Nghiên cứu đề xuất phương pháp phân tích methanol trong rượu trắng ứng dụng phân tích hàm lượng methanol trong rượu trắng ở TP HCM

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XIX NĂM 2017 TÊN CƠNG TRÌNH: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH METHANOL TRONG RƯỢU TRẮNG ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG METHANOL TRONG RƯỢU TRẮNG Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CHUYÊN NGÀNH : MÔI TRƯỜNG Mã số cơng trình:…………………… i MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan rượu trắng .4 1.1.1 Rượu trắng rượu trắng pha chế 1.1.2 Nguồn gốc, lịch sử tên gọi 1.2 Nguyên liệu nấu rượu 1.2.1 Gạo, nếp 1.2.2 Sắn, ngô 1.3 Quy trình nấu rượu 10 1.3.1 Quy trình sản xuất rượu gạo truyền thống 10 1.3.2 Quy trình sản xuất rượu cơng nghiệp 13 1.4 Thị trường rượu trắng VN 17 1.5 Ethanol số tạp chất có rượu 20 1.5.1 Ethanol 20 1.5.2 Hợp chất carbonyl 21 1.5.3 Acohol (rượu cồn) 24 1.5.4 Furfural 25 1.6 Độc chất Methanol rượu 25 1.6.1 Methanol 25 1.6.2 Q trình chuyển hóa methanol 28 1.7 Các phương pháp phân tích methanol .29 1.7.1 Phương pháp sắc ký khí 29 1.7.2 Phương pháp so màu 31 1.7.3 Phương pháp đo quang 31 1.7.4 Phương pháp sử dụng KIT thử 33 1.8 Các nghiên cứu liên quan 34 ii 1.8.1 Ngoài nước 34 1.8.2 Trong nước 38 CHƯƠNG MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 41 2.2 Phạm vi nghiên cứu 41 2.3 Giới thiệu khu vực nghiên cứu .41 2.4 Phương tiện nghiên cứu 44 2.4.1 Thiết bị - dụng cụ 44 2.4.2 Hóa chất sử dụng 44 2.5 Phương pháp nghiên cứu 45 2.5.1 Phương pháp khảo sát, lấy mẫu 45 2.5.2 Phương pháp phân tích 47 2.5.3 Phương pháp so sánh 48 2.6 Bố trí thí nghiệm .48 2.6.1 Chuẩn bị hóa chất mẫu thử 48 2.6.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát khả phát Methanol, sử dụng chất màu thực vật 49 2.6.3 Thí nghiệm 2: Chuẩn bị đường chuẩn 52 2.6.4 rượu Thí nghiệm 3: Xây dựng thang đo xác định hàm lượng methanol 53 2.6.5 Thí nghiệm 4: Xác định hàm lượng Methanol mẫu rượu 54 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55 3.1 Thử nghiệm khả phát Methanol số loại màu thực vật tự nhiên 55 3.2 Khảo sát tình hình sản xuất phân phối rượu trắng địa bàn Tp.HCM 59 3.3 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng methanol rượu 65 3.4 Xây dựng thang đo xác định hàm lượng methanol rượu 67 3.4.1 Phương pháp 1: Sử dụng acid chromotropic 67 3.4.2 Phương pháp 2: Sử dụng KIT thử methanol 69 3.5 Xác định hàm lượng methanol rượu trắng Tp.HCM 71 3.6 Đề xuất quy trình thử nghiệm, phát Methanol Acid Chromotropic (dạng KIT thử) 73 3.7 Đề xuất giải pháp quản lý, kiểm soát hàm lượng methanol .74 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 iii 4.1 Kết luận .76 4.2 Kiến nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VN Việt Nam Tp.HCM Thành phố Hồ Chí Minh v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học số nguyên liệu chứa tinh bột 10 Bảng 1.2: Quy định tiêu hóa học rượu trắng theo TCVN 7043-2013 27 Bảng 1.3: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn methanol 32 Bảng 2.1: Các mẫu rượu trắng khảo sát………………………… 45 Bảng 2.2: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn methanol 52 Bảng 2.3: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn methanol xác định thang đo 53 Bảng 2.4: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn methanol 50 Bảng 3.1: Tên số loại rượu mức độ phổ biến thị trường 62 Bảng 3.2: Kết đo độ hấp thụ dãy chuẩn methanol 66 Bảng 3.3: Kết đo độ hấp thụ thang đo methanol 68 Bảng 3.4: Hàm lượng methanol 30 mẫu rượu trắng 71 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Gạo nếp hoa vàng Hình 1.2: Thành phần củ sắn tươi Hình 1.3: Sơ đồ quy trình nấu rượu gạo truyền thống 11 Hình 1.4: Quá trình chuyển hóa ethanol thể 21 Hình 1.5: Quá trình phân hủy amino acid thành carboxylic acid 22 Hình 1.6: Este acid thơm rượu chưng cất 23 Hình 1.7: Sự phân giải pectin PME tạo sản phẩm phụ methanol 24 Hình 1.8: Q trình chuyển hóa methanol thể 24 Hình 1.9: Hệ thống sắc ký khí 30 Hình 1.10: Bộ KIT thử methanol rượu 34 Hình 2.1: Bản đồ khu vực lấy mẫu 42 Hình 2.2: Sơ chế lấy chất màu từ củ dền 49 Hình 2.3: Sơ chế lấy chất màu từ củ nghệ 51 Hình 3.1: Mẫu rượu 60 Hình 3.2: Điểm thu mua mẫu rượu 61 Hình 3.3: Men rượu Trung Quốc 64 Hình 3.4: Dãy chuẩn methanol 66 Hình 3.5: Đồ thị biễu diển phụ thuộc nồng độ methanol độ hấp thụ 67 Hình 3.6: Thang đo màu 68 Hình 3.7: Đồ thị biễu diển phụ thuộc nồng độ methanol độ hấp thụ A 68 Hình 3.8: Kết đo thang màu sử dụng KIT thử 70 Hình 3.9: Thang màu so sánh KIT thử 70 Hình 3.10: Kết thử nghiệm chất màu dạng bột 55 Hình 3.11: Kết thử nghiệm chất màu dạng nước 56 Hình 3.12: Kết thử nghiệm chất màu dạng bột 57 Hình 3.13: Kết thử nghiệm chất màu dạng nước 57 Hình 3.14: Kết thử nghiệm chất màu trường hợp 58 Hình 3.15: Kết thử nghiệm chất màu trường hợp 59 vii Hình 3.16: Quy trình thử nghiệm 73 Hình 3.17: Thang đo màu 74 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Vấn đề ngộ độc rượu methanol ngày phổ biến gần có nhiều trường hợp ngộ độc tập thể xảy Nghiên cứu thực nhằm khảo sát hàm lượng Methanol có loại rượu trắng chưng cất phân phối phổ biến thị trường khu vưc Tp.HCM, với mục tiêu chính: (1) Khảo sát trạng phân phối, sử dụng rượu Tp.HCM; (2) Xây dựng thang đo kiểm tra hàm lượng methanol dựa tạo màu Acid Chromotropic; (3) Đánh giá chất lượng rượu trắng khu vực Tp.HCM dựa việc phân tích hàm lượng methanol Để đạt mục tiêu trên, đề tài sử dụng ba phương pháp chính: phương pháp khảo sát, lấy mẫu; phương pháp phân tích; phương pháp so sánh Tiến hành khảo sát địa điểm, thu 30 mẫu rượu, gồm loại rượu: rượu gạo, rượu Bàu Đá, rượu Gò Đen, rượu Volka Hà Nội, rượu Nếp Hà Nội mẫu rượu không rõ nguồn gốc Sử dụng chất thử acid Chromotropic để kiểm tra hàm lượng methanol rượu Kết khảo sát cho thấy 30 mẫu rượu thu được, có 28 mẫu rượu an tồn mẫu rượu có hàm lượng methanol vượt tiêu chuẩn cho phép 1,5 lần Đồng thời, xây dựng thang đo với mong muốn phát methanol rượu cách nhanh chóng Từ khóa: acid chromotropic, KIT thử methanol, methanol, rượu trắng, thang đo ĐẶT VẤN ĐỀ Theo thống kê Hiệp hội Bia, Rượu, Nước giải khát Việt Nam (VBA), thị trường có khoảng 70 - 80% (khoảng 250 – 300 triệu lít) sản lượng rượu chất lượng khơng kiểm sốt, sản lượng rượu cơng ty sản xuất có thơng qua kiểm sốt chiếm khoảng 20-30% (khoảng 70-80 triệu lít) Tại VN rượu tự nấu loại rượu ưa chuộng giá thành rẻ, hợp vị, dễ mua Để thu lợi nhuận cao, nhiều cá nhân, sở, doanh nghiệp cố tình sản xuất rượu giả, rượu nhái, nhái nhãn hiệu rượu tiếng, có uy tín để lừa dối người tiêu dùng Việc sản xuất rượu thủ công hộ dân khơng đảm bảo vệ sinh, người dân cịn thiếu nhiều kiến thức chất độc cách loại bỏ tạp chất có rượu, có cịn trộn rượu nước đầu, nước cuối cồn công nghiệp (Methanol) với để tăng nhanh số lượng Việc quản lý chất lượng, quy trình sản xuất loại rượu thủ cơng cịn lỏng lẻo, nguy gây ngộ độc cho người sử dụng cao Mặc dù thế, rượu tự nấu bày bán hầu hết cửa tiệm tạp hóa, sở nhỏ lẻ dù chưa qua kiểm duyệt cho phép quan chức Các chất độc gây nghiện rượu bao gồm methanol, acetaldehyde ethylene glycol… dẫn đến tình trạng tinh thần thay đổi, rối loạn thần kinh thị giác nghiêm trọng Trong đó, Methanol chất cực độc thể, với lượng nhỏ gây mù, nhiều dẩn đến tử vong, Methanol hay cồn công nghiệp pha vào rượu nhằm giảm giá thành, tăng dung tích, độc tính Methanol tác động chủ yếu lên hệ thần kinh, gây tổn thương não, hoại tử não, đặc biệt thần kinh điều khiển thị giác gây mù lịa, chí tử vong cho người sử dụng Vài năm trở lại đây, tình trạng ngộ độc rượu ngày trở nên nghiêm trọng Tiêu biểu, ngày 10/2/2017 huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu xảy vụ ngộ độc tập thể khiến người tử vong, 126 người bị ảnh hưởng, nguyên nhân xác định ngộ độc rượu chứa cồn methanol Ngoài ra, vòng 14 ngày (26/2 – 11/3) Sở Y Tế Hà Nội ghi nhận tổng số 21 bệnh nhân ngộ độc rượu methanol thuộc 66 Bảng 3.2: Kết đo độ hấp thụ dãy chuẩn methanol Thể tích methanol tương ứng, ml/l Độ hấp thu (A) Hàm lượng methanol, mg/l 0,429 0,001 0,443 0,8 0,002 0,469 1,6 0,003 0,521 2,4 0,004 0,550 3,2 0,005 0,586 4,0 Xác định thang màu dãy chuẩn: Hình 3.10: Dãy chuẩn methanol Từ dựng đường chuẩn đo độ hấp thụ hàm lượng methanol độ hấp thụ A 67 Hình 3.11: Đồ thị biễu diển phụ thuộc nồng độ methanol độ hấp thụ Với R>0,9900, thấy hàm lượng methanol độ hấp thụ A có tương quan tuyến tính rốt, hàm lượng methanol rượu tăng, độ hấp thụ A lớn Dựa vào phương trình đường tuyến tính trên, tính hàm lượng methanol có mẫu thử Xây dựng thang đo xác định hàm lượng methanol rượu 3.4 Mục đích: nhằm tạo thang chuẩn để người tiêu dùng so màu được, thang đo phân mức, mức tiêu chuẩn cho phép, tiêu chuẩn cho phép, gấp hai, gấp 3, gấp đến gấp lần tiêu chuẩn 3.4.1 Phương pháp 1: Sử dụng acid chromotropic Trong trình tiến hành, Methanol oxy hóa thành formaldehyt, sau formaldehyt phản ứng với axit chromotropic tạo thành phức màu tím xác định bước sóng 570nm, từ có thang đo với độ hấp thu màu tăng dần theo hàm lượng methanol tương ứng Kết tạo màu trình bày hình 3.6 68 Hình 3.12: Thang đo màu Ta có kết đo độ hấp thu bảng dưới: Bảng 3.3: Kết đo độ hấp thụ thang đo methanol STT Hàm lượng methanol, mg/l Thể tích tương Độ hấp thu ứng methanol, (A) ml/l 25 0,032 0,604 50 0,063 0,784 75 0,095 0,969 10 100 0,126 1,027 11 200 0,253 1,262 12 300 0,378 1,379 13 400 0,505 1,445 14 500 0,640 1,458 Từ kết bảng 3.3, sử dụng phần mềm Microsoft Excel, ta có phương trình đường cong logarit hình 3.7 69 Nhận thấy R