehyde của phương pháp là 8 phút Kết quả thẩm định phương pháp cho thấy phương pháp phân tích đồng thời có độ chính xác cao đạt yêu cầu cầu với độ thu hồi 94 – 107%, độ lặp lại cho giá trị RSD <3%, giới hạn phát hiện của từng chất phân tích < 3 mg/L Phương pháp đã được ứng dụng để phân tích một số mẫu đồ uống có cồn tại địa phương Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng ethanol trong sản phẩm phù hợp với công bố của đơn vị sản xuất Dựa vào hàm lượng ethanol, methanol, acetaldehyde và ethylacetate trong cùng một mẫu có thể đánh giá sơ bộ và phân biệt một số sản phẩm đồ uống có cồn đặc biết là mẫu rượu chưng cất và rượu pha chế

Từ khóa: ethanol, methanol, acetaldehyde, GC-MS, rượu, bia

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 6

ABSTRACT

This study has developed a procedure for the single determination of ethanol, methanol, and acetaldehyde components by a conventional method using UV-Vis instrument to measure optical absorbance The validation results show that the analytical method has satisfactory accuracy with the recovery of ethanol of 96 - 103%, methanol of 88 - 101% and acetaldehyde 97 - 104% of repeatability for RSD values ≥ 3%, the detection limit is also low below 3 mg/L In to the GC-MS method that both methods are satisfactory however the GC-MS method can perform in the concentration range of 50-2400 mg/L for ethanol and 5-240 mg/L for remaining substances with a determination coefficient of 0.994 This study also develops a method for the simultaneous determination of ethanol, methanol, and acetaldehyde The setting of GC-MS analysis conditions included headspace temperature 70 oC for 10 min, temperature rate and flow rate was 3 oC/min and 1.2 mL/min, respectively The total analysis time of the method was 8 min The method validation results show that the analytical method has a satisfactory high accuracy with the recovery of 94 - 107%, the repeatability for the RSD value <3%, the detection limit of Analytical method <3mg/L The method has been applied to the analysis of several local alcoholic beverage samples The analysis results show that the ethanol concentration in the product is consistent with the announcement of the manufacturer Based on the concentration of ethanol, methanol, acetaldehyde and ethylacetate in the same sample, it is possible to preliminarily evaluate and distinguish some alcoholic beverage products, especially distilled and mixed alcohol samples

Key words: ethanol, methanol, acetaldehyde, GC-MS, wine, beer

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Phạm Thị Minh Trang là học viên cao học ngành Hóa phân tích lớp CHHOPT9A của trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu được tiến hành công khai, minh bạch dựa trên sự sự hướng dẫn nhiệt tình của giảng viên TS Nguyễn Quốc Thắng Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác và các số liệu được sử dụng trong luận văn đều có trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Các số liệu và tài liệu sử dụng trong bài hoàn toàn trung thực và không sao chép kết quả của bất kỳ công trình nghiên cứu nào Nếu phát hiện có bất kỳ sự sao chép nào, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước bộ môn, khoa và nhà trường

Trang 8

1.2.2 Chuyển hóa methanol trong cơ thể 7

1.2.3 Cơ chế bệnh sinh ngộ độc methanol 8

1.2.4 Liều gây độc 10

1.2.5 Triệu chứng ngộ độc methanol 11

1.3 Acetaldehyde 12

1.4 Butanol 12

1.5 Sản phẩm đồ uống có cồn và yêu cầu quy chuẩn an toàn đối với sản phẩm đồ uống có cồn 13

1.5.1 Phân loại sản phẩm đồ uống cồn qua chưng cất 13

1.5.2 Phân loại đồ uống cồn không qua chưng cất 15

1.5.3 Yêu cầu quy chuẩn an toàn đối với sản phẩm đồ uống có cồn 17

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 9

1.6 Những tạp chất liên quan đến quá trình chưng cất 19

1.7.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 23

1.7.4 Phương pháp điện hóa 24

1.7.5 Các phương pháp vật lý xác định hàm lượng ethanol 24

1.8 Kết luận về nghiên cứu tổng quan 24

1.8.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về 24

2.3 Phương pháp nghiên cứu: 29

2.3.1 Phương pháp UV-Vis phân tích ethanol, methanol và acetaldehyde 29

2.3.2 Phân tích hàm lượng methanol, acetaldehyde và ethanol bằng GC-MS 33 2.3.3 Phân tích đồng thời hàm lượng ethanol, methanol, acetaldehyde bằng GC-MS 35

Trang 10

3.1 Phân tích hàm lượng acetaldehyde, ethylacetate, methanol và ethanol trong

rượu, bia 39

3.1.1 Phân tích hàm lượng acetaldehyde 39

3.1.2 Phân tích hàm lượng methanol 46

3.1.3 Phân tích hàm lượng ethanol 53

3.1.4 Kết luận 60

3.2 Phân tích đồng thời bằng thiết bị GC-MS 62

3.2.1 Nghiên cứu điều kiện phân tích đồng thời trên thiết bị GC-MS 62

3.2.2 Phân tích đồng thời hàm lượng hỗn hợp 2 chất trên thiết bị GC-MS 73

3.2.3 Phân tích đồng thời bằng thiết bị GC-MS 79

Trang 11

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hóa rượu 4

Hình 1.2 Quy trình chuyển hóa methanol trong cơ thể 8

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình nghiên cứu 29

Hình 2.2 Quy trình xác định acetaldehyde 30

Hình 2.3 Quy trình xác định methanol 31

Hình 2.4 Quy trình xác định ethanol 32

Hình 3.1 Phổ hấp thụ của phức màu acetaldehyde ở các nồng độ khác nhau 39

Hình 3.2 Đường chuẩn phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ acetaldehyde 40

Hình 3.3 Đường chuẩn phụ thuộc của nồng độ Acetaldehyde 43

Hình 3.4 Phổ hấp thụ của phức màu methanol ở các nồng độ khác nhau 46

Hình 3.5 Đường chuẩn phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ methanol 47

Hình 3.6 Đường chuẩn phụ thuộc của nồng độ methanol 50

Hình 3.7 Phổ hấp thụ phức màu ethanol ở các nồng độ khác nhau 53

Hình 3.8 Đường chuẩn phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ ethanol 54

Hình 3.9 Đường chuẩn phụ thuộc của nồng độ ethanol 57

Hình 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ Headspase đến diện tích pic của chất phân tích 63

Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian ủ Heaspase 64

Hình 3.12 Ảnh hưởng của nhiệt độ Detector 65

Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ Inlet 66

Hình 3.14 Sắc ký đồ các chất phân tích và nội chuẩn tại tốc độ gia nhiệt 3 oC 67

Hình 3.15 Ảnh hưởng của tỉ lệ chia dòng 71

Hình 3.16 Đường chuẩn phụ thuộc của ethanol 74

Hình 3.17 Đường chuẩn phụ thuộc của acetaldehyde 74

Hình 3.18 Đường chuẩn phụ thuộc của ethanol 77

Hình 3.19 Đường chuẩn phụ thuộc của methanol 77

Hình 3.20 Đường chuẩn phụ thuộc nồng độ và tỉ lệ diện tích pic của acetaldehyde và methanol 80

Hình 3.21 Đường chuẩn phụ thuộc nồng độ và tỉ lệ diện tích pic của ethanol 80

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 12

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Chỉ tiêu mức hàm lượng methanol của một sản phầm đồ uống có cồn 18

Bảng 1.2 Chỉ tiêu hóa học của sản phẩm rượu trắng 18

Bảng 2.1 Điều kiện thiết bị phân tích 33

Bảng 2.2 Chương trình nhiệt độ tách cột 35

Bảng 2.3 Nồng độ đường chuẩn của từng chất phân tích 36

Bảng 3.1 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ acetaldehyde 40

Bảng 3.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân tích acetaldehyde bằng quang phổ UV-Vis 41

Bảng 3.3 Độ lặp lại của phương pháp xác định actadehyde 41

Bảng 3.4 Độ tái lặp của phương pháp xác định acetaldehyde 42

Bảng 3.5 Hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định acetaldehyde 42

Bảng 3.6 Sự phụ thuộc tỉ lệ diện tích pic chuẩn acetaldehyde/nội chuẩn vào nồng độ acetaldehyde 43

Bảng 3.7 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân tích acetaldehyde bằng GC-MS 44

Bảng 3.8 Độ lặp lại của phương pháp xác định acetaldehyde bằng GC-MS 44

Bảng 3.9 Độ tái lặp của phương pháp xác định acetaldehyde bằng GC-MS 44

Bảng 3.10 Hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định acetaldehyde bằng GC-MS 45

Bảng 3.11 So sánh phương pháp trong phân tích acetaldehyde 45

Bảng 3.12 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ methanol 47

Bảng 3.13 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân tích methanol bằng quang phổ UV-Vis 48

Bảng 3.14 Độ lặp lại của phương pháp xác định methanol 48

Bảng 3.15 Độ tái lặp của phương pháp xác định methanol 49

Bảng 3.16 Hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định methanol 49

Bảng 3.17 Sự phụ thuộc tỉ lệ diện tích pic chuẩn methanol/nội chuẩn vào nồng độ methanol 50

Bảng 3.18 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp GC-MS trong phân tích methanol 51

Bảng 3.19 Độ lặp lại của phương pháp xác định methanol bằng GC-MS 51

Bảng 3.20 Độ tái lặp của phương pháp xác định methanol bằng GC-MS 51

Bảng 3.21 Hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định methanol bằng GC-MS 52

Bảng 3.22 So sánh hai phương pháp trong phân tích methanol 52

Bảng 3.24 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp quang phổ UV-Vis trong phân tích ethanol 55

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 13

Bảng 3.25 Độ lặp lại của phương pháp xác định ethanol 55

Bảng 3.26 Độ tái lặp của phương pháp xác định ethanol 56

Bảng 3.27 Hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định ethanol 56

Bảng 3.28 Sự phụ thuộc tỉ lệ diện tích pic chuẩn ethanol/nội chuẩn vào nồng độ ethanol 57

Bảng 3.29 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp GC-MS trong phân tích ethanol 58

Bảng 3.30 Độ lặp lại của phương pháp xác định ethanol bằng GC-MS 58

Bảng 3.31 Độ tái lặp của phương pháp xác định ethanol bằng GC-MS 58

Bảng 3.32 Hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định ethanol bằng GC-MS 59

Bảng 3.33 So sánh hai phương pháp trong phân tích ethanol 59

Bảng 3.34 Đại lượng cơ bản của sắc ký tại chương trình nhiệt 68

Bảng 3.35 Đại lượng cơ bản của sắc ký tại các tốc độ dòng 70

Bảng 3.45 Độ lặp lại của phương pháp phân tích bằng GC-MS 82

Bảng 3.46 Độ tái lặp của phương pháp phân tích bằng GC-MS 82

Bảng 3.47 Hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích bằng GC-MS 82

Bảng 3.48 Kết quả phân tích mẫu thực bằng phương pháp đo màu 84

Bảng 3.49 Kết quả phân tích mẫu thực bằng phương pháp GC-MS 85

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 14

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Acetyl CoA Acetyl coenzyme A

FAD Flavin adenine dinucleotide

GC-MS Gas chromatography–mass spectrometry (Sắc ký khí ghép nối khối phổ)

NADH Nicotinamide adenine dinucleotide

NMR Nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân)

LOD Limit of detection (Giới hạn phát hiện)

LOQ Limit of quantitation (Giới hạn định lượng)

S/N Signal to noise ratio (Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu nền)

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 15

MỞ ĐẦU

Về tính cấp thiết của đề tài : Rượu, bia là loại đồ uống có cồn quen thuộc trong thị

trường thức uống ở Việt Nam Đồ uống có cồn là một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, mang lại lợi ích cho cả thể chất và tâm hồn với mức tiêu thụ vừa phải trong cơ thể Trong quá trình sản xuất, tất cả các loại đồ uống có cồn đều trải qua quá trình lên men, đặc biệt là lên men rượu, theo đó đường được chuyển hóa thành ethanol và nhiều sản phẩm phụ khác Hiện nay, có nhiều loại men khác nhau thúc đẩy chuyển đổi đường thành ethanol, vì vậy có thể tạo ra nhiều sản phẩm đồ uống với hương vị đặc trưng, do đó góp phần tạo nên sự đa dạng phong phú cho đồ uống có cồn Chính vì sự đa dạng trong quy trình sản xuất đồ uống có cồn, do đó, ngoài thành phần chính là ethanol, trong đồ uống có cồn còn hương liệu và những sản phẩm phụ khác không có lợi cho sức khoẻ Do đó, việc kiểm tra hàm lượng các ethanol và các sản phẩm phụ độc hại như methanol, acetaldehyde có trong đồ uống có cồn là quan trọng và cần thiết để đảm bảo sức khoẻ người tiêu dùng

Tình hình nghiên cứu: Trong những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu về xác định

đồng thời ethanol, methanol và acetaldehyde J Chlatter và cộng sự (2014) thực hiện xác định đồng thời methanol, acetaldehyde, acetone và ethanol trong máu người bằng thiết bị GC-FID Một phương pháp đơn giản để xác định đồng thời acetaldehyde, acetone, methanol và ethanol trong khí quyển bằng thiết bị GC-FID thực hiện bởi Fernanda F Giubbina và cộng sự (2017)

Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu: Nghiên cứu một phương pháp phân tích nhanh chóng, chính xác, đơn giản xác định đồng thời hàm lượng ethanol, methanol và alcetaldehyde trong đồ uống có cồn và trở thành phương pháp kiểm tra chất lượng

tiêu chuẩn cho các cơ sở sản xuất

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 16

Mục tiêu nghiên cứu :

 Ứng dụng phương pháp xác định hàm lượng ethanol, methanol và acetaldehyde bằng thiết bị UV-Vis trong phân tích đồ uống có cồn, bước đầu thực hiện phân loại mẫu đồ uống có cồn

 Xây dựng và phát triển phương pháp xác định đồng thời ethanol, methanol và alcetaldehyde trong đồ uống có cồn sử dụng thiết bị sắc ký ghép nối khối phổ (GC-MS), ứng dụng phương pháp cơ sở đánh giá nguồn gốc sản phẩm bia rượu

Nội dung nghiên cứu :

1 Xây dựng quy trình xác định riêng lẻ ethanol, methanol và acetaldehyde sử dụng phương pháp UV-Vis và thiết bị GC-MS So sánh giữa các phương pháp phân tích 2 Xây dựng và phát triển phương pháp xác định đồng thời hàm lượng ethanol, methanol và alcetaldehyde bằng thiết bị GC-MS và khảo sát các điều kiện phân tích trên thiết bị

Trang 17

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về ethanol

1.1.1 Tính chất ethanol

Ethanol còn được gọi là rượu etylic, rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu cơ Ethanol là thành phần chính có trong hầu hết thức uống có cồn có nguồn gốc từ quá trình lên men carbohydrate với nấm men [1] Ethanol tồn tại trong tự nhiên, là một sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa đường nhờ men Ethanol thường được tìm thấy trong quả chín Nó cũng có thể tạo ra từ quá trình nẩy mầm của nhiều loại cây trồng

Ethanol là chất lỏng không màu trong suốt, dễ bay hơi, dễ cháy, tan vô hạn tron nước có mùi đặc trưng và vị cay [2] Sở dĩ ethanol tan vô hạn trong nước và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với este hay aldehyde là do sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử rượu với nhau và với nước Các đặc tính vật lý và hóa học của ethanol chủ yếu do nhóm hydroxyl Ethanol mang tính chất của một alcohol đơn chức, tham gia các phản ứng như ete hóa, hay este hóa, phản ứng thế nhóm OH, phản ứng oxy hóa tạo aldehyde

1.1.2 Chuyển hóa ethanol trong cơ thể

Khi uống vào cơ thể, khoảng 20% ethanol được hấp thụ ở dạ dày và 80% hấp thụ ở ruột non Rượu được hấp thụ 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 và nước tiểu

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 18

Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hóa rượu

 Bước 1: Xúc tác bởi enzyme alcohol dehyrogenase, chủ yếu trong gan Coenzyme là nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) có vài trò vận chuyển điện tử, ethanol được oxy hóa thành acetaldehyd và NAD+ chuyển thành NADH và H+

 Bước 2: Xúc tác bởi enzym aldehyde dehydrogenase (ALDH), acetaldehyde được oxy hóa thành acid acetic; NAD+ tạo thành NADH Phản ứng ALDH là phản ứng một chiều

 Bước 3: Phần lớn các acid acetic được sản xuất bởi quá trình oxy hóa acetaldehyde ở gan được vận chuyển đến các mô ngoại vi, nơi nó được hoạt hóa để tạo acetyl CoA Acetyl CoA cũng là chất chuyển hóa quan trong của tất cả các carbohydrate phân tử lớn, chất béo protein dư thừa Như vậy, sản phẩm chuyển hóa từ alcohol cũng như các sản phẩm cùng loại được sản xuất từ quá trình oxy hóa carbohydrate, chất béo và protein, bao gồm carbon dioxide, các acid béo, các xetone và cholesterol; trong đó sản phẩm được hình thành phụ thuộc vào trạng thái năng lượng và các điều kiện dinh dưỡng và nội tiết Khi uống một lượng rượu lớn ethanol sẽ chuyển hóa qua Cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) ở gan để tạo thành các gốc tự do pha hủy gan hoặc enzyme catalase (chủ yếu ở não) gây rối loạn dẫn truyền thần kinh [3]

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 19

1.1.3 Độc tính ethanol

Ethanol gây độc trên hầu hết các hệ cơ quan, một số triệu chứng nhiễm độc có liên quan đến tác dụng của chất chuyển hóa acetaldehyde Ethanol tác động lên một số protein màng tham gia vào con đường truyền tín hiệu bao gồm các receptor dẫn truyền thần kinh Tác động chính của ethanol liên quan đến sự gia tăng ức chế GABA tại receptor GABA và ức chế receptor NMDA (N–methyl–D-aspartate), receptor của glutamate Uống rượu vừa phải (khoảng 10 - 20g ethanol nguyên chất mỗi ngày) có tác dụng tốt trên hệ tim mạch Ngược lại, việc lạm dụng rượu có khả năng gây tổn 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 [4]

Ngộ độc rượu cấp gây ra nhiều rối loạn tâm thần và thể lực Thường do uống quá nhiều rượu, liều gây độc thay đổi tuy thuộc mỗi cơ thể, thường rất cao ở người nghiện rượu Trên lâm sàng thường có các triệu chứng qua các giai đoạn và tổn thương ở nhiều cơ quan khác nhau:

 Giai đoạn kích thích: sảng khoái, hưng phấn thần kinh (vui vẻ, nói nhiều), giảm khả năng tự kiềm chế (mất điều hòa, kích thích, hung hãn) Vận động phối hợp bị rối loạn: đi đứng loạng choạng

 Giai đoạn ức chế: tri thức giảm dần, giảm khả năng tập trung, lú lẫn Phản xạ gân xương giảm, trương lực cơ giảm Giãn mạch ngoại vi

 Giai đoạn hôn mê: Hôn mê, thở yếu hoặc ngừng thở dẫn đến suy hô hấp, viêm phổi sặc Giãn mạch, tụt huyết áp, rối loạn nhịp tim, tụy mạch, hạ thân nhiệt, hạ đường huyết Co giật, tiêu cơ vân, rối loại điện giải, toan chuyển hóa Những người uống rượu thường xuyên kể cả uống ít, cũng có thể dẫn tới xơ gan, tổn thương tim, tim to và gan nhiễm mỡ [5]

Các kết quả lâm sàng và nồng độ ethanol trong máu có thể được phân loại như sau (nồng độ ước tính sơ bộ) [6]: Nhiễm độc hoặc ói mửa: 0,125-0,2% (v/v) (100-150 mg/100mL); Mất cơ phối hợp: 0,2-0,25% (v/v) (150-200 mg/100mL); Giảm mức độ

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 20

ý thức: 0,25-0,4% (v/v) (200-300 mg/100mL); Tử vong: 0,4-0,6% (v/v) (300-500 mg/100mL)

1.1.4 Ứng dụng của ethanol

Với đặc tính hóa lý của nó nên ethanol được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề Trong công nghiệp hóa chất, ethanol được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào để tổng hợp nên các hợp chất khác Nhờ khả năng tan vô hạn trong nước và có thể hòa tan được nhiều hợp chất hữu cơ có độ phân cực thấp mà nó dùng như dung môi trong sơn, bút đánh dấu, bút mực, nước rửa răng hay chất khử mùi Ethanol cũng được sử dụng trong các sản phẩm chống đông lạnh vì điểm đóng băng thấp của nó Ethanol dùng để điều chế một số hợp chất hữu cơ, dùng làm dung môi hoặc chất pha để pha vecni, dược phẩm, nước hoa Ethanol còn được dùng trong công nghiệp in, công nghiệp điện tử, dệt may, trong ngành điện tử

Trong công nghiệp nhiên liệu, ethanol đã và đang được nghiên cứu như một loại nguyên liệu sinh học thay thế hoặc là phụ gia nhiên liệu cho các loại phương tiện giao thông Ý nghĩa lớn nhất nhiên liệu sinh học là nó giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch cũng như giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch Ethanol được xem là nhiên liệu sinh học tái sinh, do nó có thể được sản xuất từ các nguồn thức ăn chăn nuôi, hay từ các loại cây như gai dầu, mía, sắn, ngô

Trong ngành y tế, ethanol được sử dụng phổ biết như chất sát trùng, nó còn được sử dụng như chất giải độc bằng cả đường tiêm và đường uống do ngộ độc methanol và etylen glycol[6] Ngoài ra, ethanol còn dùng để hòa tan nhiều loại thuốc không tan trong nước, hơn 700 chất lỏng dùng trong y khoa có chưa ethanol bao gồm acetaminophen, mannitol, phenobarbital

Đặc biệt, ethanol được con người sử dụng như một loại đồ uống Từ thế kỷ thứ 9, con người đã biết chưng cất rượu Đến nay, có hàng nghìn loại rượu được sản xuất trên thế giớ để phục vụ cho nhu cầu của con người

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 21

1.2 Methanol

1.2.1 Tính chất methanol

Methanol có công thức cấu tạo CH3OH được người Hi Lạp cổ tình cờ phát hiện khi tiến hành thủy phân gỗ, tuy nhiên sản phẩm methanol lúc đó tồn tại dưới dạng tạp chất, lẫn với các chất khác Đến nay methanol được sản xuất trong công nghiệp bằng phản ứng hóa học với cơ chất sử dụng phổ biến là carbon monoxide (CO), cacbon dioxide (CO2) và khí hydro (H2)[7]

Methanol được sinh ra trong quá trình chuyển hóa kỵ khí của một số loại vi khuẩn, tuy nhiên lượng này không nhiều do methanol phản ứng với oxy chuyển hóa thành khí CO2 và H2O Methanol là hợp chất không màu, dễ bay hơi, dễ cháy và tan vô hạn trong nước

1.2.2 Chuyển hóa methanol trong cơ thể

Sau khi uống, methanol được hấp thụ nhanh qua đường tiêu hóa và chuyển hóa ở gan Trong bước chuyển hóa đầu tiên, methanol được chuyển hóa thành formaldehyde nhờ xúc tác của men metalloezyme ancol dehydrogenase, thường gọi là ancol dehydrogenase (ADH) Phản ứng này là chậm hơn so với các bước chuyển hóa tiếp theo, sự chuyển đổi của formaldehyde thành acid formic qua enzyme aldehyde dehydrogenase Điều này có thể giải thích lý do các triệu chứng ngộ độc methanol thường chậm giữa thời điểm uống và bắt đầu có hiệu lực Formaldehyde chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, được ước tính là 1-2 phút

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 22

Hình 1.2 Quá trình chuyển hóa methanol trong cơ thể

Acid formic tiếp tục bị oxy hóa thành carbonic và nước khi có tetrahydrofolate hay còn gọi là acid folinic Chuyển hóa của acid formic là rất chậm Do đó, acid formic thường tích tụ trong cơ thể gây nhiễm toan chuyển hóa

1.2.3 Cơ chế bệnh sinh ngộ độc methanol

Bản thân methanol không có độc tính, formaldehyde mặc dù độc với cơ thể nhưng chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, độc tính của methanol chủ yếu do sản phẩm chuyển hóa gần cuối cùng là acid formic

Acid formic có thể gây toan chuyển hóa, làm pH của máu thấp hơn 7,35 Acid formic có tính chất acid yếu, kết hợp với acid lactic được hình thành từ pyruvate nhờ sự có mặt của NADH trong chu trình Kreb, gây tình trạng toan hóa máu Theo Smith và cộng sự ước tính khoảng 50% mức độ toan hóa máu trong ngộ độc methanol là do acid formic, còn lại hầu như là do acid lactic gây ra [4] Tình trạng toan hóa máu dẫn đến hiện tượng acid formic chủ yếu tồn tại ở dạng không phân ly,

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 23

có thể dễ dàng ngấm vào mô và cơ quan đích như võng mạc, ti thể và hàng rào máu não

Acid formic có ái tính cao tại vị trí số 6 của phân tử sắt trong nhân hemoglobin của

phân tử cytochrom oxydase, đặc biệt là cytochrom aa3 một enzym có chức năng

oxy hóa khử trong chuỗi vận chuyển điện tử và ức chế hoạt động của enzyme này Kết quả là làm gián đoạn quá trình chuyển hóa trong hô hấp tế bào, nói cách khác là ức chế hô hấp tế bào và gây độc tế bào

Khi pH máu càng giảm, acid formic càng tồn tại nhiều ở trạng thái không phân ly và càng có khả năng ngấm vào mô đích Thêm nữa, mặt trong của màng ty thể chỉ cho phép dạng không phân ly di chuyển qua do đó trong tình trạng toan hóa máu sự ức chế hô hấp diễn ra thuận lợi, càng toan sự ức chế càng mạnh và dẫn đến quá trình tổn thương tế bào do không sinh được ATP (Adenosine Triphosphate) cho tế bào

Đối với thần kinh thị giác, acid formic có thể gây tổn thương bằng 2 con đường là trực tiếp từ máu có acid formic hoặc ngấm từ dịch não tủy có acid formic Acid formic ức chế hô hấp tế bào thần kinh thị giác làm mất chức năng của các ty thể trong tế bào thần kinh thị giác và tế bào võng mạc làm giảm khả năng sinh ATP, hậu quả giảm hoạt động dẫn truyền của tế bào thần kinh thị Hơn nữa, tế bào thần kinh thị giác bị ức chế hô hấp dẫn đến thoái hóa myelin Khi các bao myelin bị tổn thương và thoái hóa, tế bào thần kinh thị giác trở nên phù nề và càng chèn ép mạnh vào sợi thần kinh Song song với quá trình nói trên, acid fomic ức chế dòng vận chuyển tự nhiên của các thành phần như ti thể, lipid, protein từ thân tế bào thị thần kinh đến sợi trục dẫn đến hiện tượng thiểu dưỡng và phù trong sợi trục và phù gai thị [8] bệnh nhân có thể xuất hiện nhìn mờ 6 giờ sau khi uống Nếu bệnh nhân có uống kèm ethanol thời gian xuất hiện toan chuyển hóa trì hoãn có thể đến 24 giờ do đó tổn thương thị giác cũng trì hoãn đến sau 24 giờ Hậu quả có thể dẫn đến mất thị lực một phần cho đến hoàn toàn và vĩnh viễn Nghiên cứu loạt bệnh cho thấy tỉ lệ di chứng về thị giác có thể lên tới 25-33% [9]

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 24

Ngoài ra, acid formic còn gây ảnh hưởng tới hệ thần kinh trung ương Cơ chế gây tổn thương của acid formic lên hệ thần kinh trung ương cũng tương tự đối với thần

kinh thị giác là do hiện tượng ức chế hoạt động cytochrom oxydase trong ty thể của

tế bào thần kinh dẫn đến ức chế hoạt động của hệ Na – K – ATPase Khi có hiện tượng ức chế hô hấp tế bào, đây sẽ là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất [2] Ở những bệnh nhân ngộ độc methanol, các tổn thương não ghi nhận được bao gồm ngoài phù não và hoại tử hạch nền chảy máu ở nhân bèo sẫm và tổn thương chất trắng dưới vỏ do ngộ độc với cơ chế tương tự tổn thương thần kinh thị giác Tổn thương chất trắng dưới vỏ thường xảy ra ở những bệnh nhân đến muộn hoặc điều trị ban đầu không phù hợp [5]

1.2.4 Liều gây độc

Hầu hết các chuyên gia đều thống nhất bắt đầu điều trị giải độc khi nồng độ methanol máu từ 20 mg/dL vì đây là nồng độ bắt đầu có tổn thương thị lực và toan chuyển hóa Có thể tính toán lượng methanol uống dẫn tới liều độc căn cứ vào công thức tính toán dược động học như sau:

Trong đó: [C] là nồng độ methanol trong trong máu, D là lượng methanol uống

F là sinh khả dụng đường uống (100%)

Vd là thể tích phân bố (của methanol là 0,6 L/Kg)

Từ đó có thể tính toán rằng: nếu uống một thể tích tương đương 0,25 mL/kg dung dịch methanol nồng độ 100% về mặt lý thuyết có thể gây ra nồng độ 20 mg/dL trong máu và bắt đầu có thể gây độc tính trên người Theo hướng dẫn của Hội các nhà Chống độc Mỹ năm 2002, nồng độ methanol máu có thể gây tử vong ở người nếu không được điều trị tích cực là trên 50 mg/dL [10] Tuy nhiên với bệnh nhân

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 25

được giải độc và điều trị đúng cách có thể cứu sống ở nồng độ cao hơn rất nhiều [11]

1.2.5 Triệu chứng ngộ độc methanol

Biểu hiện lâm sàng ngộ độc methanol là tổn thương đa cơ quan và đều do một nguyên nhân chung là acid formic được sinh ra mà không được chuyển hóa thành cacbonic và nước gây ra toan chuyển hóa và độc tính trực tiếp trên mô [12]

Hai yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến biểu hiện lâm sàng là thời gian từ khi ngộ độc đến khi nhập viện và tình trạng uống kèm theo ethanol hay không [7] Sau khi uống methanol từ 0,5 – 4 giờ là pha yên tĩnh của ngộ độc, một số trường hợp uống kèm ethanol triệu chứng thường chỉ xuất hiện sau 12 – 24 giờ Bệnh nhân có thể lơ mơ như ngộ độc ethanol do vậy trong giai đoạn này bệnh nhân không biểu hiện triệu chứng cũng không thể loại trừ ngộ độc methanol

Tổn thương thị giác có thể biểu hiện trên lâm sàng như nhìn mờ, ám điểm trung tâm, thị lực hình ống, nhìn đôi và sợ ánh sáng, đồng tử giãn và giảm hoặc mất phản xạ với ánh sáng, đôi khi thấy rung giật nhãn cầu tuy nhiên đây không phải triệu chứng phổ biến Đáy mắt có hiện tượng phù nề võng mạc và phù gai thị, xung huyết đĩa thị cho đến viêm teo thị giác [13]

Những biểu hiện về thần kinh có thể là rối loạn ý thức từ mức nhẹ như rối loạn tập trung, sững sờ và hôn mê Rối loạn vận động kiểu ngoại tháp với biểu hiện xoắn vặn, động tác chậm và cứng, cơ mặt cứng, hiện tượng co giật có thể xuất hiện trong các trường hợp nặng Các di chứng thần kinh khác có thể gặp như: giảm nhận thức, viêm tủy cắt ngang, liệt kiểu hành não [4] Suy tuần hoàn biểu hiện mạch ban đầu thường nhanh, huyết áp thấp Nặng có thể thấy mạch chậm và huyết áp tụt không đáp ứng với vận mạch và nặng nhất là ngừng tuần hoàn Nhiều trường hợp bệnh nhân ngừng tuần hoàn tại bệnh viện do trơ với thuốc vận mạch do toan chuyển hóa nặng không hồi phục

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 26

Đối với hệ tiêu hóa, bệnh nhân có thể xuất hiện các triệu chứng buồn nôn, nôn mửa, đau bụng Trong một số trường hợp xuất huyết tiêu hóa với biểu hiện nôn ra máu, đi ngoài phân đen và viêm tụy cấp với bụng chướng và đau, xét nghiệm tăng men tụy như amylase, lipase Biểu hiện ở tiêu hóa không phản ánh được mức độ nặng của bệnh

Thận – tiết niệu: có thể gặp suy thận với biểu hiện thiểu niệu, vô niệu, phù Myoglobin niệu là một biến chứng hiếm gặp nhưng nếu có là dấu hiệu nặng của bệnh

1.3 Acetaldehyde

Acetaldehyde là một chất thuộc aldehyde có mang nhóm chức –CHO liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon hoặc hydrogen bằng liên kết cộng hóa trị Trong rượu chưng cất, aldehyde tổng số được tính bằng tổng của aldehyde dạng tự do và aldehyde dạng bảo vệ (hemiacetal và acetal) Ở hầu hết các loại rượu chưng cất acetaldehyde chiếm hơn 90% tổng số aldehyde, ngoài ra, còn các aldehyde mạch hở khác từ C1 đến C12 (bão hòa hoặc không bão hòa) và các aldehyde thơm [14] Các aldehyde được sinh ra trong quá trình lên men, bay hơi trước ethanol và nằm trong dịch cất đầu của quá trình chưng cất Sự có mặt của aldehyde trong rượu sẽ làm tăng độc tính cho sản phẩm Khi vào cơ thể, aldehyde có khả năng gắn kết với các protein và DNA của tế bào gan gây tổn thương Acetaldehyde cùng các cytokine và các gốc tự do kích thích quá trình hoạt hóa các tế bào ở trạng thái không hoạt động Các tế bào này sẽ biệt hóa thành các nguyên bào sợi cơ có khả năng sản xuất một lượng lớn collagen, proteoglycan và các glycoprotein như fibronectin và laminin lắng đọng bên ngoài tế bào làm tăng quá trình tạo xơ và dẫn tới xơ gan [15]

1.4 Butanol

N-Butanol là rượu cơ bản có cấu trúc 4-cacbon với công thức hóa học C4H9OH Đồng phân của nó gồm isobutanol và 2-butanol cùng tert-butanol Hợp chất này xuất hiện tự nhiên như là một sản phẩm phụ sau quá trình lên men của đường và

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 27

carbohydrate Chúng có mặt trong nhiều loại thực phẩm cùng đồ uống, được dùng trong một loạt các sản phẩm tiêu dùng

Butanol hay butyl alcohol là chất lỏng dễ cháy không màu, có mùi cồn mạnh butyl alcohol là chất lỏng có chiết suất cao và cháy với ngọn lửa phát sáng mạnh Nó không tương thích với acid mạnh, chất oxy hóa mạnh, nhôm, acid clorua, anhydrit acid, đồng và hợp kim của đồng

n-N-butanol được sử dụng rộng rãi trong một số lượng lớn các ngành công nghiệp Ví dụ, nó được sử dụng làm dung môi trong các ngành công nghiệp liên quan đến sản xuất sơn, vecni, nhựa tổng hợp, gôm, dược phẩm, dầu thực vật, thuốc nhuộm và ancaloit Rượu n-butyl được sử dụng trong sản xuất da nhân tạo, cao su và xi măng nhựa, shellac, áo mưa, nước hoa và phim ảnh Nó là dung môi, chất trung gian hóa học và phụ gia trong xăng không chì

1.5 Sản phẩm đồ uống có cồn và yêu cầu quy chuẩn an toàn đối với sản phẩm đồ uống có cồn

Ở nhiều nơi trên thế giới, đồ uống có cồn là một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, mang lại lợi ích cho cả thể chất và tinh thần với hàm lượng tiêu thụ vừa phải trong cơ thể Yếu tố quan trọng của tất cả sản phẩm đồ uống có cồn là quá trình lên men, đặc biệt là quá trình lên men rượu, theo đó đường được chuyển hóa thành ethanol và nhiều sản phẩm phụ khác

Nhiều loại nấm khác nhau có thể thúc đẩy ít nhất một số chuyển đổi đường thành ethanol, như vậy chúng có thể tạo ra nhiều sản phẩm đồ uống bằng cách tạo ra hương vị đặc trưng, do đó góp phần tạo nên sự đa dạng phong phú cho đồ uống có cồn [6] Về cơ bản, rượu được chia thành các loại như sau: rượu lên men không qua chưng cất và rượu lên men qua chưng cất

1.5.1 Phân loại sản phẩm đồ uống cồn qua chưng cất

Rượu trắng chưng cất là loại đồ uống có cồn được chưng cất từ dịch lên men có nguồn gốc tinh bột hoặc các loại đường [2] Đa số rượu chưng cất đều có độ cồn từ

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 28

20% v/v trở lên (vodka (40-45% v/v), brandy (40-60% v/v), số ít rượu chưng cất được sản xuất ở Đức có độ cồn thấp hơn 15% v/v

1.5.2.1 Rượu chưng cất

Rượu chưng 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 chưng cất được dùng để pha chế các loại rượu khác thấp độ cồn hơn như vodka, GNS… Volka (40-45% v/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

1.5.2.2 Whisky

Whisky được chưng cất từ dịch ngâm lên men của nhiều loại ngũ cốc khác nhau như ngô, lúa mạch, lúa mạch đen, lúa mì, … đến độ cồn thấp hơn 95% v/v và độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% v/v Có nhiều loại Whisky được sản xuất trên thế giới khác nhau chủ yếu ở nguyên liệu 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 hợp với nhau để lên men

1.5.2.3 Brandy

Brandy được chưng cất từ các loại trái cây lên men (thường là nho) đến độ cồn thấp hơn 95% v/v, có mùi vị và tính chất đặc trưng, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% v/v Brandy gồm 3 loại chính là brandy, brandy táo và brandy trái cây

1.5.2.4 Rum

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

Trang 29

deagave (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 tính chất đặc trưng, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% v/v

1.5.2.6 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

1.5.2.7 Rượu mùi

Rượu mùi là đồ uống được pha chế từ rượu chưng cất với nước, có thể bổ sung đường, 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 nguyên liệu 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, …

1.5.2.8 Các loại rượu làm từ ngũ cốc khác

Hai trong số này, gin và vodka, có thị trường thế giới rộng lớn và cùng nhau chiếm hơn 30% lượng rượu chưng cất được tiêu thụ ở Hoa Kỳ Gin được chưng cất từ các loại ngũ cốc lên men và có mùi thơm đặc trưng của quả bách xù hay một số loại thảo mộc khác, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% v/v

1.5.2 Phân loại đồ uống cồn không qua chưng cất

1.5.2.1 Bia

Ngày nay, thuật ngữ bia dùng để chỉ bất kỳ loại đồ uống nào được tạo ra bằng quá trình lên men đường có nguồn gốc chủ yếu hoặc hoàn toàn từ ngũ cốc đã xay nhuyễn và có hương vị hoa bia Các hương liệu khác, chẳng hạn như anh đào, cam quýt, rau mùi, …được sử dụng cho một số kiểu bia nhất định

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 30

1.5.2.2 Rượu trái cây

Ở nhiều quốc gia, đồ uống có cồn được làm từ các loại trái cây không phải nho có vị thế kinh tế đáng kể Đồ uống có cồn có thể được làm từ bất kỳ nguồn carbohydrate có thể lên men nào: trái cây, rau, ngũ cốc, rễ cây, mật ong, nhựa cây, lá và hoa, có hoặc không sử dụng các chất bổ trợ

Rượu táo và rượu lê là nước ép lên men từ táo hoặc lê tươi nghiền và ép Hầu hết mọi loại táo hoặc lê đều có thể được chế biến thành rượu táo hoặc rượu lê, tuy nhiên từ mỗi loại nguyên liệu tạo nên sản phẩm có đặc trưng riêng, được đánh giá dựa trên sự cân bằng của độ chua, vị ngọt, vị đắng, độ cồn, mùi thơm và hương vị

1.5.2.3 Rượu vang

Rượu vang là một trong những đồ uống phổ biến và lâu đời nhất trên thế giới Rượu vang là sản phẩm nước quả nho lên men Hiện nay, các loại rượu vang phổ biến được ưa chuộng sử dụng nhiều nhất là rượu vang trắng, rượu vang đỏ, rượu vang hồng, và rượu vang sủi bọt Chất lượng của rượu nằm phần lớn ở trái nho, vì vậy điều quan trọng là các thành phần chất hóa học của nho quyết định chất lượng của rượu vang và chúng phải được bảo quản trong suốt quá trình sản xuất rượu vang

1.5.2.4 Rượu vang cường hóa và rượu mùi

Rượu vang cường hóa là loại rượu đã được thêm vào một loại rượu mạnh vào một thời điểm nào đó trong quá trình sản xuất, để nồng độ cồn của nó không chỉ đạt được từ quá trình lên men Nhiều loại rượu vang tăng cường, chẳng hạn như Port, rượu vang Bual, Malmsey Madeira và rượu mùi Muscat của Pháp, được sản xuất bởi cách thêm rượu mạnh vào quá trình lên men, do đó làm tăng nồng độ cồn đồng thời để lại vị ngọt từ đường chưa lên men Một số loại rượu vang cường hóa được tạo ra bằng cách thêm rượu sau khi quá trình lên men kết thúc

1.5.2.5 Rượu vang thơm (Vermouth)

Rượu vang thơm là loại rượu đã được tạo hương vị bằng cách bổ sung các chất hydrocarbon thơm có nguồn gốc thực vật, các chất tạo hương được chiết xuất từ vỏ,

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 31

quả mọng, đầu hoa, lá hay hạt, đôi khi với sự hỗ trợ của nhiệt Mục đích ban đầu để bảo quản rượu khỏi sự hư hỏng do vi sinh vật hoặc oxy hóa Ngày nay, với kỹ thuật sản xuất rượu vang, vật liệu và thiết bị được cải tiến đáng kể, mục đích bảo quản ban đầu đã không còn, nhưng hương vị của rượu vang thơm vẫn còn được ưa chuộng ở nhiều nơi trên thế giới

1.5.2.6 Đồ uống từ ngũ cốc và các thức uống lên men khác của Châu Á, Châu Phi và Trung - Nam Mỹ

Những loại đồ uống này được làm từ các loại cây ngũ cốc, bao gồm lúa mạch, ngô, lúa miến, gạo và lúa mì Việc sản xuất loại đồ uống này là thông qua quá trình lên men tự nhiên và không qua quá trình tinh chế, chỉ qua quá trình lọc đơn giản Loại sản phẩm này chủ yếu được tiêu thụ ở dạng tươi (thường khi vẫn đang lên men) và có màu đục (đôi khi có độ đặc của cháo) và do đó thường có hàm lượng tương đối cao của protein, carbohydrate, chất xơ và đường chưa lên men, cũng như nấm men và các vi sinh vật khác

1.5.2.7 Các loại bia, rượu táo và rượu ít cồn và không cồn

Định nghĩa của thuật ngữ 'ít cồn' và 'không có cồn' là khác nhau trên khắp thế giới Không cồn chỉ có thể được sử dụng để mô tả đồ uống không có hàm lượng ethanol có thể phát hiện được ở Hoa Kỳ và ở Anh để chỉ đồ uống có hàm lượng ethanol có thể phát hiện được không quá 0,05% Do đó, ở hai quốc gia này, hầu như tất cả các loại đồ uống này đều được coi là đồ uống có độ cồn thấp Ở Đức và các nước châu Âu khác, đồ uống có thể được coi là không có cồn nếu chúng có tối đa 0,5% ABV

1.5.3 Yêu cầu quy chuẩn an toàn đối với sản phẩm đồ uống có cồn

Theo QCVN 6-3: 2010/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với các sản phẩm đồ uống có cồn, do Cục An toàn vệ sinh thực phẩm trình duyệt và ban hành theo Thông tư số 45/2010/TT-BYT ngày 22 tháng 12 năm 2010 của Bộ trưởng Bộ Y tế Quy chuẩn có quy định các chỉ tiêu hóa lý về an toàn của các sản phẩm đồ uống có cồn Hàm lượng methanol tối đa trong một số sản phẩm đồ uống có cồn được thể hiện bảng 1.1 [16]

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 32

Bảng 1.1 Chỉ tiêu mức hàm lượng methanol của một sản phầm đồ uống có cồn

Hầu hết sản phẩm rượu truyền thống tại Việt Nam là rượu trắng Theo TCVN 7043:2013, rượu trắng được phân chia thành 02 nhóm gồm rượu trắng chưng cất và rượu trắng pha chế với các mức hàm lượng tối đa của các chỉ tiêu aldehyde (acetaldehyde), ester (ethyl acetate), methanol, rượu bậc cao (isobutyl alcohol, isoamyl alcohol) khác nhau giữa hai nhóm Hàm lượng cho phép một số chỉ tiêu hóa học trong sản phẩm rượu trắng theo bảng 1.2 [17]

Bảng 1.2 Chỉ tiêu hóa học của sản phẩm rượu trắng

Rượu chưng cất Rượu pha chế

4

Hàm lượng aldehyde, tính theo acetaldehyde, mg/L ethanol ethanol 100%

tự công bố < 5

5 Hàm lượng este, tính theo etyl

acetate, mg/L ethanol ethanol 100% - < 13

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 33

1.6 Những tạp chất liên quan đến quá trình chưng cất

1.6.1 Hợp chất cacboxylic

Acid cacboxylic là những hợp chất hữu cơ trong phân tử chứa ít nhất một nhóm carboxyl liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon hay hydrogen bằng liên kết cộng hóa trị

Carboxylic acid trong rượu chưng cất có nguồn gốc từ quá trình lên men chủ yếu là các acid đơn chức mạch hở từ C1 đến C18 (đa số là mạch nhánh) và một phần nhỏ là các acid thơm Acid acetic chiếm phần lớn trong tổng số acid, theo sau là acdi decanoic acid octanoic và acid doecanoic

Các acid được hình thành trong quá trình sinh tổng hợp hoặc quá trình phân hủy các 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 tưu cũng là nguyên nhân hình thành các acid, đặc biệt là acid acetic (do vi khuẩn acetic acid Các acid thơm lẫn trong rượu có nguồn gogoc stuwf 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

Trong rượu chưng cất, các acid có nhiệt độ sôi cao hơn ethanol nên ra sau, quá trình 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 cho rượu có vị chua, sự hiện diện của các acid béo mạch ngắn tạo mùi vị khó chịu cho rượu, … TCVN 7043:2013 không quy định hàm lượng acid trong rượu chưng cất

1.6.2 Este

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

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 34

RCOOH + R’OH <-> RCOOR’ + H2O

Các este trong rượu chưng cất bao gồm este của carboxylic acid mạch hở từ C2 đến C18 và este của các acid thơm Ethylacetate chiếm hơn 50% trong tổng số este Ethyl formate tạo nên mùi thơm đặc trưng chi rum với hàm lượng dao động 5-35 mg/L Este của acid thơm hiện diện ít nhất trong rượu chưng cất, chủ yếu là benzoate và ethyl phenylacetate

Sự hình thành este giảm bớt một số độc tính trong rượu gây nên bởi acid và alcohol độc hại Este cũng được xem là nguồn dự trữ các acid và alcohol trong rượu Sự có mặt của este tạo nên mùi hương đặc trưng cho các sản phẩm TCVN 7043:2013 không quy định hàm lượng este trong rượu chưng cất

1.6.3 Keton

Keton hay alkanone là những hợp chất hữu cơ có cấu trúc R(C=O)R’, với R và R’ là những nhóm thế chứa cacbon có thể giống hoặc khác nhau Keton trong rượu chưng cất gồm các monoketon và diketon mạch hở từ C3 đến C14, đa ssoos là acetone Ngoài ra, cò có các keton khác như butone, 2-pentanone, 3-penten-2-one, (E)-6-nonen-2-one, diacetyl, 2,3-pentanedione…

Các keton được hình thành chủ yếu do sự oxy hóa alcohol bậc hai được sinh ra trong quá tình lên men Sự tạo thành keton làm giảm một số đọc tính cho rượu gây nên bởi các alcohol tương ứng

1.6.4 Alcohol bậc cao

Alcohol bậc cao là những alcohol từ C3 trở lên lẫn tỏng thức uống có cồn 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 lên men bởi các phản ứng sinh hóa biến đổi carbohydrate và amino acid

Khi vào cớ 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

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 35

Chất chuyển hóa của isobutanol là 2-methyl propanal có giá tị LD50 nhỏ hơn (độ độc cao hơn) nên hàm lượng rượu bậc cao được tính theo isobutanol

1.6.5 Furfural

Furfural là hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ phụ phẩm nông nghiệp như bã mía, lõi ngô, 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 quá tình dehydrate các pentose, chủ yếu là xylose khi lên men (xylose là sản phẩm phân hủy của hemicellulose, xylan,… và là sản phẩm chuyển hóa của glucose qua nhiều bước)

Nhiệt độ sôi của furfural là 161,7 oC cao gấp đôi ethanol nên furfural ít gặp trong rượu chưng cất Sự hiện diện furfural trong rượu chưng cất có thể do dịch lên men có hàm lượng cao furfural cao, quá trình chưng cất diễn ra dài, nhiệt độ chưng cất cao,…

1.7.1.1 Phương pháp quang phổ Raman

Quang phổ Raman là một công cụ phân tích nhanh, không phá hủy mẫu, đáp ứng phân tích lượng lớn trong Quang phổ Raman để xác định “dấu vân tay” dưới dạng phổ Raman của mỗi chất hóa học đơn lẻ, qua đó xác định các phân tử [18] Quang phổ Raman được dựa trên sự dao động đặc trưng của các phân tử mẫu điều tra gây ra bỏi ánh sáng đơn sắc của laser Sau khi bức xạ mẫu bằng ánh sáng đơn sắc chúng ta có thể quan sát ánh sáng phân tán, nhưng cũng có những bước sóng khác thay đổi nhỏ đặc trưng cho chất phân tích Phương pháp quang phổ Raman được sử dụng để định lượng trực tiếp đồng thời ethanol và methanol trong mẫu rượu Vạch phổ của mathanol, ethanol lần lượt xuất hiện tại 1019 cm-1 và 879 cm-1

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 36

1.7.1.2 Phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)

Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) thường được sử dụng để định lượng methanol, ethanol và aldehyde Nguyên tắc của phương pháp quang là sử dụng thuốc thử tác dụng với chất phân tích cho sản phẩm là dung dịch có màu, dung dịch này được đem đo độ hấp thụ quang tại bước sóng thích hợp Độ hấp thụ quang của chất tỷ lệ thuận với nồng độ chất phân tích Với acetaldehyde có thể tìm được thuốc thử để định lượng trực tiếp [15], với việc định lượng methanol và ethanol cần có bước oxy hóa trước có thể sử dụng các chất oxy hóa như KMnO4, Na2Cr2O7, KIO4, NaIO4 và các men sinh học, sau đó sử dụng thuốc thử để nhận biết các sản phẩm trung gian thu được

1.7.2 Phương pháp sắc ký khí

Sắc ký khí (GC) là một quá trình tách các chất trong một hỗn hợp ở trạng thái khí Trong kỹ thuât sắc ký khí, người ta có pha động được gọi là khí mang Chất khí mang hay pha động để chạy sắc ký là một hỗn hợp của hai chất khí được trộn với nhau trong tỷ lệ thích hợp, còn mẫu có thể ở trạng thái khí hay trạng thái lỏng hoặc rắn

Phân tích không gian hơi (headspace analysis) là phương pháp lấy thành phần bay hơi tách ra từ mẫu rắn hoặc lỏng bằng cách đun nóng mẫu trong bình và hứng lấy chất bay hơi Sau khi quá trình bay hơi cân bằng, tỷ lệ thành phần bay hơi ở bình chứa đại diện cho tỷ lệ ở trong mẫu Người ta dùng xy lanh đưa thành phần bay hơi vào cột sắc ký Kỹ thuật này rất thích hợp để định lượng alcol hoặc dung môi trong mẫu máu, monomer trong sản phẩm polymer, hương liệu trong sản phẩm

1.7.2.1 Phương pháp GC-FID

Phương pháp sắc ký khí (GC) kết hợp với detector ion hóa ngọn lửa FID cũng được sử dụng để phân tích đồng thời methanol và ethanol Một nghiên cứu xác định và đánh giá methanol, ethanol và các chất có cồn cao hơn trong đồ uống có cồn 96 mẫu rượu Raki của Thổ Nhĩ Kỳ, 8 mẫu bia, 1 mẫu rượu vang, 101 mẫu đồ uống mạnh khác và 2 mẫu ethanol công nghiệp đã được kiểm tra Để phân tích định

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 37

lượng, 1 mL n-propanol (64 mg/dL) được chuyển vào lọ 22 mL-Headspace Sau đó, 0,2 mL đồ uống có cồn được thêm vào Lọ ngay lặp tức được đậy chặt nắp Vì nồng độ ethanol trong đồ uống có cồn rất cao, nên việc xác định ethanol trong dải hiệu chuẩn được tiến hành sau khi pha loãng thích hợp với nước khử ion Áp dụng phân tích trên hệ thống Headspace-GC-FID [19]

1.7.2.2 Phương pháp GC-MS

Phương pháp GC kết nối với detector khối phổ MS cũng hay được sử dụng trong phân tích methanol, ethanol và các sản phẩm chuyển hóa của chúng đối với mẫu trầm tích biển, có thể xác định methanol và ethanol bằng cách bơm trực tiếp vào hệ thống với giới hạn phát hiện lần lượt là 7,4 và 3,1 µM [20] Trong mẫu rượu, Wang và các cộng sự đã sử dụng cột CP-Wax 58 CB, 30 m x 0.53 mm để định lượng methanol koảng tuyến tính rộng 0,002 mg/mL – 20 mg/mL Savary và nhóm nghiên cứu của mình đã sử dụng kỹ thuật headspace vi chiết pha rắn, sợi chiết là Carboxen-PDMS để tách methanol và acid axetic ra khỏi nền mẫu Mảnh ion được chọn để phân tích methanol là m/z 29 và acid acetic là m/z 43[21]

1.7.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Sắc ký lỏng là quá trình xảy ra trên cột tách với pha tĩnh là chất rắn và pha động là chất lỏng Mẫu phân tích không được làm nóng tại cổng tiêm, được chuyển lên cột tách dưới dạng dung dịch Quá trình tách dựa trên nguyên lý rửa giải hỗn hợp cần tách trong một cột chứa pha tĩnh là những tiểu phân nhỏ hơn 10 micromet bằng hệ dung môi thích hợp dưới áp suất cao Các cơ chế tách bao gồm: sắc ký hấp phụ, sắc ký phân tán, sắc ký trao đổi ion, sắc ký loại trừ kích thước

Trong một nghiên cứu trước đây, Yarita và cộng sự đã xác định ethanol trong đồ uống có cồn bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao kết nối với detector FID, trong đó nước tinh khiết là pha động và pha tĩnh là (C30)- silica gel Sử dụng cột tách C30-UG-5 (150 mm  4,6 mm, kích thước hạt 5µ), ống mao quản (270mm 

40 µm) tốc độ dòng chảy là 1mL/phút Nhiệt độ cột và detector lần lượt là 35 0C và 350 0C[22]

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 38

1.7.4 Phương pháp điện hóa

Trong phương pháp vol-ampe vòng, thế điện cực làm tăng tuyến tính theo thời gian Điện thế được đo giữa điện cực làm việc và điện cực so sánh, dòng điện được đo giữa điện cực làm việc và điện cực đối

Sousa và cộng sự sử dụng phương pháp vol-ampe vòng với điện cực làm việc Pt-Au xác định đồng thời methanol và ethanol trong nhiên liệu ethanol Ban đầu, khoảng tuyến tính được thực hiện bằng cách sử dụng các dung dịch chuẩn chỉ chứa ethanol hoặc methanol và ethanol cho thấy đội tuyến tính tốt trong khoảng nồng độ nghiên cứu (0,1%-0,5%) Các mẫu thực sau đó được phân tích sau khi pha loãng dung dịch điện phân chứa 0,5 mol/L NaOH 0,1% (v/v) methanol Ethanol được phát hiện ở điện thế (+1,20 V) Độ lệch chuẩn tương đối (n=8) là 0,9%, giới hạn phát hiện (LOD) của methanol là 0,045% (v/v)[23]

1.7.5 Các phương pháp vật lý xác định hàm lượng ethanol

1.7.5.1 Phương pháp đo tỷ trọng

Dựa trên nguyên lý tỷ trọng của dung dịch ethanol trong nước càng thấp khi hàm lượng ethanol trong nước càng cao, do đó đo tỉ trọng dung dịch sẽ suy ra được hàm lượng ethanol [24]

1.7.5.2 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 [24]

1.8 Kết luận về nghiên cứu tổng quan

1.8.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về

GC xác định acetone, acetaldehyde, athanol và methanol trong mẫu sinh học và tế bào nuôi cấy mô Đạt được độ phân giải tốt, độ nhạy cao và mối tương quan tuyến tính giữa nồng độ và diện tích pic của tất cả các hợp chất trong các nền mẫu Tỷ lệ chọn trong ngày và trong ngày của phương pháp này luôn dưới 15% Độ chính xác của phương pháp, được tính theo phần trăm của nồng độ mục tiêu, nằm trong giới

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 39

hạn chấp nhận được Giới hạn phát hiện thu được là dưới 0,85 mg/L đối với acetaldehyde và dưới 0,75 mg/L đối với các hợp chất khác Phương pháp này dễ thực hiện, phù hợp với quy trình của các phòng thí nghiệm hóa sinh[22]

Một phương pháp đơn giản để xác định đồng thời acetaldehyde, acetone, methanol và ethanol trong khí quyển và nước tự nhiên Phương pháp sử dụng kỹ thuật tiêm headspace và GC-FID đơn giản và chi phí thấp mẫu khí quyển và trong nhiều loại nước tự nhiên Việc xử lý sơ bộ các mẫu nước là không cần thiết, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian phân tích Độ thu hồi đạt yêu cầu (96-108%) và so sánh với phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng chứng thực độ chính xác của phương pháp Độ chính xác tốt hơn 15% đối với mẫu kiểm soát chất lượng có nồng độ thấp nhất được thử nghiệm và tốt hơn 8% đối với nồng độ cao hơn Độ tuyến tính (r) tốt hơn 0,99 và giới hạn phát hiện đối với acetaldehyde, acetone, methanol và ethanol tương ứng là 0,20, 0,21, 1,45 và 0,41 µmol/L[25]

Phát hiện ethanol và acetaldehyde bằng phương pháp đơn giản và siêu nhạy huỳnh quang trong nền mẫu thực phẩm Một thử nghiệm enzyme với chất mang màu huỳnh quang được trình bày Việc phát hiện ethanol đã được cải thiện hơn nữa bằng cách thêm chất bán dẫn vào hỗn hợp phản ứng, chất này tương tác với AA và ngăn chặn tác dụng ức chế của nó đối với quá trình oxy hóa ethanol Các giới hạn phát hiện ethanol (0,5 mg/L) và acetaldehyde (0,9 mg/L)[26]

Nghiên cứu “Xác định hàm lượng ethanol, methanol, aldehyde trong một số mẫu rượu nếp chưng cất tại Kim Sơn, Ninh Bình” của tác giả Phan Thị Hương (2017) Nghiên cứu tiến hành theo một phương pháp là sử dụng cồn kế Độ cồn xác định theo phương pháp sử dụng cồn kế có thể có sai số trong quá trình đo do: khắc vạch trên cồn kế và nhiệt kế là 0,5; nhiệt độ trong bảng tra độ cồn là số nguyên phải làm tròn số; nhiệt độ không đảm bảo trong quá trình đo; sai số chủ quan khi đọc kết quả trên cồn kế và nhiệt kế,… nhưng có ưu điểm là thực hiện nhanh và đơn giản [24] Nghiên cứu “Xác định methanol, ethanol và các sản phẩm chuyển hóa của chúng trong rượu và huyết tương người” của tác giả Nguyễn Thi Ngân (2018) Trong

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM

Trang 40

nghiên cứu này 1H-NMR được sử dụng để phân tích đồng thời methanol, ethanol và các sản phẩm chuyển hóa của nó trong mẫu huyết tương Sử dụng chất nội chuẩn IS là acid maleic Đây là phương pháp nhanh, giới hạn định lượng có thể đạt được là 0,68 - 2.88 mg/L [27]

Xác định acetaldehyde, methanol và dầu fusel trong rượu chưng cất và rượu sake bằng kỹ thuật headspace kết hợp sắc ký khí Cột DB-Wax đã được sử dụng trong HS-GC, cho thấy độ tuyến tính tốt, độ chính xác và độ chính xác cao và LOQ và LOD thấp trên tất cả các hợp chất Kết quả cho thấy rượu chưng cất chứa hàm lượng acetaldehyde cao hơn với giá trị 12,88–35,53 mg / L so với rượu sake (0,83–29,13 mg / L) Methanol chỉ được phát hiện trong một số loại rượu chưng cất với lượng nhỏ[28]

Nghiên cứu xác định ethanol trong đồ uống có cồn: Phân tích dòng chảy với đầu dò Amperometric so với máy đo phổ Raman cầm tay của nhóm tác giả Granit Jashari và cộng sự (2020) Một phép phân tích dòng chảy với cảm biến sinh học amperometric alcohol dehydrogenase và một máy quang phổ Mira-DS Raman cầm tay đã được so sánh để xác định ethanol trong các mẫu đồ uống có cồn khác nhau Cảm biến sinh học được chế tạo từ điện cực carbon in màn hình làm đầu dò lưỡng tính và được phủ bởi một lớp mỏng gồm rượu dehydrogenase, graphene oxit một lớp khử, rhodium (IV) dioxide và glutaraldehyde Cả hai tổ hợp đều được thử nghiệm trên phân tích rượu mạnh mận, rượu rum trắng, rượu vodka, rượu vang trắng và đỏ, bia đen mạnh và bia không cồn Hai phương pháp phân tích cơ bản khác nhau đã được so sánh và một số hạn chế được tìm thấy, đặc biệt là trong trường hợp phân tích rượu vang đỏ và bia[29]

1.8.2 Nhiệm vụ đặt ra

Trong những năm gần đây, một số công trình nghiên cứu tập trung xác định ethanol, methanol và acetaldehyde Các nghiên cứu trên sử dụng thiết bị GC với đầu dò FID cho phân tích đồng thời 2 hay nhiều chất trong nền mẫu rượu, nước, thực phẩm và nền mẫu sinh học Tuy nhiên một số phương pháp phân tích còn đơn giản và độ

1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM1402413069:17:52 PM9:17:52 PM