Xác thực Whisky bằng Kính hiển vi Raman Edinburgh Instrument

• Xác thực Whisky đang nhận được sự quan tâm khi mà tình trạng làm giả đang tăng gần đây. Vậy phương án phân tích là gì? Hôm nay hãy cùng Việt Nguyễn tìm hiểu nha

1. Giới thiệu

• Whisky là thức uống pha loãng, lấy tên từ Gaelic “usige beatha – nước uống của sự sống“. Thức uống được làm từ ngũ cốc lên men, và đa hương vị theo loại ngũ cốc. Khi kinh doanh, chai whisky sẽ được nhãn dán % abv, nghĩa là lượng ethanol có trong chai. Thông thường, whisky 40% abv là 40% ethanol có trong chai. Theo Scoth Whisky Association, năm 2021, Whisky phổ biến nhanh chóng, với doanh thu lên đến 4.5 tỷ bảng Anh.
• Nhưng một số Doanh nghiệp làm giả rượu nhằm tăng lợi nhuận.Thường thấy là % abv không khớp với nhãn. Và một con đường sai trái hơn chính là pha methanol trong rượu mạnh thay ethanol.
• Ethanol được chuyển hóa trong gan theo quy trình dehydrogenase rượu, cuối cùng bị phân hủy thành CO₂ và nước. Methanol theo lý thuyết rất độc với con người; nó thường dùng trong chất chống đông. Khi tiêu thụ Methanol, enzyme dehydrogenase rượu chuyển methanol thành formaldehyde, và nhanh chóng chuyển hóa thành acid formic. Theo tổng quan độc chất học từ Public Health, methanol là độc khi nuốt, hít và tiếp xúc qua da. Các tác động tiềm ẩn nếu nhiễm độc methanol như suy nhược, buồn nôn, … và tệ nhất là tử vong.
• Xác thực %Ethanol để đảm bảo sản phẩm được bán ra là thật và không chứa methanol là tiên quyết an toàn. Application note hôm nay sẽ chi tiết hóa quy trình xác thực Whisky trên Kính hiển vi Raman RM5 hãng Edinburgh Instrument.

2. Vật liệu và Phương pháp để xác thực Whisky

• Kính hiển vi Raman RM5 được trang bị ống laser 785 nm và bộ giữ cuvette để phân tích. Dung dịch chuẩn Ethanol và Methanol tinh khiết mua từ Merck, và mua Whisky khu vực lân cận.
• Dựng đường cong hiệu chuẩn dung dịch 20%, 40%, 60%, 80% và 100% ethanol. Phân tích cùng điều kiện: 100% công suất laser, 0.5 giây tiếp xúc, cách tử 300 gr/mm, khe 100 µm và lô tiêu cự 2 mm.

Fig 1: Bộ giữ cuvette (trái), và kính hiển vi Raman model RM5 (phải)

• Mẫu whisky được thêm vào để tạo dung dịch whisky với 10% methanol. Và so sánh giữa chưa thêm whisky, có thêm whisky và methanol trên cách tử 300 gr/mm và cách tử 1200 gr/mm.

3. Kiểm chứng hàm lượng Ethanol

• Trong hóa phân tích, đường cong hiệu chuẩn là phương pháp để xác định nồng độ của mẫu chưa biết bằng cách so sánh với mẫu đã biết nồng độ. Trong trường hợp của Ethanol, peak đã biết tại gần 880 cm^-1 là dao động dãn đối xứng C-C-O. Và peak sẽ tăng tuyến tính khi tăng dần nồng độ ethanol, sử dụng các điểm này để dựng đường cong hiệu chuẩn, Fig 2

Fig 2: Đường cong hiệu chuẩn Ethanol (burgundy), và mẫu whisky (màu xanh lá)

• Sau khi đạt đường cong hiệu chuẩn, sử dụng công tách vạch nồng độ ethanol mẫu whisky để xác định và dựng chuẩn, Fig 2. Hai mẫu whisky đều có %ethanol được thêm trên chai, Bảng 1. Để mô tả cách KHV Raman định lượng ethanol, mẫu được pha loãng với nước và ghi nhận phổ Raman. Như dự đoán, dải phổ Ethanol giảm, và đường cong hiệu chuẩn tính toán %ethanol là 32.6%

4. Xác định Methanol trong Whisky

• Vì tính chất hóa gần giống nhau, Methanol và Ethanol có sự khác biệt trong phổ Raman, Fig 3. Kính hiển vi Raman cho thấy sự hiện diện 2 phổ đặc trưng là 1035 cm^-1 và 2845 cm^-1

Fig 3: Phổ đồ Ethanol và Methanol (vùng phóng đại là vùng bước sóng cao)

• Biết được dải phổ quan tâm, phổ whisky và mẫu whisky được pha 10% methanol như Fig 4.

Fig 4: Phổ Raman chuẩn hóa vùng mẫu không được thêm và được thêm của whisky, tập trung vào 2 vùng phổ được quan tâm

• Phổ đồ trong Fig 4 được ghi nhận bằng cách tử 300 gr/mm, dẫn đến peak giữa 1000 đến 1200 cm^-1 thành 1 peak với 2 cạnh bầu. Khi thêm methanol vào whisky, peak gần 1050 cm^-1 sẽ dịch chuyển về 1042 cm^-1 vì peak của methanol 1035 cm^-1. Trong khi vẫn đủ để kết luận mẫu chứa methanol dù không phân giải được 3 peak. Lý do vì mức độ phân giải phổ đồ ghi được với cách tử 300 gr/mm. Độ phân giải phổ đồ có thể tăng bằng cách tử có nhiều hơn khe rãnh mỗi mili mét, là 1200 gr/mm. Fig 5 mô tả độ phân giải phổ đồ tăng khi tăng khe rãnh, nên có thể ghi nhận được cả 3 peaks, cung cấp chứng cứ rõ ràng trong sự hiện diện methanol.

Fig 5: Offset của phổ Raman chuẩn hóa Ethanol (burgundy), methanol (xanh lá), whisky (cam), và thêm whisky (tím) bằng cách tử 1200 gr/mm

5. Kết luận quy trình xác thực Whisky

• Bài viết mô tả khả năng phân tích định tính và định lượng phổ đồ Raman. Đường cong hiệu chuẩn có thể dễ dàng được tạo bằng thông tin dải phổ từ phổ Raman, từ đó đánh giá định lượng % ethanol khi kiểm tra xác thực whisky. Về định tính, khả năng phân biệt tính chất hóa học bằng Raman cũng được sử dụng để xác định sự hiện diện bất hợp pháp của methanol có trong mẫu whisky. Toàn bộ mẫu có thể được phân tích nhanh bằng Kính hiển vi Raman, là giải pháp lý tưởng để đảm bảo Whisky được bán ra là an toàn và hợp pháp.

—-

Quý khách hàng cần hỗ trợ tư vấn, xin liên hệ Việt Nguyễn thông tin sau: