xác định hàm lượng một số tạp chất độc hại trong rượu chưng cất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN Năm học: 2013–2014 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ TẠP CHẤT ĐỘC HẠI TRONG RƯỢU CHƯNG CẤT DETERMINATION OF CONGENERS CONTEN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN VIỆT KHANG

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ TẠP CHẤT ĐỘC HẠI TRONG RƯỢU CHƯNG CẤT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH HÓA DƯỢC

2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN VIỆT KHANG

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ TẠP CHẤT ĐỘC HẠI TRONG RƯỢU CHƯNG CẤT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH HÓA DƯỢC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS NGUYỄN THỊ DIỆP CHI

KS TÔN LƯƠNG PHƯƠNG DU

2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Năm học: 2013–2014

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ TẠP CHẤT ĐỘC HẠI TRONG RƯỢU CHƯNG CẤT

DETERMINATION OF CONGENERS CONTENT

IN DISTILLED SPIRITS

Lời cam đoan: Tôi tên là: Nguyễn Việt Khang, tác giả của Luận văn xin xác nhận Luận văn đã được chỉnh sửa hoàn chỉnh theo những ý kiến và góp ý của các Phản biện và các thành viên Hội đồng chấm Bảo vệ Luận văn

Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2013

Nguyễn Việt Khang

Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: Hóa dược

Đã được bảo vệ và được duyệt

Hiệu trưởng

Trưởng khoa

Nguyễn Thị Diệp Chi

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS Nguyễn Thị Diệp Chi, đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và truyền cảm hứng cho tôi trong suốt thời gian dài học tập và nghiên cứu ở trường Đại Học Cần Thơ

Xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến KS Tôn Lương Phương Du, người đã hướng dẫn trực tiếp tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Xin cảm ơn Ban giám đốc Trung tâm Kỹ thuật và Ứng dụng công nghệ Cần Thơ, đặc biệt là KS Võ Thành Minh, ThS Lưu Hải Đăng, ThS Nguyễn Khánh Ngọc đã giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Xin cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Hóa, khoa Khoa Học Tự Nhiên, trường Đại Học Cần Thơ đã truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin cảm ơn quý thầy cô trong Hội đồng đánh giá Luận văn Đại học, các phản biện độc lập, về những góp ý quý giá, giúp tôi chỉnh sữa luận văn

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và những người bạn thân thiết đã động viên, quan tâm và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Cần Thơ, năm 2013

TÓM TẮT

Đặt vấn đề: Rượu chưng cất ở Việt Nam (chủ yếu là rượu trắng) đa số được

sản xuất ở quy mô hộ gia đình, cách thức chế biến còn thô sơ và lạc hậu, sản phẩm không đảm bảo chất lượng, hàm lượng các tạp chất độc hại trong rượu không đạt tiêu chuẩn Vì vậy, nghiên cứu được tiến hành nhằm đánh giá chất lượng của các sản phẩm này

Phương pháp: Sử dụng cồn kế và máy đo tỷ trọng xác định hàm lượng

ethanol (độ cồn); phương pháp chuẩn độ xác định hàm lượng acid, ester và aldehyde; phương pháp quang phổ UV−Vis xác định hàm lượng methanol và furfural

Kết quả: Qua khảo sát 15 mẫu rượu, hàm lượng acid dao động từ 93,3041−

532,3694 mg/L ethanol 100º; hàm lượng ester từ 37,1884−693,9796 mg/L ethanol 100º; hàm lượng aldehyde từ 11,3842−122,6870 mg/L ethanol 100º; hàm lượng methanol từ 0,2619−1,0857‰ (trong 1 L ethanol 100º) và hàm lượng furfural từ 0,0000−0,4107 mg/L ethanol 100º

Kết luận: Kết quả phân tích cho thấy có 10/15 mẫu không đạt chỉ tiêu về hàm

lượng ester, 8/15 mẫu không đạt chỉ tiêu về hàm lượng aldehyde, 1/15 mẫu không đạt chỉ tiêu về hàm lượng methanol và 2/15 mẫu không đạt chỉ tiêu về hàm lượng furfural theo TCVN 7043:2002

Từ khóa: Rượu chưng cất, rượu trắng, tạp chất độc hại

ABSTRACT

Background: Distilled alcohol in Vietnam (mostly white alcohol) is mainly

homemade, the processing methods are rudimentary and outdated, and the products are poor with high congeners content Therefore, the research was carried out to assess the quality of these products

Methods: Using alcohol and density meters to determine ethanol content;titrimetric method to determine acid, ester and aldehyde contents; UV−Vis method to determine methanol and furfural contents

Results: Result of the survey shows 15 alcohol samples have acid content

rangefrom93.3041−532.3694mg/Lethanol100º;estercontentfrom37.1884−693.9796 mg/L ethanol 100º; aldehyde content from 11.3842−122.6870 mg/L ethanol 100º; methanol content from 0.2619−1.0857‰ (in 1 L ethanol 100º) and furfural content from 0.0000−0.4107 mg/L ethanol 100º

Conclusion: The analytical results showed that 10/15, 8/15, 1/15, 2/15 of

samples were unacceptable based on the maximum criteria of ester content, aldehyde content, methanol content and furfural content in TCVN 7043:2002, respectively

Keywords: Distilled spirits, rice spirits, congeners

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Tóm tắt ii

Abstract iii

Mục lục iv

Danh mục các từ viết tắt vii

Danh mục các bảng viii

Danh mục các hình ix

Chương 1: Giới thiệu 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

Chương 2: Lược khảo tài liệu 2

2.1 Tổng quan về rượu chưng cất 2

2.1.1 Rượu chưng cất 2

2.1.2 Phân loại 2

2.1.2.1 Rượu tinh cất 2

2.1.2.2 Whisky 2

2.1.2.3 Gin 3

2.1.2.4 Brandy 3

2.1.2.5 Rum 3

2.1.2.6 Tequila 3

2.1.2.7 Mescal 4

2.1.2.8 Rượu mùi 4

2.1.3 Rượu chưng cất ở Việt Nam 4

2.2 Quy trình sản xuất rượu chưng cất 6

2.2.1 Sự lên men 7

2.2.2 Sự chưng cất 8

2.3 Ethanol và những tạp chất có liên quan trong quá trình chế biến 8

2.3.1 Ethanol 8

2.3.2 Hợp chất carbonyl 10

2.3.2.1 Carboxylic acid 10

2.3.2.2 Ester 11

2.3.2.3 Aldehyde 11

2.3.2.4 Ketone 12

2.3.3 Alcohol 13

2.3.3.1 Methanol 13

2.3.3.2 Rượu bậc cao 14

2.3.4 Furfural 15

2.4 Một số phương pháp xác định hàm lượng ethanol và các tạp chất độc hại trong rượu chưng cất 16

2.4.1 Xác định hàm lượng ethanol (Xác định độ cồn) 16

2.4.1.1 Phương pháp đo tỷ trọng 16

2.4.1.2 Phương pháp sử dụng cồn kế 18

2.4.2 Xác định hàm lượng acid (tính theo acetic acid) 19

2.4.3 Xác định hàm lượng ester (tính theo ethyl acetate) 20

2.4.4 Xác định hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde) 22

2.4.4.1 Phương pháp chuẩn độ 22

2.4.4.2 Phương pháp so màu 24

2.4.5 Xác định hàm lượng methanol 25

2.4.6 Xác định hàm lượng furfural 27

Chương 3: Thực nghiệm 28

3.1 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu 28

3.1.1 Phương tiện nghiên cứu 28

3.1.1.1 Thiết bị − Dụng cụ 28

3.1.1.2 Hóa chất 28

3.1.1.3 Đối tượng phân tích 29

3.1.2 Phương pháp nghiên cứu 30

3.2 Tiến hành thí nghiệm 30

3.2.1 Xác định độ cồn 30

3.2.2 Xác định hàm lượng acid 31

3.2.3 Xác định hàm lượng ester 33

3.2.4 Xác định hàm lượng aldehyde 36

3.2.5 Xác định hàm lượng methanol 39

3.2.6 Xác định hàm lượng furfural 40

Chương 4: Kết quả và thảo luận 43

4.1 Độ cồn 43

4.2 Hàm lượng acid 44

4.3 Hàm lượng ester 45

4.4 Hàm lượng aldehyde 47

4.5 Hàm lượng methanol 48

4.6 Hàm lượng furfural 49

Chương 5: Kết luận và kiến nghị 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Kiến nghị 50

Tài liệu tham khảo 51

Phụ lục 55

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ABV Alcohol by volume

Phần trăm độ cồn theo thể tích ADH Alcohol dehydrogenase

APD Adenosine diphosphate

ALDH Aldehyde dehydrogenase

AOAC Association of Official Analytical Chemists

Hiệp hội các nhà hóa phân tích chính thống ATP Adenosine triphosphate

DDGS Dried distillers grains with solubles

Bã rượu khô DNA Deoxyribonucleic acid

EDTA Ethylenediaminetetraacetate

FALDH Formaldehyde dehydrogenase

FDP Folate–dependent pathway

FSSAI The Food Safety and Standards Authority of India

Cục tiêu chuẩn và an toàn thực phẩm Ấn Độ GABA γ-Aminobutyric acid

GNS Grain neutral spirits

Rượu tinh cất từ ngũ cốc ISO International Organization for Standardization

Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế

LD50 Median lethal dose

Liều gây chết 50%

MEOS Microsomal ethanol oxidizing system

NADH Nicotinamide adenine dinucleotide

NADPH Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate NMDA N-methyl-D-aspartate

PME Pectin methylesterase

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: So sánh giá trị LD50 ở chuột khi dung nạp bằng đường uống các

rượu bậc cao và các aldehyde tương ứng 15

Bảng 2.2: Hàm lượng acetaldehyde (mg) tương ứng với acetaldehyde chuẩn 25

Bảng 3.1: Các mẫu rượu đế khảo sát 29

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu được xác định và phương pháp thực hiện 30

Bảng 3.3: Tiến trình thí nghiệm xác định hàm lượng methanol 39

Bảng 3.4: Kết quả đo độ hấp thụ của dãy chuẩn methanol 40

Bảng 3.5: Tiến trình thí nghiệm xác định hàm lượng furfural 41

Bảng 3.6: Kết quả đo độ hấp thụ của dãy chuẩn furfural 42

Bảng 4.1: Độ cồn (hàm lượng ethanol) của 15 mẫu rượu đế 43

Bảng 4.2: Hàm lượng acid của 15 mẫu rượu đế 44

Bảng 4.3: Hàm lượng ester của 15 mẫu rượu đế 46

Bảng 4.4: Hàm lượng aldehyde của 15 mẫu rượu đế 47

Bảng 4.5: Hàm lượng methanol của 15 mẫu rượu đế 48

Bảng 4.6: Hàm lượng furfural trong 15 mẫu rượu đế 49

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Tóm tắt quá trình sản xuất rượu chưng cất 6

Hình 2.2: Quá trình đường hóa tinh bột 7

Hình 2.3: Các phản ứng chính trong quá trình lên men yếm khí 8

Hình 2.4: Quá trình chuyển hóa ethanol trong cơ thể 9

Hình 2.5: Sự phân hủy amino acid hình thành carboxylic acid 10

Hình 2.6: Một số acid thơm trong rượu chưng cất 10

Hình 2.7: Các ester của acid thơm trong rượu chưng cất 11

Hình 2.8: Phản ứng tạo hemiacetal và acetal từ aldehyde 12

Hình 2.9: Một số aldehyde trong rượu chưng cất 12

Hình 2.10: Một số ketone trong rượu chưng cất 13

Hình 2.11: Sự oxy hóa alcohol bậc hai tạo thành ketone tương ứng 13

Hình 2.12: Sự phân giải pectin bởi PME tạo sản phẩm phụ methanol 13

Hình 2.13: Quá trình chuyển hóa methanol trong cơ thể 14

Hình 2.14: Một số rượu bậc cao trong rượu chưng cất 14

Hình 2.15: Rượu bậc cao được tạo ra trong quá trình lên men từ amino acid và glucose đều liên quan đến α-keto acid 14

Hình 2.16: Sự dimer hóa furfural theo cơ chế gốc tự do dưới tác dụng của O2 15

Hình 2.17: Sự phân hủy xylan tạo furfural 16

Hình 3.1: Phương pháp xác định độ cồn theo TCVN 8008:2009 30

Hình 3.2: Phương pháp xác định hàm lượng acid theo TCVN 378−86 31

Hình 3.3: Sự thay đổi màu sắc trước và sau khi chuẩn độ 32

Hình 3.4: Phương pháp xác định hàm lượng acid theo TCVN 1051:2009 32

Hình 3.5: Sự thay đổi màu sắc trước và sau khi chuẩn độ 33

Hình 3.6: Phương pháp xác định hàm lượng acid theo AOAC 945.08 33

Hình 3.7: Phương pháp xác định hàm lượng ester theo TCVN 378−86 34

Hình 3.8: Sự thay đổi màu sắc trước và sau khi cho H2SO4 0,1 N vào 35

Hình 3.9: Phương pháp xác định hàm lượng ester theo TCVN 1051:2009 35

Hình 3.10: Sự thay đổi màu sắc trước và sau khi cho H2SO4 0,1 N vào 36

Hình 3.11: Phương pháp xác định hàm lượng aldehyde theo TCVN

378−86 37

Hình 3.12: Phương pháp xác định hàm lượng aldehyde theo AOAC 972.08 38

Hình 3.13: Dãy chuẩn methanol 40

Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ methanol và độ hấp thụ 40

Hình 3.15: Dãy chuẩn furfural 41

Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ furfural và độ hấp thụ 42

Hình 4.1: Biểu đồ kết quả phân tích độ cồn của 15 mẫu rượu 43

Hình 4.2: Biểu đồ kết quả phân tích hàm lượng acid của 15 mẫu rượu 45

Hình 4.3: Biểu đồ kết quả phân tích hàm lượng ester của 15 mẫu rượu 46

Hình 4.4: Biểu đồ kết quả phân tích hàm lượng aldehyde của 15 mẫu rượu 47

Hình 4.5: Biểu đồ kết quả phân tích hàm lượng methanol của 15 mẫu rượu 48

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Rượu chưng cất là rượu được sản xuất bằng quá trình đường hoá hoặc không đường hoá, lên men, chưng cất với nguyên liệu là hoa quả, tinh bột, ngũ cốc hay cây có đường [1]

Rượu chưng cất đã có từ thế kỷ 9 và phát triển cho đến nay Có rất nhiều loại rượu chưng cất được sản xuất trên thế giới với các tên quen thuộc như vodka, whisky, brandy,… [2] Ở Việt Nam, rượu chưng cất phổ biến nhất là rượu trắng (rượu đế/rượu gạo), đa số đều được sản xuất ở quy mô hộ gia đình với cách thức chế biến còn thô sơ, lạc hậu Kèm theo đó là những ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Quá trình chế biến sẽ sinh ra những tạp chất độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi sử dụng hoặc không đảm bảo chất lượng cho sản phẩm [3]

Rượu được sử dụng như một thức uống quen thuộc với con người và gắn liền với đời sống văn hóa xã hội Nhu cầu sử dụng rượu ngày càng tăng trong một xã hội phát triển Sự không đảm bảo chất lượng của rượu sẽ ảnh hưởng

xấu đến sức khỏe con người và có thể gây ra nhiều tai hại Vì thế đề tài “Xác

định hàm lượng một số tạp chất độc hại trong rượu chưng cất” được thực

hiện nhằm đánh giá chất lượng của các sản phẩm này

+ Xác định hàm lượng acid (tính theo acetic acid)

+ Xác định hàm lượng ester (tính theo ethyl acetate)

+ Xác định hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde)

+ Xác định hàm lượng methanol

+ Xác định hàm lượng furfural

− Tiến hành kiểm tra và đánh giá một số mẫu rượu trắng trên địa bàn thị

xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Rượu là thức uống có cồn được sản xuất từ quá trình lên men, có hoặc không chưng cất từ tinh bột của các loại ngũ cốc, dịch đường của các loại cây và hoa quả Về cơ bản, rượu được chia thành hai loại là rượu lên men (fermented alcohol) và rượu chưng cất (distilled alcohol) [1, 4]

2.1 Tổng quan về rượu chưng cất

2.1.1 Rượu chưng cất

Rượu chưng cất là rượu được sản xuất bằng quá trình đường hoá hoặc không đường hoá, lên men, chưng cất với nguyên liệu là hoa quả, tinh bột, ngũ cốc hay cây có đường [1]

Ví dụ: Whisky, vodka, brandy, rum, applejack,…

Đa số rượu chưng cất đều có độ cồn từ 20% ABV trở lên (vodka (40−45% ABV), brandy (40−60% ABV),…), số ít rượu chưng cất được sản xuất ở Đức

có độ cồn thấp hơn 15% ABV [5] (ABV (Alcohol by volume) là đơn vị đo độ cồn tính theo thể tích Độ proof là một đơn vị đo khác của độ cồn, 1º proof tính theo Anh bằng 7/4 lần ABV và tính theo Mỹ bằng 2 lần ABV [6].)

2.1.2.2 Whisky

Whisky/Whiskey 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% ABV và độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% ABV [5, 9]

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

làmạchnha(maltwhisky),lúamạch(wheatwhisky),lúamạchđen(ryewhisky)

và ngô (bourbon whisky) Các loại ngũ cốc có thể sử dụng đơn lẻ hoặc phối hợp với nhau để lên men [5]

Whiskykhôngphatrộn(Unblended/Single/Straightwhisky)đượcsảnxuất

từ một lò duy nhất khác với whisky pha trộn (blended whisky) được pha trộn bởi những loại whisky khác nhau được sản xuất ở những nơi khác nhau Scotch whisky, Ireland (Irish) whisky, Canadian whisky là những loại whisky không pha trộn được mang tên nơi sản xuất Spirit whisky là loại whisky pha trộn từ rượu tinh cất và straight whisky [5, 9]

2.1.2.3 Gin

Gin được chưng cất từ các loại ngũ cốc lên men (chủ yếu là lúa mạch đen)

và có mùi thơm đặc trưng của quả bách xù (juniper) hay một số loại thảo mộc khác, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% ABV [5]

2.1.2.4 Brandy

Brandy được chưng cất từ các loại trái cây lên men (thường là nho) đến độ cồn thấp hơn 95% ABV, có mùi vị và tính chất đặc trưng, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% ABV [5]

Brandy gồm 3 loại chính là brandy nho (làm từ nước ép quả nho như Cognac, Armagnac, pisco, metaxa,…), brandy táo (làm từ các phần còn lại của quả nho như pomace/marc, grappa, Calvados,…) và brandy trái cây (làm từ các loại quả khác trừ nho như kirschwasser, slivovitz, raisin, lees,…) [5, 9] Applejack hay rượu cốt táo là sự phối hợp giữa 20% brandy táo được bảo quản trong thùng sồi trên 2 năm với 80% rượu tinh cất và được đóng chai ở độ cồn bằng hoặc trên 40% ABV [5]

2.1.2.5 Rum

Rum được chưng cất từ dịch lên men của nước mía, syrup mía, mật mía hay các phụ phẩm của mía đến độ cồn thấp hơn 95% ABV, có mùi vị và tính chất đặc trưng, độ cồn đóng chai bằng hoặc trên 40% ABV [5]

2.1.2.6 Tequila

Tequila là loại rượu có nguồn gốc từ Mexico, được chưng cất từ dịch

ngâm lên men cây thùa xanh (Agave tequilana) trồng ở vùng Tequila và được

chia thành hai nhóm chính là 100% de agave (100% đường sử dụng lên men

từ agave) và mixto (51% đường sử dụng 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% ABV [5, 9]

2.1.2.7 Mescal

Mescal/Mezcal 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% ABV [5]

2.1.2.8 Rượu mùi

Rượu mùi (Liquor/Liqueur/Cordial) được pha chế từ rượu chưng cất với nước, có thể bổ sung thêm đường, dịch chiết trái cây và phụ gia thực phẩm

Độ cồn đóng chai khoảng 20−45% ABV [5]

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 (berry liquor: XUXU, Lakka, Murtado,…), từ chocolate (chocolate liquor: Afrikoko, Djangoa, Vana Tallinn,…), từ cà phê (coffee liquor: Café Rica, Sheridan's, Tia Maria,…), từ kem (cream liquor: Advocaat, Dooley's, Ponche Diva,…), từ crème (crème liquor: crème de cacao, crème de banane, crème de cassis,…), từ hoa (flower liquor: Rosolio, St–Germain, Xaica,…), từ trái cây (fruit liquor: Curaçao, Hpnotiq, Van der Hum,…), từ thảo dược (herb liquor: anisette, sambuca, ouzo,…), từ mật ong (honey liquor: Krupnikas, Yukon Jack, Bärenjäger,…),

từ hạt (nut–flavored liquor: Amaretto, Frangelico, Nocello,…), từ whisky (whisky liquor: rock & rye, rock & bourbon, rye liquor,…) và một số nguyên liệu khác như rum, brandy, lòng đỏ trứng, trà đen,… [5, 10]

2.1.3 Rượu chưng cất ở Việt Nam

Đặc trưng của rượu Việt Nam là được làm từ gạo, phổ biến nhất là rượu trắng (rượu đế, rượu gạo, rượu ngang hay rượu quốc lủi) Trước khi thực dân Pháp sang xâm lược Việt Nam năm 1858, ngành sản xuất rượu thủ công đã có

từ trước Rượu chưng cất ở Việt Nam có lẽ đã có từ thời nhà Lý (1009−1225), khoảng thời gian cùng với sự phát minh ra phương pháp chưng cất và phổ biến khắp nơi Nguyên liệu sản xuất chính chủ yếu là gạo, nếp và sắn (khoai mì) [11, 12]

Một số loại rượu trắng phổ biến ở Việt Nam như [12-14]

− Rượu Làng Vân: trước kia sử dụng sắn tươi, sắn khô để nấu rượu, ngày

nay sử dụng gạo Là rượu nổi tiếng ở miền Bắc, có nguồn gốc ở làng Vân, xã Vân Hà, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang

− Rượu San Lùng: do người Dao sản xuất, sử dụng gạo nương kết hợp

với lá một số thảo dược để nấu Rượu có nguồn gốc ở bản San Lùng,

xã Bản Xẻo, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai

− Rượu Bó Nặm: rượu nấu từ ngô và một số loại thảo dược, được chưng

cất theo phương pháp truyền thống của các dân tộc thiểu số ở tỉnh Bắc Kạn

− Rượu Thanh Kim: do người Dao sản xuất, sử dụng mầm thóc nếp để

nấu Rượu có nguồn gốc ở xã Thanh Kim, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai

− Rượu Mẫu Sơn: do người Dao sản xuất, được nấu từ gạo, nước suối ở

độ cao trên 1000 m và các loại thảo dược trên đỉnh Mẫu Sơn, huyện Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn

− Rượu Kim Sơn: được lên men bởi men thuốc Bắc cổ truyền của một số

dòng họ ở huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình

− Rượu Lộc Thủy: rượu được nấu từ gạo và nước ở làng Tuy Lộc, xã

Lộc Thủy, huyện Lệ Thủy, tỉnh Quãng Bình

− Rượu Kim Long: rượu được nấu từ gạo hoặc nếp ở làng Kim Long, xã

Hải Quế, huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị

− Rượu Làng Chuồn: rượu được nấu từ gạo và nước ở làng Chuồn, xã

Phú An, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên − Huế

− Rượu Bàu Đá: rượu được nấu từ gạo và nước ở Bàu Đá (bàu nước cổ

sử dụng trong làng) ở làng Cù Lâm, xã Nhơn Lộc, huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định

− Rượu Gò Đen: rượu được nấu từ gạo hoặc nếp mỡ, nếp than bằng

phương pháp cổ truyền ở địa danh Gò Đen, xã Phước Lợi, huyện Bến Lức, tỉnh Long An

− Rượu Xuân Thạnh: rượu được nấu từ gạo nếp mùa truyền thống cùng

với 14 loại men viên và 48 dòng nấm mốc gia truyền, rượu có nguồn gốcởấpXuânThạnh,xãHòaThuận,huyệnChâuThành,tỉnhTrà Vinh

− Rượu Phú Lễ: rượu được nấu từ nếp và nước giếng làng ở ấp Phú Lợi,

xã Phú Lễ, huyện Ba Tri, tỉnh Bến Tre

Đặc trưng khác của rượu Việt Nam là rượu ngâm Rượu ngâm là rượu được ngâm bởi các loại thảo dược, côn trùng, động vật,… vào trong rượu trắng cao độ (trên 40% ABV) [11, 12]

Một số loại rượu ngâm phổ biến ở Việt Nam như rượu thuốc, rượu Táo Mèo, rượu sim, rượu dừa, rượu mơ, rượu mỏ quạ,… [12]

2.2 Quy trình sản xuất rượu chưng cất

Một cách đơn giản, rượu chưng cất là sản phẩm liên tục của hai quá trình lên men và chưng cất được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Hình 2.1: Tóm tắt quá trình sản xuất rượu chưng cất

Hầu hết rượu chưng cất đều sử dụng tinh bột (có nguồn gốc thực vật) như vật liệu khởi đầu cho quá trình chế biến Tinh bột là hỗn hợp của hai loại polysaccharide là amylose và amylopectin có công thức chung là (C6H10O5)nđược cấu thành từ nhiều phân tử glucose nhưng khác nhau về công thức cấu tạo Amylose có cấu trúc mạch thẳng, không phân nhánh, các đơn phân glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside và amylopectin có cấu trúc phân nhánh, trong cấu trúc chứa hai loại liên kết là α-1,4-glycoside và α-1,6-glycoside Dưới tác dụng của amylase, tinh bột bị thủy phân tạo ra glucose làm nguyên liệu đầu cho quá trình đường phân và lên men [9]

Hình 2.2: Quá trình đường hóa tinh bột

Đường lên men (chủ yếu là glucose) được tạo ra tham gia vào chu trình đường phân tạo pyruvate (pyruvic acid) và trong điều kiện yếm khí xảy ra quá trình lên men rượu Tác nhân chính sử dụng cho quá trình lên men rượu

thường là nấm men Saccharomyces cerevisiae (men bánh mì), S ellipsoides,

S carlsbergensis,… [9, 15]

2.2.1 Sự lên men

Dưới điều kiện yếm khí, không có O2 để nhận hydrogen và electron từ NADH thì pyruvic acid được tạo ra trong quá trình đường phân sẽ nhận hydrogen và electron từ NADH, quá trình này được gọi là sự lên men [15]

Hình 2.3: Các phản ứng chính trong quá trình lên men yếm khí

Sự lên men là sự nối tiếp của chu trình đường phân, bằng cách này glucose được biến đổi thành ethanol hay lactic acid dưới điều kiện yếm khí và tên gọi tùy thuộc vào sản phẩm cuối cùng Quá trình lên men tạo ra ethanol thường được gọi là lên men ethanol hay lên men rượu [16]

2.2.2 Sự chưng cất

Quá trình chưng cất dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các cấu tử trong hỗn hợp ở một áp suất nhất định Người ta dùng nhiệt (đun nóng) để chuyển hỗn hợp lỏng sang pha hơi và thu chất lỏng ở khoảng nhiệt độ thích hợp bằng cách cho hơi ngưng tụ [17]

Trong chưng cất rượu, quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách đun sôi hỗn hợp lên men, hỗn hợp hơi (rượu, nước và một số tạp chất dễ bay hơi khác) bay lên được dẫn qua hệ thống làm lạnh và ngưng tụ tạo thành rượu Rượu được chưng nhằm loại bỏ một số tạp chất độc hại được sinh ra trong quá trình lên men và làm tăng độ cồn cho sản phẩm [9]

2.3 Ethanol và những tạp chất có liên quan trong quá trình chế biến 2.3.1 Ethanol

Ethanol (Ethyl alcohol/Rượu (Cồn) ethylic/Rượu/Alcohol) là thành phần chính có trong hầu hết thức uống có cồn có nguồn gốc từ quá trình lên men carbohydrate với nấm men [18]

Ethanol là chất lỏng không màu, trong suốt, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng

Hình 2.4: Quá trình chuyển hóa ethanol trong cơ thể

Acetaldehyde được hình thành nhanh chóng bị oxy hóa thành acetate bởi aldehyde dehydrogenase (ALDH) Acetate được chuyển thành acetyl-CoA đi vào chu trình Krebs giải phóng CO2 và H2O [15]

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 các 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 (γ-aminobutyric acid) tại receptor GABA và ức

chế receptor NMDA (N-methyl-D-aspartate), receptor của glutamate [19-21] Uống rượu vừa phải (khoảng 10−20 g 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 gây ung thư trên các bộ phận [19]

2.3.2 Hợp chất carbonyl

2.3.2.1 Carboxylic acid

Carboxylic acid là những hợp chất hữu cơ trong phân tử chứa ít nhất một nhómcarboxyl (−COOH)liênkết trực tiếp với nguyên tử carbon hay hydrogen bằng liên kết cộng hóa trị [22]

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 Acetic acid (CH3COOH) chiếm phần lớn trong tổng số acid, theo sau là decanoic acid (capric acid − CH3(CH2)8COOH), octanoic acid (caprylic acid − CH3(CH2)6COOH) và dodecanoic acid (lauric acid − CH3(CH2)10COOH) [18]

Các acid được hình thành trong quá trình sinh tổng hợp hoặc phân hủy các

acid béo và sự phân hủy các amino acid (Hình 2.5) ở Saccharomyces trong

điều kiện kỵ khí, số lượng tùy thuộc vào mỗi dòng nấm men [23]

Hình 2.5: Sự phân hủy amino acid hình thành carboxylic acid

Điều kiện lên men không tối ưu cũng là nguyên nhân hình thành các acid, đặc biệt là acetic acid (do vi khuẩn acetic acid) [24]

Các acid thơm lẫn trong rượu có nguồn gốc từ những thùng sồi dùng để

bảo quản, chủ yếu là benzoic acid, o-/p-hydroxybenzoic acid, gallic acid,

cinnamic acid, ferulic acid, coumaric acid, syringic acid, vanillic acid,… góp phần vào hương vị cho rượu [18]

Hình 2.6: Một số acid thơm trong rượu chưng cất

Trong chưng cất rượu, 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 cao các acid trong rượu không đảm bảo được chất lượng cho sản phẩm, acetic acid nhiều làm cho rượu có vị chua, sự hiện diện của các acid béo mạch ngắn tạo mùi vị khó chịu cho rượu,… TCVN 7043:2002 không quy định hàm lượng acid trong rượu chưng cất [25, 26]

2.3.2.2 Ester

Ester là sản phẩm của phản ứng giữa acid (hữu cơ hoặc vô cơ) với alcohol.

Ester hữu cơ (thường gọi tắt là ester) là dẫn xuất của carboxylic acid khi thay nhóm hydroxyl (−OH) ở nhóm carboxyl (−COOH) bằng nhóm −OR [22] Ester trong rượu là sản phẩm của sự tổ hợp các carboxylic acid và alcohol, chủ yếu là các ethyl ester [9]

RCOOH + R'OH ¾ ¾® RCOOR' + H2O Các ester trong rượu chưng cất bao gồm ester của carboxylic acid mạch

hở từ C2 đến C18 và ester của các acid thơm Ethyl acetate (CH3COOC2H5) chiếm hơn 50% trong tổng số ester Ethyl formate (HCOOC2H5) tạo nên mùi thơm đặc trưng cho rum với hàm lượng dao động từ 5−35 mg/L Ester của acid thơm hiện diện rất ít trong rượu chưng cất, chủ yếu là ethyl benzoate và ethyl phenylacetate [18]

Hình 2.7: Các ester của acid thơm trong rượu chưng cất

Sự hình thành ester giảm bớt một số độc tính cho rượu gây nên bởi các acid và alcohol độc hại Ester cũng được xem là nguồn dự trữ các acid và alcohol trong rượu Sự có mặt của ester tạo nên mùi hương đặc trưng cho sản phẩm TCVN 7043:2002 quy định hàm lượng ester tổng số (tính theo ethyl acetate) không lớn hơn 200 mg/L ethanol 100º [9, 26]

2.3.2.3 Aldehyde

Aldehyde là những hợp chất hữu cơ mang nhóm chức −CHO liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon hoặc hydrogen bằng liên kết cộng hóa trị [22] Trong rượu chưng cất, aldehyde tổng số được tính bằng tổng của aldehyde dạng tự do và aldehyde dạng bảo vệ (hemiacetal và acetal) − sản phẩm của phản ứng thuận nghịch giữa aldehyde liên kết với alcohol trong rượu với hệ số cân bằng khoảng 0,9 Do đó, tương ứng với rượu mạnh có độ cồn từ 40% đến 50% ABV sẽ có 15−20% lượng aldehyde liên kết với ethanol [18]

Hình 2.8: Phản ứng tạo hemiacetal và acetal từ aldehyde

Acetaldehyde (CH3CHO) chiếm hơn 90% trong tổng số aldehyde ở hầu hết các loại rượu chưng cất Ngoài ra, còn các aldehyde mạch hở khác từ C1

đến C12 (bão hòa hoặc không bão hòa) và các aldehyde thơm [18]

Hình 2.9: Một số aldehyde trong rượu chưng cất

Các aldehyde được sinh ra trong quá trình lên men (Hình 2.3 và 2.5), 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 với 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 dần dần dẫn đến xơ gan [9, 19, 27] Aldehyde là tạp chất luôn luôn có mặt trong các sản phẩm rượu và có thể điều chỉnh được trong quá trình chế biến TCVN 7043:2002 quy định hàm lượng aldehyde tổng số (tính theo acetaldehyde) không lớn hơn 50 mg/L ethanol 100º [9, 26]

2.3.2.4 Ketone

Ketone hay alkanone là những hợp chất hữu cơ có cấu trúc RC(=O)R', với

R và R' là những nhóm thế chứa carbon có thể giống hoặc khác nhau [22] Ketone trong rượu chưng cất gồm các monoketone và diketone mạch hở

từ C3 đến C14, chiếm đa số là acetone (CH3COCH3) Ngoài ra còn các ketone

khác như butanone, 2-pentanone, 3-penten-2-one, (E)-6-nonen-2-one, diacetyl,

2,3-pentanedione… [18]

Hình 2.10: Một số ketone trong rượu chưng cất

Các ketone được hình thành chủ yếu do sự oxy hóa các alcohol bậc hai được sinh ra trong quá trình lên men [9]

Hình 2.11: Sự oxy hóa alcohol bậc hai tạo thành ketone tương ứng

Sự tạo thành ketone làm giảm một số độc tính cho rượu gây nên bởi các alcohol tương ứng TCVN 7043:2002 không quy định hàm lượng ketone trong rượu chưng cất [9, 26]

2.3.3 Alcohol

2.3.3.1 Methanol

Methanol (Methyl alcohol/Rượu (Cồn) methylic/Rượu gỗ) là alcohol đơn giản nhất với công thức CH3OH [28]

Trong rượu chưng cất, methanol có nguồn gốc từ sự phân giải các đại phân

tử trong quá trình lên men như hemicellulose, pectin, lignin và xylan Chủ yếu

là sự phân giải pectin bởi pectin methylesterase (PME) [29]

Hình 2.12: Sự phân giải pectin bởi PME tạo sản phẩm phụ methanol Methanol là một chất độc được sinh ra trong quá trình lên men, bản thân methanol không độc hại nhưng các chất chuyển hóa của nó rất độc Khi vào cơ thể, methanol được chuyển hóa bởi ADH tạo ra formaldehyde (độc gấp 33 lần

methanol) gây các triệu chứng lâm sàng Formaldehyde sau đó nhanh chóng chuyển hóa thành formic acid (độc gấp 6 lần methanol) bởi formaldehyde dehydrogenase (FALDH) ức chế cytochrome c oxidase (complex IV) trong thần kinh thị giác làm xáo trộn dẫn truyền sợi trục Ngoài ra, formic acid còn liên quan đến mức độ toan máu và mức độ gia tăng khoảng trống anion Cuối cùng, formic acid được chuyển hóa thành CO2 và nước [19, 30]

Hình 2.13: Quá trình chuyển hóa methanol trong cơ thể

Hàm lượng methanol vượt quá chỉ tiêu cho phép có thể dẫn đến ngộ độc cho người sử dụng TCVN 7043:2002 quy định hàm lượng methanol có trong

1 L ethanol 100º không lớn hơn 0,1% [26]

2-methyl-Hình 2.14: Một số rượu bậc cao trong rượu chưng cất

Hầu hết sự hình thành rượu bậc cao đều liên quan đến α-keto acid như α-ketobutyric acid (1-propanol), α-ketovaleric acid (1-butanol), α-ketoisova-leric acid (isobutanol), α-ketoisocapric acid (isoamyl alcohol),… [9]

Hình 2.15: Rượu bậc cao được tạo ra trong quá trình lên men từ amino acid

và glucose đều liên quan đến α-keto acid

Khi vào cơ thể, rượu bậc cao được chuyển hóa bởi ADH tạo thành các aldehyde và ketone tương ứng, độc tính (dựa trên giá trị LD50) tùy thuộc vào chất chuyển hóa (Bảng 2.1) Chất chuyển hóa của isobutanol là 2-methyl-propanal có giá trị LD50 nhỏ hơn (độ độc cao hơn) nên hàm lượng rượu bậc cao được tính theo isobutanol [31]

Bảng 2.1: So sánh giá trị LD50 ở chuột khi dung nạp bằng đường uống các

rượu bậc cao và các aldehyde tương ứng

Rượu bậc cao

LD50 (chuột, đường uống) (mg/kg)

Chất chuyển hóa tương ứng

LD50 (chuột, đường uống) (mg/kg) 1-Propanol

2.3.4 Furfural

Furfural (Furfurol/Fural/Furaldehyde/Furfuraldehyde) 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,… [33]

Furfural là một aldehyde dị vòng thơm, ở trạng thái lỏng dạng dầu, không màu, có mùi hạnh nhân Khi tiếp xúc với không khí, dưới tác dụng của O2, furfural (3 nối đôi liên hợp) bị tách một H ở vị trí số 5 theo cơ chế gốc tự do

và kết hợp lại với nhau tạo thành dạng dimer (difurfural hay 2,2'-difuran) với 6 nối đôi liên hợp nên dung dịch có màu vàng [34]

5,5'-diformyl-Hình 2.16: Sự dimer hóa furfural theo cơ chế gốc tự do dưới tác dụng của O2 Furfural trong rượu được tạo ra từ quá trình 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) [9]

Hình 2.17: Sự phân hủy xylan tạo furfural

Nhiệt độ sôi của furfural là 161,7ºC, cao gấp đôi ethanol nên furfural ít gặp trong rượu chưng cất Sự hiện diện của furfural trong rượu chưng cất có thể do dịch lên men có hàm lượng furfural cao, quá trình chưng cất diễn ra dài, nhiệt độ chưng cất cao,… [34]

Furfural là một chất độc có LD50 ở chuột (đường uống) là 65 mg/kg, gây độc trên gene, thần kinh và có khả năng gây ung thư Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với các sản phẩm đồ uống có cồn quy định không phát hiện hàm lượng furfural [26, 35, 36]

2.4 Một số phương pháp xác định hàm lượng ethanol và các tạp chất độc hại trong rượu chưng cất

2.4.1 Xác định hàm lượng ethanol (Xác định độ cồn)

2.4.1.1 Phương pháp đo tỷ trọng

Xác định theo TCVN 378−86 [37]:

Rửa sạch bình tỷ trọng, tráng 3 lần bằng nước cất, tráng 2 lần bằng ethanol 96% hay 2 lần bằng diethyl ether hoặc acetone Làm khô ngoài không khí hoặc sấy nhẹ ở 50ºC trong 30 phút Sau đó cân để biết khối lượng bình

Từ từ cho nước cất đã đun sôi để nguội vào bình tỷ trọng Ngâm bình vào chậu nước có nhiệt độ 19−19,5ºC trong 30 phút Cẩn thận cắm nhiệt kế vào bình tỷ trọng sao cho không có bọt khí bên trong Đưa nhiệt độ nước trong chậu lên 20ºC, giữ sao cho nhiệt độ trong bình tỷ trọng luôn luôn ở 20ºC trong

15 phút (nếu có máy điều nhiệt càng tốt) Lấy giấy lọc thấm khô hết phần nước trào ra vòi và nắp bình Rửa bình tỷ trọng bằng bông thấm nước ethanol

96% cho hết nước bám ngoài bình Dùng bông hoặc khăn sạch lau khô bình

Để bình ở nhiệt độ phòng cân trong 30 phút Đem cân trên cân phân tích để biết khối lượng nước cất và bình

Dùng bình tỷ trọng trên, đổ nước cất ra, làm khô bình hoặc tráng rửa nhiều lần bằng chính rượu mẫu Cho rượu vào bình và làm các thao tác như đối với nước Sau khi cân biết khối lượng rượu và bình

Tỷ trọng tương đối của rượu (d) được tính theo công thức:

d = m1–m

trong đó:

m khối lượng bình tỷ trọng, g;

m1 khối lượng bình và rượu mẫu, g;

m2 khối lượng bình và nước, g;

Biết được tỷ trọng tương đối (d), tra bảng sẽ tìm được hàm lượng ethanol

Chuẩn hóa máy đo tỷ trọng:

Tráng ống chữ U bằng hơi acetone và làm khô hẳn bằng luồng không khí Bật công tắc trên máy đo tỷ trọng theo trật tự sau đây: bật nguồn, hiển thị T,

tốc độ lấy mẫu là 2 hoặc 3 Đọc và ghi lại giá trị T với ống chữ U sạch, khô, ở

nhiệt độ 20±0,01ºC

Bật đèn và mở tấm chắn để quan sát ống chữ U Làm đầy ống chữ U bằng nước cất hai lần vừa mới đun sôi (hoặc nước đã xử lý ion) (nước chuẩn) bằng cách nhúng ống chất dẻo được nối với đầu vào (phần dưới) của ống chữ U vào nước chuẩn và kéo từ từ piston trên syringe có kim tiêm số 15, được nối bằng ống nhựa với đầu ra (phần phía trên) của ống chữ U Quan sát ống chữ U để đảm bảo rằng ống đã chứa đầy nước và không có bọt khí Để đầu cuối ống đã

đổ đầy chìm trong nước chuẩn và syringe vẫn được nối trong khi lấy số đọc

Tắt nguồn sáng và đóng tấm chắn Giá trị T của nước trên hiển thị số sẽ tiếp

tục thay đổi cho đến khi nhiệt độ của phần mẫu thử cân bằng với nhiệt độ

không đổi của bể ổn nhiệt (khoảng 2 đến 3 phút) Ghi lại giá trị T của nước

Tính các hằng số A và B của thiết bị như sau:

A = [T 2 (H2O) − T 2 (không khí)]

B = T 2 (không khí)

(2.2) (2.3) Nhập các giá trị hằng số A và B tính được vào bộ nhớ của thiết bị Điều chỉnh công tắc hiển thị về ρ (tỷ trọng) và kiểm tra số đọc về tỷ trọng của nước Sau đó tháo nước trong ống chữ U, làm khô và kiểm tra tỷ trọng của không khí Các số hiển thị tỷ trọng biểu kiến đối với nước phải là 1,00000 và tỷ trọng biểu kiến đối với không khí là 0,00000 Nếu các giá trị hiển thị lớn hơn 0,00001 so với các giá trị tỷ trọng đúng thì kiểm tra lại nhiệt độ của bể ổn

nhiệt, giá trị T của không khí và của nước

Tiến hành đo trên một mẫu thử:

Bật đèn và mở tấm chắn để quan sát ống chữ U Làm đầy từ từ ống chữ U bằng phần mẫu thử theo cách đã dùng đối với nước chuẩn, không để lẫn bọt khí Tắt nguồn sáng và đóng tấm chắn Số đọc tỷ trọng của phần mẫu thử trên hiển thị số sẽ tiếp tục thay đổi cho đến khi nhiệt độ của phần mẫu thử cân bằng với nhiệt độ không đổi của bể ổn nhiệt (khoảng 2 đến 3 phút) Ghi lại tỷ trọng của phần mẫu thử và rút phần mẫu thử khác vào ống chữ U Các số đọc lặp lại chỉ được chênh lệch ±0,00001 đơn vị Để chuyển đổi tỷ trọng ở 20ºC về phần trăm độ cồn ở 15,56ºC (Phụ lục C)

Tiến hành đo trên nhiều phần mẫu thử:

Bật đèn và mở tấm chắn để quan sát ống chữ U Nhấc đầu vào của ống nối bằng chất dẻo ra khỏi bề mặt dưới của phần mẫu thử trước đó và kéo từ từ piston của syringe để làm rỗng ống nối và ống chữ U Tháo syringe ra khỏi ống nối và loại bỏ lượng chứa trong syringe Tháo rời syringe, nhúng ngập đầu ống nối vào phần mẫu thử mới và rút từ từ khoảng 8 mL đến 10 mL phần mẫu thử qua ống chữ U vào syringe để loại bọt khí và tráng rửa hệ thống bằng phần mẫu thử mới Tắt nguồn sáng, đóng tấm chắn và ghi lại số đọc lần thứ nhất của phần mẫu thử mới sau khi cân bằng nhiệt độ

Sau mỗi dãy 10 phần mẫu thử, hoặc khi thấy các hiển thị số không đều thì tráng ống chữ U bằng acetone và làm khô bằng không khí Để ống chữ U rỗng

ống đong sao cho cồn kế không chìm quá sâu so với mức đọc Để cồn kế ổn định Đọc độ rượu trên cồn kế không để tạo bọt khí bám vào cồn kế làm sai lệch kết quả

Trường hợp rượu không ở 20ºC thì phải đọc nhiệt độ của rượu và độ rượu cùng lúc Sau đó tra bảng hiệu chỉnh để có độ rượu ở 20ºC (Phụ lục B)

2.4.2 Xác định hàm lượng acid (tính theo acetic acid)

Dùng dung dịch sodium hydroxide đã biết nồng độ, trung hoà lượng acid

có trong rượu thử với chỉ thị phenolphthalein hoặc bromothymol blue [37, 40]

CH3COOH + NaOH ¾ ¾® CH3COONa + H2O

Xác định theo TCVN 378−86 [37]:

Dùng pipet lấy chính xác 50 mL (đối với rượu có hàm lượng acid cao) hoặc 100 mL (đối với rượu có hàm lượng acid thấp) cho vào bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thị phenolphthalein, dùng dung dịch NaOH 0,05 N chuẩn đến màu phớt hồng bền trong 30 giây

Hàm lượng acid (X A) tính bằng số mg CH3COOH có trong 1 L ethanol 100º theo công thức:

V thể tích dung dịch NaOH 0,05 N đã tiêu tốn, mL;

V0 thể tích rượu mẫu đem phân tích, mL;

C N nồng độ đương lượng của dung dịch NaOH;

60 khối lượng mol của acetic acid, g/mol;

1000 hệ số chuyển ra L;

c độ cồn của rượu mẫu

Xác định theo TCVN 1051:2009 [40]:

Lấy 100 mL mẫu cho vào bình cầu dung tích 500 mL, thêm 100 mL nước

và lắp ống sinh hàn hồi lưu vào bình cầu Đun sôi dung dịch trong bình cầu 5 phút, sau đó làm nguội dung dịch đến nhiệt độ phòng (lúc làm nguội để tránh tác dụng của CO2, lắp vào phần trên của ống sinh hàn bộ phận bảo vệ dựng xút thay đổi định kỳ) Tháo ống sinh hàn, thêm 10 giọt chỉ thị bromothymol blue

và chuẩn bằng NaOH 0,05 N cho đến khi đổi màu

Hàm lượng acid được tính toán tương tự như TCVN 378−86

Xác định theo AOAC 945.08 [41]:

Lấy 25 mL rượu mẫu cho vào bình tam giác có chứa sẵn 250 mL nước đã đun sôi hoặc nước đã đuổi khí, thêm khoảng 2 mL chỉ thị phenolphthalein và chuẩn độ bằng NaOH 0,1 N

Hàm lượng acid được tính toán tương tự như TCVN 378−86

2.4.3 Xác định hàm lượng ester (tính theo ethyl acetate)

Sau khi trung hòa lượng acid có trong rượu, thêm chính xác một lượng sodium hydroxide dư để xà phòng hóa ester và chuẩn lại lượng sodium hydroxide dư [37, 40]

CH3COOC2H5 + NaOH ¾ ¾® CH3COONa + C2H5OH

Xác định theo TCVN 378−86 [37]:

Lấy chính xác 50 mL rượu hoặc ít hơn (với rượu có hàm lượng ester cao) hay 100 mL (với rượu có hàm lượng ester thấp) cho vào bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thị phenolphthalein, lắc đều Dùng dung dịch NaOH 0,05 N trung hòa lượng acid có trong mẫu đến màu phớt hồng bền trong 30 giây Thêm chính xác 10 mL dung dịch NaOH 0,1 N, lắc đều Lắp ống sinh hàn, đặt lên bếp cách thủy đang sôi và tiếp tục đun sôi trong 1 giờ Sau đó lấy ra làm lạnh ngay (vẫn giữ nguyên ống sinh hàn) Tráng rửa ống sinh hàn 2 lần, mỗi lần bằng 10 mL nước cất Sau khi bình đã nguội, tháo ống sinh hàn, thêm chính xác 10 mL dung dịch H2SO4 0,1 N, lắc đều Chuẩn lượng acid dư bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,05 N đến màu phớt hồng bền trong 30 giây

Làm ngay mẫu trắng bằng cách cho tiếp chính xác 10 mL dung dịch NaOH 0,1 N và 10 mL dung dịch H2SO4 0,1 N, lắc đều Chuẩn lượng acid dư bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,05 N đến màu phớt hồng bền trong 30 giây

Hàm lượng ester (X E) tính bằng số mg CH3COOC2H5 có trong 1 L ethanol 100º theo công thức:

V thể tích rượu mẫu đem phân tích, mL;

V1 thể tích dung dịch NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn mẫu trắng, mL;

V2 thể tích dung dịch NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn mẫu thử, mL;

8,8 lượng ethyl acetate ứng với 1 mL dung dịch NaOH 0,1 N, mg;

1000 hệ số chuyển ra L;

c độ cồn của rượu mẫu

Xác định theo TCVN 1051:2009 [40]:

Thêm 10 mL dung dịch NaOH 0,1 N vào dung dịch sau khi đã trung hòa acid trong bình tam giác, lắp vào hệ thống sinh hàn và đun hồi lưu trên bếp cách thủy khoảng 1 giờ Sau đó, lấy bình tam giác ra làm nguội đến nhiệt độ phòng (lúc làm nguội để tránh tác dụng của CO2, lắp vào phần trên của ống sinh hàn bộ phận bảo vệ đựng xút thay đổi định kỳ), tháo ống sinh hàn, thêm

10 mL H2SO4 0,1 N và chuẩn lượng dư acid bằng dung dịch NaOH 0,05 N đến khi đổi màu

Hàm lượng ester (X E) tính bằng số mg CH3COOC2H5 có trong 1 L ethanol 100º theo công thức:

c độ cồn của rượu mẫu;

V1 thể tích dung dịch NaOH 0,1 N tiêu tốn khi xà phòng hoá 100 mL

mẫu thử, mL V1 được tính theo công thức:

V1=൬10 +V2 ൰2 ×K–10 (2.7) trong đó:

V2 thể tích dung dịch NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn lượng acid dư, mL;

10 thể tích dung dịch NaOH và H2SO4, mL;

K hệ số hiệu chỉnh đưa dung dịch NaOH về 0,1 N;

Chấp nhận dung dịch H2SO4 0,1 N vừa chuẩn bị từ fixanal là dùng để thiết lập hệ số hiệu chỉnh, đưa dung dịch NaOH về 0,1 N như sau: thêm vào dung dịch sau khi xác định ester 10 mL H2SO4 0,1 N và 10 mL NaOH 0,1 N Dùng

dung dịch NaOH 0,05 N chuẩn lượng acid dư và tính hệ số hiệu chỉnh K theo

V3 thể tích dung dịch NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn lượng acid dư, mL;

10 thể tích dung dịch NaOH và H2SO4, mL;

Dung dịch NaOH lúc chuẩn bị phải có K trong khoảng 0,97−0,99;

Dung dịch NaOH 0,05 N được điều chế bằng cách bằng cách pha loãng dung dịch NaOH 0,1 N gấp đôi

Khi xác định hàm lượng ester và thiết lập độ chuẩn, phải dùng cùng một pipet hoặc buret để lấy acid và cùng một pipet hoặc buret để lấy kiềm

2.4.4 Xác định hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde)

10 mL dung dịch HCl để dung dịch trong bình có pH = 2 (thử bằng giấy chỉ thị pH) oxy hóa lượng sulfite dư bằng dung dịch I2 0,1 N với chỉ thị hồ tinh bột đến màu phớt xanh, thêm từ từ dung dịch kiềm borate vào cho đến khi dung dịch trong bình có pH = 9,5 Đem chuẩn độ lượng sulfite thoát ra bằng dung dịch I2 0,01 N cho đến màu phớt xanh Làm một mẫu trắng với thể tích nước cất bằng thể tích rượu thử với lượng thuốc thử và trình tự như trên

Hàm lượng aldehyde (X L) tính bằng số mg CH3CHO có trong 1 L ethanol 100º theo công thức:

V thể tích rượu đem phân tích, mL;

V1 thể tích dung dịch I2 0,01 N tiêu tốn chuẩn mẫu trắng, mL;

V2 thể tích dung dịch I2 0,01 N tiêu tốn chuẩn mẫu thử, mL;

C N nồng độ đương lượng của dung dịch I2;

22 đương lượng gram của acetaldehyde;

750 mL hoặc 1 L có chứa sẵn 300 mL nước đun sôi hoặc nước đã loại khí và

10 mL dung dịch K2S2O5 Đậy nắp bình, xoay bình để trộn và để yên 15 phút Thêm 10 mL dung dịch phosphate–EDTA, pH của dung dịch phải nằm trong khoảng 7,0−7,2, nếu không phải chỉnh pH bằng cách thêm NaOH hoặc HCl vào dung dịch K2S2O5 và bắt đầu lại với mẫu mới Đậy nắp bình, xoay bình để trộn và để yên thêm 15 phút Thêm 10 mL HCl (khi thực hiện một loạt các mẫu, cho acid vào bình thứ nhất và thực hiện hoàn tất phép xác định rồi mới cho acid vào bình thứ hai và tương tự) và khoảng 10 mL hồ tinh bột 0,2% mới chuẩn bị Xoay bình để trộn đều Thêm lượng dung dịch I2 0,1 N vừa đủ phá hủy lượng bisulfite dư và đưa dung dịch đến màu xanh nhạt

Thêm 10 mL dung dịch kiềm borate và chuẩn nhanh lượng bisulfite thoát

ra bằng dung dịch chuẩn I2 0,05 N từ buret 10 mL (hoặc dung dịch I2 0,02 N

từ buret 25 mL) đến màu xanh nhạt như trên thì kết thúc phép chuẩn độ Xoay nhẹ bình trong khi chuẩn và tránh sự tiếp xúc với ánh sáng (pH của dung dịch kiềm borate phải nằm trong khoảng 8,8−9,5, nếu không phải chỉnh pH bằng cách thêm NaOH hoặc HCl.)

Hàm lượng aldehyde (X L) tính bằng số mg CH3CHO có trong 1 L ethanol 100º theo công thức:

V thể tích rượu đem phân tích, mL;

V1 thể tích dung dịch I2 0,02 N/I2 0,05 N tiêu tốn chuẩn mẫu thử, mL;

C1 nồng độ đương lượng của dung dịch I2;

22 đương lượng gram của acetaldehyde;

Xác định theo TCVN 378−86 [37]:

Dùng pipet lấy 10 mL rượu mẫu cho vào một ống so màu đáy bằng Lấy

10 mL aldehyde chuẩn cho vào một ống so màu khác Đặt cả hai ống nghiệm vào chậu nước có nhiệt độ để cho nhiệt độ của rượu trong hai ống nghiệm đạt đến 20±2ºC, thêm vào mỗi ống 2 mL thuốc thử fuchsine–sulfite, lắc đều và giữ hai ống nghiệm này trong chậu nước ở 20±2ºC trong khoảng 20 phút tính

từ lúc cho thuốc thử vào Sau đó đem hai ống nghiệm ra nơi sáng để so sánh màu sắc Màu của rượu thử không được đậm hơn màu của dung dịch rượu chuẩn

Xác định theo ISO 1388/5−1981 (E) [45]:

Cho dung dịch acetaldehyde chuẩn vào 6 bình định mức 100 mL theo Bảng 2.2 và pha loãng bằng ethanol 96% ABV (không có aldehyde) đến vạch, trộn đều

Bảng 2.2: Hàm lượng acetaldehyde (mg) tương ứng với acetaldehyde chuẩn

Dung dịch acetaldehyde chuẩn

(mL)

Khối lượng acetaldehyde

tương ứng (mg) 2,0

3,0 5,0 7,0 9,0 10,0

0,0002 0,0003 0,0005 0,0007 0,0009 0,0010

Dùng pipet cho vào mỗi ống so màu 3 mL dung dịch acetaldehyde chuẩn,

10 mL nước cất và thêm thuốc thử Schiff đến 14 mL Đậy nắp ống nghiệm, trộn đều và để yên 25 phút Rượu thử được làm tương tự (Nếu màu của rượu thử đậm hơn màu của dung dịch chuẩn, pha loãng rượu thử bằng ethanol 96% (không có aldehyde) rồi lặp lại thí nghiệm.) Tiến hành so màu bằng mắt, dựa vào Bảng 2.2 quy ra hàm lượng acetaldehyde có trong rượu mẫu

Phương pháp so màu xác định hàm lượng aldehyde trong rượu bằng thuốc thử fuchsine–sulfite chỉ dừng lại ở mức bán định lượng Có thể phát triển phương pháp từ bán định lượng thành định lượng bằng cách tạo màu rồi

so trên máy UV−Vis ở bước sóng 550 nm [46]

15 mL H2SO4, lắc nhẹ trong bể cách thủy (60−75ºC) khoảng 15 phút Làm lạnh và thêm nước cất đến vạch, trộn đều

Đo độ hấp thụ (A) được đo ở bước sóng 575 nm và lập tỷ lệ với độ hấp thụ (A') của methanol chuẩn 0,025% trong ethanol 5,5% ABV (không có

methanol) được thực hiện tương tự Từ đó suy ra hàm lượng methanol có trong mẫu

% Methanol trong mẫu = A

A' × 0,025 × F

(2.11) trong đó:

A độ hấp thụ của mẫu thử;

A' độ hấp thụ của mẫu chuẩn;

F hệ số pha loãng mẫu

Xác định theo FSSAI Lab Manual 16 (2012) [49]:

Xác định tương tự AOAC 958.04 nhưng sử dụng đường chuẩn với chuẩn

gốc methanol 1% (w/v) và pha chuẩn trong ethanol 40% (không có methanol)

Pha các chuẩn trung gian trong bình định mức 100 mL để khi lấy 1 mL chuẩn đó đem phân tích và định mức lên 50 mL thì nồng độ methanol tương ứng là 20, 40, 60, 80 và 100 ppm

Hàm lượng methanol được tham chiếu trên đường chuẩn (X) quy đổi về số

mg methanol có trong 1 L ethanol 100º (X M) được tính theo công thức:

X M = X × F × 100

trong đó:

X hàm lượng methanol tham chiếu trên đường chuẩn, mg/L;

F hệ số pha loãng mẫu;

c độ cồn của rượu mẫu

2.4.6 Xác định hàm lượng furfural

Furfural tác dụng với aniline trong môi trường acetic acid cho sản phẩm màu đỏ Đo độ hấp thụ ở bước sóng 510 nm cùng với dãy chuẩn và định lượng furfural trong cùng điều kiện [42, 50]

Lắc đều và để yên trong 5 phút, đem đo ngay trên máy UV−Vis ở bước sóng 510 nm, ghi độ hấp thụ quang của từng ống mẫu chuẩn và mẫu phân tích (Điều kiện nhiệt độ của quá trình tạo phức và đo quang học được tiến hành ở nhiệt độ phòng)

Nồng độ furfural (X) được tính toán dựa trên đường chuẩn rồi quy đổi về

số mg furfural có trong 1 L ethanol 100º (X F) được tính theo công thức:

X F = X × F × 100

trong đó:

X nồng độ furfural trong mẫu thử, mg/L;

F hệ số pha loãng mẫu (nếu có);

c độ cồn của rượu mẫu

Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,005 ppm