Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xác định một số dạng mangan trong chè

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn áp dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử định lượng mangan tổng trong mẫu chè khô. Nghiên cứu, khảo sát và thiết lập các điều kiện tối ưu để xây dựng phương pháp định lượng mangan tổng chiết, mangan ở dạng liên kết flavonoit, mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè bằng phương pháp chiết điểm mù kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xác định một số dạng mangan trong chè

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Hiên NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG MANGAN TRONG CHÈ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Hiên NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG MANGAN TRONG CHÈ Chuyên ngành: Hóa Phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Vũ Đức Lợi Hà Nội – Năm 2015
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên của luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Đức Lợi phó Viện trưởng Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Thầy là người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Gia Môn, chị Lưu Thị Nguyệt Minh, các cô chú, các anh chị và các bạn trong phòng Phân tích viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Hóa - Trường Đại học Khoa học tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè đã luôn cổ vũ động viên để tôi hoàn thành tốt luận văn này. Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014. Tác giả Nguyễn Thị Hiên
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Thị Hiên
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 4 DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 5 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................... 6 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 9 1.1. Giới thiệu chung về cây chè ...............................................................................9 1.1.1. Thành phần hoá học của lá chè tươi [1] ...................................................9 1.1.2. Công dụng của cây chè [1] .....................................................................11 1.2. Nguyên tố Mangan [7,15] ................................................................................12 1.2.1. Vai trò sinh học của mangan ..................................................................12 1.2.2. Khả năng tạo phức của Mn với một số thuốc thử hữu cơ [11,3]............13 1.3. Các phƣơng pháp xác định Mn.......................................................................14 1.3.1. Các phương pháp phân tích tổng Mn .....................................................14 1.3.2. Các phương pháp phân tích định dạng Mn ............................................20 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 31 2.1. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ...........................................................31 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................31 2.1.2. Nguyên tắc của phương pháp xác định Mn bằng phương pháp FAAS..31 2.1.3. Nội dung nghiên cứu: .............................................................................34 2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm .......................................................35 2.2.1. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm...............................................................35 2.2.2. Hóa chất và nguyên liệu .........................................................................36 2.2.3. Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn ...................................................36 2.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ..............................................................................37 2.3.1. Mẫu chè khô ...........................................................................................37 1
2.3.2. Mẫu nước chè .........................................................................................37 2.4. Quy trình phân tích ..........................................................................................37 2.4.1. Quy trình xác định hàm lượng Mn tổng số. ...........................................37 2.4.2. Quy trình xác định các dạng mangan trong nước chè ............................38 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 39 3.1. Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của mangan .................................39 3.1.1. Chọn vạch đo: .........................................................................................39 3.1.2. Khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử .................................................39 3.1.3. Khảo sát cường độ đèn catot rỗng ..........................................................39 3.1.4. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu ...........................................40 3.1.5. Khảo sát lưu lượng khí axetilen .............................................................41 3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện chiết điểm mù: ................................42 3.2.1. Ảnh hưởng của pH: ................................................................................42 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ 8-hydroxyquinoline ........................................44 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Triton X-100...............46 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ ....................................47 3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion .............................................................49 3.2.6. Ảnh hưởng của thời gian ly tâm .............................................................50 3.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định dạng mangan trong nƣớc chè .................52 3.4. Xác định giới hạn phát hiện của phƣơng pháp. ............................................53 3.5. Đánh giá phƣơng pháp ....................................................................................54 3.5.1. Độ lặp lại của phương pháp....................................................................54 3.5.2. Hiệu suất thu hồi của phương pháp ........................................................54 3.6. Xây dựng quy trình phân tích mangan ..........................................................55 3.6.1. Quy trình phân tích mangan tổng số trong mẫu chè khô .......................55 3.6.2. Xác định Mn tổng chiết trong nước chè .................................................56 3.6.3 Xác định mangan ở dạng liên kết flavonoit ............................................56 2
3.6.4. Xác định mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè ....................56 3.7. Phân tích mẫu thực tế ......................................................................................56 3.7.1. Địa điểm thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu ...........................................56 3.7.2. Kết quả phân tích hàm lượng mangan tổng số trong chè khô ................58 3.7.3. Kết quả Mn tổng chiết trong nước chè bằng chiết điểm mù ..................59 3.7.4. Kết quả xác định mangan ở dạng liên kết flavonoit bằng chiết điểm mù ...................................................................................................................................60 3.7.5. Xác định mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè bằng phương pháp chiết điểm mù ...................................................................................................61 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO: ..................................................................................... 64 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt ..................................24 Bảng 3.1. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Mn .................................................40 Bảng 3.2. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa khi xác định Mn ..........................41 Bảng 3.3. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen khi xác định Mn ..................................42 Bảng 3.4. Các điều kiện đo phổ hấp thụ của nguyên tử mangan ..............................42 Bảng 3.5: Kết quả ảnh hưởng của pH vào hiệu suất chiết điểm mù .........................43 Bảng 3.6. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ 8-hydroxyquinoline đến hiệu suất chiết ...................................................................................................................................45 Bảng 3.7: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 vào hiệu quả chiết ..........46 Bảng 3.8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất chiết ...................47 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của thời gian ủ vào hiệu suất chiết ........................................48 Bảng 3.10. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion .............................................................49 Bảng 3.11. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian ly tâm ..................................50 Bảng 3.12: Bảng tóm tắt các điều kiện tối ưu của quy trình chiết điểm mù. ......51 Bảng 3.13: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ Mn2+ ...................................52 Bảng 3.14: Kết quả phân tích mẫu mangan có nồng độ 0,50 mg/l ...........................53 Bảng 3.15: Kết quả đánh giá độ lặp lại của phương pháp ........................................54 Bảng 3.16: Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của mẫu ...........................................55 Bảng 3.17: Địa điểm lấy mẫu thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu ..............................58 Bảng 3.18: Hàm lượng kim loại Mn tổng số tính theo µg/g .....................................58 Bảng 3.19: Hàm lượng kim loại Mn tổng chiết tính theo µg/g .................................59 Bảng 3.20: Kết quả xác định hàm lượng mangan ở dạng liên kết flavonoit bằng chiết điểm mù ............................................................................................................60 Bảng 3.21: Hàm lượng mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè.................61 4
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đèn catot rỗng – HCL ..............................................................................18 Hình 1.2: Đèn D2 ......................................................................................................18 Hình 1.3: Đèn EDL ...................................................................................................18 Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ...................................19 Hình 1.5: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA - 6300 ..........................20 Hình 1.8: Tần suất sử dụng các loại chất hoạt động bề mặt trong phương pháp chiết điểm mù 12 năm qua (từ năm 2000-2012). ...............................................................24 Hình 1.9: Tần suất sử dụng các loại phối tử hữu cơ trong phương pháp chiết điểm mù 12 năm qua (từ năm 2000-2012). ........................................................................26 Hình 2.1. Sơ đồ chiết điểm mù..................................................................................32 Hình 2.2: Quy trình phân tích hàm lượng Mn tổng số trong chè xanh......................37 Hình 2.3: Quy trình phân tích hàm lượng Mn tổng chiết trong nước chè .................38 Hình 2.4: Quy trình phân tích hàm lượng Mn ở dạng liên kết flavonoit trong nước chè .............................................................................................................................38 Hình 3.1: Đồ thị ảnh hưởng của pH vào hiệu suất chiết điểm mù ............................43 Hình 3.2: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ 8-hydroxyquinoline vào hiệu suất chiết ..45 Hình 3.3: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 vào hiệu quả chiết .............46 Hình 3.4: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ vào hiệu suất chiết.....................47 Hình 3.5: Đồ thị ảnh hưởng của thời gian ủ vào hiệu suất chiết ...............................48 Hình 3.6: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của lực ion .....................................................49 Hình 3.7: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của thời gian ly tâm .......................................51 Hình 3.8: Đường chuẩn xác định mangan .................................................................53 Hình 3. 9. Biểu đồ sự phân bố của mangan tổng trong chè ......................................59 Hình 3. 10. Biểu đồ sự phân bố các dạng của mangan trong chè .............................62 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 5-BR-PADAP : 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-(diethylamino)phenol 8-HQ : 8-hydroxyquinoline AAS : Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử APDC : Amoni pyrolidinedithio carbamate CE : Phương pháp điện di mao quản CMC : Nồng độ micellar tới hạn CP : Điểm mù CPE : Phương pháp chiết điểm mù DDTC : Diethyl dithio carbamate DDTP : O-diethyldithiophosphate E(%) : Hiệu suất chiết (%) Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật F-AAS : ngọn lửa ICP-AES : Phổ phát xạ nguyên tử Plasma cao tần cảm ứng ICP-MS : Phương pháp phân tích phổ khối nguyên tử NAA : Phân tích kích hoạt nơtron PAN : 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol PONE-7.5 : Poly (oxyethylene)nonylphenyl(ether) SPE : Phương pháp chiết pha rắn 6
MỞ ĐẦU Trà là một loại đồ uống được nhiều quốc gia trên thế giới ưa chuộng và sử dụng, trong đó có Việt Nam. Trong lá chè rất giàu chất chống oxi hóa, đặc biệt là catechin và nhiều khoáng chất cần thiết cho sức khỏe con người như kẽm, mangan, sắt, magiê, đồng, titan, nhôm, brom, natri, kali, niken, crom và phốt pho… Một trong những nguyên tố vi lượng có trong lá chè rất quan trọng với cơ thể con người là mangan. Sự thiếu hụt của mangan trong cơ thể con người có thể dẫn tới sự biến dạng của xương và sụn, sự phá hủy các mô tế bào. Tuy nhiên, mangan có thể là độc tố môi trường, khoảng nồng độ Mn được phép có mặt trong cơ thể người mà không gây độc hại là rất hẹp và tùy thuộc vào dạng tồn tại của Mn. Nhu cầu mỗi ngày khoảng 30 - 50 mg/kg trọng lượng cơ thể. Nếu hàm lượng lớn có thể gây độc cho cơ thể; gây độc với nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ương, gây tổn thương thận, bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng gây tử vong… Thành phần dinh dưỡng của mangan phụ thuộc vào dạng hóa học của nó. Trong chè, mangan tồn tại chủ yếu ở các dạng: dạng tự do trong nước, dạng phức yếu, dạng phức flavonoit… Và lợi ích với sức khỏe của các dạng khác nhau là không giống nhau, thường thì mangan ở dạng hữu cơ có ích hơn ở dạng vô cơ. Chính vì vậy, xác định hàm lượng các dạng mangan hữu cơ, vô cơ sẽ góp phần đánh giá chất lượng chè. Hiện nay, có nhiều kĩ thuật ứng dụng để xác định mangan tổng như phổ quang kế, phép phân tích cực phổ, phân tích kích hoạt nơtron (NAA), AAS, ICP- MS, ICP-AES… Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định các dạng của mangan sử dụng thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), ICP-MS kết hợp với các phương pháp sắc ký, phương pháp chiết như: Sắc ký rây phân tử, sắc ký trao đổi ion, chiết pha rắn… Các hệ đo này cho phép tách và định lượng đồng thời các dạng mangan một cách hiệu quả trên nhiều đối tượng, đặc biệt là đối tượng sinh học. Nhưng chi phí cho quá trình phân tích khá lớn do đòi hỏi trang 7
thiết bị, hóa chất đắt tiền nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng có thể trang bị được. Thêm vào đó, việc sử dụng các hóa chất độc hại có thể gây ảnh hưởng đến môi trường. Vấn đề đặt ra trong thực tế thí nghiệm Việt Nam hiện nay là cần nghiên cứu một phương pháp có thể sử dụng các thiết bị phổ biến hơn, giá thành hợp lý, hiệu quả chiết cao, thân thiện với môi trường mà vẫn đảm bảo độ chọn lọc, độ chính xác và tin cậy cao để định dạng mangan. Nhiều năm trước, các ứng dụng của hệ thống Mixen đã được công nhận và khai thác trong các lĩnh vực khác nhau của hóa phân tích; chủ yếu là tập trung cải thiện, đổi mới các phương pháp phân tích đã có; đồng thời, phát triển các phương pháp mới và trong đó có phương pháp chiết điểm mù (CPE). Với nhiều ưu điểm như: đơn giản, giá rẻ, chất lượng cao, hiệu quả và ít độc hại so với việc sử dụng dung môi hữu cơ. Cho đến nay, CPE đã được sử dụng để tách chiết, làm giàu các ion kim loại sau khi hình thành tạo phức, sau đó phức được xác định bằng các phương pháp phổ. Vì vậy, CPE đang trở thành một ứng dụng quan trọng và thiết thực trong hóa phân tích. Do đó, chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác định một số dạng mangan trong chè” với các mục tiêu cụ thể như sau: - Áp dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử định lượng mangan tổng trong mẫu chè khô. - Nghiên cứu, khảo sát và thiết lập các điều kiện tối ưu để xây dựng phương pháp định lượng mangan tổng chiết, mangan ở dạng liên kết flavonoit, mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè bằng phương pháp chiết điểm mù kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về cây chè Cây chè cao 1 – 6 m có tên khoa học là Camellia Sinensis. Lá chè có màu xanh, mọc so le, hình trái xoan, dài 4 – 10 cm, rộng 2 - 2,5 cm, có mũi ở đỉnh, phiến lá lúc non có lông mịn, khi già thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa chè thường có từ 5 - 6 cánh, màu trắng, mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhụy. Quả chè thường có ba van, chứa một hạt gần tròn, đôi khi nhăn nheo [16]. Cây chè có nguồn gốc từ Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc. Sau đó diện tích chè được mở rộng sang các quốc gia khác như Mianma, Thái Lan, Việt Nam,… Ở Việt Nam, chè được coi là cây công nghiệp dài ngày có giá trị kinh tế cao. Vì thế, chè được trồng ở khắp mọi nơi nhưng tập chung chủ yếu nhất vẫn là vùng trung du miền núi phía Bắc và Tây Nguyên. So với các vùng lãnh thổ khác trong nước thì hai vùng trên có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi, rất thích hợp cho sự phát triển của cây chè. Lá chè vừa hái trên cây, dùng để nấu nước uống thì được gọi là chè tươi. Còn chè được sản xuất bằng cách sấy khô búp và lá non rồi sao thành chè khô để pha với nước đun sôi thì được gọi là nước chè xanh. Quá trình làm chè đen hay chè mạn thì phức tạp hơn nhiều bởi chúng đều phải trải qua quá trình lên men sau đó mới đến công đoạn phơi và sấy khô. 1.1.1. Thành phần hoá học của lá chè tƣơi [1] * Nước: Nước trong lá chè xanh chiếm từ 75-80%. * Tanin: Tanin hay còn gọi là hợp chất phenol trong đó có 90% là dạng catechin. Catechin chè (“tea catechin”) là một trong những nhóm chất thuộc lớp flavonoit, có nhiều trong lá cây chè xanh. Trong lá chè có chứa đến 20% tanin. Tanin trong chè có tác dụng như một vitamin P, có tác dụng chống khuẩn và chống oxi hoá mạnh. Tanin tồn tại trong cây chè xanh là các hợp chất catechin: epicatechin (EC), hoặc dưới dạng cấu trúc kết hợp với các nhóm axit gallic: (-)- 9
epigallocatechin gallate (EGCG), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epicatechingallate (ECG), (-)-epicatechin (EC), (-)-gallocatechin gallate (GCG)… Các flavonoit còn có tác dụng chống oxi hóa (antioxidant). Đây là một trong những cơ sở sinh hóa quan trọng nhất để flavonoit thể hiện được hoạt tính sinh học của chúng. Flavonoit có khả năng kìm hãm các quá trình oxi hóa dây chuyền sinh ra bởi các gốc tự do hoạt động. Tuy nhiên, hoạt tính này thể hiện mạnh hay yếu phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo hóa học của từng chất flavonoit cụ thể. 10
Do bản chất cấu tạo polyphenol nên flavonoit ở trong tế bào thực vật chịu tác động của các biến đổi oxy hóa – khử, bị oxi hóa từng bước và tồn tại ở các dạng hidroquinon, semiquinon, quinon. Những flavonoit có các nhóm hydroxy sắp xếp ở vị trí ortho, para, meta dễ dàng bị oxy hóa dưới tác dụng của enzim polyphenoloxydaza và peroxydaza theo các phản ứng sau: O2 + flavonoit (khử) flavonoit (dạng bị oxy hóa) (Hidroquinon) (Semiquinon hoặc Quinon) H2O2 + flavonoit (khử) flavonoit (dạng bị oxy hóa) (Hidroquinon) (Semiquinon hoặc Quinon) * Cafein (Ankaloit) CTCT: Ankaloit chính của chè là Cafein, có tác dụng dược lý, tạo cảm giác hưng phấn cho người uống. Cafein là dẫn xuất của Purine có tên và gọi theo cấu tạo là: 1,3,5- trimethylthine, chiếm khoảng 3 - 4% tổng lượng chất khô trong lá chè tươi. 1.1.2. Công dụng của cây chè [1] Chè xanh không những là một nguồn thức uống giải khát tuyệt vời mà nó còn được biết đến bởi khả năng chữa bệnh của nó. Dược tính của chè xanh là: Làm tăng cơ hội sống cho người đau tim và bảo vệ cơ thể khỏi bệnh nhồi máu cơ tim. Tác dụng này là do chất chống oxi hoá trong chè đem lại. Một tác dụng đặc biệt của chè xanh đó là: làm giảm nguy cơ ung thư buồng trứng. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Australia tiến hành tại Trung Quốc cho thấy phụ nữ uống trà xanh đều đặn hàng ngày giảm được 60% khả năng bị ung 11
thư buồng trứng. Kết luận này được các nhà khoa học Đại học Curtin ở Perth (Australia) và các nhà khoa học Trung Quốc đưa ra sau khi nghiên cứu trên 900 phụ nữ. Chè xanh có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thư do chứa nhiều chất chống oxi hoá, đặc biệt là hợp chất polyphenol có tác dụng ngăn ngừa các gốc tự do phá hoại các DNA, các tế bào làm chậm quá trình phát triển của ung thư. Một số polyphenol có khả năng giết chết các tế bào ung thư mà không đụng đến các tế bào lành. Mới đây các nhà khoa học Anh đã khám phá thêm hai chất chống oxi hoá khác có trong chè xanh để ức chế sự phát triển của căn bệnh ung thư đó là: EGCG (epigallocatchin gallate) và ECG (epicatechin gallate). Hợp chất flavonoit có trong lá chè xanh có thể được xem là một chất dinh dưỡng hữu ích để giúp giảm nguy cơ ung thư nhất định, bệnh tim, và tuổi tác liên quan đến các bệnh thoái hóa. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra flavonoit có thể giúp ngăn ngừa sâu răng và giảm bớt sự xuất hiện của bệnh thông thường như cảm cúm. Lá chè xanh còn có tác dụng chữa bệnh ngoài da như: bị bỏng, bị ong đốt, bệnh đậu mùa, thuỷ đậu, viêm da. Ngoài ra, thành phần cafein và một số hợp chất ankaloit khác có trong chè là những chất có khả năng kích thích hệ thần kinh trung ương làm cho tinh thần minh mẫn, nâng cao khả năng làm việc, giảm bớt mệt nhọc sau những lúc làm việc căng thẳng. 1.2. Nguyên tố Mangan [7,15] 1.2.1. Vai trò sinh học của mangan Mn là nguyên tố đóng vai trò thiết yếu trong tất cả các dạng sống. Mn là chất có tác dụng kích thích của nhiều loại enzym trong cơ thể, có tác dụng đến sự sản sinh tế bào sinh dục, đến trao đổi chất Ca và P trong cấu tạo xương. Mn có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể như: tác động đến hô hấp tế bào, phát triển xương, chuyển hóa gluxit, hoạt động của não, cảm giác cân bằng. Mn có hàm lượng cao trong ty lạp thể làm chất đồng xúc tác cùng các enzym. Mn tác động đến sự chuyển hóa tuyến giáp nhờ được hình thành từ một enzym cơ bản. Mn liên kết với vitamin K tham gia tổng hợp prothrombin ảnh hưởng đến quá trình đông 12
máu. Mn tham gia tổng hợp protein và tương tác với axit nucleic, tham gia tổng hợp cholesterol. Mn làm giảm glucose huyết nhưng lại tham gia phản ứng tạo ra glucose từ các phân tử khác. Nếu lượng Mn hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc tới phổi, hệ thần kinh, thận và tim mạch. Cơ thể người trưởng thành chứa 12-20mg Mn, nhiều nhất ở gan (chiếm 20%) và tụy. Trong máu hàm lượng Mn là 10mcg/1, tập trung chủ yếu ở hồng cầu; huyết thanh chỉ chứa 0,6-4mcg/1. Nhu cầu hằng ngày của cơ thể từ 2-3mg Mn. Thức ăn cho trẻ em nếu thiếu Mn thì hàm lượng enzym phophotaza trong máu và xương sẽ bị giảm xuống nên ảnh hưởng đến cốt hoá của xương, biến dạng… Thiếu Mn còn có thể gây ra rối loạn về thần kinh như bại liệt, co giật… Các loại thực phẩm giàu mangan bao gồm: gạo xay, đậu nành, đậu phụ, tiểu mạch, vừng, rau cải xanh, lá chè xanh, trái cây, trà, gan bò, thịt, trứng, sữa… Từ các nghiên cứu về tác dụng của mangan đối với cơ thể như trên, nên chúng tôi chọn phân tích hàm lượng của mangan trong chè. 1.2.2. Khả năng tạo phức của Mn với một số thuốc thử hữu cơ [11,3] Mn có thể tạo phức với các thuốc thử như: thuốc thử 8-hydroxyquynoline, thuốc thử PAR, thuốc thử PAN, Axit benzoinhiđroxamit, thuốc thử Foocmandoxim,… Foocmandoxim CH2NO tạo với Mn(II) phức chất không màu rất nhanh chóng chuyển thành đỏ nâu do bị oxi hóa trong không khí để tạo thành phức chất Mn(CH2NO)62-. Màu tạo thành trong vài phút và bền trong 16h. max= 455nm (=11.200). Việc xác định Mn không bị cản trở bởi Ag(I), Pb(I), Cd(II), As(III),Al(III), Sn(IV), Pt(IV), Mo(VI) vì chúng không tạo được sản phẩm có màu với thuốc thử. . Thuốc thử PAR [ 1-(2-pyridiazo)-2 naphtol]: Tạo được với Mn(II) phức có màu đỏ dam cam có max= 500nm (=78000). Thuốc thử PAN: PAN tạo phức với Mn(II) ở môi trường kiềm yếu (pH=8-10) hợp chát nội phức Mn(PAN)2 khó tan trong nước. Lắc huyền phù với dung môi hữu cơ tạo thành dung dịch phức màu đỏ tím 13
Axit benzoinhiđroxamit tạo với Mn(II) trong dung dịch NH3 một phức màu đỏ nâu tại max= 500nm (=78000). Thuốc thử 8-hydroxyquynoline tạo phức với Mn tại pH >8. Khi đó phức tạo thành có màu vàng rơm Trong bài này, chúng tôi sử dụng thuốc thử 8-hydroxyquynoline tạo phức với Mn(II) để xác định Mn tổng chiết trong mẫu chè. 1.3. Các phƣơng pháp xác định Mn 1.3.1. Các phƣơng pháp phân tích tổng Mn 1.3.1.3. Phương pháp cực phổ Phương pháp cực phổ được Heyvosky phát minh ra năm 1922, được giải thưởng Nobel năm 1959. Ưu điểm của phương pháp này với thiết bị tương đối đơn giản mà có thể phân tích nhanh, nhạy, chính xác hàng loạt hợp chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách chúng ra khỏi hỗn hợp, trong vùng nồng độ 10-3 đến 10-6 mol/lít. [6]. Nguyên tắc của phương pháp này là đặt các thế khác nhau vào điện cực để khử các ion khác nhau vì mỗi ion có thể khử tương ứng và xác định. Do đó qua thể khử của ion có thể tính được ion đó. Nếu tăng dần thế của cực nhúng và dung dịch chất cần xác định thì cường độ dòng sẽ tăng đồng thời cho tới khi đạt được thế khử của ion trong dung dịch. Trong các điều kiện nhất định cường độ dòng tăng tỉ lệ thuận với nồng độ mà định lượng được ion đó. [6]. Trần Hữu Hoan đã xác định Mn trong tro rong biển bằng phương pháp cực phổ với điện cực giọt thủy ngân sử dụng dung dịch nền KOH 1M + Trietanolamin 0,2M, khi đó độ nhạy của phương pháp có thể đạt tới 100ppm [4]. Tuy nhiên do sự tồn tại của dòng tụ điện mà phương pháp này không thể phân tích các đối tượng ở hàm lượng vết. Để khắc phục người ta dung nhiều phương pháp để tăng độ nhạy như: Phương pháp phổ sóng vuông, cực phổ xung vi phân … Lê Lương đã xác định Mn trong đất trồng trọt bằng phương pháp cực phổ sóng vuông với điện cực giọt thủy ngân sử dụng dung dịch nền KOH 5M + Trietanolamin 0,1M, khi đó độ nhạy của phương pháp có thể đạt tới 5 ppm [4] 14
1.3.1.4. Phương pháp von – ampe hòa tan [6] Phương pháp von - ampe hòa tan là một phương pháp điện hóa có độ nhạy cao, có khả năng xác định được nhiều ion kim loại có nồng độ nhỏ khoảng 10-6 -10-8 mol/lít với sai số 5-15% trong điều kiện tối ưu. Phương pháp này cho phép xác định định lượng vết trong khoảng thời gian ngắn, kỹ thuật phân tích đơn giản, tốn ít hóa chất, máy móc không phức tạp. Quá trình phân tích theo phương pháp Von –ampe hòa tan gồm 2 bước: + Điện phân làm giàu chất phân tích trên bề mặt điện cực làm việc tại một thế phù hợp. + Hòa tan kết tủa làm giàu bằng cách phân cực, ngưỡng cực làm việc, ghi đường cong hòa tan chiều cao của đường phân cực ghi được trong những điều kiện thích hợp, tỉ lệ thuận với nồng độ của chất trong dung dịch. Điều kiện đó cho phép ta định lượng chất phân tích bằng phương pháp đường chuẩn hoặc phương pháp thêm. Tuy nhiên, phương pháp này còn có nhược điểm là độ nhạy bị hạn chế bởi dòng dư, nhiều yếu tố ảnh hưởng như : Điện cực chỉ thị, chất nền… 1.3.1.5. Phương pháp trắc quang Phương pháp trắc quang xác định mangan dựa 4trên việc đo mật độ quang của dung dịch chứa ion MnO 4 - các axit pyrophotphat manganit hoặc phức chất của mangan với thuốc thử hữu cơ. Để oxi hóa Mn(II) lên peiodat và pesunfat. Phản ứng oxi hóa: 2Mn2+ + 5IO4- + 3H2O → 2 MnO 4 - + 5IO - + 6H+ 3 2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O → 2 MnO -4 + 10SO42- + 16H+ Cường độ màu đỏ tím của MnO 4 - tỉ lệ với nồng độ Mn(II). Phổ hấp thụ của dung dịch MnO 4 - có hai cực đại ở = 525nm ( = 2230) và  = 545nm ( = 2420). Phương pháp phân tích trắc quang tuy kỹ thuật và phương tiện máy móc đơn giản, độ lặp lại của phép đo cao nhưng độ nhạy và độ chính xác không cao lắm. 15
Có thể xác định Mn ở dạng Mn(II) và dạng Mn(VII). Sự oxi hóa các hợp chất của Mn thành MnO4- bằng các thuốc thử như bismutat, periodat, persunfat và đo độ hấp thụ của MnO4- ở bước sóng 528nm được coi là phương pháp tiêu chuẩn trong một khoảng thời gian dài. Tại Việt Nam cũng đã sử dụng phương pháp này như tiêu chuẩn TCVN 4578 – 1988. Mangan ở các mức oxy hóa khác nhau (chủ yếu ở dạng Mn(II)) có thể xác định theo phương pháp này bằng cách oxy hóa thành Mn(VII) bằng các chất oxy hóa mạnh như (NH4)2S2O8 (Ag+ làm xúc tác), NaBiO3, KIO4,… trong môi trường HNO3, H2SO4. Lượng lớn các chất hữu cơ, ion có màu, Cl- cản trở phép xác định. Loại trừ ảnh hưởng của Cl- bằng cách kết tủa với AgNO3 hoặc bay hơi với H2SO4 đặc. Loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ bằng cách tạo phức với H3PO4 và dung dịch đo quang được tiến hành hai lần để loại trừ ảnh hưởng của những ion màu khác [5]. Phương pháp này thích hợp phân tích Mn ở hàm lượng mg/l. 1.3.1.7. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Cơ sở lý thuyết của phép đo AAS là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ. Tùy thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa người ta phân biệt phép đo AAS có độ nhạy 0,1 mg/l và phép đo ETA – AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật không ngọn lửa 50 đến 1000 lần (0,1-1 ppb). [9] Thực tế cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt: Độ nhạy, độ chọn lọc cao, độ chính xác cao, tốn ít mẫu, tốc độ phân tích nhanh. Gần 60 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 10-4 - 10-5 %. [9] Nguyên tắc của phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [9] Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng lượng cơ bản. Muốn thực hiện được phép đo phổ AAS cần phải thực hiện các công việc sau: - Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái rắn hoặc dung dịch thành trạng thái hơi. Đó là quá trình hoá hơi mẫu. 16