Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lạm dụng đồ uống có cồn và ngộ độc rượu là vấn đề y tế công cộng và an toàn thực phẩm phức tạp tại Việt Nam. Theo thống kê của Bộ Y tế được tác giả dẫn giải, từ đầu năm 2007 đến hết tháng 3 năm 2017, toàn quốc đã ghi nhận 58 vụ ngộ độc rượu do sử dụng rượu không an toàn, khiến 382 người mắc và 98 trường hợp tử vong. Phần lớn các vụ ngộ độc bắt nguồn từ rượu không rõ nguồn gốc xuất xứ, rượu không được cấp Giấy chứng nhận công bố tiêu chuẩn sản phẩm, sản phẩm lưu thông qua kênh kinh doanh nhỏ lẻ hoặc do người tiêu dùng tự pha chế, chưng cất thủ công. Rượu tự nấu ở các địa phương có sự khác biệt lớn về nguồn nguyên liệu, nguồn men và kỹ thuật nấu, dẫn đến chất lượng sản phẩm không đồng đều và tiềm ẩn nguy cơ chứa các tạp chất độc hại như methanol, aldehyde và các hợp chất carbonyl gây tổn thương hệ tuần hoàn, hô hấp và thần kinh trung ương.

Trong số các làng nghề nấu rượu truyền thống, rượu nếp chưng cất Kim Sơn (huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình) là sản phẩm có danh tiếng, từng được đề cử kỷ lục trong nhóm "Top 10 đặc sản rượu nổi tiếng nhất Việt Nam". Rượu được sản xuất thủ công từ gạo nếp kết hợp hệ men đặc thù là bánh men thuốc bắc 36 vị. Tuy nhiên, tính đến thời điểm thực hiện đề tài (năm 2017), chưa có công trình nghiên cứu hay báo cáo chính thức nào công bố số liệu kiểm nghiệm định lượng cụ thể về chất lượng và độ an toàn của sản phẩm rượu tại vùng sản xuất này.

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể nhằm:

  1. Khảo sát và xác định hàm lượng ethanol trong một số mẫu rượu nếp chưng cất thu thập tại huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình.
  2. Xác định hàm lượng methanol trong các mẫu rượu khảo sát bằng phương pháp bán định lượng theo tiêu chuẩn quốc gia.
  3. Xác định hàm lượng aldehyde trong các mẫu rượu bằng phương pháp so màu và xây dựng quy trình phân tích định lượng acetaldehyde bằng phương pháp sắc ký khí (GC-FID).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 12 mẫu rượu nếp chưng cất thủ công (ký hiệu từ MR 1 đến MR 12) được thu thập ngẫu nhiên tại các hộ gia đình, cơ sở sản xuất và chợ truyền thống thuộc các xã, thị trấn của huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình (bao gồm xã Chất Bình, xã Cách Tâm, xã Kim Định, xã Ân Hòa, xã Hùng Tiến, xã Cồn Thoi, xã Kim Trung, xã Kim Đông và thị trấn Phát Diệm).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện và hoàn thành vào tháng 5 năm 2017 tại Bộ môn Hóa dược - Kiểm nghiệm thuốc và Bộ môn Bào chế - Công nghệ Dược phẩm, Khoa Y - Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khóa luận dựa trên khung kỹ thuật, văn bản quy chuẩn quốc gia và cơ sở lý thuyết hóa phân tích, độc chất học thực phẩm:

  • Khung văn bản quy chuẩn: Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7043:2013 về Rượu trắng; TCVN 8008:2009 về Rượu chưng cất – Xác định độ cồn; TCVN 8009:2009 về Rượu chưng cất – Xác định hàm lượng aldehyde; TCVN 8010:2009 về Rượu chưng cất – Xác định hàm lượng methanol.
  • Cơ sở lý thuyết độc tính và chuyển hóa: Nghiên cứu tiếp cận cơ chế chuyển hóa ethanol qua alcohol dehydrogenase (ADH) và hệ thống oxy hóa microsome (MEOS) tạo acetaldehyde; cơ chế chuyển hóa của methanol qua ADH thành formaldehyde (độ độc gấp 33 lần methanol) và acid formic (độc gấp 6 lần methanol), gây ức chế cytochrome oxidase tại thần kinh thị giác và toan máu chuyển hóa; cơ chế gây xơ gan của aldehyde thông qua kích hoạt tế bào hình sao biến đổi thành nguyên bào sợi cơ tạo collagen lắng đọng ngoài tế bào.
  • Phương pháp xác định hàm lượng ethanol: Sử dụng cồn kế kết hợp nhiệt kế để xác định độ cồn biểu kiến, sau đó tra bảng quy đổi độ cồn ở các nhiệt độ khác nhau về nhiệt độ chuẩn 20 °C theo Phụ lục B của tiêu chuẩn phân tích.
  • Phương pháp xác định hàm lượng methanol: Phương pháp so màu bán định lượng theo TCVN 8010:2009. Nguyên tắc: oxy hóa methanol bằng kali pemanganat ($KMnO_4$) trong môi trường acid sulfuric ($H_2SO_4$) tạo formaldehyde ($HCHO$), khử $KMnO_4$ dư bằng dung dịch acid oxalic bão hòa đến mất màu hoàn toàn, sau đó cho phản ứng với thuốc thử fuchsine-sulfite tạo phức chất màu tím hồng. Độ đậm màu của mẫu thử được so sánh đối chiếu trực tiếp với thang dung dịch methanol chuẩn ở các nồng độ 50 mg/l, 100 mg/l, 250 mg/l và 1000 mg/l chuẩn bị trong cồn 45° thực hiện cùng điều kiện.
  • Phương pháp xác định hàm lượng aldehyde:
    • Phương pháp so màu bán định lượng theo TCVN 8009:2009: Dựa trên phản ứng giữa nhóm carbonyl của aldehyde với fuchsine bazơ và natri hydrosulfite ($NaHSO_3$) tạo hợp chất có màu hồng, đối chiếu với dãy dung dịch acetaldehyde chuẩn có nồng độ 20 mg/l, 40 mg/l, 80 mg/l và 160 mg/l pha trong cồn 45°.
    • Phương pháp sắc ký khí (GC-FID): Định lượng acetaldehyde bằng phương pháp chuẩn ngoại trên hệ thống sắc ký khí Agilent trang bị đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID), sử dụng khí mang heli có độ tinh khiết 99,999%. Cột sắc ký được sử dụng là Supelcowax TM 10-24080 (kích thước 30 m × 0,32 mm × 0,25 µm). Điều kiện phân tích: thể tích tiêm mẫu 1 µl; tỷ lệ chia dòng 5:1; tốc độ dòng khí mang 0,75 ml/phút; nhiệt độ đầu dò FID và buồng tiêm 250 °C; chương trình nhiệt độ cột khởi đầu ở 60 °C (giữ 6 phút), tăng nhiệt độ với tốc độ 50 °C/phút lên 220 °C (giữ trong 2 phút). Nồng độ acetaldehyde trong mẫu được tính toán dựa trên phương trình hồi quy tuyến tính giữa chiều cao pic và nồng độ chuẩn.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương Tổng quan hệ thống hóa cơ sở lý luận về quá trình lên men, công nghệ chưng cất và độc chất học của các hợp chất bay hơi trong đồ uống có cồn:

  • Phân loại rượu: Phân định rõ rượu lên men không qua chưng cất (rượu vang, bia, rượu táo) và rượu chưng cất (rượu trắng, rượu tinh cất, Whisky, Gin, Brandy, Rum, Tequila, Mescal, rượu mùi). Nêu rõ đặc trưng kỹ thuật của từng loại rượu quốc tế về nguyên liệu ngũ cốc hoặc hoa quả và nồng độ cồn đóng chai (thường từ 40% V/V trở lên).
  • Quy trình sản xuất rượu nếp Kim Sơn: Khảo sát chi tiết cấu trúc bánh men thuốc bắc 36 vị truyền thống (bao gồm các vị thảo mộc như Nhục đậu khấu, Bạch truật, Nhục quế, Thảo quả, Cam thảo, Bạc hà, Tế tân, Uất kim, Tiểu hồi, Phòng phong, Thạch cao, Tân lang, Mộc hương, Đinh hương, Thiên niên kiện, Trần bì, Bạch chỉ, Hoàng bá, Hoàng liên...). Tác giả chỉ ra vai trò kép của các vị thuốc bắc: vừa cung cấp chất dinh dưỡng kích thích hệ vi sinh vật (nấm mốc, nấm men, vi khuẩn) phát triển hệ enzyme amylase đường hóa tinh bột, vừa chứa tinh dầu, alkaloid và glucoside có hoạt tính sát trùng để ức chế vi sinh vật gây tạp nhiễm. Quy trình nấu rượu Kim Sơn gồm các bước kế tiếp: chọn gạo nếp chiêm, nấu cơm chín để hồ hóa tinh bột ở 140–150 °C, làm nguội cơm về 25–30 °C, rắc men thuốc bắc với tỷ lệ 3% khối lượng cơm, lên men ẩm trong 3–4 ngày ở 25–30 °C, lên men lỏng trong chum vại kín với tỷ lệ 1 phần gạo / 2–3 phần nước trong 2–3 ngày, và cuối cùng chưng cất thủ công bằng nồi nấu có ống dẫn qua chậu nước lạnh ngưng tụ; hiệu suất thu hồi trung bình 10 kg gạo nếp cất được 3–5 lít rượu thành phẩm.
  • Hóa học và độc tính các thành phần trong rượu:
    • Ethanol ($C_2H_5OH$, nhiệt độ sôi 78,5 °C, tỷ trọng d = 0,789 g/ml): Chuyển hóa 90% tại gan qua enzym ADH và hệ MEOS thành acetaldehyde, tác động lên thụ thể GABA và NMDA.
    • Hợp chất carbonyl và tạp chất bay hơi: Acid carboxylic (chủ yếu là acid acetic làm chua rượu); este (chiếm hơn 50% là ethyl acetate, tạo hương); aldehyde (chủ yếu là acetaldehyde chiếm trên 90% tổng lượng aldehyde, bay hơi ở đầu dịch cất, gây độc tế bào gan và kích thích tạo xơ gan); keton (chủ yếu là acetone sinh ra do oxy hóa alcohol bậc hai); alcohol bậc cao (1-propanol, 2-methylpropanol, isobutanol tính theo methyl-2 propanol-1); furfural (aldehyde dị vòng sôi ở 161,7 °C sinh ra từ phản ứng dehydrat hóa đường pentose như xylose); methanol ($CH_3OH$, hình thành do sự thủy phân pectin bởi enzyme pectin methylesterase trong quá trình lên men).
    • Quy chuẩn kỹ thuật: Giới thiệu giới hạn quy định tại TCVN 7043:2013 đối với rượu trắng chưng cất (methanol không vượt quá 2000 mg/l ethanol 100°; hàm lượng aldehyde và ethanol do nhà sản xuất tự công bố; không quy định giới hạn hàm lượng acid, este và rượu bậc cao).
  • Nguyên lý sắc ký khí (GC): Trình bày cấu tạo hệ thống GC (khí mang trơ, buồng tiêm chia dòng/không chia dòng, lò cột mao quản, đầu dò FID/TCD/MS) và nguyên tắc phân tích định tính dựa trên thời gian lưu ($t_R$), phân tích định lượng dựa trên tỷ lệ giữa chiều cao hoặc diện tích pic với nồng độ chất phân tích.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn gốc mẫu thử nghiệm, hóa chất, trang thiết bị và quy trình thao tác thực nghiệm:

  • Danh mục 12 mẫu rượu khảo sát: Toàn bộ mẫu đều là rượu nếp trắng chưng cất thu thập tại các cơ sở, hộ gia đình thuộc địa bàn huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình (Bảng 1 trong văn bản).
  • Trang thiết bị và hóa chất: Máy sắc ký khí Agilent kết nối detector FID; cột mao quản Supelcowax TM 10-24080; cân phân tích AW 220 (Shimadzu, Nhật Bản); cồn kế và nhiệt kế chuẩn; các hóa chất đạt tiêu chuẩn tinh khiết phân tích (PA) gồm kali pemanganat, acid sulfuric, acid oxalic, fuchsine bazơ, natri hydrosulfite, methanol chuẩn, ethanol chuẩn, acetaldehyde chuẩn.
  • Quy trình phân tích: Mô tả chi tiết các bước tiến hành đo cồn kế, phương pháp phản ứng tạo màu fuchsine-sulfite để so màu methanol và aldehyde, và phương pháp sắc ký khí pha dãy chuẩn ngoại định lượng acetaldehyde.

Chương 3: Thực nghiệm, kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu được, quy trình tối ưu hóa thiết bị, thẩm định phương pháp và thảo luận kết quả:

  • Xác định độ cồn: Giá trị đo được ở nhiệt độ phòng thí nghiệm (từ 20 °C đến 23 °C) được quy đổi chính xác về 20 °C theo Phụ lục B. Độ cồn dao động từ 39,2% V/V đến 49,7% V/V. Mẫu MR 8 có độ cồn cao nhất (49,7% V/V) và hai mẫu MR 2, MR 12 có độ cồn thấp nhất (39,2% V/V).
  • Thử nghiệm sắc ký khí đối với methanol: Tác giả tiến hành khảo sát tách methanol trên cột Rxi-5Sil và cột Supelcowax TM 10-24080 bằng cách thay đổi nhiệt độ cột (30–150 °C) và tốc độ dòng khí mang (1–3 ml/phút). Kết quả cho thấy cả hai cột đều không thể tách rời pic methanol ra khỏi pic ethanol do tỷ số pha bêta ($\beta$) của cột quá lớn ($\beta_{Supelcowax} = 320$, $\beta_{Rxi-5Sil} = 250$), trong khi việc tách các phân tử nhỏ phân cực đòi hỏi cột có $\beta < 100$ (như cột 23% Carbowax quy định trong TCVN 8010:2009 mà phòng thí nghiệm chưa có). Do đó, tác giả sử dụng phương pháp so màu bán định lượng để đánh giá methanol.
  • Định lượng methanol bằng phương pháp so màu: So sánh màu của 12 mẫu rượu với dãy chuẩn sau phản ứng oxy hóa và tạo màu fuchsine-sulfite cho thấy 7 mẫu (MR 1, 2, 5, 9, 10, 11, 12) có nồng độ methanol trong rượu mẫu nằm trong khoảng 50–100 mg/l; 5 mẫu (MR 3, 4, 6, 7, 8) nằm trong khoảng 100–250 mg/l. Quy đổi về hàm lượng trong 1 lít ethanol 100°, nồng độ methanol của 12 mẫu dao động từ 114,1 đến 588,2 mg/l.
  • Định lượng aldehyde bằng phương pháp so màu: 4 mẫu (MR 4, 9, 10, 11) có nồng độ aldehyde từ 20–40 mg/l (tương ứng 47,1–98,5 mg/l cồn 100°); 5 mẫu (MR 1, 3, 5, 6, 8) có nồng độ từ 40–80 mg/l (tương ứng 80,5–187,4 mg/l cồn 100°); 3 mẫu (MR 2, 7, 12) có nồng độ từ 80–160 mg/l (tương ứng 179,0–408,2 mg/l cồn 100°).
  • Định lượng acetaldehyde bằng sắc ký khí (GC-FID):
    • Khảo sát tính phù hợp của hệ thống: Chạy lặp lại 6 lần mẫu chuẩn acetaldehyde 100 mg/l trên hệ thống sắc ký khí đã chọn điều kiện. Kết quả thu được thời gian lưu trung bình $\bar{x} = 2,0614$ phút với độ lệch chuẩn tương đối RSD = 0,4196% (< 1%); chiều cao pic trung bình $\bar{x} = 17150,4$ mAU với RSD = 3,588% (< 4%). Các chỉ số đều đáp ứng tiêu chuẩn thẩm định hệ thống sắc ký tin cậy theo quy định phân tích.
    • Khảo sát độ tuyến tính: Dãy chuẩn acetaldehyde 5 mức nồng độ (10, 50, 100, 150, 200 mg/l) cho chiều cao pic tương ứng (1229; 6902; 16671; 25614; 36036 mAU). Phương trình đường chuẩn hồi quy tuyến tính thu được là $y = 184,39x - 1517,2$ với hệ số tương quan $R^2 = 0,9971 > 0,995$, chứng minh sự phụ thuộc tuyến tính chặt chẽ trong khoảng khảo sát.
    • Kết quả phân tích mẫu thực tế: Hàm lượng acetaldehyde trong 12 mẫu rượu nếp Kim Sơn đo được dao động từ 22,7 mg/l đến 156,7 mg/l rượu thực tế, tương ứng khi quy đổi về 1 lít ethanol 100° là từ 54,8 mg/l (MR 10) đến 399,8 mg/l (MR 12).
  • Thảo luận và bàn luận: Tác giả chỉ ra rằng sai số phương pháp đo cồn kế bắt nguồn từ độ chia vạch 0,5 của dụng cụ, sai số làm tròn khi tra bảng nhiệt độ và yếu tố nhiệt độ môi trường. Về methanol, toàn bộ 12 mẫu đều đạt tiêu chuẩn TCVN 7043:2013 cho rượu trắng chưng cất ($\le 2000$ mg/l ethanol 100°), tuy nhiên cả 12 mẫu đều vượt quá giới hạn quy định cho rượu trắng pha chế ($\le 100$ mg/l) và có tới 5 mẫu vượt hơn 2 lần. Về aldehyde, TCVN 7043:2013 cho phép nhà sản xuất tự công bố đối với rượu trắng chưng cất nên không có căn cứ pháp lý để kết luận mẫu vi phạm; tuy nhiên, nếu đối chiếu với giới hạn của rượu trắng pha chế (< 5 mg/l ethanol 100°), lượng acetaldehyde riêng lẻ trong các mẫu rượu Kim Sơn đã cao gấp từ 11 đến 80 lần.

Bảng tổng hợp kết quả phân tích 12 mẫu rượu nếp chưng cất Kim Sơn:

Ký hiệu mẫu Địa chỉ lấy mẫu Độ cồn ở 20 °C (% V/V) Khoảng methanol quy đổi cồn 100° (mg/l) Khoảng aldehyde (so màu) quy đổi cồn 100° (mg/l) Chiều cao pic GC (mAU) Hàm lượng acetaldehyde GC quy đổi cồn 100° (mg/l)
MR 1 Xã Chất Bình 43,7 114,4 – 228,8 91,5 – 183,1 6635 101,2
MR 2 Thị trấn Phát Diệm 39,2 127,6 – 255,1 204,1 – 408,2 17093 257,5
MR 3 Chợ Kim Sơn 48,2 207,5 – 518,7 83,0 – 166,0 7192 97,9
MR 4 Xã Cách Tâm 42,5 235,3 – 588,2 47,1 – 94,1 3747 67,2
MR 5 Thị trấn Phát Diệm 43,7 114,4 – 228,8 91,5 – 183,1 11116 156,8
MR 6 Xã Kim Định 42,7 234,2 – 585,5 93,7 – 187,4 12351 176,1
MR 7 Xã Ân Hòa 44,7 224,7 – 559,3 179,0 – 358,0 19245 251,9
MR 8 Xã Hùng Tiến 49,7 202,0 – 503,0 80,5 – 161,0 8016 104,0
MR 9 Xã Cồn Thoi 40,6 123,2 – 246,3 49,3 – 98,5 3180 62,7
MR 10 Xã Kim Trung 41,4 120,8 – 241,5 48,3 – 96,6 2663 54,8
MR 11 Xã Chất Bình 41,7 117,9 – 239,8 48,0 – 95,9 4555 79,0
MR 12 Xã Kim Đông 39,2 127,9 – 255,1 204,1 – 408,2 27384 399,8

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm đầu tiên về một số chỉ tiêu hóa học của sản phẩm rượu nếp truyền thống Kim Sơn:

  • Về hàm lượng ethanol: Xác nhận độ cồn của rượu nếp Kim Sơn trên thị trường dao động lớn, từ 39,2% V/V đến 49,7% V/V, phản ánh việc chưng cất thủ công không có quy chuẩn kiểm soát nồng độ cố định giữa các mẻ nấu.
  • Về hàm lượng methanol: Đưa ra bằng chứng thực nghiệm khẳng định 100% mẫu khảo sát (12/12 mẫu) đều có hàm lượng methanol nằm trong ngưỡng an toàn cho phép theo TCVN 7043:2013 đối với rượu trắng chưng cất ($\le 2000$ mg/l ethanol 100°), với giá trị dao động thực tế từ 114,1 đến 588,2 mg/l ethanol 100°. Số liệu này bác bỏ giả thiết về việc rượu Kim Sơn bị pha cồn công nghiệp methanol gây ngộ độc cấp tính trong phạm vi các mẫu khảo sát.
  • Về hàm lượng aldehyde và acetaldehyde: Xác định được hàm lượng acetaldehyde bằng phương pháp sắc ký khí nằm trong khoảng từ 54,8 đến 399,8 mg/l ethanol 100°. Kết quả này cho thấy sự tương thích về khoảng nồng độ giữa phương pháp sắc ký khí định lượng và phương pháp so màu bán định lượng theo TCVN 8009:2009.
  • Đóng góp về mặt phương pháp phân tích: Xây dựng thành công quy trình phân tích sắc ký khí định lượng acetaldehyde trên cột mao quản Supelcowax TM 10-24080 kết nối đầu dò FID; thẩm định được độ lặp lại hệ thống ($RSD_{tR} = 0,4196%$, $RSD_{Peak} = 3,588%$) và độ tuyến tính ($R^2 = 0,9971$), chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng GC-FID trong kiểm nghiệm tạp chất aldehyde trong rượu truyền thống.
  • Khuyến nghị chuyên môn: Tác giả đề xuất các cơ quan quản lý cần bổ sung quy trình định lượng acetaldehyde bằng sắc ký khí vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8009 để các phòng kiểm nghiệm có căn cứ kỹ thuật chính xác hơn phương pháp so màu thủ công.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tự chỉ ra các hạn chế xuất phát từ điều kiện trang thiết bị và thời gian thực hiện:

  • Số lượng mẫu nghiên cứu còn ít (chỉ khảo sát 12 mẫu), chưa đủ tính đại diện trên diện rộng cho toàn bộ làng nghề sản xuất rượu tại huyện Kim Sơn.
  • Chỉ tiêu phân tích methanol và tổng aldehyde mới dừng lại ở phương pháp so màu bán định lượng trong các khoảng nồng độ, chưa định lượng tuyệt đối từng cấu tử.
  • Chưa thực hiện được định lượng methanol trên hệ thống sắc ký khí do thiếu cột sắc ký chuyên dụng có tỷ số pha $\beta < 100$ (như cột 23% Carbowax).
  • Chưa tiến hành khảo sát các chỉ tiêu hóa học khác trong rượu trắng được đề cập trong tài liệu lý thuyết như ester, acid bay hơi, furfural và rượu bậc cao (tính theo methyl-2 propanol-1).

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả kiến nghị:

  • Mở rộng quy mô lấy mẫu với số lượng mẫu lớn hơn, đại diện đầy đủ cho các cơ sở nấu rượu tại địa phương.
  • Khảo sát toàn diện tất cả các chỉ tiêu lý hóa còn lại theo quy chuẩn kỹ thuật.
  • Trang bị cột sắc ký phù hợp để hoàn thiện quy trình định lượng đồng thời methanol và các hợp chất hữu cơ bay hơi khác bằng phương pháp sắc ký khí.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Dược học, Hóa kiểm nghiệm thuốc, Công nghệ thực phẩm và Độc chất học: Tham khảo chi tiết cách thức xây dựng quy trình phân tích và thẩm định sơ bộ hệ thống sắc ký khí (tính phù hợp hệ thống, độ tuyến tính đường chuẩn) theo hướng dẫn phân tích công cụ.
  • Cán bộ kỹ thuật tại các trung tâm kiểm nghiệm dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm: Tham khảo các thông số vận hành máy sắc ký khí Agilent với cột Supelcowax TM 10 và đầu dò FID trong việc định lượng acetaldehyde; hiểu rõ nguyên nhân gây trở ngại khi tách methanol trên các cột có tỷ số pha lớn.
  • Người nghiên cứu về quy trình sản xuất truyền thống: Cung cấp thông tin chi tiết về danh mục 36 vị thảo mộc trong bánh men thuốc bắc Kim Sơn và các thông số công nghệ (tỷ lệ phối trộn, nhiệt độ, thời gian ủ ẩm, ủ lỏng, kỹ thuật chưng cất thủ công).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu không thể định lượng methanol bằng phương pháp sắc ký khí trên máy Agilent sẵn có tại phòng thí nghiệm?
Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát thực nghiệm tách methanol trên cột Supelcowax TM 10-24080 và cột Rxi-5Sil bằng cách thay đổi nhiệt độ cột (30–150 °C) và tốc độ dòng (1–3 ml/phút) nhưng đều không tách được pic methanol ra khỏi pic ethanol. Nguyên nhân kỹ thuật được tác giả chỉ ra là do hai loại cột này có tỷ số pha bêta ($\beta$) quá lớn (lần lượt là 320 và 250), trong khi các chất có khối lượng phân tử thấp, phân cực và dễ bay hơi như methanol đòi hỏi cột sắc ký có tỷ số $\beta < 100$ (như cột 23% Carbowax theo hướng dẫn của TCVN 8010:2009).

2. Hàm lượng methanol trong 12 mẫu rượu nếp Kim Sơn có đạt tiêu chuẩn an toàn theo quy định hiện hành không?
Theo kết quả so màu bán định lượng theo TCVN 8010:2009, cả 12 mẫu rượu khảo sát đều có hàm lượng methanol nằm trong khoảng từ 114,1 đến 588,2 mg/l ethanol 100°. Mức này nằm dưới ngưỡng giới hạn tối đa cho phép đối với rượu trắng chưng cất theo TCVN 7043:2013 (không lớn hơn 2000 mg/l ethanol 100°). Do đó, toàn bộ 12 mẫu rượu đều đạt tiêu chuẩn quy định về chỉ tiêu methanol cho rượu chưng cất.

3. Hàm lượng aldehyde trong các mẫu rượu nếp Kim Sơn được đánh giá như thế nào so với tiêu chuẩn kỹ thuật?
Theo TCVN 7043:2013, hàm lượng aldehyde trong rượu trắng chưng cất thuộc danh mục do nhà sản xuất "tự công bố", không có quy định mức trần bắt buộc. Tuy nhiên, kết quả phân tích sắc ký khí cho thấy hàm lượng acetaldehyde trong các mẫu rượu Kim Sơn dao động từ 54,8 mg/l đến 399,8 mg/l ethanol 100°. Nếu so sánh với giới hạn quy định đối với rượu trắng pha chế (không lớn hơn 5 mg/l ethanol 100°), hàm lượng acetaldehyde riêng biệt trong các mẫu rượu chưng cất Kim Sơn cao gấp từ gần 11 lần đến 80 lần.

4. Bánh men thuốc bắc Kim Sơn có thành phần và quy trình chế biến đặc thù ra sao?
Bánh men thuốc bắc Kim Sơn sử dụng bột gạo phối trộn với men giống và 36 vị thuốc bắc (tiêu biểu như Nhục đậu khấu, Bạch truật, Nhục quế, Thảo quả, Cam thảo, Bạc hà, Tế tân, Đinh hương, Hoàng liên...). Hỗn hợp bột ẩm trộn men được tạo hình, ủ và hong khô. Thuốc bắc đóng vai trò cung cấp dinh dưỡng cho nấm men, nấm mốc phát triển sinh enzyme đường hóa, đồng thời các hợp chất tinh dầu và alkaloid giúp sát trùng, ngăn chặn tạp nhiễm vi sinh vật lạ trong quá trình lên men ngoài trời.

5. Các thông số thẩm định hệ thống sắc ký khí (GC-FID) định lượng acetaldehyde trong đề tài đạt kết quả cụ thể nào?
Quy trình sắc ký khí sử dụng cột Supelcowax TM 10-24080 và đầu dò FID đạt độ phù hợp hệ thống cao: kiểm tra 6 lần lặp lại với chuẩn acetaldehyde 100 mg/l cho độ lệch chuẩn tương đối của thời gian lưu là $RSD_{tR} = 0,4196%$ (< 1%) và của chiều cao pic là $RSD_{Peak} = 3,588%$ (< 4%). Khoảng tuyến tính được xác lập từ 10 mg/l đến 200 mg/l với phương trình hồi quy $y = 184,39x - 1517,2$ và hệ số tương quan $R^2 = 0,9971$.

Kết luận

Khóa luận của sinh viên Phan Thị Hương đã thực hiện khảo sát thực nghiệm và xác định hàm lượng ethanol, methanol và aldehyde trên 12 mẫu rượu nếp chưng cất thủ công tại huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình. Kết quả kiểm nghiệm cho thấy 100% mẫu rượu đều có hàm lượng methanol nằm trong giới hạn cho phép của TCVN 7043:2013 đối với rượu trắng chưng cất, song độ cồn có sự dao động lớn (39,2–49,7% V/V) và hàm lượng acetaldehyde ở mức cao (54,8–399,8 mg/l ethanol 100°). Công trình đã xây dựng và thẩm định thành công quy trình định lượng acetaldehyde bằng phương pháp sắc ký khí GC-FID, đóng góp dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho công tác kiểm nghiệm và quản lý chất lượng đồ uống có cồn truyền thống tại Việt Nam.