Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ ổn định của dung dịch thuốc chứa Vitamin C

Bản chất của quá trình oxy hóa là phản ứng chuỗi đƣợc khởi đầu với một lƣợng oxy rất nhỏ dƣới sự xúc tác của các ion kim loại, nếu chỉ sử dụng chất chống oxy hóa kh ng th i th chƣa th[r]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA Y DƯỢC 

ĐỖ HƯNG ĐÔNG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU

TỐ ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA DUNG DỊCH THUỐC

CHỨA VITAMIN C

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

Hà Nội - 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA Y DƯỢC 

Người thực hiện: ĐỖ HƯNG ĐÔNG

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU

TỐ ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA DUNG DỊCH THUỐC

Hà Nội - 2020

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và kình trọng tới:

GS.TS NGUYỄN THANH HẢI Ths NGUYỄN THỊ HUYỀN

Là người luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên, hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình thực hiện khóa luận để tôi hoàn thành khóa luận này

Tôi xin gửi lời cảm ơn trân thành tới tất cả thầy cô của khoa Y – Dược, đại học Quốc Gia Hà Nội nói chung và bộ môn Bào chế và Công nghiệp dược phẩm nói riêng về sự tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho tôi trong 5 năm học tập tại trường

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong ban giám hiệu, các phòng ban và cán bộ nhân viên khoa Y – Dược, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn ở bên động viên khích lệ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và luôn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Hà Nội, tháng 6 năm 2020

Sinh viên

ĐỖ HƯNG ĐÔNG

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về Vitamin C 2

1.1.1 Công thức 2

1.1.2 Tính chất lý – hóa 2

1.1.3 Tác dụng dược lý, công dụng, liều dùng và các dạng bào chế của Vitamin C 4

1.1.4 Các phương pháp định lượng Vitamin C 7

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 9

1.2 Khí hòa tan 12

1.2.1 Khí Oxy (O2 ) 12

1.2.2 Khí Cacbonic (CO2 ) 16

1.3 Tổng quan một số công trình nghiên cứu 17

1.3.1 Các nghiên cứu trong nước: 17

1.3.2 Các nghiên cứu nước ngoài: 17

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Nguyên liệu, thiết bị 19

2.1.1 Nguyên liệu 19

2.1.2 Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 19

2.2 Phương pháp nghiên cứu 19

2.2.1 Phương pháp loại khí oxy trong dung môi pha chế dung dịch Vitamin C 10% 19 2.2.2 Phương pháp khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 22

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25

3.1 Kết quả xây dựng phương pháp định lượng Vitamin C bằng HPLC 25

3.1.1 Tính thích hợp của hệ thống 25

3.1.2 Độ đặc hiệu 25

3.1.3 Độ tuyến tính 27 3.2 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của chất chống oxy hóa đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 28 3.3 Kết quả khảo sát phương pháp loại oxy hòa tan trong dung môi 31 3.4 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của oxy hòa tan đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 10% 34 3.5 Bàn luận 37 3.5.1 Sự ảnh hưởng của các chất chống oxy hóa khác nhau đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 37 3.5.2 Sự ảnh hưởng của các biện pháp giảm oxy hòa tan đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 38 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AA Acid Ascorbic

DO Nồng độ oxy hòa tan (Dissolved Oxygen)

HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High-Performance Liquid

Chromatography) DĐVN Dƣợc điển Việt Nam

TCNSX Tiêu chuẩn nhà sản xuất

EP Dƣợc điển Châu Âu (European Pharmacopoeia)

DANH MỤC CÁC BẢNG

ảng 1 1: Một số dạng bào chế và tên biệt dược của Vitamin C 7

ảng 1 2: Nồng độ bão hòa oxy trong nước theo nhiệt độ 13

ảng 2 1: Các nguyên liệu sử dụng nghiên cứu 19

ảng 2 2: C ng thức dung dịch Vitamin C 10% 21

ảng 3 1: Khảo sát tính tương thích của hệ thống sắc ký (n=6) 25

ảng 3 2: Kết quả khảo sát tính đặc hiệu 26

ảng 3 3: Diện tích pic của dãy dung Vitamin C dịch chuẩn 27

ảng 3.4: Cảm quan và độ hấp thụ của các dung dịch Vitamin C sử dụng các chất chống oxy hóa khác nhau 29

ảng 3 5: Hàm lượng Vitamin C trong các mẫu sử dụng các chất chống oxy hóa khác nhau 30

ảng 3 6: Nồng độ oxy hòa tan trong các mẫu 32

ảng 3 7: Độ hấp thụ của các mẫu vitamin C sử dụng dung m i đã loại oxy 35

ảng 3 8: Hàm lượng Vitamin C trong các mẫu sử dụng dung m i đã loại khí oxy hoà tan 35

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

H nh 1 1: Độ hòa tan của oxy và nitơ trong nước cất được bão hòa không khí

ở áp suất 790 mm Hg 12

H nh 2 1: Sơ đồ pha chế dung dịch Vitamin C 10 % 22

H nh 3 1: Đồ thị khảo sát độ tuyến tính của phương pháp HPLC tại bước sóng 254nm 27 Hình 3.2: Biểu đồ hàm lượng Vitamin C trong các mẫu sử dụng các chất chống oxy hóa khác nhau………….……….… 31 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn nồng độ oxy hòa tan trong các mẫu……….….33 Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện hàm lượng Vitamin C trong các mẫu sử dụng dung môi đã loại khí oxy hoà tan……… 36

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vitamin C là một loại vitamin thiết yếu cho cơ thể con người Có tác dụng như một chất chống oxy hóa, kiểm soát huyết áp, chống viêm và tái tạo collagen, giúp thúc đẩy hệ miễn dịch trong cơ thể Vì thế nên nó rất hữu ích trong việc đẩy lùi các bệnh nhiễm trùng như nhiễm trùng đường tiết niệu, bệnh nướu, mụn trứng cá, bệnh suy giảm miễn dịch ở người (HIV) [13,20,22]

Ngày nay, Vitamin C có thể được bào chế ở rất nhiều dạng thuốc khác nhau như viên nén, viên sủi, viên ngậm, viên nang, kem bôi và dạng thuốc tiêm… [13,14] Ngoài ra, nó còn được phối hợp trong các chế phẩm với các dược chất khác để tăng tác dụng của thuốc.Tuy nhiên, Vitamin C là một chất rất

dễ bị oxy hóa bởi oxy trong kh ng khí, đặc biệt khi có sự hiện diện của các yếu

tố như ánh sáng, vết kim loại (Fe hoặc Cu), độ ẩm…

Oxy là nguyên tố hoá học hoạt động mạnh, tham gia vào tất cả các quá trình oxy hoá - khử các chất và có nhiều trong không khí Do đó, oxy có thể hoà tan trong nước khi bảo quản ở điều kiện thường, và trở thành một loại tạp chất của nước cất, ảnh hưởng đến độ ổn định các chất, đặc biệt là các chất dễ bị oxy hóa trong dung dịch Vì vậy, khi ở dạng dung dịch, độ ổn định của Vitamin C bị ảnh hưởng nhiều bởi nồng độ oxy hòa tan trong nước Do đó, để góp phần cải thiện hơn về độ ổn định của dung dịch Vitamin C, chúng tôi thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ ổn định của dung dịch thuốc chứa Vitamin C”

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về Vitamin C

1.1.1 Công thức

Tên thường gọi: Vitamin C; Acid ascorbic [13]

Công thức cấu tạo:

Tên khoa học: γ – lacton của acid 2,3 – dehydro – L – gulonic

1.1.2.2 Hóa tính

Do phân tử Vitamin C có chứa nhóm chức lacton; nhóm hydroxyl và nhóm endiol nên có tính khử và tính acid dù trong công thức cấu tạo không có nhóm –COOH Vitamin C dễ bị oxi hóa và bị phân hủy thành CO2 và nước ở

192 oC [3]

Tính acid:

3

Dễ tan trong các dung dịch kiềm cũng như carbonat kim loại kiềm

Tác dụng với muối kim loại cho muối mới [3]

Tính khử:

Dạng dung dịch khi có không khí thì Vitamin C dễ dàng bị oxy hoá Các tác nhân xúc tác sự oxy hoá là ánh sáng, nhiệt độ, chất kiềm, các enzym, các vết kim loại nặng …[3,13]

Vitamin C bị oxy hóa cho acid dehydroascorbic; đây là phản ứng oxy hóa khử thuận nghịch, việc oxy hoá xảy ra ở 2 giai đoạn [3]:

Giai đoạn đầu là sự oxy hoá thuận nghịch Vitamin C thành acid dehydroascorbic, với sự tách hydro tạo ra các gốc ascocbyl trung gian

Giai đoạn tiếp theo là quá trình oxy hoá không thuận nghịch của dạng dehydroascorbic tạo ra acid 2,3 – dicetogulonic Acid này tương tác với một phân tử acid ascorbic khác, tạo ra furfurol sau khi mất H2O và CO2 Các furfurol

dễ dàng trùng hợp, ngưng tụ tạo ra màu nâu đen của Vitamin C để lâu ngày [3]

Vitamin C còn có chức năng miễn dịch, tham gia sản xuất một số chất dẫn truyền thần kinh và hormon, tổng hợp carnitin, hấp thụ và sử dụng các yếu tố dinh dưỡng khác [17,18]

Kh ng như hầu hết các loài động vật khác, cơ thể người không thể tự sản xuất Vitamin C vì thế nếu để cơ thể thiếu hụt Vitamin C sẽ gây ra bệnh scorbut (Scurvy) Các triệu chứng dễ gặp ở bệnh này bao gồm: chảy máu nướu răng, chậm lành vết thương, xuất hiện các vết thâm tím rộng trên da (là các mảng xuất huyết dưới da) mà dân gian thường gọi là “vết ma cắn” Thêm vào đó là dễ bị nhiễm trùng, hysteria và trầm cảm cũng là những tiêu chuẩn chẩn đoán [14,17] Vitamin C (Acid ascorbic) đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ vật chất di truyền của tinh trùng (DNA) tránh các tổn thương Nồng độ Vitamin

C trong tinh dịch cao hơn rất nhiều lần so với trong các dịch khác [17]

Vitamin C tuy ít tích lũy nhưng nếu dùng liều cao lâu ngày, có thể tạo sỏi oxatlat (do dehydroascorbic chuyển thành acid oxalic), hoặc sỏi thận urat, có khi

cả hai loại sỏi trên; đi lỏng, rối loạn tiêu hóa; giảm độ bền của hồng cầu Dùng Vitamin C liều cao ở phụ nữ có thai gây tăng nhu cầu bất thường về Vitamin C ở

CH2 OH

H

H

+ O C O H

C ngăn chặn ảnh hưởng xấu của các gốc tự do [3,17]

Kích thích sự bảo vệ các mô: chức năng đặc trưng riêng của viamin C là vai trò quan trọng trong quá trình hình thành collagen, một protein quan trọng đối với sự tạo thành và bảo vệ các m như da, sụn, mạch máu, xương và răng [3]

Kích thích nhanh sự liền sẹo: do vai trò trong việc bảo vệ các mô mà Vitamin C cũng đóng vai trò trong quá tr nh liền sẹo [3]

Tăng cường khả năng chống nhiễm khuẩn: kích thích tổng hợp nên interferon - chất ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn và virus trong tế bào [17]

Vitamin C làm giảm các chất thải có hại đối với cơ thể như kim loại nặng,

CO, SO2, và cả những chất độc do cơ thể tạo ra [17]

Chống lại chứng thiếu máu: Vitamin C kích thích sự hấp thụ sắt ở ruột non Sắt chính là nhân tố tạo màu cho máu và làm tăng nhanh sự tạo thành hồng cầu, làm giảm nguy cơ thiếu máu

Vitamin C còn được sử dụng để phối hợp trong các dung dịch thuốc tiêm khác giúp chống oxy hóa và ổn định dược chất

Liều dùng:

Vitamin C thường sử dụng đường uống, trong trường hợp không thể uống được hoặc nghi hấp thu kém, và trong trường hợp đặc biệt mới phải dùng đường tiêm Khi dùng đường tiêm nên tiêm bắp là tốt nhất

Bổ sung trong trường hợp thiếu Vitamin C:

c ng thức Ester - C giúp cho việc hấp thụ và sử dụng của cơ thể Este - C được tạo ra nhằm tăng khả năng dung nạp ở những người nhạy cảm với Vitamin C, ít gây ra tác dụng phụ vùng thượng vị hơn, giảm thiểu nguy cơ sỏi thận [19,23]

BIO C 500mg chewable; Vitamin C 500 chew;…

Viên giải phóng kéo

dài: 500mg;1g; 1,5g

Vitamin C 500; Vitamin C 1000mg;…

Viên sủi bọt: 1g Redoxon;Berocca; MyVita; Plussz C; UPSA-C;…

Viên ngậm Vita C; IPP C; …

Cơ chế:

8

b) Định lượng bằng 2, 6-DCIP (2, 6 – diclophenol - indophenol hydro)

Nguyên tắc: Vitamin C sẽ khử chất chỉ thị màu 2,6 – diclophenol indophenol hydro thành một dung dịch không màu Ở điểm trung hòa, tất cả Vitamin C thì chất chỉ thị màu dư thừa sẽ làm cho dung dịch có màu hồng [13]

-Cơ chế phản ứng:

c) Định lượng bằng Amoniumceri (IV) sulfat [15]:

Nguyên lý: Dựa vào sự thay đổi màu sắc của dung dịch Ceri để nhận biết điểm tương đương

C l

C l O

O O

O O

9

Do có nhóm endiol nên phân tử Vitamin C có khả năng hấp thu ánh sáng vùng tử ngoại [3,13]

Vitamin C trong dung dịch HCl 0,01M sẽ hấp thụ tại bước sóng max =

243 nm với A (1%,1cm) nằm trong khoảng 545 đến 585 Vitamin C trong nước thì hấp thụ tại bước sóng max = 265,5nm [13]

b) Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [12,13]:

Nguyên lý: Dung m i pha động được chạy qua cột tĩnh sẽ rửa giải Vitamin C khi bơm mẫu qua cột Dựa vào Detector UV ở bước sóng 254nm hàm lượng Vitamin C được xác định

Nồng độ Vitamin C trong mẫu đem định lượng tính theo công thức:

n C S

Trong đó: CT là nồng độ của Vitamin C trong mẫu thử

CC là nồng độ của Vitamin C trong mẫu chuẩn

ST là diện tích pic trên sắc ký đồ của mẫu thử

SC là diện tích pic trên sắc ký đồ của mẫu chuẩn

1.1.5.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng tới tất cả các phản ứng của dược chất ở các mức độ khác nhau Van’t Hoff đã nêu ra nguyên tắc gần đúng về ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng: tốc độ của phản ứng đồng thời có thể tăng gấp 2 đến 3 lần khi nhiệt độ tăng lên 10o

C [4]

1.1.5.3 Độ pH

Trong dung dịch thuốc th độ pH cũng là yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của thuốc và cả cơ thể Thay đổi pH có thể tăng hoặc giảm tốc độ phân hủy dược chất, đ i khi làm thay đổi cơ chế phân hủy dược chất Mỗi dược chất thường ổn định nhất trong dung dịch nước hay hỗn dịch nước ở một khoảng giá trị pH nào

đó (ít bị thủy phân, ít bị oxy hóa, không chuyển dạng kết tinh…), cả trong quá trình pha chế, tiệt khuẩn chế phẩm bằng nhiệt và trong quá trình bảo quản chế phẩm tới khi sử dụng

pH của dung dịch thuốc có thể bị thay đổi trong quá trình bảo quản chế phẩm do nhiều nguyên nhân: do dược chất bị phân hủy (thủy phân, oxy hóa hay quang hóa); do tương tác của các thành phần trong dung dịch thuốc với nhau; do

sự hòa tan các chất từ bề mặt bao bì thủy tinh, chất dẻo hay cao su vào thuốc trong quá trình tiếp xúc với thuốc; do sự xâm nhập của các khí từ m i trường bên ngoài qua bao bì bằng chất dẻo hay cao su vào thuốc Khi pH của dung dịch thay đổi sẽ làm giảm độ ổn định của dược chất trong dung dịch [28]

Dung dịch Vitamin C ổn định nhất khi pH trong khoảng từ 5 đến 6,5 Vì tại khoảng pH đó th tốc độ oxy hóa Vitamin C trong dung dịch là thấp nhất [13]

1.1.5.4 Các ion kim loại

1.1.5.5 Dung môi

Đối với Vitamin C là một chất dễ tan trong nước nên dung m i được sử dụng để pha chế là nước cất Nước cất sẽ chứa các khí hòa tan và sau một thời gian sẽ oxy hóa dược chất làm ảnh hưởng đến độ ổn định dược chất Việc giảm khí hòa tan trong dung môi pha dung dịch thuốc là một biện pháp để tăng độ ổn định của Vitamin C [11]

1.1.5.6 Chất chống oxy hóa

Chất chống oxy hóa là những chất rất dễ bị oxy hóa và có thế oxy hóa thấp hơn so với thế oxy hóa của dược chất, nên chúng sẽ bị oxy hóa trước khi dược chất bị oxy hóa [5]

Các muối natri hay kali sulfit, bisulfit, metabisulfit và dithionit là những chất chống oxy hóa thường dùng nhất trong các dung dịch thuốc Các muối sulfit có tác dụng chống oxy hóa do sinh SO2 và hòa tan oxy trong thuốc theo phản ứng SO2 + O2 -> SO3 Khả năng chống oxy hóa của các muối sulfit phụ thuộc vào nồng độ muối đưa vào dung dịch và pH của dung dịch Muối sulfit tác dụng tốt trong các dung dịch có pH cao, muối bisulfit tác dụng tốt trong các dung dịch có pH trung tính, muối metabisulfit tác dụng tốt trong các dung dịch

có pH thấp Khi dùng muối sulfit cần chú ý là sản phẩm của quá trình oxy hóa sẽ tạo ra muối sulfat, gốc sulfat có thể kết hợp với các ion Ca2+, Ba2+ nhả ra từ bao

bì thủy tinh tạo thành các muối không tan, làm vẩn đục dung dịch [5]

Chất hiệp đồng chống oxy hóa:

Bản chất của quá trình oxy hóa là phản ứng chuỗi được khởi đầu với một lượng oxy rất nhỏ, nếu chỉ sử dụng chất chống oxy hóa kh ng th i th chưa thể ngăn chặn hoàn toàn quá tr nh oxy hóa dược chất Để tăng cường hiệu quả chống oxy hóa, người ta thường thêm các chất hiệp đồng chống oxy hóa phối hợp cùng với các chất chống oxy hóa khác trong một dung dịch Các chất hiệp đồng chống oxy hóa có tác dụng khóa vết các ion kim loại nặng dưới dạng các phức, làm mất tác dụng xúc tác của ion kim loại trong phản ứng oxy hóa dược

12

chất Thường dùng là muối dinatri của acid ethylendiamin tetra-acetic (dinatri edetat) Một số acid dicarboxylic như acid citric, acid tartric cũng được dùng với vai trò tương tự như dinatri edetat [12]

1.2 Khí hòa tan

1.2.1 Khí Oxy (O 2 )

Oxy là nguyên tố phổ biến nhất ở vỏ Trái Đất, là nguyên tố phổ biến thứ

ba trong vũ trụ sau Hydro và Heli Uớc tính oxy chiếm 49,2% khối lượng của vỏ Trái Đất Là một thành phần quan trọng của không khí, tạo ra bởi cây cối trong quá trình quang hợp và rất cần thiết để duy trì cho hô hấp của người và động vật Trong không khí, oxy chiếm tới 23% về trọng lượng và 20,9% theo thể tích [6, 9,10]

Oxy là chất ít tan trong nước và không tạo phản ứng hóa học với nước Độ hòa tan của oxy trong nước tỉ lệ nghịch với nhiệt độ, và ở 0 °C th lượng hòa tan tăng gấp đ i (14,6 mg·L−1) so với ở 20 °C (7,6 mg·L−1) Ở nhiệt động không khí

25 °C và 1atm, nước ngọt chứa khoảng 6,04 (mL) oxy trong một lít nước [10]

H nh 1.1: Độ hòa tan của oxy và nitơ trong nước cất được bão hòa không khí ở

áp suất 790 mm Hg

Ở 35 o

C ; DO= 7 mg/L DO thường dao động trong khoảng 6-12 ppm [10]

13

ảng 1 2: Nồng độ bão hòa oxy trong nước theo nhiệt độ

Nhiệt độ (t oC)

Nồng độ bão hòa (mg/L)

., HO.2…sẽ tạo thành, chúng tham gia vào các quá trình oxy hoá các dược chất theo cơ chế phản ứng gốc tự do đã biết [9]

c Ảnh hưởng của tạp chất kim loại chuyển tiếp:

Ngay cả khi ở điều kiện thường, các kim loại chuyển tiếp cũng là nhân tố làm tạo ra gốc tự do của oxy Ví dụ như quả trình tạo ra gốc tự do của ion Cu+1hay Fe+2 như sau:

14

Khi các gốc tự do được tạo ra sẽ dễ dàng phản ứng với dược chất, đặc biệt

là trong dung dịch Vitamin C khi bảo quản không tốt khiến các gốc O2 càng dễ xuất hiện và phản ứng sẽ xảy ra mạnh hơn

Gốc tự do có thể hình thành và phản ứng lan truyền:

Khi phản ứng (2) xảy ra, thì quá trình dimer hoá có thể xuất hiện; tạo ra những sản phẩm phân huỷ khác [9]

1.2.1.2 Các phương pháp định lượng oxy hòa tan

Phương pháp xác định oxy hòa tan cổ điển được thực hiện bằng cách đun nóng mẫu để đuổi khí hòa tan và xác định oxy từ mẫu thu được này nhờ áp dụng phương pháp phân tích khí Nhưng phương pháp này đòi hỏi một lượng mẫu lớn

và thời gian thực hiện dài

Hiện nay, đo oxy hòa tan đã có thể xác định một cách nhanh chóng, có 2 phương pháp phổ biến hơn hẳn đó là:

a Phương pháp Winkler:

Các bước trong phương pháp winkler gồm:

Bước1: Thêm muối Mn2+

và kiềm + KI vào mẫu nước, oxy đơn chất hoà tan trong nước được chuyển vào các kết tủa mangan hydroxyd lắng xuống đáy bình, vì vậy bước này gọi là bước cố định oxy hoà tan (tốt nhất là thực hiện bước này ngay tại thời điểm lấy mẫu):

2Mn(OH)2 + 1/2O2 + H2O  2Mn(OH)3 nâuMn(OH)2 + 1/2O2  MnO(OH)2 nâu

.R

R

15

Dùng acid hoà tan các hydroxyd Mn4+; Mn3+ Trong m i trường acid,

Mn4+; Mn3+ oxy hoá I- thành I2 và trở lại thành Mn2+:

2Mn(OH)3 + 6HCl + 2 KI  MnCl2 + I2 + 6H2O + 2KCl MnO(OH)2 + 4HCl + 2 KI  MnCl2 + I2 + 3H2O + 2KCl Như vậy oxy hoà tan đã được chuyển thành iod đơn chất Xác định lượng

I2 này bằng chuẩn độ với dung dịch chuẩn Na2S2O3 là xác định được hàm lượng oxy hoà tan trong nước, phản ứng chuẩn độ:

2Na2S2O3 + I2 2NaI + Na2S4O6

b Phương pháp điện cực màng đo oxy hòa tan:

Đây là phương pháp đơn giản và hiệu quả, nhanh chóng, dễ dàng xác định

độ oxy hòa tan trong mẫu dung môi

Có nhiều máy đo nhanh nồng độ oxy hòa tan (DO) được chế tạo theo phương pháp này Nguyên lý để đo được nồng độ oxy hòa tan là do cấu tạo ở đầu đo điện cực gồm một pin được bọc bằng màng chọn lọc, và chứa hai điện cực kim loại và chất điện giải vào nước cần phân tích (Màng thực tế không thấm nước và chất hòa tan ion, chỉ thấm oxy và một vài loại khí nào đó)

Một trong hai điện cực được làm từ kim loại quý như vàng hoặc platin Oxy bị khử tại bề mặt của chúng do một quá trình điện hóa Để quá trình này xảy ra cần thiết lập thế điện hóa phù hợp tại điện cực này Đối với đầu đo cực phổ, thế này đạt được bằng cách áp dụng một hiệu điện thế bên ngoài với một điện cực thứ hai Đầu đo điện hóa có thể tạo ra điện thế giữa chúng

Dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy trong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỷ lệ với nồng độ của oxy hòa tan Dựa vào việc đo cường độ dòng điện xuất hiện này ta

sẽ tính được nồng độ oxy hòa tan (DO)

Nhiệt độ có hai ảnh hưởng khác nhau Ảnh hưởng thứ nhất liên quan đến

sự thay đổi của tính thấm khí của màng đối với nhiệt độ Do vậy, phải bổ chính tín hiệu sơ cấp của đầu đo với một bộ cảm biến nhiệt độ Đồng hồ đo được sản xuất gần đây có thể thực hiện bổ chính tự động Ảnh hưởng thứ hai là tác động của nhiệt độ lên phản ứng điện cực

c Phương pháp phân tích quang (phương pháp huỳnh quang) đo oxy hòa

tan:

16

Đây là một trong những phương pháp thích hợp để đo nước có màu đậm hoặc nước đục và phù hợp để phân tích nước kh ng thích hợp cho phương pháp chuẩn độ Winkler do có chứa các chất cố định sắt và iod

Cảm biến quang học đo chu kỳ phát quang/huỳnh quang hoặc pha phát quang/huỳnh quang thường gồm có một chất phát quang hoặc thuốc nhuộm huỳnh quang đặt trong nắp cảm biến, một nguồn sáng (ví dụ diod phát ánh sáng (LED) và một detector quang học Ánh sáng xung hoặc điều biến từ nguồn gây

ra sự kích thích của chất phát quang, được dập tắt trong sự có mặt của oxy Detector quang học chuyển đổi ánh sáng phát ra thành tín hiệu điện có thể được lấy mẫu và được xử lý để tính toán thay đổi giai đoạn/pha hoặc chu kỳ huỳnh quang hoặc phát quang Sự thay đổi pha này hoặc chu kỳ kích thích này được dùng để định lượng nồng độ oxy hòa tan

Nhiệt độ có hai ảnh hưởng khác nhau Ảnh hưởng thứ nhất liên quan đến

sự biến động của quá tr nh dập tắt của màng với nhiệt độ Do đó tín hiệu sơ cấp của đầu đo như vậy phải được bù trừ bằng một cảm biến nhiệt độ Máy đo có thể được thiết kế tự động Hiệu ứng thứ hai được tạo ra bởi sự phụ thuộc của mẫu và nhiệt của độ của oxy hòa tan trong mẫu Độ muối cũng có thể có hiệu ứng đáng

CO2 là chất có tính acid đồng thời có tính oxy háo nên dễ phản ứng với các cất có tính bazơ và chất có tính khử mạnh [16]

Khí CO2 tan khá nhiều trong nước, khi tan một phần tác dụng với nước cho phản ứng nên độ tan toàn phần của nó kh ng tuân theo định luật Henry

17

Những phân tử H2CO3 không bền và kh ng tách được ở trạng thái tự do

Sự phân ly của H2CO3 tuỳ thuộc vào pH của nước Nước cất có pH dao động trong khoảng 5 – 7 [6,7,16]

1.3 Tổng quan một số công trình nghiên cứu

1.3.1 Các nghiên cứu trong nước:

Năm 2009, Nguyễn Thị Hậu (Trường Đại học Dược Hà Nội) đã nghiên cứu ảnh hưởng của khí oxy và khí carbonic trong dung m i đến độ ổn định của thuốc tiêm Vitamin C 10% Kết quả đã chỉ ra ảnh hưởng của khí oxy và carbonic đến độ ổn định của thuốc tiêm Vitamin C 10% và đánh giá được ảnh hưởng của hai chất điều chỉnh pH là NaOH và NaHCO3 tới độ ổn định về màu sắc của thuốc tiêm vitamin C Các khí hòa tan ảnh hưởng đến độ ổn định của dung môi về màu sắc theo thứ tự là O2; CO2 và N2 Sử dụng NaOH thay cho NaHCO3 trong công thức pha chế thuốc tiêm vitamin C và sục dung m i trước khi pha bằng khí N2 giúp độ ổn định của Vitamin C cao hơn [2]

Năm 2010, Dương Thị Ánh Hồng và cộng sự (Trường Đại học Dược Hà Nội) đã nghiên cứu các biệp pháp làm tăng độ ổn định của thuốc tiêm Vitamin C 10% Kết quả nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của ba tá dược kiềm đối với độ

ổn định của thuốc tiêm Vitamin C trong đó natri hydroxyd thích hợp hơn cả Nghiên cứu đánh giá vai trò của tá dược A (Triethanolamin) và B (Natri bircabonat) đối với độ ổn định của thuốc tiêm Vitamin C Kết quả cho thấy thuốc tiêm Vitamin C có độ ổn định cao hơn khi dùng chất phụ A (Triethanolamin) với tỉ lệ 0,5% trong thành phần Xây dựng công thức thuốc tiêm Vitamin C 10% có thể đảm bảo các tiêu chí chất lượng trong vòng 30 ngày

ở điều kiện phòng thí nghiệm [1]

1.3.2 Các nghiên cứu nước ngoài:

Năm 1986, G.L.Robertson và C.M.L.Samaniego đã nghiên cứu ảnh hưởng

của các nồng độ oxy hòa tan ban đầu khác nhau (0,41;1,44 và 3,74 mg/L) đếntỉ

lệ phân hủy của Vitamin C trong nước chanh khi bảo quản ở 36 °C Sự phân hủy

18

của Acid ascorbic chủ yếu là kỵ khí Các m h nh động học bậc nhất và bậc hai được đưa ra cho các phản ứng phân hủy khác nhau ở nước chanh trong quá trình bảo quản Kết quả cho thấy tỷ lệ Acid ascorbic phân hủy và hình thành furfural

có thể được quy cho mức oxy hòa tan ban đầu khác nhau Sự phân hủy của acid ascobic sẽ xuất hiện chủ yếu là kỵ khí và có thể được mô tả tốt nhất bằng mô hình bậc hai [26]

Năm 1992, John F Kennedy và cộng sự đã nghiên cứu về độ ổn định của acid ascorbic trong nước cam được xử lý vô trùng trong các hộp TetraBrik và ảnh hưởng của oxy Tốc độ phân hủy của acid ascorbic trong nước cam được xử

lý vô trùng trong các hộp Tetra rik được đánh giá ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau Trong loại mẫu này, mức độ oxy hòa tan có trong mẫu sau khi đóng gói ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng acid ascorbic, ảnh hưởng có liên quan trực tiếp đến nhiệt độ Tương tự như vậy, tốc độ tiêu thụ oxy hòa tan phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ acid ascorbic Cả hai quá trình phân hủy hiếu khí và kỵ khí của acid ascorbic xảy ra trong cùng một hệ thống Quá trình hiếu khí chiếm ưu thế

và quá trình kỵ khí diễn ra khi mức độ oxy hòa tan đã đạt đến trạng thái cân bằng [21]

Năm 2004, Mehmet Ozkan đã nghiên cứu về ảnh hưởng của hydro peroxide đến độ ổn định của acid ascorbic trong quá trình bảo quản các loại nước ép trái cây khác nhau Sự phân hủy acid ascorbic trong nước cam, nho và lựu, và mật hoa anh đào chua được nghiên cứu ở 20, 30 và 40 °C, có hoặc không

có thêm hydro peroxide (H2O2) Phân tích dữ liệu động học cho thấy rằng sự phân hủyphù hợp hơn với mô hình bậc không so với mô hình bậc nhất Các hằng

số tốc độ tăng nhẹ với sự hiện diện của 0,5 ppm H2O2 Tuy nhiên, việc tăng nồng độ H2O2 từ 0,5 đến 5 ppm đã làm tăng đáng kể tốc độ phân hủy của acid ascorbic Anthocyanin làm tăng đáng kể sự thoái hóa của acid ascorbic trong mật hoa anh đào và nước ép lựu, đặc biệt là ở nồng độ 5 ppm H2O2 Phân hủylà chậm nhất trong nước cam, có hoặc không có thêm H2O2 Năng lượng kích hoạt

là thấp nhất đối với nước nho (26,2 kJ.mol-1) và cao nhất đối với nước ép lựu (71,0 kJ.mol-1) với sự hiện diện của 0,5 ppm H2O2 [25]

19

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu, thiết bị

ảng 2 1: Các nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu

2 Acid ascorbic

chuẩn quốc gia

Viện kiểm nghiệm thuốc Trung

ương – BYT

SKS: 0100031 DĐVN

1 Cân phân tích Sartorius (Đức)

2 Máy đo pH Hack sensION + PH3 (Trung Quốc)

3 Máy đo độ oxy hòa tan ORION Star A213 (Indonesia)

4 Máy đo quang UV-2600 (Mỹ)

5 Máy HPLC Agilent 1260 (Mỹ)

6 Máy cất nước 2 lần Aquatron A4000D (Anh)

7 Máy siêu âm Elmasonic S100 (Đức)

8 Bình sục khí N2 (Việt Nam)

9 Tủ sấy memert UN1 10 (Đức)

10 Các dụng cụ thí nghiệm khác: b nh định mức các loại; pipet các loại; cốc có mỏ; màng lọc;…

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp loại khí oxy trong dung môi pha chế dung dịch Vitamin

C 10%

20

2.2.1.1 Phương pháp sục khí N 2 vào nước cất pha dung dịch

Lấy khoảng 300ml nước cất vào bình nút mài có dung tích 500ml Sử dụng vòi sục khí N2 vào bình với tốc độ sao cho nước không trào ra ngoài Sau khi sục xong liền đậy nắp kín, đo nồng độ oxy hòa tan trực tiếp bằng cách sử dụng máy đo oxy hòa tan và dùng pha chế dung dịch

Các bước sử dụng máy đo nồng độ oxy hòa tan để xác định DO trong dung môi pha chế:

Bước 1: Vệ sinh điện cực của máy để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác

của phép đo

Bước 2: Hiệu chuẩn máy với dung dịch hiệu chuẩn được cung cấp kèm

máy Sau đó vệ sinh lại điện cực cho sạch sẽ

Bước 3: Đo DO của dung dịch bằng cách nhúng điện cực vào dung dịch

mẫu và khuấy nhẹ Chú ý để kh ng có bọt khí bám trên điện cực

Bước 4: Chờ cho giá trị hiển thị trên màn h nh ổn định rồi quan sát và lấy

kết quả

2.2.1.2 Phương pháp siêu âm nước cất pha dung dịch

Lấy khoảng 300ml nước cất vào bình nút mài có dung tích 500ml Đặt vào bể siêu âm trong khoảng thời gian nhất định ở điều kiện phòng thí nghiệm Sau khi siêu âm xong đậy nắp, đo nồng độ oxy hòa tan như ở phương pháp trên

và dùng pha chế dung dịch

2.2.1.3 Phương pháp đun sôi nước cất pha dung dịch

Lấy khoảng 300ml nước cất cho vào bình nút mài có dung tích 500ml, đun s i trong khoảng thời gian nhất định Sau đó, đậy nắp và để nguội đến nhiệt

độ phòng, đo nồng độ oxy hòa tan như ở phương pháp trên và pha chế dung dịch

2.2.1.4 Phương pháp chuẩn bị dung dịch Vitamin C 10%