Xác định hàm lượng furfural

1. 2M ục tiêu đề tài

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 thụởbước sóng 510 nm cùng với dãy chuẩn và định lượng

furfural trong cùng điều kiện [42, 50].

Xác định theo TCN−TQTP 0007:2004 [51]:

Cho vào 7 bình định mức 10 mL lần lượt như sau:

Bình định mức 10 mL 1 2 3 4 5 6 7 Mẫu thử (mL) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 5,0** Furfural chuẩn* (mL) 0,0 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 0,0 Aniline (mL) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Acetic acid (mL) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Cồn 50º (mL) Vừa đủ 10 mL Hàm lượng furfural 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 XF *

Dung dịch furfural chuẩn 5 mg/L.

Thể tích mẫu ởống 7 có thểthay đổi từ 1−5 mL tùy theo lượng furfural có trong rượu thử. Nếu màu ở ống 7 vẫn nhạt hơn các ống chuẩn thì phải cô đặc, còn đậm đặc thì phải pha loãng (nếu cô đặc mẫu hoặc pha loãng thì cần ghi nhận hệ số pha loãng).

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 (XF) được tính theo công thức:

XF = X × F × 100 c (2.13) 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.

CHƯƠNG 3

THỰC NGHIỆM 3.1 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu 3.1.1 Phương tiện nghiên cứu

3.1.1.1 Thiết bị− Dụng cụ

− Máy đo quang phổUV−Vis Lambda 25 (PerkinElmer).

− Máy đo tỷ trọng DMA 4100 M (Anton Paar).

− Máy đo pH 510 (CyberScan).

− Cân phân tích AW 220 (SHIMAZU).

− Bể siêu âm S 300 H Elmasonic (Elma).

− Bếp khuấy từ gia nhiệt.

− Bếp điện.

− Bếp cách thủy.

− Cồn kế (có nhiệt kế).

− Bộđun hoàn lưu (bình cầu/bình tam giác chịu nhiệt, ống sinh hàn).

− Bộchưng cất rượu (sử dụng bộ chiết soxhlet).

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

3.1.1.2 Hóa chất

− Nước cất hai lần.

− NaOH chuẩn và NaOH rắn.

− Phenolphthalein.

− Bromothymol blue.

− H2SO4 chuẩn và H2SO4đặc.

− Dung dịch đệm phosphate (K2HPO4 + KOH).

− Dung dịch đệm phosphate−EDTA (KH2PO4 + NaOH + EDTA-2Na). − Na2SO3 rắn. − K2S2O5. − Dung dịch đệm borate (H3BO3 + NaOH). − I2 chuẩn. − Hồ tinh bột. − HCl 25% và HCl đặc. − KMnO4. − H3PO4đặc. − Chromotropic acid. − Methanol (Merck). − Cồn tuyệt đối (không có furfural và methanol). − NaHSO3. − Aniline.

− Acetic acid băng. − Furfural (Merck).

3.1.1.3 Đối tượng phân tích

Đối tượng phân tích là các mẫu rượu đế (loại rượu chưng cất phổ biến ở

Việt Nam) được mua ở những cơ sở sản xuất hộ gia đình trên địa bàn thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

Bảng 3.1: Các mẫu rượu đế khảo sát.

Ký hiệu Địa chỉ lấy mẫu

DS-01 Hộ sản xuất Huỳnh N. S., khóm 2, phường Cái Vồn, thị xã Bình Minh,

tỉnh Vĩnh Long.

DS-02 Hộ sản xuất Phạm Q. H., khóm 3, phường Cái Vồn, thị xã Bình Minh,

tỉnh Vĩnh Long.

DS-03 Hộ sản xuất Lê T. E., khóm 2, phường Thành Phước, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-04 Hộ sản xuất Lâm V. H., khóm Đông Bình, phường Đông Thuận, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-05 Hộ sản xuất Nguyễn H. A., khóm Đông Bình, phường Đông Thuận, thị

xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-06 Hộ sản xuất Lê T. H., khóm Đông Bình A, phường Đông Thuận, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-07 Hộ sản xuất Nguyễn H. M., khóm Đông Bình A, phường Đông Thuận, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-08 Hộ sản xuất Dương V. N., ấp Thuận Tân A, xã Thuận An, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-09 Hộ sản xuất Nguyễn V. T., ấp Thuận Tân A, xã Thuận An, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-10 Hộ sản xuất Bùi V. K., ấp Thuận Tân A, xã Thuận An, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-11 Hộ sản xuất Ngô T. D., ấp Thuận Tân A, xã Thuận An, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-12 Hộ sản xuất Nguyễn P. N., ấp Thuận Tân B, xã Thuận An, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

DS-13 Hộ sản xuất Lê V. T., ấp Mỹ An, xã Mỹ Hòa, thị xã Bình Minh, tỉnh

Vĩnh Long.

DS-14 Hộ sản xuất Hồ Đ. N., ấp Mỹ An, xã Mỹ Hòa, thị xã Bình Minh, tỉnh

Vĩnh Long.

DS-15 Hộ sản xuất Nguyễn V. S., ấp Mỹ Hưng, xã Mỹ Hòa, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

3.1.2 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp xác định độ cồn (hàm lượng ethanol) và một số tạp chất

độc hại trong rượu chưng cất được thực hiện dựa trên TCVN, AOAC, FASSI và TCN−TQTP (Bảng 3.2).

Bảng 3.2: Các chỉtiêu được xác định và phương pháp thực hiện.

STT Tên chỉ tiêu Phương pháp thực hiện 1 2 3 4 5 6 Độ cồn Hàm lượng acid

(tính theo acetic acid)

Hàm lượng ester

(tính theo ethyl acetate)

Hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde) Hàm lượng methanol Hàm lượng furfural TCVN 378−86 và AOAC 982.10 TCVN 378−86, TCVN 1051:2009 và AOAC 945.08 TCVN 378−86 và TCVN 1051:2009 TCVN 378−86 và AOAC 972.08

AOAC 958.04 và FSSAI Lab. Manual 16 (2012)

TCN−TQTP 0007:2004

Số liệu sau khi phân tích được xử lý bằng chương trình Microsoft Excel.

3.2 Tiến hành thí nghiệm 3.2.1 Xác định độ cồn 3.2.1 Xác định độ cồn

Xác định theo TCVN 8008:2009

Độ cồn (Hàm lượng ethanol) được xác định theo TCVN 8008:2009 được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Xác định theo AOAC 982.10

Dựa và AOAC 982.10, độ cồn được xác định theo máy đo tỷ trọng DMA 4100 M (Anton Paar) gồm 5 bước cơ bản như sau:

(1) Chọn phương pháp (Select method): Density, Density NC, Ethanol OILM % v/v, Ethanol OILM % w/w, Ethanol AOAC PROOF,…

(2) Nhập thông tin mẫu (Enter sample identification): Nhập tên/số thứ tự

khi thực hiện một loạt các mẫu. (3) Bơm mẫu vào hệ thống (Fill sample). (4) Tiến hành đo (Start measurement).

(5) Đọc kết quả (Read the results) khi nhiệt độ giảm đến 20ºC, lấy giá trị

Specific Gravity.

Kết quảđo được (tỷ trọng biểu kiến) đem tra bảng suy ra độ cồn thực ở

15,56ºC (60ºF) theo AOAC (Phụ lục C).

3.2.2 Xác định hàm lượng acid

Xác định theo TCVN 378−86

Hàm lượng acid (tính theo acetic acid) được xác định theo TCVN 378−86

được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Hình 3.2: Phương pháp xác định hàm lượng acid theo TCVN 378−86. Thể tích NaOH 0,05 N chuẩn độ (V) được thế vào (2.4) suy ra hàm lượng acid (tính theo acetic acid) có trong mẫu.

Hình 3.3: Sựthay đổi màu sắc trước và sau khi chuẩn độ.

Xác định theo TCVN 1051:2009

Hàm lượng acid (tính theo acetic acid) được xác định theo TCVN

1051:2009 được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Hình 3.4: Phương pháp xác định hàm lượng acid theo TCVN 1051:2009. Thể tích NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn độ (V) được thế vào (2.4) suy ra hàm lượng acid (tính theo acetic acid) có trong mẫu.

Hình 3.5: Sựthay đổi màu sắc trước và sau khi chuẩn độ.

Xác định theo AOAC 945.08

Hàm lượng acid (tính theo acetic acid) được xác định theo AOAC 945.08

được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Hình 3.6: Phương pháp xác định hàm lượng acid theo AOAC 945.08. Thể tích NaOH 0,1 N chuẩn độ (V) được thế vào (2.4) suy ra hàm lượng acid (tính theo acetic acid) có trong mẫu.

3.2.3 Xác định hàm lượng ester

Xác định theo TCVN 378−86

Hàm lượng ester (tính theo ethyl acetate) được xác định theo TCVN 378−86 được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Giá trị V2 (thể tích NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn độ mẫu thử) và V1 (thể

tích NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn độ mẫu trắng) được thế vào (2.5) suy ra hàm

lượng ester (tính theo ethyl acetate) có trong mẫu.

Hình 3.8: Sựthay đổi màu sắc trước và sau khi cho H2SO4 0,1 N vào.

Xác định theo TCVN 1051:2009

Hàm lượng ester (tính theo ethyl acetate) được xác định theo TCVN

1051:2009 được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Hình 3.9: Phương pháp xác định hàm lượng ester theo TCVN 1051:2009. Thể tích NaOH 0,05 N chuẩn độlượng acid dư (V2) được thế vào (2.7) và (2.6) suy ra lượng ester (tính theo ethyl acetate) có trong mẫu.

Hình 3.10: Sựthay đổi màu sắc trước và sau khi cho H2SO4 0,1 N vào.

Xác định hệ số hiệu chỉnh K: 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.

Thể tích NaOH 0,05 N tiêu tốn chuẩn lượng acid dư là 0,25 mL được thế

vào (2.8) tính ra K = 0,99.

3.2.4 Xác định hàm lượng aldehyde

Xác định theo TCVN 378−86

Chuẩn bị các thuốc thử:

− Dung dịch đệm phosphate: Hòa tan 3,35 g K2HPO4 và 15,0 g KOH

trong nước cất, pha thành 1 L.

− Dung dịch NaHSO3: Hòa tan 18,0 g Na2SO3 và 150 mL H2SO4 1 N

trong nước cất, pha thành 1 L.

− Dung dịch kiềm borate: Hòa tan 17,5 g H3BO3 và 800 mL NaOH 1 N

trong nước cất, pha thành 1 L.

− Dung dịch hồ tinh bột 1%, mới pha.

− Dung dịch HCl 25%.

Hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde) được xác định theo TCVN 378−86 được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Hình 3.11: Phương pháp xác định hàm lượng aldehyde theo TCVN 378–86. Giá trị V2 (thể tích I2 0,01 N tiêu tốn chuẩn độ mẫu thử) và V1 (thể tích I2 0,01 N tiêu tốn chuẩn độ mẫu trắng) được thế vào (2.9) suy ra hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde) có trong mẫu.

Xác định theo AOAC 972.08

Chuẩn bị các thuốc thử:

− Dung dịch K2S2O5: Hòa tan 15 g K2S2O5 và 70 mL dung dịch HCl trong nước cất, pha thành 1 L.

− Dung dịch phosphate−EDTA: Hòa tan 71,7 g KH2PO4, 42 g NaOH và 4,5 g EDTA-2Na trong nước cất, pha thành 1 L.

− Dung dịch HCl 25%.

− Dung dịch kiềm borate: Hòa tan 100 g H3BO3 và 170 g NaOH trong

nước cất, pha thành 1 L.

Hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde) được xác định theo AOAC 972.08 được tóm tắt ngắn gọn trong sơ đồ sau:

Hình 3.12: Phương pháp xác định hàm lượng aldehyde theo AOAC 972.08. Thể tích I2 0,02 N tiêu tốn chuẩn độ (V1) được thế vào (2.10) suy ra hàm

3.2.5 Xác định hàm lượng methanol

Chuẩn bị các thuốc thử:

− Dung dịch KMnO4 3%: Hòa tan 3 g KMnO4 vào 15 mL H3PO4 đặc

trong nước cất đến khi tan hoàn toàn, để về nhiệt độ phòng, thêm nước cất đến 100 mL.

− Dung dịch chromotropic acid 5%: Hòa tan 5 g chromotropic acid trong

nước cất đến khi tan hoàn toàn, để về nhiệt độ phòng, thêm nước cất

đến 100 mL.

Pha dãy chuẩn methanol:

− Dung dịch chuẩn gốc methanol 1%: Dùng pipet hút chính xác 1 mL methanol (tinh khiết 99,99%) cho vào bình định mức 100 mL, định mức bằng ethanol 40% (không có methanol) đến vạch.

− Pha các chuẩn trung gian từ chuẩn gốc 1%: 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,2% và 0,25%. (Định mức bằng ethanol 40%.)

Chuẩn bị mẫu: Chưng cất 50 mL mẫu thu lấy khoảng 40 mL dịch cất, pha loãng bằng nước cất đến 50 mL. Pha loãng 1 mL dung dịch này đến 5 mL bằng nước cất, lắc đều.

Tiến hành dựng chuẩn và xác định hàm lượng methanol trong mẫu. Bảng 3.3: Tiến trình thí nghiệm xác định hàm lượng methanol.

Bình định mức 50 mL 1 2 3 4 5 6 7 Nước cất (mL) 1 0 0 0 0 0 0 Methanol 0,05% (mL) 0 1 0 0 0 0 0 Methanol 0,1% (mL) 0 0 1 0 0 0 0 Methanol 0,15% (mL) 0 0 0 1 0 0 0 Methanol 0,2% (mL) 0 0 0 0 1 0 0 Methanol 0,25% (mL) 0 0 0 0 0 1 0

Rượu mẫu đã được chuẩn bị (mL) 0 0 0 0 0 0 1

Làm lạnh trong hỗn hợp sinh hàn (nước đá + NaCl)

Dung dịch KMnO4 (mL) 2 2 2 2 2 2 2

Lắc đều, giữ lạnh trong 30 phút Khử màu bằng NaHSO3 khan

Chromotropic acid (mL) 1 1 1 1 1 1 1

H2SO4đặc (mL) 15 15 15 15 15 15 15

Lắc đều và để yên trong bếp cách thủy 20 phút

Để nguội về nhiệt độphòng, thêm nước cất đến vạch

Với bình 1 là mẫu trắng, các bình 2, 3, 4, 5, 6 là các mẫu chuẩn và bình 7 là mẫu thử. Độ hấp thụđược đo trên máy UV−Vis ởbước sóng 575 nm.

Hình 3.13: Dãy chuẩn methanol. Bảng 3.4: Kết quảđo độ hấp thụ của dãy chuẩn methanol.

Nồng độ methanol chuẩn (C) (‰) Độ hấp thụ (A) 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,012 0,187 0,372 0,574 0,767 0,963 Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ methanol và độ hấp thụ. Nồng độ methanol trong mẫu thử được tính toán dựa vào đường chuẩn (Hình 3.14) và thếvào (2.12) suy ra hàm lượng methanol trong mẫu thực.

y = 19,134x - 0,0112 R² = 0,9995 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 A C (‰)

3.2.6 Xác định hàm lượng furfural

Aniline được chưng cất trước khi sử dụng. Lấy khoảng 200 mL aniline cho vào bình cầu 500 mL của dụng cụ cất và vài viên đá bọt. Tiến hành chưng

cất với tốc độđều trong dầu cho đến khi hết hoàn toàn nước trong mẫu sau đó

thu lấy dịch cất ởphân đoạn 180−185ºC thu được aniline tinh khiết.

Pha dung dịch chuẩn furfural 5 ppm: Hòa tan 0,05 g furfural (tinh khiết 99,99%) vào ethanol 50% trong bình định mức 100 mL và định mức tới vạch. Hút 1 mL dung dịch vừa pha cho vào bình định mức 100 mL, định mức bằng

ethanol 50% đến vạch.

Tiến hành dựng đường chuẩn và xác định hàm lượng furfural trong mẫu. Bảng 3.5: Tiến trình thí nghiệm xác định hàm lượng furfural.

Ống nghiệm

1 2 3 4 5 6 7

Dung dịch furfural chuẩn (mL) 0,0 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 0,0

Mẫu thử (mL) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 5,0 Aniline (mL) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Acetic acid (mL) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Ethanol 50% 8,5 7,5 6,5 4,5 2,5 0,5 3,5 Nồng độ furfural (ppm) 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 X Với ống 1 là mẫu trắng, các ống 2, 3, 4, 5, 6 là các mẫu chuẩn và ống 7 là mẫu thử. Độ hấp thụđược đo trên máy UV−Vis ởbước sóng 510 nm.Lắc đều

và đểyên trong 5 phút, đem đo ngay trên máy UV−Vis ởbước sóng 510 nm, ghi nhận độ hấp thụ của từng ống.

Bảng 3.6: Kết quảđo độ hấp thụ của dãy chuẩn furfural.

Nồng độ furfural chuẩn (C) (ppm) Độ hấp thụ (A) 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 0,000 0,234 0,464 0,913 1,341 1,751 Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ furfural và độ hấp thụ. Nồng độ furfural trong mẫu thử được tính toán dựa vào đường chuẩn (Hình 3.17) và thếvào (2.13) suy ra hàm lượng furfural trong mẫu thực.

y = 0,4382x + 0,017 R² = 0,9995 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0 1 2 3 4 5 A C (ppm)

CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Độ cồn

Độ cồn được xác định theo TCVN 8008:2009 và AOAC 982.10 trên 15 mẫu được quy đổi theo tiêu chuẩn và so sánh kết quả với độ cồn đăng ký tại

cơ sở sản xuất.

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

TCVN 8008:2009 AOAC 982.10 Mẫu Độ cồn đăng ký (% ABV) Độ cồn biểu kiến* (% ABV) Nhiệt độ đo độ cồn (ºC) Độ cồn ở 20ºC (% ABV) Tỷ trọng đo được ở 20ºC Độ cồn ở 15.56ºC (% ABV) DS-01 30 32,0 26,0 29,6 0,9647 30,52 DS-02 25 21,0 24,0 19,7 0,9766 19,32 DS-03 25 17,0 25,0 15,6 0,9806 15,40 DS-04 25 24,5 25,0 22,7 0,9727 23,19 DS-05 30 32,0 25,0 30,0 0,9660 29,39 DS-06 30 31,5 24,0 29,9 0,9650 30,26 DS-07 30 30,5 24,0 28,9 0,9678 27,78 DS-08 33 31,5 25,0 29,5 0,9648 30,43 DS-09 25 21,5 25,0 19,8 0,9759 20,03 DS-10 30 34,0 24,0 32,4 0,9629 32,02 DS-11 30 31,0 26,0 28,6 0,9683 27,33 DS-12 24 23,5 23,0 22,4 0,9722 23,67 DS-13 30 31,0 24,0 29,4 0,9648 30,43 DS-14 28 31,5 25,0 29,5 0,9663 29,12 DS-15 30 31,5 24,0 29,9 0,9659 29,47

* Độ cồn biểu kiến là độ cồn được đoở nhiệt độ khác 20ºC theo TCVN 8008:2009.

Hình 4.1: Biểu đồ kết quảphân tích độ cồn của 15 mẫu rượu.

0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 % AB V Độ cồn đăng ký Độ cồn theo TCVN 8008:2009 Độ cồn theo AOAC 982.10

Độ cồn được xác định theo AOAC 982.10 (phương pháp sử dụng máy đo

tỷ trọng) chính xác hơn độ cồn được xác định theo TCVN 8008:2009 (phương

pháp sử dụng cồn kế) do:

− Máy đo tỷ trọng xác định tỷ trọng ở 20ºC cho kết quả lấy bốn số lẻ sau dấu phẩy, nhiệt độđược đảm bảo trong quá trình đo và độ cồn tra bảng lấy hai số lẻ sau dấu phẩy.

− Xác định độ cồn bằng cồn kế có nhiều sai số trong quá trình đo như: Khắc vạch cồn kế và nhiệt kế là 0,5; nhiệt độ trong bảng tra độ cồn là số nguyên nên phải làm tròn số; nhiệt độ không đảm bảo trong quá

trình đo; sai số chủ quan khi đọc kế quả trên cồn kế và nhiệt kế,…

Xác định hàm lượng aldehyde (tính theo acetaldehyde)