Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8898:2012 quy định phương pháp sắc ký khí nhằm xác định hàm lượng các chất dễ bay hơi trong đồ uống có cồn. Đây là một trong những tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng giúp kiểm soát chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm đối với các sản phẩm rượu, bia và đồ uống chứa cồn khác lưu thông trên thị trường Việt Nam. Dưới đây là tóm tắt chi tiết nội dung từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này:
- Điều 1: Phạm vi áp dụng
Điều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của phương pháp thử nghiệm:
- Phương pháp này áp dụng để xác định hàm lượng các chất dễ bay hơi có trong đồ uống có cồn bằng kỹ thuật sắc ký khí.
- Các hợp chất dễ bay hơi được xác định bao gồm các rượu cao phân tử (như propan-1-ol, butan-1-ol, butan-2-ol, 2-metylpropan-1-ol, 2-metylbutan-1-ol, 3-metylbutan-1-ol), metanol, etyl axetat, axetaldehyt và các este, aldehyt khác có liên quan.
- Tiêu chuẩn này được áp dụng cho các phòng thử nghiệm, cơ quan kiểm tra chất lượng và các doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh đồ uống có cồn nhằm đánh giá sự phù hợp của sản phẩm với các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
- Điều 2: Tài liệu viện dẫn
Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, cần viện dẫn và kết hợp với các tài liệu kỹ thuật sau:
- Các tài liệu viện dẫn là bộ phận không thể tách rời của tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
- Các tiêu chuẩn liên quan đến phương pháp lấy mẫu đồ uống có cồn để đảm bảo tính đại diện của mẫu thử trước khi tiến hành phân tích sắc ký.
- Các tiêu chuẩn về nước dùng trong phòng thí nghiệm phân tích (ví dụ: TCVN 4851 hoặc ISO 3696) để đảm bảo độ tinh khiết của dung môi pha chế.
- Điều 3: Nguyên tắc của phương pháp
Nguyên tắc phân tích của phương pháp sắc ký khí được quy định cụ thể như sau:
- Hàm lượng các chất dễ bay hơi được xác định trực tiếp bằng phương pháp sắc ký khí (GC) sử dụng detector ion hóa ngọn lửa (FID).
- Mẫu thử hoặc dịch cất từ mẫu thử được bơm trực tiếp vào cột sắc ký khí sau khi đã được thêm một lượng chất chuẩn nội thích hợp (ví dụ: pentan-3-ol, 4-metylpentan-2-ol hoặc metyl nonanoat).
- Quá trình tách các chất dễ bay hơi được thực hiện trên cột sắc ký (cột mao quản hoặc cột nhồi) với chương trình nhiệt độ thích hợp để tách tối ưu các cấu tử cần phân tích.
- Định lượng các chất dễ bay hơi dựa trên việc so sánh diện tích pic (hoặc chiều cao pic) của chất phân tích với diện tích pic (hoặc chiều cao pic) của chất chuẩn nội tương ứng.
- Điều 4: Thuốc thử và vật liệu thử nghiệm
Yêu cầu về chất lượng thuốc thử và các vật liệu chuẩn bị cho quá trình phân tích bao gồm:
- Chỉ sử dụng các thuốc thử có cấp độ tinh khiết phân tích hoặc tinh khiết sắc ký, trừ khi có quy định khác.
- Nước dùng trong quá trình phân tích phải là nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương (đạt tiêu chuẩn nước dùng cho phòng thí nghiệm).
- Các chất chuẩn tinh khiết của các hợp chất cần xác định (như metanol, etyl axetat, axetaldehyt, các rượu amylic, propanol, butanol) với độ tinh khiết tối thiểu thường là 99%.
- Chất chuẩn nội được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo không bị trùng lặp với bất kỳ pic của chất nào có sẵn trong mẫu thử và có thời gian lưu phù hợp trên sắc ký đồ.
- Các dung dịch chuẩn gốc và dung dịch chuẩn làm việc được pha chế và bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thấp để tránh sự bay hơi và biến đổi hóa học của các cấu tử.
ĐỒ UỐNG CÓ CỒN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC CHẤT DỄ BAY HƠI - PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ KHÍ
Alcohols - Determination of volatile substances content - Gas chromatographic method
Lời nói đầu
TCVN 8898:2012 được xây dựng dựa trên cơ sở EC No 2870/2000 of 19 December 2000 laying down Community reference methods for the analysis of spirits drinks. Annex III, Determination of volatile substances and methanol of spirit drinks - Gas chromatographic determination of volatile congeners: aldehydes, highter alcohols, ethyl acetate and methanol;
TCVN 8898:2012 do Cục An toàn vệ sinh thực phẩm tổ chức biên soạn, Bộ Y tế đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
ĐỒ UỐNG CÓ CỒN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC CHẤT DỄ BAY HƠI - PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ KHÍ
Alcohols - Determination of volatile substances content - Gas chromatographic method
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng các chất dễ bay hơi trong các loại rượu, gồm 1,1-dietoxyetan (axetal), 2-metylbutan-1-ol (amyl alcohol hoạt hóa), 3-metylbutan-1-ol (isoamyl alcohol), etyl etanoat (etyl axetat), butan-1-ol (n-butanol), butan-2-ol (sec-butanol), 2-metylpropan-1-ol (isobutyl alcohol), propan-1-ol (n-propanol) và etanol (axetaldehyd), bằng sắc kí khí.
CHÚ THÍCH: Phương pháp này cũng có thể áp dụng để xác định hàm lượng metanol (metyl alcohol) trong đồ uống có cồn.
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987) Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kĩ thuật và phương pháp thử.
Chất nội chuẩn thích hợp được thêm vào mẫu thử trước khi bơm vào hệ thống sắc kí. Các chất dễ bay hơi được tách riêng rẽ bằng cài đặt chương trình nhiệt độ trên cột thích hợp và được xác định bằng detector ion hóa ngọn lửa (FID). Nồng độ từng chất dễ bay hơi được xác định từ chất chuẩn nội tương ứng theo hệ số đáp ứng thu được từ đường chuẩn trong cùng điều kiện sắc kí với mẫu phân tích.
Chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và chỉ sử dụng nước ít nhất phù hợp với loại 3 của TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987), trừ khi có quy định khác.
4.1. Etanol tuyệt đối
4.2. Etanol 40o (dung dịch etanol 40 % thể tích).
Rót 400 ml etanol (4.1) vào bình định mức 1 lít, thêm nước đến vạch và trộn.
4.3. Chất chuẩn
4.3.1. Propan-1-ol.
4.3.2. 2-metylpropan-1-ol.
4.3.3. 2-metylbutan-1-ol.
4.3.4. 3-metylbutan-1-ol.
4.3.5. Etyl axetat.
4.3.6. Butan-1-ol.
4.3.7. Butan-2-ol.
4.3.8. Axetaldehyd, phải được bảo quản ở nơi tối và nhiệt độ nhỏ hơn 5 oC.
4.3.9. Axetal, phải được bảo quản ở nơi tối và nhiệt độ nhỏ hơn 5 oC.
4.3.10. Chất chuẩn thích hợp: pentan-3-ol, pentan-1-ol, 4-metylpentan-1-ol hoặc metyl nonanoat.
4.4. Dung dịch chuẩn
Các dung dịch chuẩn phải được bảo quản ở nhiệt độ nhỏ hơn 5 oC, được chuẩn bị và sử dụng trong một tháng.
4.4.1. Dung dịch chuẩn A
Dùng pipet lấy 3,0 ml của mỗi chất chuẩn từ 4.3.1 đến 4.3.9, cho vào bình định mức dung tích 100 ml có chứa khoảng 60 ml etanol 40 oC (4.2) để giảm thiểu sự bay hơi của các chất chuẩn. Thêm etanol 40 o (4.2) đến vạch và trộn kĩ. Ghi lại khối lượng ban đầu của bình định mức, khối lượng của chất chuẩn được thêm vào và khối lượng cuối cùng của bình.
CHÚ THÍCH: Nên thêm axetal và axetaldehyd cuối cùng để hạn chế sự bay hơi của các thành phần này.
4.4.2. Dung dịch chuẩn B
Dùng pipet lấy 3 ml pentan-3-ol hoặc chất chuẩn nội thích hợp (4.3.10), cho vào bình định mức dung tích 100 ml có chứa khoảng 80 ml etanol 40o (4.2). Thêm etanol 40 o (4.2) đến vạch và trộn kĩ. Ghi lại khối lượng ban đầu của bình định mức, khối lượng của chất nội chuẩn được thêm vào và khối lượng cuối cùng của bình.
4.4.3. Dung dịch chuẩn C
Dùng pipet lấy 1 ml dung dịch chuẩn A (4.4.1) và 1 ml dung dịch chuẩn B (4.4.2), cho vào bình định mức dung tích 100 ml có chứa khoảng 80 ml etanol 40o (4.2). Thêm etanol 40o (4.2) đến vạch và trộn kĩ. Ghi lại khối lượng ban đầu của bình định mức, khối lượng của mỗi dung dịch được thêm vào và khối lượng cuối cùng của bình.
4.4.4. Dung dịch chuẩn D
Để duy trì tính liên tục của phép phân tích, chuẩn bị dung dịch chuẩn kiểm soát chất lượng từ dung dịch chuẩn A (4.4.1). Dùng pipet lấy 1 ml dung dịch chuẩn A (4.4.1), cho vào bình định mức dung tích 100 ml có chứa khoảng 80 ml etanol 40 oC (4.2). Thêm etanol 40 oC (4.2) đến vạch và trộn kĩ. Ghi lại khối lượng ban đầu của bình định mức, khối lượng của mỗi dung dịch được thêm vào và khối lượng cuối cùng của bình.
4.4.5. Dung dịch chuẩn E
Dùng pipet lấy 10 ml dung dịch B (4.4.2), cho vào bình định mức dung tích 100 ml có chứa khoảng 80 ml etanol 40 o (4.2). Thêm etanol 40o (4.2) đến vạch và trộn kĩ. Ghi lại khối lượng ban đầu của bình định mức, khối lượng của mỗi dung dịch được thêm vào và khối lượng cuối cùng của bình.
4.4.6. Các dung dịch chuẩn dùng để kiểm tra độ tuyến tính của đáp ứng FID
Dùng pipet lấy các thể tích 0,0; 0,1; 0,5; 1,0 và 2,0 ml dung dịch chuẩn A (4.4.1) và 1 ml dung dịch chuẩn B (4.4.2), cho vào các bình định mức dung tích 100 ml riêng rẽ có chứa khoảng 80 ml etanol 40o (4.2). Thêm etanol 40o (4.2) đến vạch và trộn kĩ. Ghi lại khối lượng ban đầu của bình định mức, khối lượng của mỗi dung dịch được thêm vào và khối lượng cuối cùng của bình.
4.4.7. Dung dịch chuẩn dùng để kiểm soát chất lượng (QC)
Dùng pipet lấy 9 ml dung dịch chuẩn D (4.4.4) và 1 ml dung dịch chuẩn E (4.4.5), cho vào một bình đã biết trước khối lượng và trộn kĩ. Ghi lại khối lượng ban đầu của bình, khối lượng của mỗi dung dịch được thêm vào và khối lượng cuối cùng của bình.
Sử dụng các thiết bị, dụng cụ của phòng thử nghiệm thông thường và cụ thể các thiết bị, dụng cụ sau:
5.1. Dụng cụ đo tỉ trọng và độ cồn.
5.2. Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 0,1 mg.
5.3. Thiết bị sắc kí khí, được cài đặt chương trình nhiệt độ, có detector ion hóa ngọn lửa và bộ tích phân hoặc bộ xử lí dữ liệu khác (có thể đo chiều cao hoặc diện tích pic).
5.4. Cột sắc kí khí, có thể tách được các chất cần phân tích có độ phân giải tối thiểu nằm giữa các thành phần riêng rẽ (không kể 2-metylbutan-1-ol và 3-metylbutan-1-ol) nhỏ nhất là 1,3.
CHÚ THÍCH: Các cột và điều kiện sắc kí sau đây là thích hợp:
1. Cột có kích thước 1 m x 0,32 mm đường kính trong, có khe rỗng được nối với cột CP-WAX 57 CB kích thước 50 m x 0,32 mm đường kính trong, bề dày màng 0,2 μm (polyetylen glycol được tĩnh hóa), tiếp sau là cột Carbowax 400, kích thước 50 m x 0,32 mm đường kính trong, bề dày màng 0,2 μm (cột được kết nối bằng cổ nối chịu áp lực).
| Khí mang và áp suất: | heli (135 kPa) |
| Nhiệt độ cột: | giữ ở 35 oC trong 17 min, sau đó tăng nhiệt độ từ 35 oC lên 70 oC với tốc độ 12 oC/min, giữ ở 70 oC trong 25 min |
| Nhiệt độ bơm: | 150 oC |
| Nhiệt độ detector: | 250 oC |
| Thể tích bơm: | 1 μl, tỉ lệ chia dòng từ 20:1 đến 100:1 |
2. Cột có kích thước 1 m x 0,32 mm đường kính trong, có khe rỗng được nối với cột CP-WAX 57 CB kích thước 50 m x 0,32 mm đường kính trong, bề dày màng 0,2 μm (polyetylen glycol được tĩnh hóa). (khe rỗng được kết nối bằng cổ nối chịu áp lực).
| Khí mang và áp suất: | heli (65 kPa) |
| Nhiệt độ cột: | giữ ở 35 oC trong 10 min, sau đó tăng nhiệt độ từ 35 oC lên 110 oC với tốc độ 5 oC/min, từ 110 oC lên 190 oC với tốc độ 30 oC/min, giữ ở 190 oC trong 2 min |
| Nhiệt độ bơm: | 260 oC |
| Nhiệt độ detector: | 300 oC |
| Thể tích bơm: | 1 μl, tỉ lệ chia dòng 55:1 |
3. Cột nhồi (5% CW 20M, Carpopak B), kích thước 2 m x 2 m đường kính trong.
| Nhiệt độ cột: | giữ ở 65 oC trong 4 min, sau đó tăng nhiệt độ từ 65 oC lên 140 oC với tốc độ 10 oC/min, giữ ở 140 oC trong 5 min, từ 140 oC lên 150 oC với tốc độ 5 oC/min, giữ ở 150 oC trong 3 min |
| Nhiệt độ bơm: | 65 oC |
| Nhiệt độ detector: | 200 oC |
| Thể tích bơm: | 1 μl |
Mẫu gửi đến phòng thử nghiệm phải đúng là mẫu đại diện. Mẫu không bị hư hỏng hoặc thay đổi trong suốt quá trình vận chuyển hoặc bảo quản.
Sử dụng dụng cụ (5.1) để đo độ cồn của mẫu khi vừa nhận được.
7.1. Phần mẫu thử
Dùng cân (5.2), cân bình đựng thích hợp có đậy nắp, chính xác đến 0,1 mg. Dùng pipet lấy 9 ml mẫu thử, cho vào bình và cân, chính xác đến 0,1 mg. Thêm 1 ml dung dịch chuẩn E (4.4.5) và cân.
Lắc mạnh bình (đảo ngược ít nhất 20 lần). Bảo quản mẫu ở nhiệt độ thấp hơn 5 oC trước khi phân tích để giảm thiểu sự bay hơi.
7.2. Phép thử trắng
Dùng cân (5.2), cân bình đựng thích hợp có đậy nắp, chính xác đến 0,1 mg. Dùng pipet lấy 9 ml dung dịch etanol 40 oC (4.2), cho vào bình và cân, chính xác đến 0,1 mg. Thêm 1 ml dung dịch chuẩn E (4.4.5) và cân.
Lắc mạnh bình (đảo ngược ít nhất 20 lần). Bảo quản mẫu ở nhiệt độ thấp hơn 5 oC trước khi phân tích để giảm thiểu sự bay hơi.
7.3. Thử sơ bộ
Bơm dung dịch chuẩn C (4.4.3) để đảm bảo tất cả các chất cần phân tích (ngoại trừ 2-metylbutan-1-ol và 3-metylbutan-1-ol) được phân tách với độ phân giải tối thiểu.
7.4. Hiệu chuẩn
Cần đảm bảo độ tuyến tính bằng cách phân tích lặp lại 3 lần mỗi dung dịch chuẩn (4.4.6) có chứa dung dịch chuẩn nội. Từ tích phân của diện tích hoặc chiều cao pic đối với mỗi lần bơm, tính tỉ số R của mỗi chất cần phân tích và dựng đồ thị của R theo tỉ số nồng độ của chất cần phân tích so với chất chuẩn nội, C. Đồ thị thu được phải tuyến tính, với hệ số hồi quy ít nhất là 0,99.
Trong đó:
h là chiều cao hoặc diện tích pic của chất cần phân tích;
hIS là chiều cao hoặc diện tích của chất chuẩn nội;
Trong đó:
c là nồng độ của chất cần phân tích trong dung dịch C (4.4.3), tính bằng microgam trên gam (μg/g);
cIS là nồng độ của chất chuẩn nội trong dung dịch C (4.4.3), tính bằng microgam trên gam (μg/g);
7.5. Xác định
Bơm dung dịch chuẩn C (4.4.3) và 2 lần dung dịch chuẩn QC (4.4.7). Tiếp theo, bơm mẫu thử (được chuẩn bị theo 7.1 và 7.2), cứ sau 10 lần bơm mẫu thử thì bơm một lần dung dịch chuẩn QC để đảm bảo tính ổn định. Bơm dung dịch chuẩn C (4.4.3) cứ sau 5 lần bơm mẫu.
Có thể sử dụng hệ thống tự động xử lí kết quả, miễn là dữ liệu có thể được kiểm tra theo nguyên tắc sau đây.
Cũng có thể đo được diện tích hoặc chiều cao pic của chất cần phân tích và của chất nội chuẩn.
8.1. Tính hệ số đáp ứng
Tính hệ số đáp ứng của từng chất, RF, từ sắc kí đồ thu được khi bơm dung dịch chuẩn C (4.4.3), theo công thức (1):
(1)
Trong đó:
h là chiều cao hoặc diện tích pic của chất cần phân tích;
hIS là chiều cao hoặc diện tích pic của chất chuẩn nội;
c là nồng độ của chất cần phân tích trong dung dịch C (4.4.3), tính bằng microgam trên gam (μg/g);
cIS là nồng độ của chất chuẩn nội trong dung dịch C (4.4.3), tính bằng microgam trên gam (μg/g).
8.2. Phân tích mẫu
Tính nồng độ của từng chất phân tích trong mẫu thử, cx, tính bằng microgam trên gam (μg/g), theo công thức (2):
(2)
Trong đó:
h và hIS xem 8.1;
M là khối lượng mẫu thử (7.1), tính bằng gam (g);
MIS là khối lượng của chất nội chuẩn (7.1), tính bằng gam (g);
cIS(E) là nồng độ của chất chuẩn nội trong dung dịch E (4.4.5), tính bằng microgam trên gam (μg/g);
RF là hệ số đáp ứng.
8.3. Phân tích dung dịch chuẩn kiểm soát chất lượng
Tính độ thu hồi của từng chất cần phân tích có trong dung dịch chuẩn kiểm soát chất lượng (4.4.7), RQC, tính bằng phần trăm (%), theo công thức (3):
(3)
Trong đó:
cQC là nồng độ của chất cần phân tích trong dung dịch chuẩn kiểm soát chất lượng, tính bằng microgam trên gam (μg/g), được tính theo các công thức (1) và (2);
cD là nồng độ của chất cần phân tích trong dung dịch D (4.4.4), tính bằng microgam trên gam (μg/g).
8.4. Kết quả cuối cùng
Kết quả cuối cùng được chuyển đổi từ microgam trên gam (μg/g) sang gam trên 100 lít cồn tuyệt đối (g/100 l), theo công thức (4):
(4)
Trong đó:
cx là nồng độ của chất cần phân tích trong mẫu thử, tính bằng microgam trên gam (μg/g), theo công thức (2);
r là tỉ trọng, tính bằng gam trên lít (g/l);
v là độ cồn, tính bằng phần trăm thể tích.
Kết quả được tính đến 3 chữ số có nghĩa và không nhiều hơn một chữ số thập phân.
9. Đảm bảo và kiểm soát chất lượng
Tính nồng độ của mỗi chất cần phân tích trong dung dịch chuẩn kiểm soát chất lượng được chuẩn bị theo quy trình nêu trong 7.1, sử dụng công thức (2). Tính độ thu hồi theo công thức (3). Nếu kết quả phân tích nằm trong giới hạn ± 1 0% giá trị theo lí thuyết đối với mỗi chất cần phân tích thì có thể tiếp tục tiến hành phân tích.
Báo cáo thử nghiệm phải ghi rõ:
- mọi thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ về mẫu thử;
- ngày và phương pháp lấy mẫu, nếu biết;
- ngày nhận mẫu;
- ngày thử nghiệm;
- phương pháp thử đã dùng, viện dẫn tiêu chuẩn này;
- kết quả thử và đơn vị biểu thị kết quả;
- các chi tiết đặc biệt quan sát được trong quá trình thử nghiệm;
- tất cả các chi tiết thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc tùy ý lựa chọn, có thể ảnh hưởng tới kết quả.
- 1 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 06-3:2010/BYT về các sản phẩm đồ uống có cồn do Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành
- 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10416:2014 (ISO 918:1983) về Chất lỏng hữu cơ dễ bay hơi sử dụng trong công nghiệp - Xác định các đặc tính chưng cất
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13564:2023 về Đồ uống không cồn - Đồ uống đại mạch - Xác định hàm lượng etanol bằng phương pháp sắc ký khí
- 1 Quyết định 2516/QĐ-BKHCN năm 2012 công bố Tiêu chuẩn quốc gia do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4851:1989 (ISO 3696-1987) về nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm
- 3 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 06-3:2010/BYT về các sản phẩm đồ uống có cồn do Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10416:2014 (ISO 918:1983) về Chất lỏng hữu cơ dễ bay hơi sử dụng trong công nghiệp - Xác định các đặc tính chưng cất
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13564:2023 về Đồ uống không cồn - Đồ uống đại mạch - Xác định hàm lượng etanol bằng phương pháp sắc ký khí