Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số nguyên tố đất hiếm nặng với l serin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


NGUYỄN HƢƠNG GIANG

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ
NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN
VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC
CỦA CHÖNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


NGUYỄN HƢƠNG GIANG

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ
NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN
VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC
CỦA CHÖNG

Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ

Mã số: 60. 44. 01. 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ HỮU THIỀNG

THÁI NGUYÊN - 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Hương Giang

XÁC NHẬN CỦA KHOA VÀ CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

TRƢỞNG KHOA HÓA HỌC

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan

PGS.TS. Lê Hữu Thiềng

i


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo-PGS.TS.Lê Hữu Thiềngngười đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và
hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng quản lý đào tạo Sau Đại học,
Khoa Hóa học Trường ĐHSP Thái Nguyên; phòng máy quang phổ, phòng thử hoạt
tính sinh học Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; phòng thí
nghiệm Hóa lý trường Đại Học Sư Phạm I Hà Nội; phòng phân tích Hóa học- viện
Khoa học Sự sống và trung tâm Học liệu Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm
Khoa Hóa học, Khoa Sinh - KTNN Trường ĐHSP Thái Nguyên và các bạn bè đồng
nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này.
Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu,
phòng ĐT -NCKH trường CĐSP Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ và động
viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của mình.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2014
Tác giả

Nguyễn Hương Giang

ii


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ

Lời cam đoan .................................................................................................................. i
Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục biểu bảng ..................................................................................................... iv
Danh mục các hình ........................................................................................................ v
Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 2
1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) và khả năng tạo phức của chúng................. 2
1.1.1. Sơ lược về các NTĐH .......................................................................................... 2
1.1.2. Sơ lược về các nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini ......... 4
1.1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH ...................................................................... 6
1.2. Giới thiệu về aminoaxit, L-serin ............................................................................................. 8
1.2.1. Giới thiệu về aminoaxit ....................................................................................... 8
1.2.2. Giới thiệu về L-serin ............................................................................................ 9
1.3. Sự tạo phức của các aminoaxit với các NTĐH .................................................................. 10
1.4. Hoạt tính sinh học của NTĐH và phức chất của NTĐH với aminoaxit........................... 11
1.4.1. Hoạt tính sinh học của NTĐH ........................................................................... 11
1.4.2. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các α - aminoaxit ........................ 13
1.5. Giới thiệu về cây lúa, protein và enzim và một số chủng vi sinh vật kiểm định ............. 15
1.5.1. Cây lúa ............................................................................................................... 15
1.5.2. Protein và enzim ............................................................................................... 15
1.5.3. Giới thiệu về một số chủng vi sinh vật kiểm định ............................................. 17
1.6. Một số phương pháp nghiên cứu phức rắn .......................................................................... 18
1.6.1. Phương pháp phân tích nhiệt ............................................................................. 18
1.6.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ............................................................... 19
1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện ............................................................................. 20

iii

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ .................................. 22
2.1. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................... 22
2.1.1. Hóa chất ............................................................................................................. 22
2.1.2. Thiết bị ............................................................................................................... 23
2.2. Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của một số NTĐH với L-serin ..................... 23
2.2.1. Tổng hợp phức chất ........................................................................................... 23
2.2.2. Xác định thành phần của các phức chất thu được ............................................. 24
2.2.3. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt ................................ 25
2.2.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ............ 28
2.2.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp đo độ dẫn điện .......................... 31
2.3. Bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất của NTĐH với L-serin ..... 32
2.3.1. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy
mầm và phát triển mầm của hạt thóc ........................................................................... 32
2.3.2. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến một số chỉ tiêu sinh hóa có
trong mầm hạt thóc ........................................................................................................ 37
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 46
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 49


DANH MỤC BIỂU BẢNG
Trang
Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd [6, 8, 15] ................ 5
Bảng 2.1. Thành phần (%)các NTĐH, C, N, Cl của các phức chất ......................................... 25
Bảng 2.2. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất................................................................. 27
Bảng 2.3. Các tần số hấp thụ đặc trưng (cm-1) của L-serin và các phức chất .......................... 30
Bảng 2.4. Độ dẫn điện mol μ (  1.cm 2 .mol 1 ) của các dung dịch trong nước ở 25 ±
0,5 0C. .......................................................................................................................... 32
Bảng 2.5. Ảnh hưởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm của hạt

thóc .............................................................................................................................. 33
Bảng 2.6. Ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự nảy mầm
của hạt thóc ................................................................................................................. 34
Bảng 2.7. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự phát triển
mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 34
Bảng 2.8. Ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự phát triển
mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 36
Bảng 2.9. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lượng protein ................................... 38
Bảng 2.10. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ tyrosin ...................................... 39
Bảng 2.11: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lượng tinh bột ................................ 39
Bảng 2.12. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng
protein trong mầm hạt thóc ....................................................................................... 41
Bảng 2.13. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng
proteaza trong mầm hạt thóc..................................................................................... 42
Bảng 2.14. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng αamilaza trong mầm hạt thóc...................................................................................... 43
Bảng 2.15. Kết quả thử hoạt tính kháng sinh các phức chất ..................................................... 44

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O........................................ 26
Hình 2.2. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Gd(Ser)3Cl3.3H2O ....................................... 26
Hình 2.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-serin ........................................................................... 29
Hình 2.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Eu(Ser)3 Cl3.3H2O .............................................. 29
Hình 2.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Gd(Ser)3 Cl3.3H2O .............................................. 30
Hình 2.6. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O

đến sự phát triển

mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 35
Hình 2.7. Ảnh hưởng của phức chất phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự
phát triển mầm của hạt thóc ...................................................................................... 37
Hình 2.8. Đường chuẩn xác định protein .................................................................................... 38
Hình 2.9. Đường chuẩn xác định proteaza.................................................................................. 39
Hình 2.10: Đường chuẩn xác định α-amilaza ............................................................................. 40

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

1

NTĐH

Nguyên tố đất hiếm

2

Ln

Lantanit

3

Ln3+

Ion Lantanit

4

Ser

L-serin

5

His

L-histidin

6

Asp

Axit L-aspartic

7

leu

Lơxin

8

DTPA

Đietylen triamin pentaaxetic

9

IR

Infared (hồng ngoại)

10

DTA

Differential thermal analysis

11

TGA

Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis

12

ADN

Acid Deoxyribo Nucleic

vi


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nguyên tố đất hiếm (NTĐH) cũng như phức chất
của chúng với các amino axit được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau
như công nghiệp, nông nghiệp, công nghệ sinh học, y dược…
Các amino axit là hợp chất tạp chức có khả năng tạo phức tốt với nhiều ion
kim loại. Dạng L(-  ) của các amino axit có hoạt tính sinh học và có vai trò quan
trọng trong sự sống. Các ion đất hiếm cũng có hoạt tính sinh học và với hàm lượng
rất nhỏ là không độc đối với cơ thể sinh vật. Qua các tài liệu tham khảo cho thấy
phức chất của các NTĐH với những phối tử khác nhau thì có những hoạt tính sinh
học khác nhau.
Phức chất của các NTĐH với phối tử là các amino axit rất đa dạng và phong phú,
đã có nhiều công trình nghiên cứu của phức chất đất hiếm với các phối tử khác nhau như
L-lơxin, L-phenylalanin, L-trytophan... Tuy nhiên các công trình nghiên cứu chưa phủ
kín đối với các amino axit trong đó có phối tử L-serin.
Trên cơ sở đó, tôi lựa chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số
nguyên tố đất hiếm với L-serin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng”.
I. Mục đích nghiên cứu
-

Tổng hợp phức rắn của một số NTĐH với L-serin.

-

Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp vật lí và hóa lí.

-

Tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp được.

II. Nội dung nghiên cứu
1. Tổng hợp các phức chất của Pr, Nd, Sm, Eu, Gd với L-serin
2. Xác định thành phần của các phức chất: kim loại, nitơ, cacbon, clo.
3. Nghiên cứu cấu trúc của các phức chất đã tổng hợp được bằng phương pháp
phổ hồng ngoại (IR), phân tích nhiệt, đo độ dẫn điện.
4. Thử hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp được đối với mầm hạt
thóc và một số vi sinh vật kiểm định.

1


Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) và khả năng tạo phức của chúng
1.1.1. Sơ lược về các NTĐH

1.1.1.1. Đặc điểm chung của các NTĐH
Các NTĐH bao gồm: 3 nguyên tố thuộc nhóm IIIB trong bảng tuần hoàn các
nguyên tố hóa học là scandi (Sc, Z=21), ytri (Y, Z=39), lantan (La, Z=57) và 14
nguyên tố thuộc họ lantanit (Ln) là xeri (Ce, Z=58), praseodim (Pr, Z=59), neodim
(Nd, Z=60), prometi (Pm, Z=61), samari (Sm, Z=62), europi (Eu, Z=63), gadolini
(Gd, Z=64), tecbi (Tb, Z=65), dysprosi (Dy, Z=66), honmi (Ho, Z=67), ecbi (Er,
Z=68), tuli (Tm, Z=69), ytecbi (Yb, Z=70) và lutexi (Lu, Z=71). Tất cả các nguyên tố
này đều có khả năng tồn tại trong tự nhiên, riêng nguyên tố Pm có tính phóng xạ.
Ion Y3+ có bán kính xấp xỉ ion Tb3+ và Dy3+, vì vậy ytri thường gặp trong khoáng
sản lantanit nhóm nặng. Scanđi có tính chất hóa học chiếm vị trí trung gian giữa nhôm,
ytri và các lantanit. Do đó, cả ytri và scanđi cũng được xem thuộc các NTĐH.
Cấu hình electron chung của nguyên tử các nguyên tố lantanit là:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2
n nhận các giá trị từ 0 ÷ 14
m chỉ nhận giá trị là 0 hoặc 1
Dựa vào cấu tạo và cách điền eletron vào obitan 4f, các nguyên tố lantanit
thường được chia thành 2 nhóm:
La
4f05d1
Nhóm xeri

Nhóm tecbi

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

4f2

4f3

4f4

4f5

4f6

4f7

4f75d1

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

4f9

4f10

4f11

4f12

4f13

4f14

4f145d1

2


Các nguyên tố đất hiếm có phân lớp 4f đang được điền electron. Năng lượng
tương đối của các obitan 4f và 5d rất gần nhau và electron dễ được điền vào cả 2
obitan này. Tất cả các nguyên tử của các nguyên tố từ La đến Lu đều không có
electron trên obitan 5d (trừ La, Gd, Lu). Khi bị kích thích một năng lượng nhỏ, một
hoặc hai electron trên obitan 4f (thường là một) nhảy sang obitan 5d, các electron còn
lại bị các electron 5s25p6 chắn với tác dụng bên ngoài nên không có ảnh hưởng quan
trọng đến tính chất của đa số lantanit. Như vậy, tính chất của các các lantanit được
quyết định chủ yếu bởi các electron ở phân lớp 5d16s2. Các lantanit giống với nhiều
nguyên tố d nhóm IIIB có bán kính nguyên tử và ion tương đương [9].
Sự khác nhau trong cấu trúc nguyên tử ở lớp thứ ba từ ngoài vào ít ảnh
hưởng đến tính chất hóa học của các nguyên tố nên các lantanit rất giống nhau.
1.1.1.2. Tính chất chung của các NTĐH
* Tính chất vật lý
 Các NTĐH đều là những kim loại mềm, có màu trắng bạc (riêng Pr, Nd có
màu vàng rất nhạt, ở trạng thái bột có màu xám đen).
 Tương đối mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, độ cứng tăng theo số hiệu
nguyên tử.
 Các NTĐH có độ dẫn điện tương đương thủy ngân(Hg).
 Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng của điện tích hạt
nhân, tuy nhiên chúng thay đổi trong một khoảng rộng so với những giá trị của các

nguyên tố thông thường (riêng Eu và Yb có giá trị cực tiểu).
* Tính chất hóa học
Các lantanit là những kim loại hoạt động, chỉ kém kim loại kiềm, kim loại
kiềm thổ. Các NTĐH nhóm nhẹ hoạt động hơn các NTĐH nhóm nặng, chúng dễ bị
oxi hóa:
Ln + xH2O  [Ln(H2O)x]3+ + 3e (môi trường axit)
Ln + 3OH-  Ln(OH)3 + 3e (môi trường kiềm)
 Kim loại dạng tấm bền trong không khí, trong không khí ẩm tác dụng với
hơi nước và khí cacbonic.
 Ở 200 - 4000 C, các lantanit cháy trong không khí tạo oxit và nitrua.

3


 Tác dụng với halogen ở nhiệt độ không cao, tác dụng với N2, C, S, Si, P, H2
khi đun nóng.
 Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng giải phóng H2.
 Tan dễ dàng trong các dung dịch axit HCl, HNO3, ít tan trong axit HF, H3PO4.
 Không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng.
 Ở nhiệt độ cao, lantanit có thể khử được oxit của nhiều kim loại, ví dụ: oxit
sắt, oxit mangan,… Ce nóng đỏ có thể khử được CO, CO2 thành C [9].
Ngoài những tính chất đặc biệt giống nhau, các lantanit cũng có những tính
chất không giống nhau, từ Ce đến Lu một số tính chất biến đổi tuần tự và một số tính
chất biến đổi tuần hoàn. Sự biến đổi tuần tự các tính chất của chúng được giải thích
bằng sự co lantanit và việc điền electron vào các obitan 4f. Co lantanit là sự giảm bán
kính nguyên tử theo chiều tăng của số thứ tự nguyên tử.
Electron hóa trị của lantanit chủ yếu là các electron 5d16s2 nên số oxi hóa bền và
đặc trưng của chúng là + 3. Tuy nhiên, một số nguyên tố có số oxi hóa thay đổi như Ce
(4f25d06s2), Pr (4f35d06s2), Tb (4f95d06s2), Dy (4f105d06s2) ngoài số oxi hóa + 3 do 1
electron trên obitan 4f chuyển sang obitan 5d, còn có số oxi hóa đặc trưng là + 4 do 2

electron trên obitan 4f chuyển sang obitan 5d. Ngược lại Eu (4f75d06s2), Sm (4f65d06s2),
Tm (4f135d06s2), Yb (4f145d06s2) ngoài số oxi hóa + 3 còn có số oxi hóa + 2 [13].
Khả năng tạo phức của các NTĐH nhóm nhẹ tốt hơn so với các nguyên
tố nhóm nặng.
1.1.2. Sơ lược về các nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini
Các nguyên tố prazeođim (Pr), Neođim (Nd), samari (Sm), europi

(Eu),

gađolini (Gd) thuộc nhóm NTĐH nhẹ (nhóm xeri).
Một số thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd được đưa
ra ở bảng 1.2.

4


Bảng 1.2. Các thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd [9, 12]
NTĐH Prazeođim
Thông số
Khối lƣợng
nguyên tử (đvC)

Neođim

Samari

Europi

Gađolini

59Pr

60Nd

62Sm

63Eu

64Gd

140,91

144,24

150,36

151,96

157,25

Cấu hình electron

[Xe]4f36s2

[Xe]4f46s2 [Xe]4f66s2 [Xe]4f76s2 [Xe]4f75d16s2

Màu

Xám trắng

Trắng bạc

Trắng bạc

Trắng bạc

Trắng bạc

Trạng thái vật chất

Chất rắn

Chất rắn

Chất rắn

Chất rắn

Chất rắn

Nhiệt độ nóng chảy (°C)

935

1024

1072

826

1312

Nhiệt độ sôi (°C)

3017

3210

1794

1529

3273

Mức oxi hóa

+3, +4

+3

+3, +2

+3, +2

+3, +2

1,13

1,14

1,10

1,22

1,20

I1

527

565,8

544,5

547,1

593,4

I2

1020

1110

1070

1085

1170

I3

2086

2114

2260

2404

1990

Lục
phương

Lục
phương

Lục
phương

Lục
phương

Lục phương

Độ âm điện
(thang Pauling)
Năng lƣợng ion hóa
(kJmol−1)

Cấu trúc tinh thể

Tính chất hóa học của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd:
Các NTĐH này thường bị thụ động hóa trong nước nguội, không phản ứng với
kiềm, hidrat amoniac. Là chất khử mạnh, bị nước nóng oxi hóa, phản ứng với axit.
Một số phản ứng:
2Ln + 6H2O(nóng)  2Ln(OH)3 + 3H2
2Ln + 6HCl(loãng)  2LnCl3 + + 3H2
Ln + 6HNO3(đặc)  Ln(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
350 C
12Ln + 11O2  2Ln6O11
0

2Ln + 3Cl2  2LnCl3
3000 C

500800 C
2Ln + 3S   Ln2S3
0

5


1.1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH
So với các nguyên tố họ d, khả năng tạo phức của các NTĐH kém hơn, do các
electron f bị chắn bởi các electron 5s25p6 và các ion Ln3+ có kích thước lớn làm giảm
lực hút tĩnh điện giữa chúng với các phối tử. Vì vậy khả năng tạo phức của các
NTĐH chỉ tương đương các kim loại kiềm thổ. Lực liên kết trong phức chất chủ yếu
do lực hút tĩnh điện.

Giống với ion Ca2+, ion Ln3+ có thể tạo với các phối tử vô cơ thông thường
như Cl-, CN-, NH3, NO3-, SO42-,… những phức chất không bền. Trong dung dịch
loãng những phức chất đó phân li hoàn toàn, trong dung dịch đặc chúng kết tinh ở
dạng muối kép.
Với các phối tử hữu cơ, đặc biệt là các phối tử có dung lượng phối trí lớn và điện
tích âm lớn, ion đất hiếm có thể tạo với chúng những phức chất rất bền. Ví dụ phức chất
của NTĐH với etylen điamin tetraaxetic (EDTA) giá trị lgβ (β là hằng số bền) vào
khoảng 15÷19, với đietylen triamin pentaaxetic (DTPA) khoảng 22 ÷ 23 [12].
Sự tạo thành các phức bền giữa các ion Ln3+ với các phối tử hữu cơ được giải
thích theo hai yếu tố:
Một là do hiệu ứng chelat (hiệu ứng vòng) có bản chất entropi (quá trình tạo
phức vòng gắn liền với sự tăng entropi). Ví dụ với phối tử là DTPA phản ứng tạo
phức với Ln3+ xảy ra:
Ln(H2O)n3+ + DTPA → Ln(H2O)n-8DTPA2- + 8H2O
(bỏ qua sự cân bằng về điện tích)
Trong hệ phức trên, quá trình phản ứng làm tăng số tiểu phân từ 2 đến 9, tăng
entropi của hệ, do đó quá trình tạo phức thuận lợi về entropi. Sự tăng số tiểu phân
càng nhiều thì phức càng bền, các phối tử có dung lượng phối trí càng lớn thì hiệu
ứng vòng càng lớn. Với phối tử là axit imino điaxetic (IMDA) phản ứng tạo phức
với Ln3+ xảy ra:
Ln(H2O)n3+ + 3IMDA → Ln(H2O)n-9IMDA33- + 9H2O
(bỏ qua sự cân bằng về điện tích)
Đối với trường hợp này, số tiểu phân tăng từ 4 đến 10, tăng entropi, phức tạo
thành bền nhưng kém bền hơn so với phức của DTPA.

6


Hai là liên kết giữa ion đất hiếm và phối tử chủ yếu mang bản chất liên kết ion.
Vì vậy điện tích âm của phối tử càng lớn, tương tác tĩnh điện giữa phối tử với ion kim

loại (ion đất hiếm) càng mạnh và do đó phức tạo thành càng bền.
Đối với các phối tử chứa các nguyên tử liên kết tạo phức khác nhau, sự tương
tác giữa các ion Ln3+ với các nguyên tử theo thứ tự O>N>S (giống với các ion kim
loại kiềm thổ). Điều này khác với các ion kim loại chuyển tiếp họ d. Ở các kim loại
chuyển tiếp họ d thứ tự tương tác là N>S>O hoặc S>N>O.
Đặc thù tạo phức của các ion đất hiếm là có số phối trí cao và thay đổi. Trước
đây người ta cho rằng các ion đất hiếm chỉ có số phối trí bằng 6 nhưng những nghiên
cứu về sau đã chứng minh rằng số phối trí của ion đất hiếm trong nhiều trường hợp là
khác nhau và số phối trí 6 không phải là đặc trưng mà có thể là 7, 8, 9, 10, 11 và 12.
Ví dụ số phối trí 8 trong phức chất [Ln(dixet)4-, Ln(NTA)23- ; số phối trí 9 trong phức
chất [Ln(H2O)9]3+; số phối trí 10 trong phức chất HLnEDTA.4H2O; số phối trí 11 có
trong phức chất Ln(Leu)4(NO3)3 và số phối trí 12 trong Ln2(SO4)3.9H2O. Một trong
những nguyên nhân làm cho các NTĐH có số phối trí thay đổi là do các ion đất hiếm
có bán kính lớn. Số phối trí cao và thay đổi của các ion đất hiếm trong phức chất gắn
liền với bản chất ion của liên kết kim loại - phối tử (tính không bão hòa, không định
hướng của các liên kết) trong các phức chất. Bản chất này gắn liền với việc các obitan
4f của các ion đất hiếm chưa được lấp đầy, bị chắn mạnh bởi các electron 5s và 5p,
do đó các cặp electron của các phối tử không thể phân bố trên các obitan này. Tuy
nhiên trong một số phức chất của NTĐH, liên kết của NTĐH với các nguyên tử cho
electron của phối tử mang một phần đặc tính liên kết cộng hóa trị [13].
Do đặc thù tạo phức có số phối trí cao nên các ion Ln3+ có khả năng tạo các
phức chất hỗn hợp không những với các phối tử có dung lượng phối trí thấp mà cả
với những phối tử có dung lượng phối trí cao. Trong nhiều trường hợp phối tử có
dung lượng phối trí cao nhưng không lấp đầy toàn bộ cầu phối trí của ion đất hiếm
mà những vị trí còn lại đang được chiếm bởi các phân tử nước thì những vị trí đó có
thể bị các phân tử ''cho'' của các phối tử khác nào đó vào thay thế.
Đã có một số công trình nghiên cứu về phức chất cacboxylat đất hiếm dạng
phức đơn phối tử và phức hỗn hợp các phối tử [7, 8]

7

1.2. Giới thiệu về aminoaxit, L-serin
1.2.1. Giới thiệu về aminoaxit
Aminoaxit là hợp chất tạp chức vừa có nhóm cacboxyl (-COO-), vừa có nhóm
amin (-NH2). Ngoài hai nhóm chức cơ bản trên nhiều aminoaxit còn chứa các nhóm
khác như: -OH, -SH…
Dựa vào cấu tạo, các aminoaxit được chia làm hai loại: aminoaxit mạch không
vòng và aminoaxit thơm. Đối với các aminoaxit mạch không vòng, tùy theo vị trí của
nhóm amino so với nhóm cacboxyl trong mạch cacbon người ta phân biệt  ,  ,  ,  aminoaxit.

NH2

NH2

R – CH – COOH

R – CH – CH2 – COOOH

 - aminoaxit

 - aminoaxit

Với aminoaxit, dựa vào số lượng nhóm -NH2 và nhóm -COO- trong phân tử mà
người ta lại phân biệt:
- Aminoaxit trung tính (monoamino monocacboxyl)
- Aminoaxit axit (monoamino đicacboxyl)
- Aminoaxit bazơ (điamino monocacboxyl)
Các  - aminoaxit là những hợp phần của protein, chúng tham gia vào các quá
trình sinh hóa quan trọng nhất [2].

Trừ glixin, tất cả  - aminoaxit đều có tính quang hoạt. Trong phân tử các
aminoaxit có đồng thời nhóm cacboxyl và nhóm amin làm cho aminoaxit có tính lưỡng
tính. Trong dung môi là nước aminoaxit tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực:
R – CH – COO-  R – CH – COOH
NH2

NH3+

Tùy thuộc vào giá trị pH của môi trường mà ion lưỡng cực có thể chuyển
thành ion mang điện âm hoặc dương. Giá trị pH của môi trường mà ở đó aminoaxit
không bị chuyển dưới tác dụng của điện trường được gọi là điểm đẳng điện của
aminoaxit, kí hiệu là pI. Các aminoaxit khác nhau thì có giá trị pI khác nhau, cụ thể:
8


-

Aminoaxit có tính axit: pI = 3,0  3,2

-

Aminoaxit trung tính: pI = 5,6  7,0

-

Aminoaxit có tính bazơ: pI = 9,7  10,8

Với các aminoaxit trung tính có nhóm R không mang điện thì pI được xác định
bằng trung bình cộng các giá trị pKb của nhóm cacboxyl.
Tùy thuộc vào pH của môi trường mà các aminoaxit tồn tại ở các dạng khác nhau.

Hầu hết các  - aminoaxit đều tan tốt trong dung môi phân cực như amoniac,
nước,... tan kém trong dung môi không phân cực hoặc ít phân cực [10].
Các aminoaxit có vai trò đặc biệt quan trọng vì nó là nguyên liệu trong quá
trình tổng hợp protein và có các hoạt tính sinh học khác nhau.
1.2.2. Giới thiệu về L-serin
Serin là aminoaxit có R phân cực, không tích điện, là một trong 20 aminoaxit
có trong protein.
Công thức phân tử: C3H7NO3
Tên quốc tế là: 2-amino-3-hydroxypropanoic axit
Viết tắt: Ser
Khối lượng mol phân tử: 105,09 g.mol-1
Công thức cấu tạo:
NH2
HO – CH2 – CH – COOH
+ Trong môi trường axit có cân bằng:
NH3+

NH2

HO – CH2 – CH – COOH + H+  HO – CH2 – CH – COOH
+ Trong môi trường kiềm có cân bằng:
NH3+

NH2

HO – CH2 – CH – COOH + OH-  HO – CH2 – CH – COO- + H2O
Vì trong phân tử có một nhóm cacboxyl nên người ta thường kí hiệu là HSer,
trong môi trường axit là H2Ser+

9

Serin là tinh thể màu trắng, có vị ngọt lợ không tan trong ete, ít tan trong rượu
nhưng tan tốt trong nước (độ tan ở 200C: 250mg/ml) tạo môi trường axit yếu, pKa =
2,21, nhiệt độ nóng chảy 2460C [1].
Serin đóng một vai trò quan trọng trong chức năng xúc tác của nhiều enzim, là
một axit amin thiết yếu vì trong quá trình chuyển hóa chất béo và axit béo và tăng
trưởng cơ bắp nó có vai trò giúp globulin miễn dịch và kháng thể sản xuất, duy trì
một hệ thống miễn dịch khỏe mạnh [21].
1.3. Sự tạo phức của các aminoaxit với các NTĐH
Một trong những hợp chất hữu cơ tạo được phức bền với NTĐH là
aminoaxit. Có nhiều quan điểm khác nhau về sự tạo phức giữa NTĐH và
aminoaxit:
Theo tác giả L.A. Trugaep thì trong phức chất của kim loại với aminoaxit, liên
kết tạo thành đồng thời với nhóm cacboxyl và nhóm amino. Tùy theo sự sắp xếp tương
hỗ của các nhóm này mà phức chất tạo thành là hợp chất vòng có số cạnh khác nhau
(hợp chất chelat) như 3, 4, 5, 6 cạnh… Độ bền của phức chất phụ thuộc vào số cạnh,
trong đó vòng 5, 6 cạnh là bền nhất.
E.O. Zeviagiep cho rằng phản ứng này không xảy ra trong môi trường axit
hoặc trung tính, sự tạo thành các hợp chất vòng chỉ xảy ra khi kiềm hóa dung dịch.
Tuy nhiên ở pH cao xảy ra sự phân hủy phức tạo thành các hiđroxit đất hiếm [13].
Phức tạo bởi các NTĐH và aminoaxit trong dung dịch thường là phức bậc. Sự
tạo thành các phức bậc được xác nhận khi nghiên cứu tương tác giữa các NTĐH với
glyxin và alanin bằng phương pháp đo độ dẫn điện riêng.
Đối với aminoaxit, anion của aminoaxit H2NCHRCOO- chứa 3 nhóm cho
electron (N: , O: , O=) trong đó oxi của nhóm xeton ít khi liên kết với ion kim loại cùng
với 2 nhóm kia, vì khi liên kết như vậy sẽ tạo vòng 4 cạnh không bền.
Đối với các aminoaxit có nhóm chức ở mạch nhánh, nếu nhóm chức này mang
điện tích dương, ví dụ như acginat thì độ bền của phức giảm đi chút ít do sự đẩy tĩnh
điện. Nếu các nhóm này mang điện tích âm như glutamat thì chúng có thể tham gia

tạo liên kết để tạo thành phức chất hai nhân bền (một phân tử nước đóng vai trò là cầu
nối) [13].

10


Một nhóm tác giả khác đã nghiên cứu sự tạo phức của axit L–aspartic với
NTĐH nhẹ, theo kết quả nghiên cứu cho thấy mỗi phân tử axit L–aspartic sử dụng
một nhóm -NH2 và một nhóm -COOH để liên kết. Liên kết thứ nhất được thực hiện
qua nguyên tử nitơ của nhóm -NH2 theo cơ chế cho - nhận, liên kết thứ hai liên kết
qua nguyên tử oxi của nhóm -COOH lại có đặc tính ion nhiều hơn.
Trong những năm gần đây đã có một số công trình nghiên cứu về phức của
NTĐH với amino axit [17, 19, 22, 23, 25, 27, 28]...
Luận văn này đề cập đến vấn đề tổng hợp, nghiên cứu phức chất của Pr3+,
Nd3+, Sm3+,Eu3+, Gd3+ với L-serin.
1.4. Hoạt tính sinh học của NTĐH và phức chất của NTĐH với aminoaxit
1.4.1. Hoạt tính sinh học của NTĐH
Theo kết luận của các nhà khoa học, đất hiếm ngày càng trở nên quan trọng và
không thể thiếu trong việc phát triển các sản phẩm công nghệ tiên tiến. Các kim loại này
có thể được coi như vũ khí kinh tế của thế kỉ XXI. Đất hiếm là khoáng sản chiến lược có
giá trị đặc biệt không thể thay thế và đóng vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực: điện tử,
kĩ thuật nguyên tử, chế tạo máy, công nghiệp hoá chất, công nghiệp hạt nhân, công nghệ
thông tin, quốc phòng, hàng không vũ trụ đến lĩnh vực luyện kim và cả chăn nuôi, trồng
trọt. Các nhà phân tích nói rằng không có những kim loại này, nhiều nền kinh tế hiện đại
sẽ ngừng vận hành [21].
Các NTĐH có trong thành phần của một số hợp kim làm tăng thêm các tính
chất quý báu của kim loại, được dùng để sản xuất gang biến tính, thép đặc biệt,...
Tecbi được dùng làm chất hoạt hóa trong chất phát quang, vật liệu laze.
Dysprozi được sử dụng, kết hợp với vanadi và các nguyên tố khác, để chế tạo
vật liệu laze.

Một số NTĐH có tiết diện bắt nơtron lớn nên dùng hấp thụ nơtron trong các lò
phản ứng hạt nhân.
Một số hợp kim của samari: SmCo6, SmFeCu có từ tính mạnh (mạnh gấp 5 - 6
lần nam châm làm bằng sắt) được dùng làm nam châm với ưu điểm vừa nhẹ, giá thành
lại hạ (giá thành giảm tới 50 %).

11


Các oxit của NTĐH thường được dùng làm chất xúc tác hoặc chất kích hoạt
chất xúc tác. La2O3 dùng chế tạo thủy tinh quang học (kính hấp thụ tia hồng ngoại,
kính camera, ống kính viễn vọng,...).
Kim loại đất hiếm không chỉ có vai trò ngày càng lớn và tối cần thiết đối với các
ngành công nghiệp mũi nhọn tại các quốc gia phát triển mà nó còn là nguyên liệu quan
trọng đối với việc phát triển các dạng năng lượng không gây ô nhiễm môi trường.
Ngoài ra đất hiếm còn có vai trò quan trọng trong lĩnh vực nông nghiệp. Kết
quả phân tích cho thấy: trong đất trồng thường chứa từ 0,0015 - 0,0020% Ln2O3 (Các
NTĐH tồn tại trong tự nhiên dưới dạng các oxit đất hiếm Ln2O3). Trong quá trình
sinh trưởng, cây trồng có hấp thụ đất hiếm từ đất nhằm đáp ứng cho nhu cầu sinh
trưởng, phát triển bình thường của nó. Việc nghiên cứu và sử dụng đất hiếm như một
loại phân bón vi lượng trong sản xuất nông nghiệp đã làm tăng khả năng phát triển bộ
rễ, tăng khả năng chịu hạn, kháng sâu bệnh, khả năng hấp thụ dinh dưỡng với mục
tiêu tăng năng suất và chất lượng nông sản.
Theo số liệu thống kê các kết quả sử dụng phân bón vi lượng đất hiếm trên thế
giới cho thấy: khi bón 150 - 525 g/ha cho lúa mì ở giai đoạn ngâm ủ hạt và khi có 3 4 lá làm tăng năng suất 187,5 - 262,5 kg/ha (5 - 15%); với cây lúa, nếu bón 150-450
g/ha (0,01%) lúc gieo hoặc nhổ mạ sẽ làm tăng năng suất 300 - 600 kg/ha (4-12%);
với cây bắp cải, bón 750-1500 g/ha vào giai đoạn cây có 5 - 8 lá sẽ làm tăng năng
suất 7500 kg/ha (15%)...
Ở Việt Nam, các NTĐH đã được đưa vào phân bón vi lượng phục vụ cho nông
nghiệp và đã thu được nhiều kết quả khả quan. Trong những năm gần đây, phân bón

vi lượng đất hiếm được sử dụng rộng rãi cho nhiều loại cây trồng như cây công
nghiệp (cà phê, chè...), cây ăn quả (vải thiều, cam, quýt, dâu tây...), cây lương thực
(lúa, ngô), rau màu, thực phẩm (các loại rau ăn quả, ăn lá, ăn củ, đậu đỗ), hoa, cây
cảnh, cỏ chăn nuôi...
Khi sử dụng phân bón vi lượng đất hiếm tại các vùng trồng chè lớn như Tuyên
Quang, Yên Bái, Phú Thọ, Thái Nguyên; không chỉ làm tăng năng suất chè từ 15 30%, tỉ lệ chè loại A tăng 33% mà chất lượng của sản phẩm cũng được nâng lên rõ
rệt như: tăng hương vị chè, giảm độ đắng; với cây dâu tằm năng suất tăng 43%, chất
12


lượng tốt, tằm ăn khoẻ, năng suất kén tăng, các loại cây ăn quả như vải thiều ở Lục
Ngạn, bưởi Đoan Hùng ở Phú Thọ, nhãn lồng, cà phê… đều cho kết quả rất tốt, cây
sinh trưởng tốt, chịu hạn, kháng bệnh tốt, năng suất thu hoạch cao hơn, chất lượng
sản phẩm tốt hơn, góp phần hạ chi phí đầu tư cho nông dân [21].
1.4.2. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các α - aminoaxit
Hoạt tính sinh học của các phức chất nói chung được phát hiện từ đầu thế kỉ XIX.
Phức chất của các aminoaxit được ứng dụng nhiều trong nông nghiệp và y học. Trong
nông nghiệp, phân bón có thành phần phức vòng của các kim loại chuyển tiếp, NTĐH
cho hiệu quả cao hơn nhiều so với các loại phân vô cơ, hữu cơ truyền thống, vì chúng
có những đặc tính: dễ hấp thụ, bền trong khoảng pH rộng, không bị các vi khuẩn phá
hủy trong thời gian dài, có thể loại được các tác nhân gây độc hại cho con người, gia
súc và môi trường như các kim loại nặng, ion NO3-. Mặt khác chúng bổ sung các
nguyên tố cần thiết cho cây, mà các nguyên tố này trong đất càng nghèo đi do quá trình
photphat hóa, sunfat hóa, trôi rữa,...
Trên thế giới, ở nhiều nước như Anh, Mỹ, Liên Xô cũ đã sử dụng phức chất dạng
vòng càng của các kim loại sinh học vào ngành trồng trọt, nhằm làm tăng năng suất
mùa màng, chống bệnh vàng lá, rụng quả xanh,...
Phức chất của NTĐH với một số aminoaxit có hoạt tính sinh học, có thể nâng cao
năng suất, chất lượng vật nuôi và cây trồng: lúa mì tăng 11,7%; chè tăng 21,53%. Các
viên thuốc chứa lượng nhỏ các NTĐH đang được chỉ định thử nghiệm trên thực tế lâm

sàng, tạo ra nhiều triển vọng nghiên cứu chúng trong y học. Phức chất của axit aspactic
với Ln3+ có tác dụng làm giảm hàm lượng đường trong máu và nước tiểu.
Độc tính của NTĐH đã được làm rõ, kết quả nghiên cứu của nhiều công trình
cho thấy hàm lượng đất hiếm oxit trung bình trên trái đất là 0,015  0,02%. Tất cả
các cây đều chứa đất hiếm, trung bình 0,003% khối lượng sạch. Hàm lượng NTĐH
trong ngũ cốc là 0,1  0,15 ppm, trong tro động vật là 0,8%. Đất hiếm tham gia vào
chu trình thức ăn sinh học trong tự nhiên. Cơ thể con người trong điều kiện bình
thường hấp thụ khoảng 2 mg NTĐH trong mỗi ngày từ thức ăn và nước uống. Phân
tích trong cây ngô được xử lý bằng NTĐH cho thấy giữa mẫu nghiên cứu và mẫu so
sánh không có sự thay đổi đáng kể về hàm lượng các NTĐH. Việc sử dụng lượng nhỏ
13


các NTĐH làm thức ăn cho gia cầm cho thấy chúng vô hại đối với môi trường và chất
lượng thịt, không thấy dấu hiệu của sự tích luỹ đất hiếm trong thịt của cá và gia cầm.
Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra việc sử dụng một liều lượng nhất định các NTĐH là an
toàn cho người và động vật.
Trong y học, phức của axit aspactic với các NTĐH hóa trị III và kẽm có tính
chất làm giảm hàm lượng đường trong máu và nước tiểu. Sự hấp thụ và trao đổi chất
của một vài α - aminoaxit có liên quan đến tế bào ung thư của cơ thể [13].
Các phức chất của NTĐH với các aminoaxit đã được nghiên cứu từ lâu nhưng
hiện nay chúng vẫn nhận được sự chú ý của nhiều nhà hóa học trong và ngoài nước.
Càng ngày người ta càng tìm thấy thêm những ứng dụng mới của các phức chất của
NTĐH với aminoaxit như: phức chất hỗn hợp molypdat neodim với glutamat được
ứng dụng để kiểm tra hoạt tính sinh học của chúng thông qua quá trình thăm dò sự
sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương. Với phương pháp pha chế dung dịch
phức chất này ở các nồng độ thích hợp để ngâm hạt đậu và phun lên lá cây đậu tương
đã thu được kết quả rất tốt; cụ thể chiều cao, diện tích lá, trọng lượng tươi và trọng
lượng khô của cây đậu tương ở giai đoạn ra hoa đều tăng lên; rút ngắn được thời gian
ra hoa; làm tăng cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của cây; tăng hàm lượng

protein và lipit trong hạt [21]. Ở nước ta trong những năm gần đây có một số công trình
thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với aminoaxit [14, 15, 16, 24, 29].
Tuy nhiên số công trình nghiên cứu về phức chất của NTĐH với các aminoaxit,
đặc biệt là nghiên cứu hoạt tính sinh học của chúng còn rất ít. Mặt khác, Việt Nam là
nước có nguồn tài nguyên đất hiếm tương đối dồi dào, tổng trữ lượng đứng hàng thứ
8 trên thế giới (tính đến năm 2013) [21]. Hiện nay việc nghiên cứu khai thác sử dụng
chúng đang được nhà nước ta quan tâm đặc biệt. Vì vậy, việc tổng hợp, nghiên cứu
phức chất của NTĐH với L-serin và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng là có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn.

14


1.5. Giới thiệu về cây lúa, protein và enzim và một số chủng vi sinh vật kiểm định
1.5.1. Cây lúa
Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô,
lúa mì, sắn và khoai tây. Lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu
vực đông nam châu Á và châu Phi. Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ
lượng calo tiêu thụ bởi con người. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát
bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu.
Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu
Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm cho lúa trở thành loại lương thực được con
người tiêu thụ nhiều nhất.
Các giai đoạn phát triển của cây lúa:

Trong đó giai đoạn quan trọng nhất là giai đoạn chọn hạt giống, xử lí hạt trước
khi gieo mạ. Ở giai đoạn này, hạt thóc rất nhạy cảm với các tác động bên ngoài như
nhiệt độ, độ ẩm, chất kích thích hay ức chế…[21].
1.5.2. Protein và enzim
● Protein: là các polime có khối lượng phân tử lớn, chủ yếu bao gồm các

L(α)aminoaxit kết hợp với nhau qua liên kết peptit. Protein là thành phần không thể
thiếu được của tất cả các cơ thể sinh vật nhưng lại có tính đặc thù cao cho loài, từng cá
thể của cùng một loài, từng cơ quan, mô của cùng một cá thể. Protein rất đa dạng về
cấu trúc và chức năng, là nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sống. Có thể kể
đến một số chức năng quan trọng của protein như: xúc tác, vận tải chuyển động, bảo
vệ, truyền xung thần kinh, điều hòa, kiến tạo chống đỡ cơ học, dự trữ năng lượng…

15


Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố C, H, O, N một số còn có một lượng
nhỏ S. Ngoài các nguyên tố trên, protein còn chứa một lượng rất ít các nguyên tố
khác như P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca, …
Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn
phân là axit amin. Protein là vật liệu cấu trúc của tế bào. Thiếu protein dẫn đến suy
dinh dưỡng, chậm lớn, suy giảm miễn dịch, ảnh hưởng xấu đến chức năng của các cơ
quan trong cơ thể sinh vật (thực vật) [21].
● Proteaza (peptit - hidrolaza 3.4) là enzim xúc tác quá trình thủy phân liên
kết peptit (-CO-NH-)n trong phân tử protein, phân tử polypeptit đến sản phẩm cuối
cùng là các axit amin. Ngoài ra, nhiều proteaza cũng có khả năng thủy phân liên kết
este và vận chuyển axit amin.
Proteaza cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ tế
bào, cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng từ vi sinh vật
(vi khuẩn, nấm, virut) đến thực vật (đu đủ, dứa…) và động vật (gan, dạ dày bê…). Trong
cơ thể, các proteaza đảm nhiệm nhiều chức năng sinh lý như: hoạt hóa zymogen, đông
máu và phân hủy sợi fibrin của cục máu đông, giải phóng hormon và các peptit có hoạt
tính sinh học từ các tiền chất, vận chuyển protein qua màng…Ngoài ra, các proteaza có
thể hoạt động như các yếu tố phát triển của cả tế bào ác tính và tế bào bình thường đó là
tăng sự phân chia tế bào, sinh tổng hợp ADN... [5]
● Amilaza là enzim xúc tác thuỷ phân tinh bột và các polyose tương tự như

dextrin, glicogen... Nhóm enzim này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong công
nghiệp bánh mì, thực phẩm, dệt và giấy... chiếm khoảng 25% nguồn enzim trên thị
trường, enzim amilaza gần như để thay thế cho công nghiệp thuỷ phân tinh bột bằng
phương pháp hóa học.
Trong hệ enzim này, α - amilaza là enzim xúc tác sự thuỷ phân liên kết α - 1,4 glucozit nội mạch, sản phẩm thuỷ phân tinh bột chủ yếu là các dextrin phân tử thấp
không cho phản ứng màu với iôt và một ít mantozơ. Đây là nhóm enzim tương đối
bền vững với các tác dụng của nhiệt, đặc biệt α - amilaza của vi khuẩn có tính bền
nhiệt cao, chúng có thể giữ được hoạt tính ở 70 – 900C. Nhờ đặc tính này mà α amilaza của vi khuẩn được dùng dịch hoá tinh bột, làm giảm độ nhớt của dịch hồ,
được dùng trong sản xuất đường mật ngô và sôcôla, trong sản xuất bia, sản xuất
16