ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

HUỲNH THỊ LINH PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ
BẰNG PHƢƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN
SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC CACBON BIẾN TÍNH BẰNG CHITOSAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH
MÃ SỐ : 60440118

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS: NGUYỄN HẢI PHONG

Thừa Thiên Huế, năm 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi,
các số liệu và các kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung
thực, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử dụng và chƣa đƣợc công
bố trong bất kì một công trình nào khác.

Tác giả

Huỳnh Thị Linh Phƣơng


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ........................................................ 4
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ 6
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... 9
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 11
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................. 13
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 13
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 13
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................... 13
6. Cấu trúc của luận văn ............................................................................................ 13
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ............................................................................................. 15
1.1. GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN ANOT ........... 15
1.1.1. Nguyên tắc chung của phƣơng pháp von – ampe hòa tan anot .................... 15
1.1.2. Các kỹ thuật ghi đƣờng von-ampe hòa tan anot ........................................... 16
1.1.3. Điện cực sử dụng trong phƣơng pháp von-ampe hoà tan ............................ 18
1.2. GIỚI THIỆU CHITOSAN- CHITOSAN POLYTHIOPHEN ........................... 19
1.2.1. Chitosan – polythiophen .................................................................................. 19
1.2.2. Phản ứng điều chế chitosan – polithiophen......................................................... 19
1.2.3. Tổng hợp chitosan polithyophene ................................................................ 20
1.2.4. Một số đặc trƣng của chitosan – polythiophen ............................................ 20
1.3. SƠ LƢỢC VỀ AXIT URIC (UA) ...................................................................... 21
1.3.1. Giới thiệu về axit uric ................................................................................... 21
1.3.2. Ảnh hƣởng của axit uric đến sức khỏe con ngƣời ........................................ 22
1.4. SƠ LƢỢC VỀ XANTHIN (XA) ........................................................................ 22
1.4.1. Giới thiệu về xanthin .................................................................................... 22
1.4.2. Ảnh hƣởng của xanthin đến sức khỏe con ngƣời ......................................... 23
1.5. SƠ LƢỢC VỀ HYPOXANTHIN (HX) ............................................................. 23
1.5.1. Giới thiê ̣u về hypoxanthin ............................................................................ 23

1


3.3.2. Khảo sát thời gian làm giàu .......................................................................... 48
3.3.3. Khảo sát biên độ xung .................................................................................. 49
2


3.4. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT CẢN TRỞ ....................... 50
3.4.1. Ảnh hƣớng của các hợp chất hữu cơ ............................................................ 51
3.4.2. Ảnh hƣởng của các hợp chất vô cơ .............................................................. 56
3.5. ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA PHƢƠNG PHÁP .......................................... 56
3.5.1. Độ lặp lại của dòng đỉnh hòa tan .................................................................. 57
3.5.2. Khoảng tuyến tính ........................................................................................ 58
3.5.3. Giới hạn phát hiện và độ nhạy...................................................................... 62
3.6. PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ .............................................................................. 63
3.6.1. Lý lịch mẫu và tiến trình phân tích .............................................................. 63
3.6.2. Phân tích mẫu thật và đánh giá độ đúng của phƣơng pháp phân tích .......... 63
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 68

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

STT

Tiếng Việt

Tiếng Anh

Viết tắt


CTs-PTH

5

Caffein

Caffeine

CA

6

Dòng đỉnh hòa tan

Peak current

Ip

7

Dung dịch đệm photphat

Phosphate buffer solution

PBS

8

Dung dịch đệm BrittonRobinson


Độ lệch chuẩn

Standard Deviation

S

13

Độ lệch chuẩn tƣơng đối

Relative Standard Deviation

RSD

14

Độ thu hồi

Recovery

Rev

15

D-Gluco

D-Glucose

DG


LS

20

Sắc ký lỏng hiệu năng
cao

High performance liquid
chromatography

HPLC

21

Sóng vuông

Square Wave

SqW

4


22

Thế làm giàu

Accumulation potential


Anodic Stripping Voltammetry

ASV

27

Von-ampe vòng

Cyclic Voltammetry

CV

28

Xanthin

Xanthine

XA

29

Xung vi phân

Differential Pulse

DP

5


Hình 3.9.Các đƣờng von-ampe vòng theo tốc độ quét khác nhau..........................43
Hình 3.10.Các đƣờng hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tƣơng quan giữa IP và v½
..................................................................................................................................44
Hình 3.11.Các đƣờng hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tƣơng quan giữa EP và
ln(ʋ)..........................................................................................................................45
Hình 3.12.Các đƣờng hồi quy phi tuyến biểu diễn mối tƣơng quan giữa EP và v..46
Hình 3.13.Các đƣờng DP-ASV (a) và sƣ̣ biế n đô ̣ng của I P(b) của UA, XA, HX và
CA ở các thế làm giàu khác nhau.............................................................................48
Hình 3.14.Các đƣờng DP-ASV (a) và đƣờng biể u diễn sự biến động của Ip (b) với
các thời gian làm giàu khác nhau.............................................................................49
Hình 3.15. Các đƣờng DP-ASV (a) và IP (b) tại các biên độ xung khác nhau........49
Hình 3.16.Các đƣờng DP-ASV của UA, XA và HX ở các nồng độ AA khác nhau
..................................................................................................................................51
Hình 3.17.Các đƣờng DP-ASV của UA, XA và HX ở các nồng độ DA khác
nhau...............................................................................................................................
...52
Hình 3.18.Các đƣờng DP-ASV của UA, XA và HX ở các nồng độ PA khác
nhau...............................................................................................................................
...53
Hình 3.19.Các đƣờng DP-ASV của UA, XA và HX ở các nồng độ DG khác
nhau...............................................................................................................................
..54
Hình 3.20.Các đƣờng DP-ASV của UA, XA và HX ở các nồng độ LS khác
nhau...............................................................................................................................
...55
Hình 3.21. Các đƣờng DP-ASV của UA, XA và HX ở các nồng độ Ca(NO3)2 (a) ;
NaCl (b) và MgSO4 (c) khác nhau............................................................................56

7


..................................................................................................................................44
Bảng 3.6.Giá trị EP,TB và RSD với các tốc độ quét khác nhau theo phƣơng pháp CV
.................................................................................................................................45
Bảng 3.7. Các điều kiện thích hợp để xác định UA, XA, HX, CA bằ ng phƣơng pháp
DP-ASV sƣ̉ du ̣ng điê ̣n cƣ̣c biến tính CTs-PTH(act)/GCE........................................50
Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của AA đến tín hiệu hòa tan của chất phân tích....................51
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của DA đến tín hiệu hòa tan của chất phân tích....................52
Bảng 3.10. Ảnh hƣởng của PA đến tín hiệu hòa tan của chất phân tích..................53
Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của DG đến tín hiệu hòa tan của chất phân tích..................54
Bảng 3.12. Ảnh hƣởng của LS đến tín hiệu hòa tan của chất phân tích...................55
Bảng 3.13.Các giá trị IP,TB, SD, RSD và ½.RSDH khi đo lă ̣p la ̣i ở 3 nồng độ khác
nhautheo phƣơng pháp DP-ASV.............................................................................57

9


Bảng 3.14.Giá trị IP,TB của UA, XA và HX ở các nồ ng đô ̣ thêm chuẩn khác nhau đối
với từng chất theo phƣơng pháp DP-ASV..........................................................59
Bảng 3.15.Giá trị IP,TBcủa UA, XA và HX ở các nồng độ thêm chuẩn đồng thời
khác nhau theo phƣơng pháp DP-ASV....................................................................61
Bảng 3.16.LOD, LOQ của phƣơng pháp DP-ASVsƣ̉ du ̣ng điện cực biến tính CTsPTH(act)/GCE..........................................................................................................62
Bảng 3.17.Lý lịch của các mẫu nƣớc tiểu...............................................................63
Bảng 3.18. Kết quả kiểm tra độ lặp lại của phƣơng pháp phân tích........................64
Bảng 3.19.Kết quả xác định nồng độ của UA và XA và độ đúng trong mẫu thật...64

10


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

môi trƣờng... Chitin và chitosan đƣợc sản xuất từ vỏ giáp xác nhƣ tôm, cua...
Ở Việt Nam, giáp xác là nguồn nguyên liệu dồi dào chiếm 1/3 tổng sản
lƣợng nguyên liệu thủy sản. Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu, tỷ lệ
cơ cấu các mặt hàng đông lạnh giáp xác chiếm từ 70 đến 80% công suất chế biến.
Hàng năm các nhà máy chế biến đã thải bỏ một lƣợng phế liệu giáp xác khá
lớn khoảng 70.000 tấn/năm. Việc sản xuất chitosan có nguồn gốc từ vỏ tôm mang
lại hiệu quả kinh tế cao và góp phần giải quyết lƣợng lớn rác thải trong ngành thực
phẩm.
Vì khả năng ứng dụng rộng rãi của chitin-chitosan nên nhiều nƣớc trên thế
giới trong đó có Việt Nam đã nghiên cứu và sản xuất sản phẩm này.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi lựa chọn đề tài luâ ̣n văn :
“Nghiên cứu xác định một số hợp chất hữu cơ bằng phƣơng pháp von-ampe
hòa tan sử dụng điện cực cacbon biến tính bằng chitosan”.

12


2. Mục đích nghiên cứu
Trong đề tài này, mục đích sẽ nghiên cứu chế tạo điện cực làm việc bằng cách
biến tính điện cực glassy carbon bởi chitosan polythiophen để xác định đồng thờiaxit
uric (UA), xanthin (XA) vàhypoxanthin (HX) bằng phƣơng pháp von-ampe hòa tan
xung vi phân.
Xây dựng quy trình phân tích xác địnhđồng thời axit uric (UA), xanthin (XA)
vàhypoxanthin (HX)bằng phƣơng pháp von-ampe hòa tan xung vi phân sử dụng điện
cực biến tính và áp dụng xác định chúng trong các mẫu nƣớc tiểu.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính cho phƣơng pháp von-ampe nhằm xác
định UA, XA và HX trong mẫu nƣớc tiểu.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp von-ampe vòng (CV) đƣợc sử dụng nhằm nghiên cứu đặc tính

xử lý số liệu.
Chƣơng 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
+ Kết quả khảo sát đặc tính điện hóa của các loại điện cực
+ Kết quả khảo sát các yếu tố lên quá trình tạo màng
+ Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố đến tín hiệu hòa tan
+ Kết quả đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp
+ Kết quả phân tích mẫu thực tế
- Kết luận và kiến nghị
- Tài liệu tham khảo

14


Chƣơng 1. TỔNG QUAN

1.1. GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN ANOT
Phƣơng pháp von-ampe hòa tan (SV) đƣợc khởi nguồn từ sự phát triển thành
công phƣơng pháp cực phổ của nhà khoa học J. Heyrovsky. Đến thập niên 1960, lý
thuyết về phƣơng pháp SV trên điện cực giọt thủy ngân treo và màng thủy ngân đã
bắt đầu phát triển. Những năm sau đó, cùng với tiến bộ về công nghệ điện tử,
phƣơng pháp SV với kỹ thuật xung vi phân đã bắt đầu ứng dụng vào thực tiễn.
Trong thập niên 1980, với thiết bị máy vi tính và phần mềm điều khiển đã đƣợc
thƣơng mại hóa rộng rãi và đến thập niên 1990, phƣơng pháp von – ampe hòa tan
anot xung vi phân (DP-ASV) và von – ampe hòa tan anot sóng vuông (SW-ASV)
đã đƣợc một số quốc gia trên thế giới , chẳng hạn nhƣ Mỹ (USA) đã đƣơ ̣c xem là
một trong những phƣơng pháp phân tích tiêu chuẩn để xác định đồng thời một số
kim loại nhƣ kẽm (Zn), cadimi (Cd) và chì (Pb) [9].
Tuy nhiên, tùy thuộc vào phƣơng pháp SV và đối tƣợng phân tích mà nguyên
tắc của phƣơng pháp có khác nhau. Sau đây là nguyên tắc chúng của phƣơng pháp
von-ampe hòa tan anot.

phần nền (chất điện ly nền, pH, chất tạo phức,...), bản chất của điện cực làm việc,
thế và thời gian điện phân làm giàu, điều kiện thủy động học (sự khuấy trộn hoặc
quay điện cực,...) trong giai đoạn làm giàu, tốc độ quét thế trong giai đoạn hòa tan,
kỹ thuật ghi đƣờng von – ampe hòa tan,…Trong đó, Ep dùng để định tính và Ip dùng
để định lƣợng chất phân tích.
1.1.2. Các kỹ thuật ghi đƣờng von-ampe hòa tan anot
Trong phƣơng pháp ASV, để ghi đƣờng von–ampe hòa tan, có thể dùng các
kỹ thuật khác nhau nhƣ von–ampe xoay chiều (AC), von-ampe xung vi phân (DP),
von–ampe sóng vuông (SW). Dƣới đây sẽ giới thiệu nguyên tắc của kỹ thuật von–
ampe đƣợc dùng phổ biến trong phƣơng pháp ASV là DP[9].
Kỹ thuật von-ampe xung vi phân (DP) đƣợc dùng phổ biến nhất để ghi

16


đƣờng von–ampe hòa tan. Theo kỹ thuật này, những xung thế có biên độ nhƣ nhau
khoảng từ 10 đến 100 mV và bề rộng xung không đổi khoảng từ 30 đến 100 ms
đƣợc đặt chồng lên mỗi bƣớc thế (xem Hình 1.1).

Hình 1.1.Sự biến thiên thế theo thời gian (a) và đƣờng von-ampe hoà tan trong
phƣơng pháp DP – ASV (b).
Trong đó,

- Uampl (mV): biên độ xung;

- Ustep (mV): bƣớc thế;

- tpulse (ms): bề rộng xung;

- Ustart (mV): thế đầu;

- Điện cực phụ trợ, thƣờng dùng là điện cực platin (Pt).
Nắp bình điện phân còn có lỗ hổng để dẫn luồng khí trơ (N2, Ar ...) vào dung
dịch phân tích để đuổi và loại oxy hòa tan trong dung dịch.
Trong phần tổng quan này, chúng tôi chỉ đề cập đến loại điện cực biến tính,
còn các loại điện cực làm việc khác không đề cập đến và có thể tham khảo trong các
tài liệu chuyên ngành.
Điện cực biến tính – một loại điện cực đƣợc quan tâm nghiên cứu trong
nhiều năm gần đây – đặc biệt biến tính bằng vâ ̣t liê ̣u polyme dẫn điê ̣n , đƣợc tạo ra
bằng các cách nhƣ sau:
i) Điện cực biến tính đƣợc chế tạo bởi hạt nano kim loại [1, 7], hay cacbon
nano [13]. Đƣợc thực hiện bằng cách gắn các hạt nano kim loại trực tiếp trên bề mặt
điện cực GCE, cacbon pase, hoặc chính điện cực kim loại đó. Thƣờng chế tạo bằng
phƣơng pháp ex situ, điện phân dung dịch chứa Men+ dạng nano (sử dụng phƣơng
pháp von-ampe vòng) để gắn các hạt nano trên bề mặt điện cực [17],… hay phủ trực
tiếp bằng cách nhúng điện cực trong hệ keo nano kim loại hoặc nhỏ giọt dung dịch
keo nano kim loại lên bề mặt điện cực [20, 24],…
ii) Một kiểu điện cực biến tính khác đƣợc nghiên cƣ́u nhiều là điê ̣n cƣ̣c nề n
đƣợc phủ lên bề mặt mô ̣t polyme dẫn điê ̣n . Loại điện cực này đƣợc đặc biệt chú ý
trong các lĩnh vực cảm biến hóa học và cảm biến sinh học. Bởi vì chúng thể hiện
18


nhiều lợi thế trong việc phát hiện một số chất phân tích do tính nhạy cảm, chọn lọc
và tính đồng nhất của chúng trong giai đoạn điện phân làm giàu, kết bám mạnh lên
bề mặt điện cực và sự ổn định hóa học của những màng polyme dẫn điện. Các
polyme này thƣờng đóng vai trò là tác nhân oxy hóa để oxy hóa chất hữu cơ đƣợc
làm giàu trên bề mặt điện cực. Điện cực loại này đƣợc chế tạo đơn giản bằng cách
nhỏ giọt dung dịch polyme (hoặc trộn với một chất kết dính) lên bề mặt điện cực
…một số trƣờng hợp tiến hành quét CV trong dung dịch chứa monomer.
1.2. GIỚI THIỆU CHITOSAN- CHITOSAN POLYTHIOPHEN

1.2.4. Một số đặc trƣng của chitosan – polythiophen
1.2.4.1. Phổ hồng ngoại

Hình 1.3. Phổ IR của CTs – PTH.
Bảng 1.1. Một số dao động đặc trƣng trên phổ IR của CTs – PTH.
Số sóng, cm-1
679 - 617
1155 - 1061
1319

Liên kết
Dao động hóa trị của C-S
Dao động hóa trị của C-O-C (Liên kết β-1,4-glicozit)
Dao động hóa trị của C-N

1647 - 1630

Dao động hóa trị của C=O trong amit và của C=C trong vòng thơm

2959 - 2860

Dao động hóa trị của C-H trong vòng

3449

Dao động hóa trị của N-H, dao động hóa trị của -OH

20



thức C5H4N4O3.
- Tên IUPAC: 7,9–dihydro–1H–purine–2,6,8(3H)–trione
- Khối lƣợng phân tử: 168,11g/mol

21


Tính chất vật lý: UA là chất không mùi, tinh thể dạng bột màu trắng. Khối
lƣợng riêng: 1,87 g/cm3;bị phân hủy ở 300oC.Độ tan trong nƣớc: 6mg/100 mL nƣớc
ở20oC; pKa = 5,6. Nói chung, độ hòa tan trong nƣớc của axit uric là khá thấp, độ
hòa tan của axit uric trong nƣớc nóng nhiều hơn trong nƣớc lạnh và dễ bị kết tinh
lại. Vì vậy đó là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn tới bệnh gout[29].
1.3.2. Ảnh hƣởng của axit uric đến sức khỏe con ngƣời
Axituricđƣợctạothànhtừ cácionvàmuốiđƣợcgọilàurat. Axit uric đƣợc tạo
thành trong cơ thể do quá trình chuyển hóa purin. Sau đó chúng đƣợc hòa tan trong
máu và đƣa đến thận và thải ra ngoài qua nƣớc tiểu. Axit uric tăng có thể do quá
trình tăng purinvà/hoặc giảm thải axit uric quađƣờng nƣớc tiểu hoặc cả hai quá trình
này. Khi nồng độ axit uric tăng cao kéo dài trong máu có thể dẫn đến một
dạng viêm khớp đƣợc biết đến với tên bệnh gout. Các hạt lắng đọng trong và xung
quanh các khớp dẫn đến hậu quả viêm, sƣng và đau khớp, lắng đọng dƣới da tạo
nên các hạt tophi, có thể tạo sỏi thận và suy thận.
Axit uric là nguyên nhântrực tiếp gây ra bệnh gout. Axit uric là sản phẩm
phụ của quá trình chuyển hóa purin trong cơ thể. Đây là một axit yếu nên thƣờng
đƣợc ion hóa thành muối urat hòa tan trong huyết tƣơng và dịch ngoại bào. Nồng độ
bão hòa của muối mononatri urat trong huyết tƣơng là 415 μmol/l (hay > 6,8
mg/dl). Ở nồng độ cao hơn tinh thể urat sẽ bị kết tủa. Trong nƣớc tiểu, axit uric dễ
dàng hòa tan và đƣợc thải ra ngoài. pH có ảnh hƣởng tới sự hòa tan axit uric trong
nƣớc tiểu. Ở pH 5,0, nồng độ bão hòa của axit uric là 390 – 900 μmol/l (hay 6 – 15
mg/dl). Còn ở pH 7,0, nồng độ bão hòa của axit uric là 9480 – 12000 μmol/l (hay
158 – 200mg/dl). Lƣợng axit uric thải ra trong nƣớc tiểu bình thƣờng khoảng trên