Xác định hàm lượng Vitamin C trong nước ép dưa hấu va Thrio cam bằng phương pháp Vôn -ampe

Nam, phương pháp xác định hàm lượng Vit.C trong các phòng thí nghiệm chủyếu là phương pháp chuẩn độ thể tích, có độ chính xác và độ nhạy không cao.Theo nghiên cứu Vit.C là một hợp chất c

Khóa luận tốt nghiệp đại học Trường ĐHSP Hà Nội 2

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 còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm vớivai trò là chất chống oxi hóa Nó giúp cho các sản phẩm giữ được sự tươingon trong quá trình bảo quản Nhiều loại hàng hóa trên thị trường như nướcgiải khát, nước ép trái cây đóng hộp, bột dinh dưỡng trẻ em… chứa Vit.Cnhằm duy trì chất lượng sản phẩm

Các loại trái cây tươi như nước ép Dưa hấu là nguồn cung cấp Vit.C tựnhiên, rât tốt cho sức khỏe Ngoài ra Vit.C cũng được tổng hợp theo conđường nhân tạo như nước uống đóng hộp (Triocam) đáp ứng nhu cầu cao vềvitamin của cơ thể người cũng như của các ngành công nghiệp có liên quan

Vitamin C có trong hầu hết các loại rau quả tươi, trái cây xanh chua, có

ít trong thịt

Tuy nhiên Vit.C là một chất rất dễ bị phân hủy trong điều kiện nhiệt độ

và ánh sáng bình thường Do đó, việc xác định nó trong các đối tượng trênmột cách chính xác, nhanh chóng là một yêu cầu hàng đầu được đặt ra Ở Việt

Nam, phương pháp xác định hàm lượng Vit.C trong các phòng thí nghiệm chủyếu là phương pháp chuẩn độ thể tích, có độ chính xác và độ nhạy không cao.Theo nghiên cứu Vit.C là một hợp chất có tính khử, có thể phân tích bằng cácphương pháp điện hóa, đặc biệt là phương pháp vôn-ampe (cực phổ) Đây làmột trong những phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ nhanh và đạt được

độ chính xác cao, hơn thế nữa chi phí cho máy móc và hóa chất rất phù hợpvới điều kiện của phòng thí nghiệm ở Việt Nam Vì vậy em đã chọn đề tài:

“XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VITAMIN C TRONG NƯỚC ÉP DƯA HẤU VÀ THRIO CAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔN-AMPE”.

Nhiệm vụ chính đặt ra :

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

- Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích

- Ứng dụng xác định Vit.C trong các đối tượng trên thị trường: các sảnphẩm nước đóng hộp, nước trái cây tươi…

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-đihydroxy-5-((S)-1,2-đihydroxylethyl)furan-2-(5H)-one Công thức phân tử: C6H8O6

Khối lượng phân tử: 176,1

O 1

Axit ascobic rắn là những tinh thể đơn tà, không màu, không mùi, có vịchua, nóng chảy ở 193°C Axit asscobic 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

O

O 2H+ 2e

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:

O H2O

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 phân

phá vòng tạo axit 2,3-đixetogulonic CH2OH-(CHOH)2-CO-CO-COOH, làchất không có tác dụng sinh hóa.

Tốc độ oxi hóa axit ascobic thành axit L-đehiđroascobic càng lớn khi

pH càng tăng Các chất saccarozơ, carotenoit, flavonoit,… có khả năng làmchậm quá trình oxi hóa của axit ascobic nên được dùng làm chất ổn định hóaVit.C

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

2 OH Axit L- ascobic Axit L- dehidroascobic Axit 2,3- dixetogulonic

CH2OH

[ O ]

CHO HO

CH2OH

[ O ]

COOH HO

CH2OH

[ O] CHO [O]

CH2OH

COOH COOH

-

-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

Các muối này dễ tan trong nước hơn axit ascobic nên trong công nghiệp

họ sử dụng dạng muối của axit ascobic làm chất bảo quản các dung dịch nướcquả

Trong dung dịch kiềm đặc, vòng -lacton bị phá vỡ tạo muối gluconat

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

2

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 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

2- O- ankyl axit ascobic

3- O- ankyl axit ascobic 5,6- O- ankyliden

O

HO OCOR

CH 2 OH OH O

O

6- O- ankanoyl ascobat

2- O- ankanoyl ascobat 3- O- ankanoyl ascobat

Trong đó, R là các gốc hiđrocacbon mạch dài, có thể no hoặc không no,giúp cho các dẫn xuất của axit ascobic dễ tan trong dầu béo hơn

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 procolagen

thành colagen, nhờ có quá trình hyđroxyl hóa prolin thành oxyprolin cần thiết cho 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, do đó Vit.C có nhiềutrong rau xanh đặc biệt là ớt và các loại rau cải, rau ngót….; Trong các loạiquả như: cam, chanh, bưởi, ổi, khế, táo, dưa hấu… 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 vitamin C từ D-glucozo nhờtác dụng của enzim theo sơ đồ sau:

enzim

CH2OH

OH O

O

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 đoạnsau:

CO

D- Sobozo

HO

2

2CH3COCH3

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

C

H3C O

H H

Trong các phương pháp phân tích hóa học, phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử được sử dụng nhiều nhất, dựa vào tính chất dễ bị oxi hóa thành axit

đehiđroascobic của axit ascobic Để oxi hóa người ta sử dụng các thuốc thử khác nhau như: 2,6-điclophenolindophenol, brom, iot, thuốc thử Feling…

2,6-điclophenoindophenol được coi như là thuốc thử chuẩn dùng đểchuẩn độ chính xác Vit.C một cách trực tiếp Nó là một chất oxi hóa cómàu xanh đậm, có công thức phân tử là: C12H6Cl2NO2, max trong dungdịch nước

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

C6H8O6 – 2H+ - 2e C6H6O6

C12H7Cl2NO2 + 2H+ + 2e 

C12H9Cl2NO2Người ta có thể theo dõi quá trình chuẩn độ bằng mắt, đo quang hay đođiện thế

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 Trong các đối tượng khácnhư rau quả, lương thực, thực phẩm thường chứa các chất khử khác nữa vàdung dịch nghiên cứu thường có màu và đục, gây khó khăn cho việc xác địnhđiểm cuối chuẩn độ

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 phương

pháp phân tích công cụ ra đời, người ta khắc phục được rất nhiều nhược điểm 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 lí mẫu trước khi giảm thiểu được sự mất mát Vit.Ctrong 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 chất nào

đó của Vit.C mà sự biến đổi nồng độ Vit.C sẽ gây ra tín hiệu quang biến đổitương ứng, cùng tăng hoặc cùng giảm theo hàm lượng Vit.C Hay khi dùngphương pháp hấp thụ nguyên tử, do Vit.C rất dễ bị phân hủy ở nhiệt độ caonên 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 oxi hóa axitascobic, kali cromat còn dư sẽ phản ứng với điphenyl cacbazit (DPC) có mặtaxit nitric tạo phức màu có λmax = 548nm sẽ tỷ lệ thuận với lượng kali cromat

dư và tỷ lệ nghịch với lượng Vit.C trong mẫu

Trong điều kiện thí nghiệm đó, tác giả và cộng sự đã xây dựng đượcđường chuẩn tuyến tính hàm lượng Vit.C đến 5µg/ml (tương ứng 5ppm,khoảng 3.10-5 mol/l) và giới hạn phát hiện tới 0,02 µg/ml (20 ppm, khoảng

10-7 mol/l) Ứng dụng xác định Vit.C trong thuốc viên và thuốc nước chứaVit.C, nước ép hoa quả, các loại rượu hoa quả cho kết quả tốt

4

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 phân tíchquang học rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên không tránh khỏi một phầnVit.C có thể phản ứng với oxi không khí hay các chất khử khác cũng có thểphản 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 và phương pháp vôn ampe

- Nguyên tắc của phương pháp

Nhóm các phương pháp phân tích cực phổ và vôn-ampe là nhữngphương pháp quan trọng nhất trong số các phương pháp phân tích điện hóa.Các phương pháp này đều dựa trên lý thuyết về quá trình điện cực, phụ thuộcchủ yếu vào việc đưa chất điện hoạt từ trong lòng dung dịch đến bề mặt điệncực làm việc và ghi đường vôn-ampe (đường biểu diễn sự phụ thuộc cường

độ dòng Faraday vào giá trị thế củ điện cực làm việc so với điện cực so sánh)

Hình 1.1: sơ đồ thiết bị phân tích vôn-ampe

 Điện cực làm việc

Trong 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 (≤1mm),được rơi ra từ một mao quản có chiều dài khoảng 10÷15 cm, với đường kínhtrong khoảng 30÷50µm, 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 chọnkích 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 von-ampe vòng),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, vìvậy mở rộng khoảng thế phân tích đến -1V (so với điện cực calomen bão hòa)trong môi trường axit và đến -2V trong môi trường bazơ Tuy nhiên do có quátrình oxi hóa của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến -0,3V hoặc 0,4V(so với điện cực calomen bão hòa) tùy môi trường

- Bề mặt giọt luôn được đổi mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm củaphản ứng điện cực.

- Với các điện cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ thống vankhí, do vậy độ lặp lại của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác khiphân tích

- Kích thước giọt nhỏ nên lượng chất tiêu tốn khi phân tích là khôngđáng kể, do đó sự giảm nồng độ trong quá trình phân tích do sự oxi hóa khửtrên điện cực thực tế là không xảy ra

- Với kỹ thuật quét thế, kỹ thuật ghi dòng hiện đại đã khắc phục đượcnhược 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

+ Cực phổ cổ điển (DC) 10-4 ÷ 10-6M+ Cực phổ sóng vuông và xung vi phân 10-6 ÷ 10-8M+ 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 và phương pháp vôn-ampe Trong đó việc sử dụngđiện cực Hg, đặc biệt là có sự hỗ trợ của thiết bị điện tử, kết nối với máy vitính tăng độ nhạy và độ chính xác của phép phân tích lên rất nhiều đồng thờiquy trình cho phép phân tích nhanh, không cần xử lý mẫu phức tạp, tránhđược 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 không

nhiều 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: mộtgiọt Hg ở thiết bị phân tích điện hóa đa năng VA757 của Metrohm có diệntích bề mặt từ 0,15 ÷ 0,60 mm2

Thế của axit ascobic trên điện cực Hg, trong điều kiện nền thích hợp(so với điện cực Calomen bão hòa) cách khá xa thế khử của các ion kim loạicũng như các vitamin và các hợp chất khác Các vitamin A, D, B1, B2, B6,B12, Bc đều có sóng cực phổ ở khoảng thế âm, từ -0,3V của vitamin B2trong nền đệm Britton-Robinson pH =1,81 ÷ -2,01V của vitamin D2 trongnền H2O:dioxan 1:9, TBAOHO 1M, còn thế của Vit.C là +0,23V trong nềnaxetat 0,05M pH=3, NaNO3 0,01M Thêm nữa, dùng kỹ thuật xung vi phân(DDP), giúp cho việc xác định vị trí và chiều cao pic của Vit.C một cách rõràng và chính xác Điều này có nghĩa là có khả năng xác định trực tiếp Vit.Ctrên điện cực giọt Hg mà không cần xử lý mẫu để loại những chất nền ảnh

hưởng đến bản chất hóa học của phương pháp Quy trình nhanh, chính xác,khả năng phân tích hàng loạt là có thể đạt được Vì vậy em chọn sử dụng điệncực giọt Hg treo 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:

P = exp[(nF/(RT))(E-E1/2+∆E/2)] (1.3)

∆E: biên độ xung

độ nhạy, tăng độ phân giải, độ chọn lọc

Hình 1.2: Sơ đồ biểu diễn sự biến thiên thế 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 được pha từ lượng cân chính xác hóachất chuẩn bằng bình định mức đã được 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 của vit.C

Thời gian khuấy sau khi cho mẫu 3s

Thời gian cân bằng trước khi quét thế 10s

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:

O

O 2H+ 2e

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 phổxung vi phân của axit ascobic trong ba nền như trên

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

pH V dd Axit xitric 0,1M(ml) V dd hiđrophotphat 0,2M (ml)

- 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 ba 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 hailần, 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 đượccác dung 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 khoảngnồng độ 5, 10, 15 mg/l (2,8; 5,6; 8,4.10-5M), đo lặp 2 lần, lấy giá trị trungbình.

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 ŷ (yi-ŷ)21

Thay xi vào phương trình (2.2) vừa tìm, được ŷi tính theo lý thuyết

s2  x2i

n  x2  i   x i2Trong đó:

Đường chuẩn y=(a ± t.sa).x + (b ± t.sb) (2.9)

t là thừa số student lý thuyết với độ tin cậy thống kê là 95%, hệ số tự dof=n(k-1)

  X j X 

m 1s

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

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