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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y- DƯỢC PHAN THỊ HƯƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ETHANOL, METHANOL, ALDEHYDE TRONG MỘT SỐ MẪU RƯỢU NẾP CHƯNG CẤT TẠI KIM SƠN, NINH BÌNH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC Hà Nội – 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƯỢC Phan Thị Hương XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ETHANOL, METHANOL, ALDEHYDE HÀ NỘI - 2017 TRONG MỘT SỐ MẪU RƯỢU NẾP LỜI CẢM ƠN CHƯNG CẤT TẠI KIM SƠN, NINH BÌNH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC Khóa: QH.2012.Y LỜI CẢM ƠN Người hướng dẫn: ThS Dương Hải Thuận Hà Nội – 2017 LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS Dương Hải Thuận, người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức quan trọng cho suốt thời gian học tập nghiên cứu Khoa Y-Dược Đại học Quốc gia Hà Nội Xin trân trọng cảm ơn giảng viên Bộ mơn Hóa dược Kiểm nghiệm thuốc, Bộ môn Bào chế Công nghệ dược phẩm Khoa Y- Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện cho tơi hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo thầy cô Khoa Y-Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập Khoa Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, người thân bạn bè ln bên cạnh, quan tâm chăm sóc giúp đỡ tơi hồn thành khóa học Trong q trình thực đề tài, nỗ lực cố gắng tránh khỏi thiếu sót, tơi kính mong nhận ý kiến bảo phê bình q thầy Tơi xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên Phan Thị Hương MEOS TCVN %V/V AOAC GNS GABA LD50 STT MR RSD tR thống Rượu tinh cất từ ngũ cốc Acid DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Phần trăm thể tích Hiệp hội gamma-Aminobutyric Liều gây chết 50% Hệ thống oxy hóa ethanol thuộc hạt lưới nội bào Tiêu chuẩn Việt Nam nhà Số thứ tự hóa Mẫu rượu phân Độ lệch chuẩn tương đối tích Thời gian lưu DANH MỤC HÌNH Hình 1: Quy trình sản xuất bánh men rượu Hình 2: Quy trình sản xuất rượu Kim Sơn Hình 3: Quá trình chuyển hóa methanol thể 12 Hình 4: Sơ đồ hoạt động máy sắc ký khí 13 Hình 5: Phản ứng màu aldehyde thuốc thử fuchine-sulfite 18 Hình 6: Quy trình xác định hàm lượng ethanol 20 Hình 7: Quy trình so màu xác định hàm lượng methanol rượu 22 Hình 8: Kết so màu methanol 12 mẫu rượu chưng cất Kim Sơn 23 Hình 9: Quy trình so màu xác định hàm lượng aldehyde rượu 25 Hình 10: Sắc ký đồ chuẩn acetaldehyde 10 mg/l 29 Hình 11: Sắc ký đồ chuẩn acetaldehyde 50 mg/l 29 Hình 12: Sắc ký đồ chuẩn acetaldehyde 100 mg/l 29 Hình 13: Sắc ký đồ chuẩn acetaldehyde 150 mg/l 30 Hình 14: Sắc ký đồ chuẩn acetaldehyde 200 mg/l 30 Hình 15: Đồ thị biểu thị phụ thuộc chiều cao pic hàm lượng acetaldehyde 31 Hình 16: Sắc ký đồ thu 12 mẫu rượu 34 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các mẫu rượu khảo sát 16 Bảng 2: Hàm lượng ethanol 12 mẫu rượu chưng cất Kim Sơn 21 Bảng 3: Kết phương pháp so màu xác định hàm lượng methanol 12 mẫu rượu Kim Sơn 24 Bảng : Pha dãy dung dịch chuẩn acetaldehyde 25 Bảng 5: Kết hàm lượng aldehyde 12 mẫu rượu Kim Sơn phương pháp so màu 26 Bảng 6: Kết sắc ký khí với acetaldehyde chuẩn 100 mg/l thực lần 28 Bảng 7: Sự phụ thuộc chiều cao pic theo nồng độ acetaldehyde 30 Bảng 8: Kết hàm lượng acetaldehyde 12 mẫu rượu Kim Sơn 35 phương pháp sắc ký khí 35 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan trình chưng cất rượu chưng cất .2 1.1.1 Quá trình chưng cất rượu 1.1.2 Phân loại rượu chưng cất (rượu trắng chưng cất) .2 1.2 Giới thiệu bánh men thuốc bắc quy trình sản xuất rượu Kim Sơn 1.2.1 Giới thiệu bánh men thuốc bắc 1.2.2 Quy trình sản xuất rượu Kim Sơn .5 1.3 Ethanol tạp chất có liên quan q trình chưng cất 1.3.1 Ethanol .8 1.3.2 Hợp chất cacbonyl 1.3.3 Alcohol 11 1.3.4 Furfural 12 1.4 Sơ lược sắc ký khí 13 1.4.1 Khái niệm 13 1.4.2 Ứng dụng sắc ký khí 15 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Đối tượng nghiên cứu 16 2.2 Thiết bị - Dụng cụ - Hóa chất 16 2.2.1 Thiết bị, dụng cụ 16 2.2.2 Hóa chất 17 2.3 Một số phương pháp xác định hàm lượng ethanol, methanol aldehyde rượu chưng cất 17 2.3.1 Xác định hàm lượng ethanol 17 2.3.2 Xác định hàm lượng methanol 17 2.3.3 Xác định hàm lượng aldehyde 18 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Xác định hàm lượng ethanol 20 3.2 Xác định hàm lượng methanol 21 3.2.1 Phương pháp sắc ký khí 21 3.2.2 Phương pháp so màu 21 3.3 Hàm lượng aldehyde 24 3.3.1 Phương pháp so màu 24 3.3.2 Phương pháp sắc ký khí 27 3.4 Bàn luận 36 Kết luận 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Phụ lục A: Quy định kỹ thuật rượu trắng TCVN 7043:2013 41 o Phụ lục B: Bảng quy đổi độ rượu nhiệt độ khác 20 C 42 Phụ lục C: Sắc ký đồ mẫu chuẩn acetaldehyde 100 mg/l qua lần thử 45 Tài liệu tham khảo MỞ ĐẦU Rượu từ lâu thức uống quen thuộc, gắn liền với đời sống văn hố người Việt Nam có điều phủ nhận tác hại rượu vô ghê gớm Đặc biệt thời gian qua, tình trạng lạm dụng rượu ngộ độc rượu có xu hướng tăng nhanh phức tạp Mỗi năm nhiều ca phải nhập viện, chí tử vong ngộ độc rượu Nhiều trường hợp uống rượu liên tục thời gian ngắn nhiều trường hợp đáng tiếc lại sử dụng rượu không rõ nguồn gốc, chất lượng kém, nạn nhân phần lớn lại người nghèo, sinh viên, người trẻ tuổi chưa đủ nhận thức Đặc biệt từ đầu năm 2017 đến số vụ ngộ độc rượu tăng đột biến Có thể thấy vụ tai nạn giao thơng phần lớn tác động rượu bia, nồng độ cồn máu cao ta khơng thể kiểm sốt thân Ngồi rượu gây ức chế thần kinh hoạt động quan tim mạch thể Trong rượu khơng có ethanol mà chứa lượng lớn methanol, aldehyde, chất độc hại khác, gây độc mạnh ethanol, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến máy tuần hồn, hơ hấp thần kinh người [18, 28] Việt Nam số quốc gia có xu hướng tăng nhanh mức tiêu thụ đồ uống có cồn, đặc biệt rượu Theo thống kê Bộ Y tế, từ đầu năm 2007 đến hết tháng 3-2017, toàn quốc ghi nhận 58 vụ ngộ độc rượu sử dụng rượu khơng an tồn làm 382 người mắc 98 người chết Hầu hết loại rượu sử dụng vụ ngộ độc không rõ nguồn gốc, không cấp Giấy chứng nhận công bố tiêu chuẩn sản phẩm, kinh doanh nhỏ lẻ sản phẩm người tiêu dùng tự pha chế nấu sẵn Rượu chưng cất Việt Nam (chủ yếu rượu trắng) đa số sản xuất tự địa phương hầu hết nấu phương pháp thủ công Nhiều người nấu, nhiều cách nấu nguyên liệu nơi môi khác nên chất lượng rượu khơng đồng Trong đó, rượu nếp chưng cất Kim Sơn loại rượu có thương hiệu, đề cử kỷ lục “Top 10 đặc sản rượu tiếng Việt Nam” Rượu sản xuất từ làng nghề truyền thống thuộc huyện miền biển Kim Sơn, Ninh Bình [8] Nhưng chưa có báo cáo thức chất lượng rượu Vì vậy, đề tài thực nhằm xác định hàm lượng ethanol, methanol, aldehyde sản phẩm rượu chưng cất Kim Sơn, Ninh Bình CHƯƠNG TỔNG QUAN Rượu loại thức uống có cồn sản xuất từ trình lên men, sản phẩm chưng cất không chưng cất ngũ cốc khoai, củ, hoa quả,… chứa glucid, lêm men rượu Về bản, rượu chia thành loại sau: rượu lên men qua chưng cất (rượu trắng, rượu lúa mới,…), rượu lên men không qua chưng cất (rượu vang, rượu táo, rượu bia,…) [11, 16] 1.1 Tổng quan trình chưng cất rượu chưng cất 1.1.1 Quá trình chưng cất rượu Quá trình chưng cất dựa khác nhiệt độ sôi cấu tử hỗn hợp áp suất định Người ta dùng nhiệt để chuyển hỗn hợp lỏng sang pha thu chất lỏng khoảng nhiệt độ thích hợp cách cho ngưng tụ [13] Trong chưng cất rượu, trình chưng cất tiến hành cách đun sôi hỗn hợp lên men, hỗn hợp bay lên qua hệ thống làm lạnh ngưng tụ thành rượu Rượu chưng cất nhằm loại bỏ số tạp chất độc hại sinh trình lên men làm tăng độ cồn [26] 1.1.2 Phân loại rượu chưng cất (rượu trắng chưng cất) Rượu trắng chưng cất loại đồ uống có cồn chưng cất từ dịch lên men có nguồn gốc tinh bột loại đường [2] Đa số rượu chưng cất có độ cồn từ 20% V/V trở lên (vodka (40-45% V/V) brandy (40-60% V/V)), số rượu chưng cất sản xuất Đức có độ cồn thấp 15% V/V [33] 1.1.2.1 Rượu tinh cất Rượu tinh cất rượu chưng cất liên tục đến độ cồn 95% V/V tinh chế lại nhằm loại bỏ mùi vị màu sắc rượu sau chưng cất Rượu tinh cất dùng để pha chế loại rượu khác thấp độ cồn vodka, GNS… Volka (40-45% V) rượu tinh cất chưng cất từ sản phẩm lên men khoai tây, ngũ cốc rỉ mật,… xử lý sau chưng cất than hoạt tính [31, 33] 1.1.2.2 Whisky Kết luận Từ kết thực nghiệm nói chung khóa luận đạt mục tiêu đề ra, hạn chế số lượng mẫu thấp, bán định lượng hàm hượng methanol, aldehyde Qua q trình thực đề tài, chúng tơi rút số kết luận sau: - Về hàm lượng ethanol có chênh lệch lớn mẫu rượu (từ 39,2% V/V đến 49,7% V/V) - Về hàm lượng methanol khơng có mẫu rượu vượt tiêu hàm lượng methanol quy đinh cho rượu trắng chưng cất Nhưng tất mẫu vượt tiêu hàm lượng quy định cho rượu trắng pha chế có tới mẫu vượt lần tiêu - Về hàm lượng aldehyde khơng có quy định cụ thể cho rượu trắng chưng cất, hàm lượng xác định cao, tính riêng acetaldehyde gấp từ 11 đến 80 lần hàm lượng aldehyde cho phép rượu trắng pha chế Kiến nghị: - Do hạn chế mặt thời gian điều kiện nên để tài nghiên cứu tiêu lượng mẫu Để đánh giá tồn diện rượu chưng cất Kim Sơn cần tiến hành với số lượng mẫu đủ đại diện khảo sát toàn tiêu quy định - Cần bổ sung quy trình định lượng acetaldehyde rượu chưng cất vào TCVN 8009 để sở kiểm nghiệm có áp dụng có kết tin cậy phương pháp nêu 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT [1] Trần Tử An (2007), Hóa phân tích, Tập II- Phân tích dụng cụ, Nxb Y học [2] Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 7043:2013 Rượu trắng [3] Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 8008:2009 Rượu chưng cất – Xác định độ cồn [4] Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 8009:2009 Rượu chưng cất – Xác định hàm lượng aldehyde [5] Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 8010:2009 Rượu chưng cất – Xác định hàm lượng methanol [6] Bộ Y tế (2005), Kiểm nghiệm Dược phẩm, Nxb Y học [7] Nguyễn Phi Hùng (2013), Luận văn Nghiên cứu sản xuất rượu gạo từ bánh men thuốc bắc [8] Liên hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Ninh Bình (2011), http://khoahockythuat.ninhbinh.gov.vn [9] Đỗ Tất Lợi (2001), Những thuốc vị thuốc Việt Nam, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [10] Lê Văn Việt Mẫn (2010), Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống pha chế, Tập 2, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [11] NĐCP (2012), Về sản xuất, kinh doanh rượu [12] Tạ Văn Ri, Nguyễn Thị Thảo (2006), Thực tập phân tích hóa học phần 1, phân tích định lượng hố học, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [13] Đặng Như Tại, Trần Quốc Sơn (1999), Hóa học hữu cơ, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [14] Nguyễn Đình Thành (2010), Cơ sở Hóa học hữu cơ, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [15] Nguyễn Minh Thảo (2004), Hóa học hợp chất dị vòng, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội [16] Nguyễn Đình Thưởng Nguyễn Thanh Hằng (2012), Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Nxb Khoa học Kỹ thuật [17] Phạm Hùng Việt (2005), Sắc ký khí sở lý thuyết khả ứng dụng, Đại học Quốc gia Hà Nội [18] Phan Thị Xuân (2010) Ngộ độc ethanol ngộ độc methanol, Bộ môn Hồi sức cấp cứu chống độc, Bệnh viện Chợ Rẫy II TIẾNG ANH [19] AOAC 958.04, Methanol in distilled liquors Colorimetric Method [20] AOAC International (2012), AOAC offical methods of analysis, Appendix K: Guidelines for Dietary Supplements and Botanicals, Part 1: AOAC Guidelines for 39 Single Laboratory Validation of Chemical Methods for Dietary Supplements and Botanicals [21] Becker C.E (1983), Methanol poisoning, The journal of Emergence Medicine [22] Christiane B and Christian B J (1997), Alcohol’s role in gastrointestinal tract disorders, Alcohol Health and Research World [23] David O S., Zelda P., Fulton K., (2011), Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide, Academic Press [24] Frederic D Cristina C H (2007), "Fast analysis by gas-liquid chromatography Perspective on the resolution of complex fatty acid composition", Journal of Chromatography A, 175- 178 [25] IARC Monograph (1988), Chemical composition of alcoholic beverages, additives and contaminants, Medline, 46:419 [26] Jacques K.A, Lyons T.P, Kelsal D R (2003), The Alcohol Textbook-A Reference for the Beverage, Fuel and Industrial Alcohol Industrie Nottingham University Press Nottingham, UK [27] Lachenmeier D W., Haupt S., Schulz K (2008), Defining maximum levels of higher alcohols in alcoholic beverages and surrogate alcohol products [28] Lieber C.S (2000), "Alcohol and the liver: Metabolism of alcohol and its role in hepatic and extrahepatic diseases", The Mount Sinai Journal of Medicine 84-94 [29] Matia N Lau, John D Ebeler, Susan E Ebeler (1999), "Gas Chromatographic Analysis of Aldehydes in Alcoholic Beverages Using a Cysteamine Derivatization Procedure", AJEV, US [30] Sigma-Aldrich (2017), GC Column Selection Guide Product Information, US [31] Stone (2001), "Making gin and vodka - A professional guide for " [32] Torija M.J Beltran G., Novo M (2003), "Effect of organic acids and nitrogen source on alcoholic fermentation: Study of their buffering capacity.", Journal of Agricultural and Food Chemistry [33] U.S Department of Treasury (2007), The beverage alcohol manual (BAM) – A practice guide , T The Alcohol and Tobacco Tax and Trade Bureau [34] Zeitsch K J (2000), The Chemistry and Technology of Furfural and its Many By-Products, Elsevier Science B.V 40 Phụ lục A: Quy định kỹ thuật rượu trắng TCVN 7043:2013 Các tiêu hóa học rượu trắng Tên tiêu o Hàm lượng ethanol, % thể tích 20 C o Hàm lượng methanol, mg/l ethanol 100 Hàm lượng rượu bậc cao, tính theo o metyl-2 propanol-1, mg/l ethanol 100 Hàm lượng aldehyde, tính theo o axetaldehyd, mg/l ethanol 100 Hàm lượng este, tính theo ethyl acetate, o mg/l ethanol 100 41 o Phụ lục B: Bảng quy đổi độ rượu nhiệt độ khác 20 C Nhiệt o độ C + 30 + 29 + 28 + 27 + 26 + 25 + 24 + 23 + 22 + 21 + 20 + 19 + 18 + 17 + 16 + 15 + 14 + 13 + 12 + 11 + 10 +9 +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 +0 42 Nhiệt o độ C + 30 + 29 + 28 + 27 + 26 + 25 + 24 + 23 + 22 + 21 + 20 + 19 + 18 + 17 + 16 + 15 + 14 + 13 + 12 + 11 + 10 +9 +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 +0 43 Nhiệt o độ C + 30 + 29 + 28 + 27 + 26 + 25 + 24 + 23 + 22 + 21 + 20 + 19 + 18 + 17 + 16 + 15 + 14 + 13 + 12 + 11 + 10 +9 +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 +0 44 Phụ lục C: Sắc ký đồ mẫu chuẩn acetaldehyde 100 mg/l qua lần thử uV(x10,000) 3.5 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 0.0 3.5 3.5 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 0.0 0.5 -0.5 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 45 ... HÀ NỘI KHOA Y DƯỢC Phan Thị Hương XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ETHANOL, METHANOL, ALDEHYDE HÀ NỘI - 2017 TRONG MỘT SỐ MẪU RƯỢU NẾP LỜI CẢM ƠN CHƯNG CẤT TẠI KIM SƠN, NINH BÌNH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC... 17 2.3 Một số phương pháp xác định hàm lượng ethanol, methanol aldehyde rượu chưng cất 17 2.3.1 Xác định hàm lượng ethanol 17 2.3.2 Xác định hàm lượng methanol ... chưa có báo cáo thức chất lượng rượu Vì vậy, đề tài thực nhằm xác định hàm lượng ethanol, methanol, aldehyde sản phẩm rượu chưng cất Kim Sơn, Ninh Bình CHƯƠNG TỔNG QUAN Rượu loại thức uống có cồn