Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin từ hoa dâm bụt ứng dụng làm giấy chỉ thị an toàn trong phân tích hóa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THAM DỰ CUỘC THI TRI THỨC TRẺ VÌ GIÁO DỤC

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH
ANTHOCYANIN TỪ HOA DÂM BỤT
ỨNG DỤNG LÀM GIẤY CHỈ THỊ AN
TOÀN TRONG PHÂN TÍCH HÓA HỌC
Nhóm nghiên cứu
ThS. Nguyễn Thị Thùy Linh
DS. Vũ Thị Thu Thùy
Nơi thực hiện :
Bộ môn Hóa phân tích – Độc chất
Trường Đại học Dược Hà Nội
Địa chỉ liên hệ
DT 0977663687

HÀ NỘI – 2016


1

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................... 3
1.1.

1.2.

1.3.

Cây hoa dâm bụt .......................................................................................... 3
1.1.1.

Tên gọi và phân loại ...........................................................................3

1.1.2.

Mô tả thực vật ......................................................................................3

1.1.3.

Phân bố.................................................................................................4

1.1.4.

Thành phần hóa học ............................................................................4

1.1.5.

Công dụng ............................................................................................4

Anthocyanin ................................................................................................. 5
1.2.1.

Giới thiệu .............................................................................................5

1.2.2.

Cấu trúc hóa học ..................................................................................5

1.2.3.

Tính chất hóa lý của Anthocyanin .....................................................8

1.2.4.

Vai trò của Anthocyanin trong một số lĩnh vực ..............................10

Tổng quan chất chỉ thị ................................................................................ 12

1.4. Kỹ thuật đo quang phổ vi sai...…………………………………………….14
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......... 15
2.1.

Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 15

2.2.

Nguyên vật liệu – thiết bị ........................................................................... 15

2.3.

2.2.1.

Nguyên vật liệu .................................................................................15

2.2.2.

Thiết bị .......................................................................................... 16

Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 17


2

2.4.

Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 17
2.4.1.

Quy trình phân tích............................................................................17

2.4.2.

Sơ đồ quá trình nghiên cứu ...............................................................21

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................. 22
3.1. Khảo sát điều kiện chiết Anthocyanin…………………………… 22

3.2.

3.1.1.

Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết mẫu ...................................................24

3.1.2.

Tính hàm lượng Anthocyanin trong dịch chiết…………………… 24

Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu của Anthocyanin………………... 27

3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của dịch chiết Anthocyanin tại các pH đến λmax.. 30
3.4. Xác định khoảng đổi màu của chất chỉ thị Anthocyanin .............................31
3.5.

Ứng dụng của Anthocyanin ....................................................................... 33
3.5.1. Ứng dụng dịch chiết làm chỉ thị màu trong chuẩn độ acid-base ..... 33
3.5.2. Nghiên cứu làm giấy chỉ thị để phát hiện nhanh pH môi trường

35

3.5.3. Ứng dụng trong kiểm nghiệm thuốc .......................................... 40
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................... 41
4.1.

Kết luận ...................................................................................................... 41

4.2.

Kiến nghị .................................................................................................... 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 43
PHỤ LỤC .................................................................................................. 47
Phụ lục 1: Độ hấp thụ của Anthocyanin tại các dung môi chiết suất khác nhau
Phụ lục 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến màu Anthocyanin

47

……………. 48


3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tiếng anh

Tiếng việt

UV

Ultraviolet

Tử ngoại

UV-VIS

Ultraviolet visible

Phổ tử ngoại-Khả kiến

RSD(%) Relative Standard Deviation

Độ lệch chuẩn tương đối

SD

Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

v/v

Volume/volume

Thể tích/thể tích

w/w

Weight/weight

Khối lượng/khối lượng

pH

Potential of hydrogen

Cya

Cyanidin

Antho

Anthocyanin

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

CTM

Chỉ thị màu

BHA

2-tert-butyl-4-hidroxyanisol


4

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Cấu trúc cơ bản của các chất trong nhóm Anthocyanin

7

Bảng 1.2. Một số chất chỉ thị thường dùng trong chuẩn độ acid – base

13

Bảng 3.1. Kết quả xác định độ ẩm

25

Bảng 3.2. Kết quả thực nghiệm hàm lượng dịch chiết Anthocyanin

26

Bảng 3.3. Kết quả so màu

32

Bảng 3.4. Khoảng đổi màu của Anthocyanin

32

Bảng 3.5. Kết quả xác định nồng độ NaOH bằng H2C2O4 0,1000N

33

Bảng 3.6. Bảng khảo sát nồng độ Anthocyanin tẩm vào giấy chỉ thị

35


5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Tên hình

Trang

Hình 1.1. Cấu trúc cơ bản aglycon của Anthocyanin

6

Hình 1.2. Sự phụ thuộc cấu trúc Anthocyanin vào pH

9

Hình 2.1. Hoa dâm bụt

15

Hình 2.2. Phổ hấp thụ Anthocyanin tại pH=1 và pH=4,5

18

Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu

21

Hình 3.1. Phổ hấp thụ của Anthocyanin

22

Hình 3.2. Sơ đồ tiến hành xử lý mẫu

23

Hình 3.3. Độ hấp thụ Anthocyanin theo hệ dung môi C2H5OH – H2O khác
nhau

24

Hình 3.4. Màu của Anthocyanin tại các pH=1 đến pH=14

29

Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến λmax

30

Hình 3.6. Sự thay đổi cấu trúc Anthocyanin vào pH

31

Hình 3.7. Màu của Anthocyanin tại pH=5 đến pH=7,5

32

Hình 3.8. Chuẩn độ NaOH bằng H2C2O4 0,1000N

34

Hình 3.9. Kết quả khảo sát nồng độ Anthocyanin tẩm vào giấy

36

6

Hình 3.10. Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ nhạy của giấy chỉ thị
Anhocyanin trong môi trường pH khác nhau

37

Hình 3.11. Quy trình làm giấy chỉ thị

38

Hình 3.12. Màu của giấy chỉ thị Anthocyanin theo pH

39

Hình 3.13. . Sự đổi màu của giấy chỉ thị trên một số thuốc có tính acid,
base

40


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, chất màu tự nhiên đang ngày càng được quan tâm, bởi nó là chất
tạo màu không độc hại, thân thiện với môi trường và được ứng dụng rộng rãi cho
nhiều ngành công nghiệp. Anthocyanin là họ màu rất phổ biến, tồn tại trong hầu
hết các thực vật bậc cao và được tìm thấy trong một số loại rau, hoa, quả, hạt, có
màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô, đài hoa Hibiscus,

đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ. Trong số đó, Hibiscus Rosa-Sinensis
(Cây hoa dâm bụt) là nguyên liệu có hàm lượng Anthocyanin khá cao.
Nhiều nghiên cứu đã cho thấy Anthocyanin trong Hibiscus không những
tạo màu tốt mà còn có tác dụng tốt đối với sức khoẻ con người và động vật. Vì
thế, nó được sử dụng rộng rãi để làm thuốc, màu thực phẩm, các sản phẩm sử
dụng trong gia đình hay dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc.
Ngoài ra, đặc tính đặc biệt của chất màu Anthocyanin là thay đổi màu theo
pH môi trường. Do đó, Anthocyanin hoàn toàn có thể dùng làm chất chỉ thị để
xác định nhanh môi trường pH. Vai trò làm giấy chỉ thị chính là sự tiện dụng của
nó. Chỉ cần một mẩu giấy nhỏ hay lượng nhỏ, ta có thể biết dung dịch đang sử
dụng có tính acid hay base và độ mạnh yếu của tính acid/base( một cách tương
đối) dựa vào sự thay đổi đậm nhạt của màu sắc. Hiện nay, những chất chỉ thị
tổng hợp như chỉ thị vạn năng, methyl da cam, phenolphtalein… có nhiều hàng
giả, hàng nhái và có xuất xứ không rõ ràng nên ảnh hưởng đến kết quả nghiên
cứu và thí nghiệm. Do vậy, nghiên cứu sử dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị là
việc làm cần thiết nhằm phát triển hơn nữa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc
thiên nhiên, đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững đang được đặt ra cấp bách hiện
nay. Tuy nhiên, ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị an toàn, “thông minh”
trong hóa học phân tích và phân tích thực phẩm cho đến nay vẫn chưa được đề


2

cập một cách đầy đủ, hệ thống. Đây cũng là hướng nghiên cứu chúng tôi lựa
chọn đó là:
“Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin từ hoa dâm bụt ứng dụng làm
giấy chỉ thị an toàn trong phân tích hóa học.”
Mục tiêu của đề tài là:
1. Khảo sát được điều kiện chiết tách Anthocyanin từ Hoa dâm bụt
2. Nghiên cứu được ứng dụng của Anthocyanin làm giấy chỉ thị an toàn

trong phân tích hóa học.


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Cây hoa dâm bụt
1.1.1. Tên gọi và phân loại [18]
a. Tên gọi
- Tên gọi Tên khoa học: Hibiscus rosa-sinensis L
- Tên khác Rose – mallow, chinese hibiscus, chinese rose.
- Tên tiếng anh: Roselle.
- Tên thường gọi: Bông bụt, Bụp.
b. Phân loại
Theo phân loại thực vật học, cây Hoa dâm bụt được sắp xếp theo trình tự:
Giới (kingdom)

: Thực vật (Plantae)

(Không được xếp hạng)

: Cây hạt kín (Angiosperm)

Ngành

: Ngọc Lan (Magnoliophyta)

Lớp

: Ngọc Lan (Magnoliopsida)

Bộ (order )

: Bông Malvales

Họ (family)

: Bông (Malvaceae)

Chi (genus)

: Dâm bụt (Hibiscus)

Loài (species)

: Hibiscus

Tên khoa học

: Hibiscus rosa sinensis.

1.1.2. Mô tả thực vật
Cây hoa dâm bụt thuộc loại cây bụi lớn, cao 4 - 5m; cành nhánh dày đặc,
mọc sát gốc, thường dùng làm cảnh.
Rễ cây hình trụ dài 5-15 cm và đường kính 2 cm, màu trắng tới màu nâu
nhạt, bẻ gãy thấy như xơ, thớ. Rễ có vị ngọt và có chất nhầy [18]


4

Lá có hình bầu dục, nhọn đầu, tròn gốc, mép có răng to, có chất
nhầy…[18, 23]
Quanh năm có hoa Tràng gồm 5 cánh hoa, màu đỏ và đường kính khoảng 3
inch, lớn xếp xoắn sát đè lên nhau. Nhị nhiều tập hợp trên một trụ dài thẳng hay hơi
cong. Thực tế, ngày nay, hoa có rất nhiều màu như vàng, tím cà, hồng, trắng… Có
một đặc điểm là hoa rất nhanh tàn, mỗi hoa sẽ chỉ kéo dài một hoặc hai ngày [13]
Quả là một quả nang tròn dài khoảng 3 cm, rất khó hình thành [18]
1.1.2. Phân bố
Hibiscus rosa-sinensis có nguồn gốc nhiệt đới châu Á (Trung Quốc). Cây
Hoa dâm bụt có ở khắp nơi trên thế giới nhưng được tập trung nhiều nhất ở các
vùng nhiệt đới [12, 17]
Ở Việt Nam, Hibiscus rosa-sinensis được trồng ở khắp nơi, đặc biệt ở miền
Nam nước ta. Hiện nay, dâm bụt có nhiều giống, rất phong phú, đa dạng về hình
thái và màu sắc.
1.1.3. Thành phần hóa học
Hoa dâm bụt rất giàu polyphenol, flavonoid và anthocyanins [23]
Lá và thân cây có chứa β-sitosterol, stigmasterol, taraxeryl acetate và ba
hợp chất cyclopropane và các dẫn xuất của họ [18]
Hoa dâm bụt chứa cyanidin diglucoside, flavonoid và vitamin, thiamine,
riboflavin, niacin và axit ascorbic (Ghani, 2003). Quercetin-3-diglucoside, 3,7diglucoside, cyanidin-3,5-diglucoside và cyanidin-3-sophoroside-5 glucoside đã
được phân lập từ hoa vàng; tất cả hợp chất ở trên và kaempferol3xylosylglucoside đã được phân lập từ nhụy hoa (Rastogi & Mehrotra, 1993) [18]
1.1.4. Công dụng
a. Trong ngành dược


5

Lá, hoa và rễ của cây hoa dâm bụt đã được biết đến là có tính chất như kích
thích tình dục, rong kinh, tránh thai, thuốc nhuận tràng,… [12]
Ngoài ra, cây hoa dâm bụt còn có hoạt tính kháng nấm và một trong những

thành phần của nó đã được tìm thấy khả năng chống lại tế bào ung thư ở người
trong nhiều giai đoạn phân chia tế bào. Mặt khác, nó có khả năng cung cấp hợp
chất có hoạt tính sinh học hoạt động như chất chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch
và có khả năng ngăn chặn sự gia tăng của tế bào ác tính [20, 24]
b. Công dụng đối với cảnh quan
Hiện nay, cây hoa dâm bụt có khoảng 100 loại được sử dụng trang trí. Hoa
có nhiều màu sắc phong phú như: trắng, đỏ, vàng, xanh, xám, cam, tím, nâu,
hồng, xanh lá cây, tím,… [15, 17]
Cây phù hợp trồng làm hàng rào quanh khuôn viên vườn, viền lối đi hoặc
viền trong các khuôn viên đô thị. Ngoài ra, chúng ta cũng có thể trồng cây
trong chậu cảnh để trang trí ban công, sân thượng hoặc đặt bàn trang trí nội thất.
1.2. Anthocyanin
1.2.1. Giới thiệu
Các Anthocyanin thuộc một trong những nhóm các chất màu tự nhiên
flavonoid tan trong nước lớn nhất trong thế giới thực vật. Thuật ngữ
Anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó Anthocyanin là sự kết hợp
giữa Anthos – nghĩa là hoa và Kyanos – nghĩa là xanh. Tuy nhiên, không chỉ có
màu xanh, Anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ khác
như hồng, đỏ, cam và các màu trung gian khác [11, 19]
1.2.2. Cấu trúc hóa học
Anthocyanin là những glycosid do gốc đường kết hợp với gốc aglycon có
màu (anthocyanidin). Các Anthocyanin khi mất hết nhóm đường được gọi là


6

anthocyanidin hay aglycon. Mỗi Anthocyanidin có thể bị glycosyl hóa acylate
bởi các loại đường và các acid khác tại các vị trí khác nhau. Vì thế lượng
anthocyanin lớn hơn anthocyanidin từ 15-20 lần. Aglycon của chúng có cấu trúc
cơ bản được mô tả như sau:

R1
OH
B

O+

OH

3

7

A
5

3

R2

OH
OH

Hình 1.1. Cấu trúc cơ bản aglycon của Anthocyanin
Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3,5,7; thường được gắn vào vị trí
3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Phân tử Anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là
monoglycosid, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycosid. Sự khác biệt giữa chúng là số
lượng các nhóm hydroxy hóa, bản chất và số lượng các gốc đường liên kết với
cấu trúc của chúng. Đến nay có những báo cáo của hơn 500 Anthocyanin khác
nhau và 23 Anthocyanidin [5, 22]

Các aglycon của Anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị
trí R1 và R2, thường là −H, −OH hoặc −OCH3.


7

Bảng 1.1. Cấu trúc cơ bản của các chất trong nhóm Anthocyanin

Cấu trúc cơ bản

Anthocyanidin

R3′

R4′

R5′

R3

Aurantinidin

−H

−OH

−H

−OH

−OH −OH

−OH

Cyanidin

−OH

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Delphinidin

−OH

−OH −OH −OH

−OH

−H

−OH

−OCH3 −OH −OH −OH −OCH3 −H

−OH

Europinidin

R5

R6

R7

Luteolinidin

−OH

−OH

−H

−H

−OH

−H

−OH

Pelargonidin

−H

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Malvidin

−OCH3 −OH −OCH3 −OH

−OH

−H

−OH

Peonidin

−OCH3 −OH

−OH

−OH

−H

−OH

−OH −OCH3 −OH

−OH

−H

−OH

−OH

−H −OCH3

Petunidin

Rosinidin

−OH

−OCH3 −OH

−H

−H

−OH


8

1.2.3. Tính chất hóa lý của Anthocyanin
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất
khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Anthocyanin hòa tan tốt
trong H2O, C2H5OH, CH3OH…[5, 7]
Màu sắc Anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu và
nhiều yếu tố khác,… Nhưng chủ yếu phụ thuộc vào pH môi trường. Khi tăng số
lượng nhóm OH trong vòng benzen thì màu càng xanh đậm. Mức độ methyl hóa
các nhóm OH ở vòng benzen càng cao thì màu càng đỏ. Nếu nhóm OH ở vị trí
thứ ba kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng các
gốc đường được đính vào nhiều hay ít [5, 22]
Các Anthocyanin cũng phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường [5]:
-

Khi pH > 7 các Anthocyanin có màu xanh và khi pH < 7 các Anthocyanin
có màu đỏ.

-

Ở pH = 1 các Anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ.

-

Ở pH = 4 - 5 chúng có thể chuyển về dạng base Cacbinol hay base

Chalcon không màu.
-

Ở pH = 6 – 7 chúng ở dạng Anion quinoid có màu tím.

-

Ở pH = 7 - 8 lại về dạng base Quinoidal Anhydro màu xanh.


9

Hình 1.2. Sự phụ thuộc cấu trúc Anthocyanin vào pH.
Màu sắc của Anthocyanin còn có thể thay đổi do hấp thụ ở trên
polysaccharid. Khi đun nóng lâu dài các Anthocyanin có thể phá hủy và mất
màu [5]
Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong vùng nhìn thấy, khả năng hấp thụ
cực đại tại bước sóng 510 – 540 nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến
màu sắc của các Anthocyanin. Chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ
Anthocyanin thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ Anthocyanin
càng lớn độ hấp thụ càng mạnh [5]
Tóm lại, trong môi trường acid, các Anthocyanin là những base và có thể
tạo muối bền vững với acid. Anthocyanin cũng có khả năng cho muối với base.
Như vậy chúng có tính chất lưỡng tính (amphote). Muối với acid thì có màu đỏ,
còn muối với kiềm thì có màu xanh [5]


10

1.2.3. Vai trò của Anthocyanin trong một số lĩnh vực
a. Trong đời sống
Trong lĩnh vực thực phẩm, với khả năng chống oxy hóa cao, Anthocyanin
được sử dụng để bảo quản thực phẩm, kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa
cho thực phẩm. Kết quả nghiên cứu cho thấy, với một lượng nhỏ nguyên liệu vỏ
khoai lang (1% w/w), khả năng bảo quản của các sản phẩm thực phẩm có chứa
mỡ được kéo dài khá lâu và có thể so sánh với chất chống oxy hóa tổng hợp
BHA. Ngoài các tác dụng chống oxy hóa, Anthocyanin còn được sử dụng như
chất màu tự nhiên tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm và khá an toàn.
Ví dụ: dịch chiết Anthocyanin từ các loại rau củ có màu đỏ như vỏ quả nho, dâu
tây, vỏ khoai lang… đã được dùng để làm chất màu thay thế màu tổng hợp trong
sản xuất kẹo cứng [28]
b. Trong Y học
Đối với sức khỏe của con người, theo nghiên cứu của David Heber, Đại học
Harvard (Mỹ), các anthocyanin có thể cắt được cơn đau tim, giảm thiểu các tổn
thương não liên quan đột quỵ và ngăn cản sự tạo thành các cục máu đông trong
lòng mạch máu (nguyên nhân dẫn đến tắc mạch, gây tai biến mạch máu não và
những cơn nhồi máu cơ tim đột ngột), hạn chế sự suy giảm sức đề kháng [18].
Các nhà khoa học cũng đã chứng minh được rằng Anthocyanin có tác dụng tốt
trong chống lão hóa, ngăn ngừa sự phát triển của các khối u, bướu, hạn chế nguy
cơ bị đột quỵ, giảm nguy cơ mắc ung thư… Nhờ đó, Anthocyanin giúp bảo vệ
màng dạ dày chống lại các tổn thương do sự oxy hóa, làm ngưng lại giai đoạn
đầu của ung thư dạ dày, ung thư ruột, ruột kết. Hơn nữa, các nghiên cứu còn cho
thấy Anthocyanin còn có tác dụng tốt trong việc điều hòa lượng đường huyết của
những bệnh nhân đái tháo đường. Khả năng chữa bệnh của Anthocyanin vẫn


11

đang được nghiên cứu để tìm hiểu cơ chế và ứng dụng trong y học. Các ứng

dụng trên đã mở ra một triển vọng về việc sản xuất thực phẩm, thực phẩm chức
năng chữa bệnh có hiệu quả [12, 28]
Anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quý như: khả năng
chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các
sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền
thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng
chống các tia phóng xạ [16, 26]
c. Trong phân tích hóa học
Tại các trường THCS, THPT, việc sử dụng giấy chỉ thị vạn năng, các chỉ thị
acid-base cho các thí nghiệm rất nhiều để kiểm chứng tính chất acid hay base
trong hóa học, chuẩn độ, pha chế... là phổ biến. Để tăng hứng thú cho học sinh
với môn hóa học, các thầy cô giáo đã tự làm các thí nghiệm “hóa học vui” bằng
cách sử dụng dịch chiết trong nước của một số loài hoa, rau, củ, quả như hoa
dâm bụt, hoa bách nhật, lá của bắp cải tím, rau lang, củ khoai tím, cánh hoa của
hoa phong lữ, cây anh túc, quả của cây việt quất, phần thân rễ của cây đại
hoàng… để xem sự đổi màu của dịch chiết trong các môi trường pH khác nhau.
Giấy chỉ thị màu “tự chế” này chứa Anthocyanin - chất bị đổi thành màu đỏ
trong môi trường dung dịch acid và chuyển thành màu xanh trong môi trường
dung dịch base, đặc điểm này tương tự như giấy chỉ thị vạn năng trong phòng thí
nghiệm. Vì vậy, việc tự tạo chỉ thị màu là giải pháp hay giúp giáo viên thực hiện
tốt kế hoạch dạy học, giúp học sinh nhận thấy hóa học gần gũi với đời sống và
tạo tâm lý vui thích khi học bài.
Ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị an toàn, “thông minh” trong hóa
học phân tích và phân tích thực phẩm cho đến nay vẫn chưa được đề cập một


12

cách đầy đủ, hệ thống. Nghiên cứu của Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội
(nay là Học viện Nông nghiệp Việt Nam), Anthocyanin được ứng dụng làm chất

chỉ thị phát hiện nhanh hàn the trong thực phẩm. Hay nghiên cứu của Đại học
Bách Khoa Đà Nẵng cũng cho thấy rằng Anthocyanin cũng được ứng dụng làm
chất chỉ thị an toàn trong phân tích thực phẩm và hóa học [12, 22]
1.3.

Tổng quan chất chỉ thị [2]
Chất chỉ thị màu (CTM) là là những chất có màu sắc thay đổi theo sự biến

đổi pH của dung dịch. Chúng thường là những chất hữu cơ có tính acid base,
trong đó dạng acid và dạng base liên hợp có màu khác nhau phụ thuộc vào cấu
trúc phân tử của chúng. Khi pH của dung dịch biến đổi, cấu trúc phân tử của
chúng bị biến đổi theo, dẫn đến màu thay đổi.
Nếu kí hiệu dạng acid của chất chỉ thị là HInd, dạng base liên hợp với nó là
Ind-, trong dung dịch có cân bằng sau:
Khi cho CTM vào nước thì cân bằng được thiết lập :
HInd + H2O

H3O+ + Ind-

(1)

Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía phải () dung dịch có màu của
dạng base (Ind- ).
Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía trái () dung dịch có màu của
dạng acid (Hind).
Nếu một trong một hệ có hai chất có màu khác nhau thì việc quan sát bằng
mắt chỉ cho phép ta nhận được màu của một chất khi nồng độ của nó ít nhất gấp
10 lần nồng độ chất kia. Như vậy :
Khi

[ HInd ]
≥ 10, màu của chất chỉ thị là màu của HInd
[ Ind  ]


13

Khi

[ HInd ]
1
≤ , màu của chất chỉ thị là màu của anion Ind– .

[ Ind ]
10

Bảng 1.2. Một số chất chỉ thị thường dùng trong chuẩn độ acid – base
Màu chỉ thị trong

Khoảng pH đổi

Màu chỉ thị trong

môi trường acid

màu chỉ thị

môi trường kiềm

Metyl da cam

Đỏ da cam

3,1 – 4,4

Vàng

Phenolphtalein

Không màu

8,0 – 10,0

Tím đỏ (hồng)

Giấy quỳ

Đỏ

5-8

Xanh

Đỏ trung tính

Đỏ

6,8 - 8

Vàng gạch

Metyl đỏ

Đỏ

4,4 - 6,2

Vàng

vàng Alizarin

Vàng

10,1 - 12

Tím

Đỏ phenol

Vàng

6,4 - 8

Đỏ

Thymolphtalein

Không màu

9,3 – 10,5

Xanh

Chỉ thị

Cơ chế ứng dụng Anthocyanin làm giấy chỉ thị
Trong môi trường nước, pH có ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc của
Anthocyanin. Màu sắc của Anthocyanin thay đổi theo sự thay đổi của pH. Sự
thay đổi cấu trúc của Anthocyanin khi pH thay đổi đã được đề cập trong phần
tính chất hóa học.
Anthocyanin giống như một chất chỉ thị tự nhiên, có màu hồng hay đỏ ở pH
thấp, màu tím ở pH trung gian và màu xanh ở pH cao [7]


14

1.4. Kỹ thuật đo quang phổ vi sai
Trong kiểm nghiểm các dạng thuốc bào chế, trước tiên phải qua công đoạn
chiết hoạt chất ra khỏi tá dược. Dịch chiết khó tránh khỏi mang theo tạp chất.
Tạp chất này có thể gây sai số cho quá trình định lượng bằng phương pháp đo
quang.
Để loại trừ sai số này, người ta thường sử dụng kỹ thuật đo quang vi sai:
Trên phổ của chất nghiên cứu, chọn 2 bước sóng λ1 và λ2, ở đó hiệu số độ
hấp thụ ∆A là lớn nhất.

A  A1  A 2
Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn với các nồng độ khác nhau và đo độ hấp
thụ A ở 2 bước sóng.
Khảo sát khoảng nồng độ tuân theo định luật Lambert – Beer của ∆A, vẽ đồ
thị quan hệ ∆A-C.

Đo độ hấp thụ A của chất thử ở 2 bước sóng trên.
Ngoài ra, chất màu anthocyanin thay đổi theo pH. Tại pH = 1 các
Anthocyanin tồn tại ở dạng oxonium hoặc flavium có độ hấp thụ cực đại, còn ở
pH = 4,5 thì chúng lại ở dạng carbinol không màu.
Vì vậy, Phương pháp Vi sai theo pH để loại hết ảnh hưởng của các chất

không phải Anthocyanin.


15

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.

Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu phương pháp chiết tách

Anthocyanin từ Hoa dâm bụt, ứng dụng làm giấy chỉ thị an toàn trong phân tích
hóa học.
Đối tượng mẫu phân tích là Anthocyanin và đối tượng nghiên cứu là Hoa
dâm bụt. Các mẫu phân tích được lấy trên địa bàn thành phố Hà Nội (Bãi bồi
Sông Hồng).

Hình 2.1. Hoa dâm bụt
2.2. Nguyên vật liệu – thiết bị
2.2.1. Nguyên vật liệu
- Nước cất 2 lần.
- Cồn 99o.
- Bột muối Nabicar-NH 100g (Công ty cổ phần dược phẩm và vật tư y tế
Nhân Hòa).

16

- Vitamin C, lọ 100 viên (Công ty cổ phần dược phẩm Đại Uy).
Các hóa chất đạt tiêu chuẩn hóa chất tinh khiết phân tích (RA) của
- Sodium hydroxide (Merck)
- Acid phosphorid (Trung Quốc).
- Sodium dihydrophosphate (Trung Quốc).
- Sodium hydrophosphate (Trung Quốc).
- Potassium hydrophosphate (Trung Quốc).
- Potassium dihydrophosphate(Trung Quốc).
- Potassium hydroxide (Merck).
- Chỉ thị Phenolphtalein.
2.2.2. Thiết bị
- Cân kỹ thuật XT1200c có độ chính xác 0,01 g.
- Cân phân tích Mettler Toledo có độ chính xác 0,0001 g.
- Máy đo pH Meter 744.
- Máy lắc siêu âm Elma (Germany).
- Máy ly tâm HermLe Z383K.
- Bình định mức 10 mL, 25 mL, 50 mL.
- Tủ sấy
- Cốc có mỏ.
- Pipet các loại.
- Bình nón.
- Ống ly tâm 10 mL, có nắp kín.
- Bình nón, ống nghiệm.
- Phễu lọc, giấy lọc.

17

2.3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát được điều kiện chiết tách Anthocyanin từ Hoa dâm bụt
- Nghiên cứu được ứng dụng của Anthocyanin làm giấy chỉ thị an toàn trong
phân tích hóa học.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Quy trình phân tích
- Nguyên liệu là Hoa dâm bụt đã loại bỏ nhụy hoa.
- Rửa sạch, để khô.
- Nghiền nguyên liệu.
- Cân nguyên liệu và tiến hành chiết Anthocyanin, sau đó lưu trữ dịch chiết
Anthocyanin.
- Xác định hàm lượng Anthocyanin bằng phương pháp quang phổ vi sai.
- Khảo sát ảnh hưởng của pH đến màu Anthocyanin cũng như sự thay đổi
cấu trúc phân tử của nó, chúng tôi xác định λmax của mỗi dung dịch pH khác
nhau.
- Làm giấy chỉ thị bằng cách ngâm tẩm giấy lọc trong dịch chiết ở thời gian
và nồng độ phù hợp.
- Ứng dụng dịch chiết và giấy chỉ thị Anthocyanin phát hiện nhanh pH môi
trường.
Xác định hàm lượng Anthocyanin bằng phương pháp Vi sai
Nguyên tắc: chất màu Anthocyanin thay đổi theo pH. Tại pH=1 các
Anthocyanin tồn tại ở dạng oxonium hoặc flavium có độ hấp thụ cực đại, còn ở
pH = 4,5 thì chúng lại ở dạng carbinol không màu.


18

Hình 2.2. Phổ hấp thụ Anthocyanin tại pH=1 và pH=4,5