Xác định hàm lượng vitamin C trong nước cam ép và nước Mrdink đóng hộp bằng phương pháp Vôn - ampe

Ở ViệtNam, phương pháp xác định hàm lượng Vit.C trong các phòng thí nghiệmchủ yếu là phương pháp chuẩn độ thể tích, có độ chính xác và độ nhạy khôngcao.. Đây là một trong những phương ph

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

NỘI DUNG 5

C hương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 ĐẠI CƯƠ NG VỀ VITAMIN C 5

1.1.1.Công thức và nhận định 5

1.1.2.Tính chất hóa học 6

1.1.3 Tính chất sinh hóa 9

1.1.4.Các nguồn cung cấp V it.C 10

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VITAMIN C 11

1.2.1 Phương pháp hóa học 11

1.2.2 Các phương pháp phân tích công cụ 13

1.2.2.1 Các phương pháp phân tích quang học 13

1.2.2.2.Nhóm c ác ph ư ơng pháp phân tích điện hóa 15

C hư ơng 2: THỰC NGHIỆM 23

2.1 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 23

2.1.1.Dụng cụ 23

2.1.2.Thiết bị, máy móc 23

2.1.3.Hóa chất 23

2.2.CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 24

2.2.1.Nghiên cứu cơ bản 24

2.2.1.1 Khảo sát tính chất cực phổ của Vit.C trong một số nền 25

2.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của oxi hòa tan 27

2.2.1.3 Khảo sát pH của nền axetat 27

2.2.1.4 Khảo sát nồng độ nền axetat 27

2.2.1.5 Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính 28

2.2.1.6 Khảo sát các chất ảnh hưởng 31

2.2.1.7 Khảo sát độ bền của Vit.C theo thời gian 32

2.2.2 Ứng dụng xác định Vit.C trong mẫu thực tế 33

2.2.2.1 Xử lý mẫu 33

2.2.2.2 Phương pháp xử lý kết quả 33

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐỊNH VIT.C BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ (VÔN-AMPE) 35

3.1.1 Chọn nền 35

3.1.2 Ảnh hưởng của oxi hòa tan 37

3.1.3 pH của nền axetat 38

3.1.4 Nồng độ dung dịch đệm axetat 41

3.1.5 Khoảng nồng độ tối ưu 42

3.1.5.1 Xây dựng đường chuẩn 42

3.1.5.2 Kiểm tra đường chuẩn 44

3.1.5.3 Giới hạn phát hiện của phương pháp 46

3.1.6 Khảo sát các chất ảnh hưởng 46

3.1.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của các axit hữu cơ 47

3.1.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của ion clorua 48

3.1.7 Độ bền của Vit.C trong các môi trường khác nhau 50

3.2 XÁC ĐỊNH VIT.C TRONG MẪU THỰC TẾ 53

3.2.1 Mẫu nước trái cây tươi: Nước cam ép 53

3.2.2 Mẫu nước đóng hộp: Nước cam ép Mrdink 54

KẾT LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

MỞ ĐẦU

VitaminC (Vit.C) hay còn được gọi là axit L-ascobic là một trongnhững loại hợp chất phổ biến và có vai trò quan trọng đối với sự sống của conngười

Vit.C đóng vai trò thiết yếu trong các quá trình sinh hóa xảy ra trong cơthể người, nó tham gia vào quá trình trao đổi chất, điều tiết quá trình sinh tổnghợp hoormon, là chất đề kháng cho cơ thể sinh vật, chất chống lão hóa các tếbào

Nếu thiếu Vit.C có thể gây bệnh Scrobut, biểu hiện ban đầu: mệt mỏi,đau cơ, xương khớp, chán ăn, da khô ráp, chảy máu chân răng, xuất huyếtdưới da, vết thương chậm liền sẹo, thiếu máu… Nếu không điều trị kịp thời

sẽ bị phù tiểu cầu, thần kinh bị kích thích, xuất huyết não và chết

Vit.C sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm với vai trò làchất chống oxi hóa Nó giúp cho các sản phẩm giữ được sự tươi ngon trongquá trình bảo quản Nhiều loại hàng hóa trên thị trường như nước giải khát,nước ép trái cây đóng hộp, bột dinh dưỡng trẻ em chứa Vit.C nhằm duy trìchất lượng sản phẩm

Các loại hoa quả tươi như nước Cam ép là nguồn cung cấp Vit.C tựnhiên, rất tốt cho sức khỏe con người Ngoài ra Vit.C còn được tổng hợp theocon đường nhân tạo như nước uống đóng hộp Hàm lượng Vit.C trong nước

uống đóng hộp, đặc biệt là trong nước cam ép Mrdink của công ty YNGSHIN Việt Nam là loại nước uống đáp ứng nhu cầu cao về vitamin của cơ thểngười cũng như của các ngành công nghiệp có liên quan.

Tuy nhiên Vit.C là 1 chất rất dễ bị phân hủy trong điều kiện nhiệt độ vàánh sáng bình thường Do đó, việc xác định nó trong các đối tượng trên mộtcách chính xác, nhanh chóng là một yêu cầu hàng đầu được đặt ra Ở ViệtNam, phương pháp xác định hàm lượng Vit.C trong các phòng thí nghiệmchủ yếu là phương pháp chuẩn độ thể tích, có độ chính xác và độ nhạy khôngcao Theo nghiên cứu Vit.C là một hợp chất có tính khử, có thể phân tíchbằng các phương pháp điện hóa, đặc biệt là phương pháp cực phổ (Vôn-ampe) Đây là một trong những phương pháp phân tích hợp chất hữu cơnhanh và đạt được độ chính xác cao, hơn nữa chi phí cho máy móc và hóachất rất phù hợp với điều kiện của phòng thí nghiệm ở Việt Nam Vì vậy em

đã chọn đề tài nghiên cứu:

ʽʽXÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VITAMIN C TRONG NƯỚC CAM ÉP

VÀ NƯỚC MRDINK ĐÓNG HỘP BẰNG PHƯƠNG PHÁP

VÔN-AMPE’’

Nhiệm vụ chính đặt ra :

- Nghiên cứu quy trình xác định Vit.C bằng phương pháp cực phổ ampe) một cách nhanh chóng, độ chính xác cao, chi phí thấp, dễ thực thitrong các phòng thí nghiệm ở Việt Nam

(Vôn Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích

- Ứng dụng xác định Vit.C trong một số đối tượng trên thị trường: nước tráicây tươi, các sản phẩm nước đóng hộp…

NỘI DUNG

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ VITAMIN C

1.1.1 Công thức và nhận định

Vitamin C là tên thường gọi của axit L-ascobic, có tên quốc tế là: 2-oxo-L-threo-hexono-1,4-lactone-2,3-enediol

hoặc: (R)-3,4-dyhydroxy-5-((S)-1,2-dyhydroxylethyl)furan-2-(5H)-one Công thức phân tử: C6H8O6

Khối lượng phân tử: 176,1

Nhiệt độ nóng chảy: 193°C

Công thức cấu tạo:

6 CH2OH OH

ascobic, axit izo D-ascobic Trong các đồng phân này chỉ có axit L-ascobic vàaxit izo L-ascobic là có tác dụng chữa bệnh, còn các đồng phân D và izo D làcác antivitamin, tức là chất ức chế tác dụng của vitamin Trong thiên nhiênchỉ tồn tại dạng axit L-ascobic, còn các đồng phân khác chỉ thu được bằngcon đường tổng hợp.

Axit ascobic rắn là những tinh thể đơn tà, không màu, không mùi, có vịchua, nóng chảy ở 193°C Axit ascobic dễ tan trong nước, ít tan hơn trongrượu và không tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực

Axit ascobic rất dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ

Vì vậy cần bảo quản axit ascobic trong bóng tối và nhiệt độ thấp

Axit L- ascobic Axit L- dehidroascobic

Thế khử của nó phụ thuộc nhiều vào pH của môi trường

Axit ascobic ở dạng khan, khá bền vững, nhưng do trong phân tử có 2nhóm OH đính vào C chưa no (C2,C3) nên khi bị ẩm ướt hoặc ở trong dungdịch nó rất dễ bị oxi hóa, ngay cả bởi oxi không khí, nhất là khi có mặt cácion kim loại: đồng, sắt, magiê,… theo phản ứng sau:

CH 2 OH

OH O

O 1/ 2

O2

CH 2 OH OH O

O H2 O

Sản phẩm tạo ra là axit L-đehiđroascobic, chất này cũng có hoạt tínhsinh học tương tự như axit L-ascobic, nhưng không bền, nó dễ bị thủy phânphá vòng tạo axit 2,3-đixetogulonic CH2OH-(CHOH)2-CO-CO-COOH, làchất không có tác dụng sinh hóa

Cơ chế sự phân hủy của axit ascobic bởi chất oxi hóa có thể được biểudiễn theo sơ đồ sau:

CH2OH

[ O ]

CHO HO

CH2OH

[ O ]

COOH HO

CH2OH

[ O] CHO [O]

CH2OH

COOH COOH

-mở vòng tạo thành axit 2,3-đixetogulonic không còn hoạt tính vitamin nữa.Phản ứng này không thuận nghịch, tăng nhanh theo pH và nhiệt độ của dung

dịch Tiếp theo, axit 2,3-đixetogulonic bị phân hủy thành một loạt các sản phẩm trung gian khác, cuối cùng tạo axit oxalic.

Ngoài sự phân hủy theo kiểu oxi hóa, axit ascobic còn có xu hướngphân hủy theo kiểu thủy phân trong môi trường kiềm hoặc axit mạnh thànhfufurol và các sản phẩm khác qua phản ứng decacboxyl hóa và dehydrat hóa

Tương tự như vậy,axit ascobic dễ dàng nhường hiđro cho các peoxit, vìvậy ngăn không cho các peoxit oxi hóa các hợp chất khác Do đó, người ta sửdụng axit ascobic làm chất chống oxi hóa trong công nghiệp chế biến

b Tính axit

Trong dung dịch nước axit ascobic là một axit yếu ở nấc 1, pKa,1=4,2tương ứng với quá trình phân ly H+ của nhóm OH đính vào C3(*) và rất yếu ởnấc 2, pKa,2=11,6 tương ứng với sự phân ly H+ của nhóm OH đính vào C2(*).

Axit ascobic dễ dàng phản ứng với dung dịch bazơ mạnh như NaOH,KOH, Ca(OH)2 tạo muối

CH2OH

OH O

O + NaOH

CH 2 OH OH O

O +

H2O

Các muối này dễ tan trong nước hơn axit ascobic nên trong công nghiệpngười ta sử dụng dạng muối của axit ascobic làm chất bảo quản các dung dịchnước quả

Trong dung dịch kiềm đặc, vòng γ -lacton bị phá vỡ tạo muối gluconat:

Tuy nhiên, khi axit hóa và đun nhẹ thì vòng lacton lại lặp lại.

c Tác dụng với axit hữu cơ tạo este

Trong CTCT của axit ascobic có nhiều nhóm OH như nhóm chức rượu,

có khả năng tạo este với các axit hữu cơ, đặc biệt là các axit béo như axitpanmitic, axit stearic Sản phẩm tạo este dạng 6-O-axyl L-ascobic (ascobylpanmitat, ascobyl stearat), có mạch cacbon dài, dễ tan trong dầu Những estenày được tổng hợp dùng làm chất bảo quản chất béo trong công nghiệp chếbiến Một số dẫn xuất khác của axit ascobic cũng được sử dụng là:

O

O R

O

CH2OH OH O

1.1.3 Hoạt tính sinh hóa

Vit.C có tác dụng tăng cường sức đề kháng cho cơ thể, chống lại cáchiện tượng choáng hoặc ngộ độc hóa chất, độc tính của vi trùng do tính chấtkhử mạnh của Vit.C

Vit.C tham gia vào quá trình oxi hóa khử khác nhau của cơ thể như:Chuyển hóa hợp chất thơm thành phenol; quá trình hyđroxyl hóa triptophanthành hyđroxyltritophan; điều hòa sự tạo AND từ ARN; chuyển procolagenthành colagen, nhờ có quá trình hyđroxyl hóa prolin thành oxyprolin cần thiếtcho việc tổng hợp colagen, vì vậy Vit.C làm cho vết thương mau lành.

Vit.C có vị trí quan trọng trong quá trình hình thành các hoormon củatuyến giáp trạng và tuyến trên thận

Khi cơ thể thiếu Vit.C sẽ xuất hiện các triệu chứng bệnh lí như: chảymáu ở lợi, răng, lỗ chân lông hoặc các cơ quan nội tạng, đó là do thành cácmạch máu bị mỏng

Cơ thể bình thường có nhu cầu Vit.C trong 24h là: 60÷80 mg

1.1.4 Các nguồn cung cấp Vit.C

Trong tự nhiên, thực vật tổng hợp được Vit.C, không thấy xuất hiệnVit.C trong các sản phẩm từ động vật như: thịt, trứng, sữa…

Một số cơ thể sống có khả năng tổng hợp Vit.C từ D-glucozo nhờ tácdụng của enzim theo sơ đồ sau:

COOH

H OH COOH

CH2OH OH

CH2OH

OH O

O enzim OH HO O

H H

enzim HO

OH Axit L- ascobic

Ngoài ra con người tổng hợp Vit.C nhằm các mục đích khác nhau Cácchế phẩm dược chỉ chứa Vit.C, hay các viên vitamin tổng hợp trong đó cóVit.C dùng mục đích chữa bệnh, tăng cường sức đề kháng cho người ốm Cácloại nước hoa quả, giải khát, bột dinh dưỡng trẻ em, sữa,… chứa một lượngnhỏ Vit.C, là một tiêu trí quảng cáo cho sản phẩm Một lượng lớn Vit.C làmchất bảo quản thực phẩm.

Trong công nghiệp dược phẩm, Vit.C được tổng hợp qua các giai đoạn sau:

Có thể chia các phương pháp xác định Vit.C thành 2 nhóm lớn:

- Nhóm các phương pháp phân tích hóa học

- Nhóm các phương pháp phân tích công cụ

1.2.1 Phương pháp phân tích hóa học

Trong các phương pháp phân tích hóa học, phương pháp chuẩn độ oxihóa khử được sử dụng nhiều nhất, dựa vào tính chất dễ bị oxi hóa thành axitđehiđroascobic của axit ascobic Để oxi hóa người ta sử dụng các thuốc thửkhác nhau như: 2,6-điclophenoindophenol, brom, iot, thuốc thử Feling…

C

H3C O

H H

2,6-điclohenoindophenol được coi như là thuốc thử chuẩn dùng đểchuẩn độ chính xác Vit.C một cách trực tiếp Nó là một chất oxi hóa có màuxanh đậm, có công thức phân tử là: C12H6Cl2NO2, λ max trong dung dịchnước

bằng 602nm Khi phản ứng với axit ascobic nó bị khử thành một hợp chấtkhông màu

Việc chuẩn độ axit ascobic thông thường được tiến hành bằng cách nhỏ

từ từ dung dịch thuốc thử từ buret vào dung dịch nghiên cứu chứa axit ascobictrong môi trường có pH thích hợp Điểm cuối chuẩn độ được nhận ra khi có

sự xuất hiện màu của giọt thuốc thử dư đầu tiên Phương pháp này có thểđược áp dụng trực tiếp để xác định Vit.C trong dược phẩm Tuy nhiên trongcác đối tượng khác như rau quả, lương thực, thực phẩm thường chứa cácchất khử khác nữa và dung dịch nghiên cứu thường có màu và đục, gây khókhăn cho việc xác định điểm cuối chuẩn độ

Người ta cũng có thể chuẩn độ axit ascobic bằng dung dịch iot, với chấtchỉ thị hồ tinh bột để xác định Vit.C trong bắp cải, hoặc chuẩn độ gián tiếp,xác định Vit.C trong mật ong, bằng cách thêm lượng dư dung dịch KBr vàodung dịch mẫu đã được axit hóa bằng dung dịch H2SO4 1:1 Hỗn hợp nàyđược chuẩn độ bằng dung dịch KBrO3 cho đến khi xuất hiện màu vàng của

Khi hết axit ascobic lượng BrO3- cho vào sẽ sinh ra Br2 không đượcphản ứng tiếp Sau đó xác định lượng Br2 dư đó bằng phương pháp chuẩn độiot bằng dung dịch natri thiosunfat chuẩn.

Tuy nhiên các phương pháp chuẩn độ tiến hành khá phức tạp, đồng thời

có độ chọn lọc, độ nhạy và độ chính xác không cao Vì vậy từ khi các phươngpháp phân tích công cụ ra đời, người ta khắc phục được rất nhiều nhượcđiểm của các phương pháp phân tích hóa học

1.2.2 Nhóm các phương pháp phân tích công cụ

Thời gian gần đây, cùng với sự phát triển như vũ bão trong tất cả cáclĩnh vực của xã hội, những yêu cầu đặt ra cho ngành phân tích là phải nhanh,chính xác, quy trình đơn giản, lượng mẫu tiêu thụ nhỏ, không những tiết kiệmtiền của, công sức mà cả thời gian cho xã hội Với sự hỗ trợ của các phươngpháp phân tích công cụ và những thiết bị hiện đại, việc xác định Vit.C cũng

đã đạt được những yêu cầu đó Đặc biệt, quy trình phân tích nhanh và đa sốtrường hợp không phải xử lý mẫu trước khi giảm thiểu được sự mất mátVit.C trong quá trình định lượng

Các phương pháp phân tích công cụ có thể xác định Vit.C gồm nhómcác phương pháp phân tích quang học và nhóm các phương pháp phân tíchđiện hóa

Trong đó hầu hết các phương pháp đều xác định Vit.C một cách giántiếp Như đã trình bày, dung dịch Vit.C là không màu, do đó không thể cho tínhiệu đo quang ở vùng khả kiến, vì vậy người ta thường dùng một tính chấtnào đó của Vit.C mà sự biến đổi nồng độ Vit.C sẽ gây ra tín hiệu quang biếnđổi tương ứng, cùng tăng hoặc cùng giảm theo hàm lượng Vit.C Hay khidùng phương pháp hấp thụ nguyên tử, do Vit.C rất dễ bị phân hủy ở nhiệt độcao nên không thể cho tín hiệu trực tiếp trên máy AAS

Để hỗ trợ thêm cho các phương pháp phát hiện Vit.C, các kỹ thuật táchcũng được kết hợp để tăng độ chính xác, độ nhạy và độ chọn lọc của phươngpháp phân tích Có thể kể đến các kỹ thuật sắc ký, gồm sắc ký khí (GC), sắc

ký lỏng cao áp (HPLC), kỹ thuật tiêm mẫu phân tích vào dòng chảy (FIA)

1.2.2.1 Phương pháp phân tích quang học

Vit.C là chất rắn dạng tinh thể không màu, dung dịch Vit.C cũng trongsuốt nhưng nó dễ bị oxi hóa và có tác dụng ức chế hay xúc tác cho các phảnứng phát quang, thông qua đó người ta có thể định lượng Vit.C

Các tác giả sử dụng chất oxi hóa khác nhau và thông qua nó gián tiếpxác định hàm lượng Vit.C Kali cromat được sử dụng làm chất ôxi hóa axitascobic, kali cromat còn dư sẽ phản ứng với điphenyl cacbazit (DPC) có mặtaxit nitric tạo phức màu có λmax = 548nm Mật độ quang A đo ở λmax= 548nm

sẽ tỷ lệ thuận với lượng kali cromat dư và tỷ lệ nghịch với lượng Vit.C trongmẫu

Chen, Xu-wei và các cộng sự đã nghiên cứu quy trình xác định Vit.Cbằng phương pháp tiêm mẫu vào dòng chảy kết nối với detectơ đo quang

4

Trên cơ sở sử dụng Fe(III) làm chất ôxi hóa axit ascobic, sản phẩm Fe(II) sinh

ra tạo phức màu với 2,2’- đipiriđin trong môi trường axit yếu (pH=5), kết quả

đo A ở λmax= 523nm sẽ tỷ lệ thuận với lượng axit ascobic trong mẫu Ưu điểmcủa phương pháp này là khả năng tự động hóa, cho phép xác định 60 mẫuthuốc/giờ

Trong khi đó, Yebra-Biurrun và cộng sự lại sử dụng pemanganat làmchất oxi hóa axit ascobic, dùng kỹ thuật FIA và đầu ghi AAS để xác định hàmlượng Mn(VII) còn dư, Mn(II) tạo ra sẽ được giữ trên lớp nhựa poli (axitamino photphoric) sẽ không gây ảnh hưởng đến kết quả xác định Mn(VII)

dư.Việc tăng độ nhạy xác định Vit.C đạt được khi sử dụng các phản ứngquang hóa mà axit ascobic có tác dụng xúc tác cho quá trình chuyển mứcnăng lượng Dựa trên phản ứng quang hóa của Rodamin B và Ceri(IV) trongmôi trường axit sunfuric, quy trình cho phép xác định Vit.C tới 10-13 mol/l,đường chuẩn tuyến tính trong khoảng 3,8.10-13 ÷ 10-10 mol/l

Vit.C có khả năng phản ứng với nhiều chất oxi hóa khác nhau, do vậycác tài liệu nghiên cứu xác định hàm lượng Vit.C bằng phương pháp phântích quang học rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên không tránh khỏi mộtphần Vit.C có thể phản ứng với oxi không khí hay các chất khử khác cũng

có thể phản ứng với các chất oxi hóa đó

1.2.2.2 Nhóm các phương pháp phân tích điện hóa

1.2.2.2.1 Sơ lược về các phương pháp cực phổ (Vôn-ampe)

• Nguyên tắc của phương phápNhóm các phương pháp phân tích cực phổ (Vôn-ampe) là phương phápquan trọng nhất trong số các phương pháp phân tích điện hóa Các phươngpháp này đều dựa trên lý thuyết về quá trình điện cực, phụ thuộc chủ yếu vàoviệc đưa chất điện hoạt từ trong lòng dung dịch đến bề mặt điện cực làm việc

và ghi đường Vôn-ampe (đường biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòngFaraday vào giá trị thế của điện cực làm việc so với điện cực so sánh).

Hình 1.1: Sơ đồ thiết bị phân tích Vôn-ampe

• Điện cực làm việcTrong các phương pháp phân tích Vôn-ampe, điện cực làm việc thườngdùng là: điện cực giọt Hg, điện cực rắn làm từ Platin, vàng, bạc, hoặc cacbonkính

Phương pháp phân tích cực phổ sử dụng điện giọt Hg, hay dùng là điệncực giọt treo (HMDE), điện cực giọt rơi (DME) và điện cực giọt tĩnh(SMDE) Điện cực là giọt Hg lỏng hình cầu có đường kính khá nhỏ (≤ 1 mm),được rơi ra từ một mao quản có chiều dài khoảng 10÷15 cm, với đường kínhtrong khoảng 30÷50 µm, mao quản được nối với bình chứa Hg bằng một ốngdẫn nhỏ polietilen

Trong điện cực giọt rơi, giọt Hg liên tục được hình thành ở đầu ốngmao quản và rơi ra do lực hấp dẫn, kích thước và chu kỳ (hay tốc độ chảy)của giọt Hg được điều khiển bởi kích thước mao quản và chiều cao của bìnhchứa Hg Tốc độ đó được quy ước tính bằng khối lượng Hg rơi ra khỏi maoquản trong một đơn vị thời gian (theo mg/s) Thông thường người ta chọn

kích thước mao quản và chiều cao bình chứa sao cho tốc độ chảy khoảng1,5÷4,0 mg/s, chu kỳ mỗi giọt khoảng 2÷6s.

Trong điện cực giọt treo (thường dùng trong phân tích Vôn-ampevòng), giọt Hg có kích thước nhỏ, có thể thay đổi được tùy theo yêu cầu thựcnghiệm Giọt được hình thành rất nhanh và được giữ ở đầu mao quản trongquá trình đo

Ưu

điểm của điện cực giọt Hg :

- Khoảng thế phân tích rộng, quá thế H2 trên điện cực giọt Hg lớn, vì vậy mởrộng khoảng thế phân tích đến -1V (so với điện cực calomen bão hòa) trongmôi trường axit và đến -2V trong môi trường bazơ Tuy nhiên do có quá trìnhoxi hóa của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến -0,3V hoặc 0,4V (sovới điện cực calomen bão hòa) tùy môi trường

- Bề mặt giọt luôn được đổi mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm của phảnứng điện cực

- Với các điện cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ thống van khí, dovậy độ lặp lại của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác khi phântích

- Kích thước giọt nhỏ nên lượng chất tiêu tốn khi phân tích là không đáng

kể, do đó sự giảm nồng độ trong quá trình phân tích do sự oxi hóa khử trênđiện cực thực tế là không xảy ra

• Điện cực so sánhThường hay sử dụng điện cực Ag/AgCl hay điện cực calomen bão hòa.Điện cực so sánh phải có thế ổn định

• Sóng cực phổ khuếch tán

- Sóng cực phổ cổ điển có dạng bậc thang, dòng cực đại id tỷ lệ tuyến tính vớinồng độ chất phân tích trong dung dịch id=f(C), người ta lợi dụng tính chấtnày để phân tích định lượng Tuy nhiên sóng cực phổ cổ điển có độ phân

giải không cao cũng như có dòng dư lớn Do đó hạn chế độ nhạy của phươngpháp chỉ xác định được 10-5M và khả năng xác định nhiều chất cùng trongmột hỗn hợp là khó khăn, độ chọn lọc kém (Hình 1.2)

- Với kỹ thuật quét thế, kỹ thuật ghi dòng hiện đại đã khắc phục được nhược điểm đó, đồng nghĩa với tăng độ nhạy lên rất nhiều Có thể kể đến

+ Cực phổ sóng vuông (SqW)

+ Cực phổ dòng xoay chiều hình sin (AC)

+ Cực phổ xung thường và xung vi phân (NP và DP)

+ Các phương pháp Vôn-ampe trên điện cực đĩa quay

+ Phân tích điện hóa hòa tan

Với độ nhạy đối với

+ Vôn-ampe hòa tan anot điện cực giọt Hg treo 10-6 ÷ 10-9M+ Vôn-ampe hòa tan anot dùng cực màng Hg 10-8 ÷ 10-10Mtrên cực rắn đĩa

Có thể thấy các phương pháp phân tích điện hóa rất phong phú và đadạng Phạm vi đối tượng nghiên cứu rộng, cả hợp chất vô cơ và hàng nghìnhợp chất hữu cơ các loại Trong đó Vit.C là một trong những hợp chất hữu cơđược nghiên cứu ứng dụng theo nhiều cách khác nhau dưới lý thuyết của cácphương pháp phân tích điện hóa

1.2.2.2.2 Ứng dụng các phương pháp phân tích điện hóa xác định Vit.C

Phương pháp phân tích điện hóa được dùng chủ yếu là các phươngpháp phân tích cực phổ (Vôn-ampe) Trong đó việc sử dụng điện cực Hg, đặcbiệt là có sự hỗ trợ của thiết bị điện tử, kết nối với máy vi tính tăng độ nhạy

và độ chính xác của phép phân tích lên rất nhiều đồng thời quy trình cho phép

phân tích nhanh, không cần xử lý mẫu phức tạp, tránh được sự mất mát Vit.C

do sự oxi hóa không khí

Trước năm 1950, phương pháp cực phổ cổ điển đã được áp dụng xácđịnh hàm lượng Vit.C trong nhiều mẫu thuốc, rau, quả Nhiều công trìnhnghiên cứu đã tìm được điều kiện thích hợp cho phép xác định Vit.C Tuynhiên do giới hạn của phương pháp cực phổ cổ điển mà việc định lượng Vit.Cvẫn bị gây cản trở bởi một số chất có thế khử gần với thế khử của axitascobic Các hợp chất sunfuhydryl thường có mặt trong các mô thực vật làmột trong số đó, vì vậy đối tượng phân tích còn hạn chế

Gần đây, các kỹ thật quét thế và ghi dòng được hỗ trợ bởi các thiết bịđiện tử hiện đại, những máy điện hóa đa chức năng ra đời và rất phổ biến ởcác phòng thí nghiệm Những nhược điểm đó được khắc phục, nhưng khôngnhiều công trình nghiên cứu xác định xác định Vit.C trực tiếp trên điện cựcgiọt Hg mà một số nghiên cứu đi theo hướng chế tạo điện cực biến tính, điệncực sinh học, chủ yếu là tạo màng sinh học hay màng polyme, các loại màngđược chế tạo đều có khả năng hoạt động điện hóa với axit ascobic

Khả năng tự động hóa tăng lên, cho phép xác định 120 mẫu/giờ Tuynhiên, tuổi thọ của các điện cực này ngắn do trong quá trình phân tích axitascobic đã khử các ion kim loại trên bề mặt điện cực Để duy trì điện cựcngười ta thường cho thêm vào hỗn hợp phản ứng một chất oxi hóa để tái tạocác ion trên bề mặt, Julio Cesar đã dùng H2O2 là chất oxi hóa giúp tái tạo ion

Cu2+ từ ion Cu+, là sản phẩm của phản ứng điện cực với axit ascobic

Quay trở lại điện cực giọt Hg, ngoài nhược điểm duy nhất là tính độccủa Hg thì nó vẫn là điện cực tối ưu trong phương pháp cực phổ xác định cácchất hữu cơ Tuy nhiên các hãng sản xuất cũng đã khắc phục tối đa nhượcđiểm này, kích thước hạt nhỏ (đường kính < 1mm), nếu sử dụng giọt treo thìkhối lượng Hg cho phép đo là không đáng kể, có thể thu hồi được, ví dụ: một

giọt Hg ở thiết bị phân tích điện hóa đa năng VA757 của Metrohm có diệntích bề mặt từ 0,15÷0,60 mm2 Quy trình nhanh, chính xác, khả năng phântích hàng loạt là có thể đạt được Vì vậy em chọn sử dụng điện cực giọt Hgtreo trong phân tích Vit.C.

1.2.2.2.3 Phương pháp cực phổ xung vi phân

Phương pháp cực phổ xung vi phân là phương pháp phân tích điện hóahiện đại, được cải tiến cả về kỹ thuật quét thế và kỹ thuật ghi dòng, khắc phụcđược đa số nhược điểm của phương pháp cực phổ cổ điển và phương phápxung thường

Trong phương pháp xung vi phân, điện cực được phân cực bằng mộtđiện áp một chiều biến thiên tuyến tính với tốc độ chậm Ghi dòng tại hai thờiđiểm trước khi nạp xung và trước khi ngắt xung Đường biểu diễn sự khácnhau giữa hai dòng này vào thế điện cực có dạng pic, rất dễ xác định, có độphân giải cao Do vậy mà phương pháp xung vi phân giảm tối đa dòng dư,một hạn chế của cực phổ cổ điển (hình 1.2)

Sự phụ thuộc dòng cực đại trong cực phổ xung vi phân vào các thông

số của quá trình đo cực phổ được tính toán lý thuyết cho hệ thức sau:

σ = exp(nF∆E/(2RT)) (1.2)

độ nhạy, tăng độ phân giải, độ chọn lọc Vì vậy em chọn phương pháp phântích cực phổ xung vi phân để xác định hàm lượng Vit.C trong các đối tượngthực tế.

(

Hình 1.2: Sơ đồ biểu diễn sự biến thiên theo thời gian và dạng sóng

cực phổ trong một số phương pháp

(a): Thế biến thiên trong thời gian đo cực phổ

(b): Thế biến thiên trong 1 chu kì giọt, (▪: thời điểm ghi dòng) (c): Sóng cực phổ

DC: Cực phổ cổ điển NP: Cực phổ xung

thường DP: Cực phổ xung vi phân.

2.1.2 Thiết bị, máy móc

● Máy phân tích điện hóa đa chức năng 757VA Computrace, Metrohm

- Điện cực làm việc: điện cực giọt Hg

- Điện cực so sánh: điện cực Ag/AgCl

● Axit ascobic (North general pharmaceutical factory China)

● Axit axetic băng

● Natri axetat, natri clorua, NaH2PO4.2H2O, K2HPO4.3H2O

● Axit pecloric, axit oxalic, axit tactric, axit citric

Các hóa chất đều thuộc loại tinh khiết phân tích

(PA)

Các dung dịch nghiên cứu đều đƣợc pha từ lƣợng cân chính xác hóa chất chuẩn bằng bình định mức đã đƣợc kiểm tra độ chính xác thể tích

2.2. CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.2.1 Nghiên cứu cơ bản

Trong bản khóa luận này, em tập trung nghiên cứu điều kiện tối ưu xácđịnh Vit.C trên cơ sở thiết bị, máy móc, hóa chất, môi trường phòng thínghiệm ở Việt Nam Mục đích là xác định Vit.C trong các đối tượng thực tếmột cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả

Bảng 2.1: Chương trình ghi sóng cực phổ xung vi phân của Vit.C

2.2.1.1 .1 Khảo sát tính chất cực phổ của Vit.C trong một số nền

Xét phương trình cho e- của axit ascobic:

-Axit ascobic Axit dehidroascobic

Trong phương trình trên, có sự góp mặt của H+, vì vậy nồng độ H+ ảnhhưởng nhiều đến hoạt tính cực phổ của axit ascobic Em chọn điều kiện ghitín hiệu cực phổ của axit ascobic trong các nền đệm, nhằm duy trì pH ổn địnhtrong suốt quá trình đo Theo tài liệu nghiên cứu, ba loại đệm hay được dùngtrong phân tích các chất hữu cơ bằng phương pháp cực phổ là đệm xitrat +hidrophotphat, đệm axetat và đệm photphat Em tiến hành ghi sóng cực phổcủa axit ascobic trong ba nền như trên

- Trộn hai dung dịch trên để được các dung dịch đệm có pH khác nhau

- Trộn hai dung dịch theo thể tích

pH V dd Axit axetic 0,2M (ml) V dd Natri axetat 0,2M (ml)

2.2.1.2 .2 Khảo sát ảnh hưởng của oxi hòa tan

Đo đường cực phổ của dung dịch chứa Vit.C 2mg/l trong đệm axetat0,2M, thời gian đuổi khí lần lượt là 3s, 30s, 60s, 90s, 120s, 150s Chọn thờigian đuổi khí khi pic của Vit.C đã ổn định

2.2.1.3 .3 Khảo sát pH của nền axetat

Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến pic của Vit.C, em chuẩn bị mộtdãy dung dịch đệm axetat 0,1M có pH khác nhau, bằng cách trộn hai dungdịch axit axetic 0,1M và natri axetat 0,1M theo tỷ lệ thể tích (9,5:0,5), (8:2),(5:5), (2:8), (0,5:9,5), đo pH của các dung dịch đó trên máy pH meter

Tiến hành ghi đường cực phổ của Vit.C ở 3 nồng độ 1, 2, 3 mg/l trongcác nền đã chẩn bị Lặp lại 2 lần Chọn nền axetat có pH thích hợp cho cácphép đo tiếp sau

2.2.1.4 .4 Khảo sát nồng độ nền axetat

Để loại trừ dòng điện chuyển, nồng độ chất điện ly trơ trong dung dịchphải lớn hơn nồng độ chất nghiên cứu khoảng 50 lần, khoảng nồng độ chấtphân tích đo bằng cực phổ tốt nhất theo tài liệu là 10-5 ÷ 10-4M, vậy nồng độđiện ly trơ nên lớn hơn hoặc bằng 0,01M tương đương nồng độ nền axetat(5:5) là 0,02M Tuy nhiên thực tế nghiên cứu cho thấy cần nồng độ nền lớnhơn, vì vậy em tiến hành khảo sát pic của Vit.C trong các dung dịch nền cónồng độ khác nhau như sau:

● Chuẩn bị dung dịch đệm axetat

- Dung dịch đệm axetat 1M (CH3COOH 0,5M; CH3COONa 0,5M): Cân

20,5075g natri axetat cho vào bình định mức 500 ml, thêm nước cất hai lần, hòa tan hoàn toàn, thêm 18,75 ml axit axetic băng, định mức đến vạch

- Pha loãng dung dịch đệm axetat 1M bằng nước cất hai lần để được cácdung dịch đệm có nồng độ 0,5M; 0,2M; 0,1M; 0,05M; 0,01M; 0,005M

● Tiến hành đo đường cực phổ của Vit.C trong các nền trên ở 3 khoảng nồng

độ 5 , 10, 15 mg/l (2,8; 5,6; 8,4.10-5M), đo lặp 2 lần, lấy giá trị trung bình

Chọn nồng độ nền tối ưu

2.2.1.5 .5 Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính

Xây dựng đường chuẩn iP=f(CVit.C) theo phương pháp hồi quy tuyếntính, từ đó chọn được khoảng nồng độ tối ưu, tại đó chiều cao sóng cực phổcủa Vit.C phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nó

Các giá trị cho trong bảng

Bảng 2.2: Bảng số liệu xây dựng đường chuẩn theo phương pháp hồi quy

tuyến tính

STT xi yi1 yij yik yi

xi2 xiyi ŷi (yi-ŷi)21

- Nếu t.sb > b thì b là giá trị không có nghĩa, chấp nhận b=0, tính lại

phương trình đường chuẩn theo dạng y = ax

- Nếu t.sb < b thì b có nghĩa, đúng là b ≠ 0

Đánh gi á độ đúng của đường chuẩ n :

Pha dung dịch Vit.C có nồng độ µX coi như chưa biết, ghi đường cựcphổ, thay giá trị Yj vào phương trình đường chuẩn được nồng độ Xj, lặp lại mlần, j=1÷m

  X j X  2

m 1

sm

Giới hạ n phát hi ện của ph ươn g p háp :

Giới hạn phát hiện là nồng độ nhỏ nhất của chất phân tích còn có thể xác định được bằng phương pháp với độ tin cậy thống kê

yDL = y0 + zσo

yDL: tín hiệu tại giới hạn phát hiện

y0: tín hiệu của mẫu trắng

σo: độ lệch chuẩn của tín hiệu đo mẫu trắng

z: hệ số tùy thuộc vào độ tin cậy thống kê

z=3 đạt được độ tin cậy thống kê là 99,9%

j