Nghiên cứu phương pháp động học huỳnh quang xác định Tyrosin dựa trên phản ứng với phức Ruteni(II) polypiridin

Header Page 1 of 126.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM THỊ THỦY

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐỘNG HỌC HUỲNH QUANG
XÁC ĐỊNH TYROSIN DỰA TRÊN PHẢN ỨNG VỚI PHỨC
RUTENI(II) POLYPIRIDIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2016
Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM THỊ THỦY

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐỘNG HỌC HUỲNH QUANG
XÁC ĐỊNH TYROSIN DỰA TRÊN PHẢN ỨNG VỚI PHỨC
RUTENI(II) POLYPIRIDIN

Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THỊ ÁNH HƢỜNG

TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG

Hà Nội - 2016

Footer Page 2 of 126.


Header Page 3 of 126.

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp tại Bộ môn Hóa phân tích, Viện kỹ thuật hóa
học, trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội tôi đã học hỏi đƣợc nhiều kiến thức bổ ích. Với lòng
kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin trân trọng cám ơn TS. Nguyễn Thị Ánh Hƣờng, TS.
Nguyễn Xuân Trƣờng đã tận tình hƣớng dẫn tôi hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, Thầy cô trong Bộ môn Hóa phân tích, trƣờng
Đại học Bách khoa Hà Nội đã quan tâm, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Bộ môn Hoá Phân tích, Khoa Hóa học,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện và giúp đỡ
tôi trong quá trình làm luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh và động viên để
tôi có thể hoàn thành tốt luận văn này.
Hà nội, tháng 12 năm 2016
Học viên

Phạm Thị Thủy

Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN.................................................................................................... 2
1.1 Tổng quan về Tyrosin................................................................................................... 2
1.2. Phƣơng pháp phân tích Tyrosin ..................................................................................... 7
1.2.1. Phương pháp so màu .............................................................................................. 7
1.2.2. Phương pháp quang phổ đo quang ......................................................................... 8
1.2.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC ..................................................... 8
1.2.4. Phương pháp phổ huỳnh quang ............................................................................ 10
1.3. Tổng quan về phƣơng pháp phổ huỳnh quang phân tử ............................................... 10
1.3.1. Hiện tượng huỳnh quang ....................................................................................... 10
1.3.2. Sự tạo thành phổ huỳnh quang - cơ chế của sự phát quang ................................ 10
1.3.3. Cường độ huỳnh quang ......................................................................................... 11
1.3.4. Phổ huỳnh quang .................................................................................................. 12
1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành huỳnh quang .......................................... 13
1.3.5.1. Ảnh hưởng của cấu trúc phân tử đến hiệu suất huỳnh quang............................ 13
1.3.5.2. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phổ huỳnh quang .................................. 14

1.3.6. Máy quang phổ huỳnh quang ................................................................................ 15
1.3.7. Thiết bị đo quang phổ huỳnh quang theo thời gian .............................................. 17
1.3.8. Ứng dụng của quang phổ huỳnh quang ................................................................ 18
1.3.9. Động học các quá trình phát quang...................................................................... 19
1.3.9.1. Xác định thời gian sống của trạng thái kích thích ............................................. 19
1.3.9.2. Xác định hằng số tốc độ của các quá trình giải hoạt ........................................ 20
1.4. Tổng quan về phức chất Ruteni(II) polypiridin ........................................................... 22
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 24
2.1. Đối tƣợng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ............................................................. 24
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................. 24

Footer Page 4 of 126.


Header Page 5 of 126.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 24
2.1.2.1. Nghiên cứu đặc trưng quang phổ của phức chất Ruteni(II) polypiridin ........... 24
2.1.2.2 Ảnh hưởng của pH tới động học phản ứng quang oxi hóa khử giữa phức
[Ru(bpy)3]Cl2 và phức
Tyrosin. ............................................. 24
2.1.2.3. Ảnh hưởng của ion lạ tới động học phản ứng quang oxi hóa khử giữa phức
[Ru(bpy)3]Cl2 và
Tyrosin. ..................................................... 25
2.1.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion tới động học phản ứng của phức chất
Ruteni(II) polypiridin và amino axit Tyrosin. ................................................................. 25
2.1.2.5. Xây dựng quy trình định lượng amino axit Tyrosin dựa trên phản ứng với phức
chất Ruteni(II) polypiridin .............................................................................................. 27
2.1.3. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 27
2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ....................................................................................... 28
2.2.1. Hóa chất. ............................................................................................................... 28

2.2.2. Dụng cụ và thiết bị ................................................................................................ 28
2.4. Thẩm định phƣơng pháp .............................................................................................. 28
2.5. Nghiên cứu quy trình xử lý mẫu protein phân tích Tyrosine....................................... 30
2.6. Sử dụng phƣơng pháp HPLC làm phƣơng pháp đối chiếu .......................................... 32
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 34
3.1. Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ....................................................................................... 34
3.2. Phổ phát xạ phân tử trạng thái dừng ............................................................................ 36
3.3. Phổ phát xạ phân tử phân giải thời gian (time-domain) .............................................. 37
3.4. Ảnh hƣởng của pH tới động học phản ứng quang oxi hóa khử giữa phức
[Ru(bpy)3]Cl2 và phức
Tyrosin .......................................... 38
3.5. Ảnh hƣởng của ion lạ tới động học phản ứng quang oxi hóa khử giữa phức
[Ru(bpy)3]Cl2 , phức
Tyrosin.............................................. 40
3.6. Ảnh hƣởng của lực ion tới động học phản ứng quang oxi hóa khử giữa phức
[Ru(bpy)3]Cl2 ,
và Tyrosin ........................................................ 42
3.7. Thẩm định phƣơng pháp định lƣợng Tyrosin dựa trên phản ứng quang oxi hóa khử
với phức [Ru(bpy)3]Cl2 và phức
............................................... 44
3.7.1. Độ lặp lại của phương pháp ................................................................................. 46
3.7.2. Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ ......................................... 48
3.7.3. Khoảng tuyến tính ................................................................................................. 49
3.7.4. Độ đúng của phương pháp .................................................................................... 51
3.8. Phân tích Tyrosin trong mẫu protein ........................................................................... 53
3.8.1. Kết quả khảo sát quy trình xử lý mẫu protein phân tích Tyrosin.......................... 53

Footer Page 5 of 126.

Header Page 6 of 126.
3.8.2. Kết quả phân tích Tyrosin trong mẫu protein ....................................................... 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 57
PHỤ LỤC ............................................................................................................................... 61

Footer Page 6 of 126.


Header Page 7 of 126.

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Hàm lƣợng Tyrosin trong một số mẫu thực tế…………………………………….7
Bảng 1.2. Tổng hợp các dẫn xuất xác định axit amin bằng HPLC…………………………...9
Bảng 3.1:Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng giữa phức [Ru(bpy)3]Cl2,
và Tyrosin vào pH………………………………………….39
Bảng 3.2: Hằng số tốc độ phản ứng quang oxi hóa-khử (kq) giữa phức [Ru(bpy)3]Cl2 và
Tyrosin khi I thay đổi……………………………………………………………..43
Bảng 3.3: Hằng số tốc độ phản ứng quang oxi hóa-khử (kq) giữa phức
và Tyrosin khi I thay đổi………………………………………………………….43
Bảng 3.4: Kết quả xác định độ lặp lại của phƣơng pháp dựa trên phản ứng với phức
[Ru(bpy)3]Cl2……..................................................................................................47
Bảng 3.5: Kết quả xác định độ lặp lại của phƣơng pháp dựa trên phản ứng với phức
[Ru(dpq)2bxbg]Cl2..................................................................................................47
Bảng 3.6: Kết quả xác định LOD và LOQ dựa trên phản ứng với phức [Ru(bpy)2]Cl2…….48
Bảng 3.7: Kết quả xác định LOD và LOQ dựa trên phản ứng với phức [Ru(dpq)2bxbg]Cl2.49
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính xác định Tyrosin dựa trên phản ứng với phức
[Ru(bpy)3]Cl2 và phức

…………………………………….50

Bảng 3.9: Kết quả xác định độ thu hồi xác định Tyrosin dựa trên phản ứng với phức
[Ru(bpy)3]Cl2…………………………………………………………………….52
Bảng 3.10: Kết quả xác định độ thu hồi xác định Tyrosin dựa trên phản ứng với phức
…………………………………………………………….52
Bảng 3.11: Kết quả khảo sát thể tích NaOH dùng để thủy phân mẫu protein………………53
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát nhiệt độ thủy phân mẫu protein………………………………53
Bảng 3.13: Kết quả khảo sát thời gian thủy phân mẫu protein...............................................54
Bảng 3.14: Kết quả phân tích Tyrosin trong mẫu protein theo phƣơng pháp
động học huỳnh quang và phƣơng pháp đối chiếu HPLC……………………....54

Footer Page 7 of 126.


Header Page 8 of 126.

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. (a) Cấu trúcphân tử của Tyrosin; (b) Cấu trúc lập thể của Tyroin………...…….....2
Hình 1.2. Một số cấu trúc đồng phân của Tyrosin……………………………………………3
Hình 1.3: Sự vận chuyển electron trong pha sáng của quá trình quang hợp (sơ đồ hình chữ Z )
………………………………………………………………………………………..3
Hình 1.4 : Quy trình tổng hợp tyrosin từ prephenate…………………………………………4
Hình 1.5: Quá trình chuyển đổi phenylalanine và tyrosin từ các chất dẫn xuất sinh học…….5
Hình 1.6: Con đƣờng tổng hợp catecholamines và các amin trong não ngƣời……………….6
Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ huỳnh quang……………………………………...16
Hình 1.8. Sơ đồ khối hệ thiết bị quang phổ huỳnh quang phân giải thời gian……………...17
Hình 1.9. Cấu trúc bát diện của phức

………………………………………...22

Hình 2.1. Thế khử chuẩn của Tyrosin theo pH……………………………………………...24
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình xử lý mẫu protein phân tích Tyrosin và Tryptophan …………...31
Hình 3.1: (a) Phổ hấp thụ của phức [Ru(bpy)3]Cl27.5 M;(b) axit amin Tyrosin và (c) hỗn
hợp phức [Ru(bpy)3]Cl2+Tyrosin, pH 12………………………………………..35
Hình 3.2: (a) Phổ hấp thụ của phức [Ru(dpq)2bxbg]Cl2 7.5 M;(b) axit amin Tyrosin và (c)
hỗn hợp phức [Ru(dpq)2bxbg]Cl2+Tyrosin, pH 12……………………………..36
Hình 3.3: Phổ phát xạ phân tử trạng thái dừng của (a) phức [Ru(bpy)3]Cl2 7.5 M, pH 12;
(b) phức

7.5M, pH12……………………………………..37

Hình 3.4: Phổ phát xạ phân tử phân giải thời gian của (a) phức [Ru(bpy)3]Cl2 7.5 M, pH
7.5 M, pH 12………………………………..38

12; (b) phức

Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng của phức
và Tyr vào pH……………………………………………...39
Hình 3.6: (a) Phổ phát xạ phân tử phân giải thời gian của dung dịch phức [Ru(bpy)3]Cl2 7.5 M và
Ca2+

M; (b) [Ru(bpy)3]Cl2 7.5 M + Tyrosin

Ca2+

M; pH 12, I = 0.05M………………………………………….41

M và

Hình 3.7: (a) Phổ phát xạ phân tử phân giải thời gian của dung dịch phức
và Ca2+
Ca2+

M và (b)

+ Tyrosin

M và

M; pH 12, I = 0.05M…………………………………………….42

Hình 3.8: Phổ phát xạ phân tử phân giải thời gian của phức [Ru(bpy)3]Cl2 khi tăng dần nồng
độ Tyrosin………………………………………………………………………...44

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn 0 / -1 của phức [Ru(bpy)3]Cl2 và [TyrOH]; pH 12, I = 0.05M,
kq = 1,10.109M-1s-1 ………………………………………………………………45
Hình 3.10: Phổ phát xạ phân tử phân giải thời gian của phức

khi tăng

dần nồng độ Tyrosin……………………………………………………………...45
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn 0 / -1 của phức

và [TyrOH]; pH 12, I = 0.05M

kq = 1.99 109 M-1s-1…...……………………………………………………………. 46
Hình 3.12: Đƣờng hồi quy tuyến tính xác định Tyrosin dựa trên phản ứng với phức phản
[Ru(bpy)3]Cl2……………………………………………………………………50
Hình 3.13: Đƣờng hồi quy tuyến tính xác định Tyrosin dựa trên phản ứng với phức
…………………………………………………………….51

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ADN

Deoxyribonucleic axit

Axit đêôxy ribônuclêic

Bpy

2,2-bipyrydine

2,2’-bipyridin

bxbg

Bis(o-xylene)bipyridine

Bis(o-xylene)bipyridin

glycoluril

glycoluril

Dipyrido[3,2-d:2,3-f]

dipyrido[3,2-d:2,3-f]

quinoxaline

quinoxaline

Phe

phenylalanine

phenylalanin

p-tyr

para – tyrosine

para- tyrosin

m- tyr

meta – tyrosine

meta-Tyrosin

o- tyr

orthor-tyrosine

orthor-tyrosin

Tyr

Tyrosine

Tyrosin

Trp

Tryptophan

Tryptophan

UV – Vis

Ultraviolet – visible

Tử ngoại – khả kiến

HPLC

High Performance Liquid

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

dpq

Chromatography

Footer Page 10 of 126.


Header Page 11 of 126.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tyrosin là một trong 12 amino axit không thiết yếu nhƣng rất cần thiết cho cơ thể. Nó
là nguyên liệu cho quá trình tổng hợp một số chất dẫn truyền thần kinh (dopamin,
adrenalin,…) trong não bộ [11], giúp cho quá trình truyền thông tin liên lạc giữa các tế bào
thần kinh tác động đến tâm trạng của con ngƣời [14,19,29]. Đồng thời Tyrosin ảnh hƣởng
đến các hoạt động của tuyến thƣợng thận, tuyến giáp và tuyến yên, giữ nhiệm vụ sản xuất và
điều chỉnh các nội tiết tố (melanin,…). Trong thực tế, Tyrosin thƣờng đƣợc bổ sung vào cơ
thể từ những loại thực phẩm nhƣ sữa, phô mai, trứng, đậu nành [42]… Mặt khác, Tyrosin là
một mắt xích quan trọng trong chu trình quang hợp (photosytem II - PS II) của cây xanh, nó
đóng vai trò nhƣ một chất cho electron dẫn đến phản ứng tạo thành O2 và H2O.
Định lƣợng axit amin rất quan trọng trong các nghiên cứu phân tích đánh giá thành
phần dinh dƣỡng của thực phẩm. Định lƣợng một số axit amin nhƣ Tyrosin, Tryptophan,…

cũng rất quan trọng trong y sinh học khi nghiên cứu ảnh hƣởng của hàm lƣợng các tiền chất
tham gia trong quá trình sinh tổng hợp và trong quá trình trao đổi chất ở cơ thể sống.
Tyrosin có thể đƣợc xác định bằng phƣơng pháp so màu [32], quang phổ đo quang [48], phổ
huỳnh quang phân tử [43] và phổ biến nhất là phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao với
detectơ huỳnh quang (HPLC/FLD) [4,34,39]. Tuy nhiên, mỗi phƣơng pháp đều có những
hạn chế riêng. Chẳng hạn nhƣ với HPLC/FLD, thƣờng phải tạo dẫn xuất axit amin để tăng
độ nhạy của phép phân tích. Việc tạo dẫn xuất phải trải qua nhiều bƣớc để cho hợp chất
huỳnh quang ổn định, tách tốt và có độ lặp lại cao. Nói chung, phƣơng pháp truyền thống
trên có nhƣợc điểm là tốn thời gian để chuẩn bị mẫu và đòi hỏi trang thiết bị đắt tiền. Mục
tiêu của luận văn này nhằm nghiên cứu một phƣơng pháp mới đơn giản và tiết kiệm thời
gian để định lƣợng amino axit Tyrosin. Do đó, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phƣơng
pháp động học huỳnh quang xác định Tyrosin dựa trên phản ứng với phức Ruteni(II)
polypiridin”.

1

Footer Page 11 of 126.


Header Page 12 of 126.
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về Tyrosin
Tyrosin (Tyr hoặc Y) hay còn gọi là 4-hydroxyphenylalanine là một trong 20 loại axit
amin để tổng hợp protein [37]. Từ “tyrosine” trong tiếng Hy lạp đƣợc gọi là Tyros, có nghĩa
là phô mai và đƣợc phát hiện lần đầu tiên năm 1846 bởi nhà hóa học ngƣời Đức tên là Justus
Von Liebig trong protein casein.
(a)

(b)

Hình 1.1. (a) Cấu trúc phân tử của Tyrosin; (b) Cấu trúc lập thể của Tyrosin
 Đồng phân cấu trúc của Tyrosin
Tyrosin có ba loại đồng phân cấu trúc đó là para-tyrosin, meta-tyrosin và ortho-tyrosin
đều có trong tự nhiên. Tuy nhiên m-tyr và o-tyr ít xuất hiện hơn p-tyr nhƣng chúng có thể
đƣợc tổng hợp [30]. m-tyrosin đƣợc ứng dụng khá rộng rãi trong cuộc sống đặc biệt là y học,
m-tyr có thể dùng để chữa một số bệnh nhƣ Parkinson, Alzheimer và bệnh viêm khớp [21].

2

Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.

Hình 1.2. Một số cấu trúc đồng phân của Tyrosin
Tyrosin là một amino axit kỵ nƣớc, và hòa tan kém trong nƣớc so với các phenylalanine
do sự ƣa nhiệt động học của các liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl của một phân tử Tyrosin
và nhóm carboxyl của các phân tử khác. Tuy là một amino axit không thiết yếu, đƣợc tìm
thấy từ protein Casein, nhƣng lại rất cần thiết cho cơ thể.
Trong quang hợp, Tyrosin là một mắt xích rất quan trọng. Nó đóng vai trò nhƣ một chất
cho electron dẫn đến phản ứng tạo thành O2 và H2O ở diệp lục.

Hình 1.3: Sự vận chuyển electron trong pha sáng của quá trình quang hợp (sơ đồ hình chữ Z)

 Quá trình tổng hợp Tyrosin
Ở thực vật và hầu hết các vi sinh vật, Tyrosin đƣợc tổng hợp thông qua prephenate nhờ
chất trung gian là axit shikimate [11]. Prephenate là chất oxi hóa để khử carboxyl với việc
3

Footer Page 13 of 126.


Header Page 14 of 126.
giữ lại nhóm hydroxyl và tạo ra p-hydroxyphenylpyruvate, một chất chuyển hóa các axit
amin tạo ra tyrosin và -ketoglutarate.

Hình 1.4 : Quy trình tổng hợp tyrosin từ prephenate
Ở động vật có vú, tyrosin đƣợc tổng hợp từ amino axit thiết yếu phenylalanine (phe) có
nguồn gốc từ thực phẩm. Sự chuyển đổi phe thành Tyrosin nhờ chất xúc tác là ezyme
phenylalanine hydroxylase.
 Quá trình chuyển hóa của Tyrosin và phenylalanine [40]:

4

Footer Page 14 of 126.


Header Page 15 of 126.

Hình 1.5: Quá trình chuyển hóa phenylalanine và tyrosin thành các chất dẫn xuất sinh học.
Tyrosin còn là nguyên liệu nền cho một số chất dẫn truyền thần kinh trong não bộ [42],
giúp cho quá trình truyền thông tin liên lạc giữa các tế bào thần kinh tác động đến tâm trạng
của con ngƣời [14,19,29]. Trong hệ thống dopaminergic ở não bộ, tyrosin đƣợc chuyển
thành L-DOPA (L-3,4-dihydroxyphenylalanine) [11] nhờ ezyme tyrosine hydroxylase (TH).
Ngoài ra, đối với các hormon ở tuyến giáp nhƣ triodothyronine (
đƣợc tạo thành từ Tyrosin.

5

Footer Page 15 of 126.

và thyroxine (

cũng


Header Page 16 of 126.

Hình 1.6: Con đường tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh catecholamines ở não bộ
Tyrosin giúp cơ thể sản sinh ra melanine, là một sắc tố quy định màu da và tóc. Đồng
thời Tyrosin ảnh hƣởng đến các hoạt động của tuyến thƣợng thận, tuyến giáp và tuyến yên,
giữ nhiệm vụ sản xuất và điều chỉnh các nội tiết tố [19]. Nếu hàm lƣợng Tyrosin trong cơ
thể thấp, chúng ta có thể mắc một số bệnh nhƣ huyết áp thấp, thân nhiệt giảm, tuyến giáp
hoạt động kém hiệu quả.
6

Footer Page 16 of 126.


Header Page 17 of 126.
 Hàm lƣợng Tyrosin trong một số mẫu thực tế:
Trong thực tế, Tyrosin đƣợc cung cấp vào cơ thể qua rất nhiều loại thực phẩm khác
nhau, mỗi loại thực phẩm chứa hàm lƣợng Tyrosin nhất định. Hàm lƣợng Tyrosin trong một
số mẫu thực tế đƣợc thể hiện ở bảng 1.1:
Hàm lƣợng Tyr/100g

Hàm lƣợng Tyr/100g

Mẫu

khẩu phần ăn đƣợc

Mẫu

khẩu phần ăn đƣợc

Gạo nếp cái

111 mg

Khoai lang

48 mg

Gạo nếp máy

228 mg

Khoai sọ

54 mg

Cà rốt

22mg

Khoai tây

47 mg

Gạo tẻ máy

221mg

Cùi dừa

103 mg

Gạo nứt

281mg

Đậu đen

608 mg

Hạt kê

216 mg

Đậu đũa

592 mg

Ngô bắp tƣơi

140 mg

Đậu Hà lan

711 mg

Ngô vàng hạt khô

350 mg

Đậu tƣơng

988 mg

Bột mỳ

142 mg

Đậu trắng hạt

631 mg

Sắn

17 mg

Đậu xanh

556 mg

Hạt điều

508 mg

Cải bắp

31 mg

Lạc

669 mg

Cải thìa

29 mg

Vừng

712 mg

Cải xanh

143 mg

Sữa đậu nành

108 mg

Củ cải trắng

12 mg

Bí ngô

18 mg

Dƣa chuột

18 mg

Cà chua

12 mg

Cà pháo

47 mg

Bảng 1.1: Hàm lượng Tyrosin trong một số mẫu thực tế
1.2. Phƣơng pháp phân tích Tyrosin
1.2.1. Phương pháp so màu
Tác giả Otto Folin và W. Denis [32] đã sử dụng phƣơng pháp so màu để xác định
Tyrosin trong tóc, móng, protein,… Mẫu đƣợc chuẩn bị nhƣ sau: cân chính xác một gam
protein khô, chuyển vào bình Kjeldahl 50 ml và thêm 25 ml axit hydrochloric 20%. Mẫu
đƣợc thủy phân trong 12 giờ, lấy mẫu, để nguội và chuyển mẫu sang bình định mức 100 ml.
Thêm 5 ml thuốc thử Tyrosin, sau 5 phút thêm 25 ml dung dịch Na2CO3. Hỗn hợp sau đó
7

Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.
đƣợc làm lạnh. Màu của mẫu rõ nhất sau khoảng 10 phút, vì vậy phải đo màu trong khoảng

10 phút này. Sử dụng thiết bị đo màu Duboscp để so sánh màu với dung dịch Tyrosin chuẩn
và xác định nồng độ của Tyrosin trong mẫu. Kết quả phân tích hàm lƣợng Tyrosin trong một
số mẫu nhƣ sau: lông cừu chứa 6,0 %, tóc ngƣời 4,3 %, đậu trắng 4,5 %, ….
Bằng việc sử dụng phƣơng pháp so màu, tác giả và cộng sự đã xác định đƣợc Tyrosin
trong một số mẫu. Phƣơng pháp khá đơn giản tuy nhiên cho kết quả chƣa sát với phƣơng
pháp truyền thống. Bên cạnh đó, khi sử dụng phƣơng pháp so màu, thuốc thử có thể phản
ứng với các amino axit khác trong protein gây ảnh hƣởng đến quá trình phân tích.
1.2.2. Phương pháp quang phổ đo quang
Năm 1985, C.S.P. Sastry và cộng sự đã nghiên cứu định lƣợng Tyrosin bằng phƣơng
pháp quang phổ đo quang [38]. Phổ hấp thụ đƣợc đo trên máy quang phổ Systronics 105
(MKI). Phƣơng pháp phân tích nhƣ sau:
- Xây dựng đƣờng chuẩn: Lấy 0,3 – 3 ml Tyrosin cho vào bình định mức 10 ml. Thêm 7,9
ml nƣớc cất, 0,1 ml NH4OH, 0,5 ml sodium metaperiodate, 1,5 ml 4-minophenazone. Đo độ
hấp thụ quang ở bƣớc sóng 470 nm, hàm lƣợng Tyrosin trong mẫu đƣợc xác định từ đƣờng
chuẩn.
- Thủy phân protein: Cân 0,2 g protein cho vào bình thủy phân, thêm 20 ml HCl 20 %. Mẫu
đƣợc thủy phân theo phƣơng pháp của Udenfriend và Cooper (1952) trong 24 giờ. Hỗn hợp
sau khi thủy phân đƣợc pha loãng ở tỷ lệ thích hợp ( 50 g tyrosin cho mỗi ml). Khoảng
tuyến tính phân tích Tyrosin nằm trong khoảng 1,5-15 µg/ml. Hệ số hấp thụ mol và độ nhạy
Sandell tƣơng ứng là 6,88

(l.mol-1.cm-1) và 0,026 µg.cm-2.. Khi phân tích trên 8 mẫu

riêng biệt, độ lệch chuẩn tƣơng đối và sai số tƣơng đối lần lƣợt là 1,56 % và 1,2 %, độ thu
hồi đạt 95,1 – 97%. Kết quả phân tích hàm lƣợng Tyrosin trong một số mẫu protein nhƣ sau:
albumin từ trứng 2,78mg/100mg, vitellin 2,81mg/100mg, conalbumin 3,75mg/100mg.
Phƣơng pháp này cho kết quả định lƣợng Tyrosin khá phù hợp với một số phƣơng pháp
quang phổ đo quang nghiên cứu trƣớc đó. Phƣơng pháp có thể xác định Tyrosin mà không
cần tách các amino axit khác tuy nhiên độ thu hồi của phƣơng pháp chƣa cao.
1.2.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC

8

Footer Page 18 of 126.


Header Page 19 of 126.
Bảng 1.2: Tổng hợp các dẫn xuất xác định axit amin bằng HPLC
TT

Dẫn xuấta

Detectơ

LOD

1

AQC

Huỳnh quang
(ex:250nm;
em: 295nm)

160 fmol

2

Dabsylclorid
(4-4)

Vis 436 nm

< fmol

18-44 phút
dẫn xuất
trƣớc cột

3

Dabsylclorid
(5-1)

< pmol

60-90 phút
dẫn xuất
trƣớc cột

4

Fluorescamin

20-100 pM

FMOC

30-90 phút
dẫn xuất

trƣớc cột
20-45 phút
dẫn xuất
trƣớc cột

Ổn định,
tách tốt

5

Huỳnh quang
(ex:360-385
nm; em: 460495nm)
Huỳnh quang
(ex:390nm;
em: 475nm)
Huỳnh quang
(ex:265nm;
em: 320nm)

6

Ninhydrin

7

OPA

8

PITC

1 pM

Thời gian
phân tích
35-50 phút
dẫn xuất
trƣớc cột

Ƣu điểm
Ổn định,
tách tốt, độ
nhạy, độ
đúng, độ
lặp lại cao
Ổn định,
tách tốt, độ
nhạy, độ lặp
lại cao
Ổn định

Ổn định,
tách tốt

Vis 440 nm
(amin bậc 1),
570nm (amin
bậc 2)
Huỳnh quang

(ex:340nm;
em: 455nm)

100 pM

30 phút dẫn
xuất sau cột

Độ lặp lại
cao

50 fmol

17-35 phút
dẫn xuất
trƣớc cột,
90 phút dẫn
xuất sau cột

Tách tốt, độ
nhạy, độ lặp
lại cao

UV 254nm

1 pM

15-27 phút
dẫn xuất
trƣớc cột

a
AQC: 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidylcarbamate
4-4: 4-N,N-dimethylaminoazobenzen-4’-sulfonylchloride
5-1: 5-N,N-dimethylaminonaphthalene-1-sulfonylchloride
FMOC: 9-fluorenylmethylchloroformate
OPA: ortho-phthalaldehyde
FITC: phenylisothiocyanate

Tách tốt, độ
lặp lại cao

Hạn chế

Nhiều sản
phẩm phụ

Nhiều sản
phẩm phụ

Loại amin
bậc 2, nhiễu
nền
Nhiều sản
phẩm phụ,
phải loại bỏ
thuốc thử
dƣ
Độ nhạy
kém, độ
phân giải

thấp
Loại amin
bậc 2, phản
ứng dẫn
xuất chậm,
không bền,
nhiễu nền
Ảnh hƣởng
bởi muối

Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao với detectơ huỳnh quang (HPLC/FLD) đƣợc
dùng phổ biến để định lƣợng axit amin [4,34,39], tuy nhiên phải tạo dẫn xuất trƣớc khi phân
tích (bảng 1.2). Việc tạo dẫn xuất phải trải qua nhiều bƣớc để cho hợp chất huỳnh quang ổn
định, tách tốt, có độ nhạy và độ lặp lại cao. Do đó tốn nhiều thời gian chuẩn bị mẫu và đòi
hỏi trang thiết bị đắt tiền.
9

Footer Page 19 of 126.


Header Page 20 of 126.
1.2.4. Phương pháp phổ huỳnh quang
T.P. Waalkes và cộng sự đã nghiên cứu phƣơng pháp phổ huỳnh quang để xác định
Tyrosin trong huyết tƣơng và mô [43]. Mẫu phân tích đƣợc chuẩn bị nhƣ sau: lấy 1 ml mẫu,
pha loãng bằng 4 ml nƣớc và 1 ml trichloroacetic 30%. Để hỗn hợp trong 10 phút rồi tiến
hành ly tâm. Lấy ra 2 ml dung dịch vào ống nghiệm, thêm 1 ml nitrosonaphthol và 1 ml axit
nitric. Đặt ống nghiệm trong bể điều nhiệt ở 550C trong 30 phút, sau đó làm lạnh, thêm 10
ml ethylene dichloride và rung siêu âm. Mẫu tiếp tục đƣợc ly tâm, lọc lấy phần dung dịch và
đo phổ: ex = 460 nm, em = 570 nm. Kết quả phân tích có độ thu hồi 91-100%. Độ nhạy của
phƣơng pháp là 1 g/ml.

1.3. Tổng quan về phƣơng pháp phổ huỳnh quang phân tử
1.3.1. Hiện tượng huỳnh quang
Một chất khi hấp thụ năng lƣợng ở giới hạn nào đó sẽ làm kích thích hệ electron phân
tử. Ở trạng thái kích thích phân tử chỉ tồn tại

s, nó lập tức trở về trạng thái cơ bản ban

đầu và giải tỏa năng lƣợng dƣới dạng ánh sáng, hiện tƣợng này gọi là phát quang. Khi tác
nhân kích thích là các tia tử ngoại hoặc phần có bƣớc sóng ngắn của ánh sáng khả kiến ta có
hiện tƣợng phát quang quang học hay còn gọi là huỳnh quang [6, 8].
1.3.2. Sự tạo thành phổ huỳnh quang - cơ chế của sự phát quang
Theo thuyết lƣợng tử, mỗi hạt sơ cấp (ion, nguyên tử, phân tử) có một hệ thống duy nhất
các trạng thái năng lƣợng. Trạng thái năng lƣợng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản ( ). Khi
bị kích thích, nhƣ đƣợc hấp phụ photon ánh sáng thì năng lƣợng của photon sẽ đƣợc truyền
sang hạt và hạt sẽ đƣợc chuyển sang năng lƣợng cao hơn gọi là trạng thái kích thích

,

,......(ở mỗi trạng thái phân tử có thể tồn tại ở các phân mức năng lƣợng khác nhau 0, 1, 2,
3,....) sau một thời gian rất ngắn (

-

giây) các hạt ở trạng thái kích thích sẽ trở về

trạng thái cơ bản ban đầu theo một trong các hiện tƣợng dƣới đây [6, 8]:
-

Hiện tƣợng bất hoạt: Các phân tử ở mức năng lƣợng cao của trạng thái này trở về
mức năng lƣợng thấp nhất của trạng thái và giải phóng ra năng lƣợng dƣới dạng

nhiệt do va chạm giữa các phân tử làm tăng nhiệt độ môi trƣờng, gọi là hiện tƣợng
phục hồi không bức xạ (thời gian phục hồi thƣờng nhỏ hơn

-

giây).

Hiện tƣợng chuyển nội: Các nguyên tử từ mức thấp nhất của trạng thái kích thích
chuyển về trạng thái cơ bản giải phóng ra năng lƣợng bằng cách bức xạ ra các photon

10

Footer Page 20 of 126.


Header Page 21 of 126.
ánh sáng, gọi là sự phục hồi có bức xạ. Ánh sáng có bức xạ này gọi là huỳnh quang
(kéo dài
-

-

giây).

Hiện tƣợng vƣợt nội hệ: Các phân tử ở trạng thái kích thích
trạng thái cơ bản

mà chuyển sang trạng thái siêu bền

không chuyển về

, sau đó từ T1 chuyển về S0

và bức xạ các photon ánh sáng làm cho quá trình phát quang chậm gọi là huỳnh
quang chậm hoặc lân quang (

- 10giây).

Trong hiện tƣợng phát quang, một phần năng lƣợng của ánh sáng kích thích bị tiêu
tốn chuyển thành nhiệt năng do hiện tƣợng bất hoạt vì vậy năng lƣợng ánh sáng kích
thích bao giờ cũng lớn hơn năng lƣợng ánh sáng bức xạ, hay nói cách khác bƣớc
sóng của ánh sáng bức xạ luôn dài hơn bƣớc sóng của ánh sáng kích thích, tạo ra sự
dịch chuyển cực đại phát quang về phía bƣớc sóng dài hơn so với cực đại hấp thụ, đó
là sự dịch chuyển Stokes. Chất nào có độ dịch chuyển Stokes càng lớn thì phép đo
huỳnh quang càng chính xác (vì ít bị ảnh hƣởng của phổ hấp thụ).
1.3.3. Cường độ huỳnh quang
- Phƣơng pháp huỳnh quang dựa trên nguyên tắc [1, 6]: Khi chiếu một chùm tia tử ngoại
(bức xạ kích thích) vào một số chất, các chất này phát ra bức xạ nhìn thấy có bƣớc sóng xác
định tùy thuộc từng chất và có cƣờng độ phụ thuộc vào hàm lƣợng của chúng.
- Nếu ta chiếu xạ mẫu bằng một dòng bức xạ đơn sắc chứa photon có năng lƣợng ứng với
hiệu năng lƣợng cần thiết cho quá trình hấp thụ thì một phần của cƣờng độ bức xạ tới
bị hấp thụ và cƣờng độ bức xạ truyền qua I sẽ nhỏ hơn cƣờng độ bức xạ tới

sẽ

.

Trong điều kiện nhất định cƣờng độ bức xạ huỳnh quang Ih sẽ tỷ lệ thuận với cƣờng độ
bức xạ hấp thụ (

- I) theo:
=k(

- I)

(1.1)

Hằng số k phụ thuộc vào chất phân tích, môi trƣờng và có quan hệ với hiệu suất phát ra
photon của nguyên tử hay phân tử khi từ trạng thái kích về trạng thái cơ bản. Cƣờng độ bức
xạ truyền qua có quan hệ với nồng độ chất phân tích theo định luật Lambert – Beer:
I=

.

(1.2)

Thế phƣơng trình 1.2 vào phƣơng trình 1.1 ta có:
=k(1-

)
11

Footer Page 21 of 126.

(1.3)


Header Page 22 of 126.
Phƣơng trình 1.3 có thể triển khai thành chuỗi Taylor cho kết quả là:
=k

[2,303 lC –

+

-

]

(1.4)

Nếu lC < 0,01 thì các số hạng bậc cao có giá trị không đáng kể (<1%) nên có thể bỏ qua
và:
= 2,303k

lC

= KC

(1.5)

Trong đó:
I0 : Cƣờng độ bức xạ tới
I : Cƣờng độ bức xạ truyền qua
Ih : Cƣờng độ bức xạ huỳnh quang
: Hệ số hấp thụ mol của chất phân tích
l : Chiều dày của lớp dung dịch (cm)
C: Nồng độ chất phát quang trong dung dịch ( mol/l)
Tóm lại, trong điều kiện nồng độ bé (tức là có độ hấp thụ nhỏ, lC < 0,1), thì cƣờng độ
bức xạ huỳnh quang sẽ tỷ lệ thuận với nồng độ chất phân tích và với cƣờng độ bức xạ tới I0.

Đây là cơ sở của phƣơng pháp huỳnh quang phân tử dùng xác định nồng độ C của chất phân
tích theo cƣờng độ huỳnh quang Ih. Nếu dung dịch C có nồng độ lớn ( lC > 0,1) thì sẽ xảy ra
sự tắt huỳnh quang, khi đó không còn sự tuyến tính giữa nồng độ và cƣờng độ huỳnh quang nữa.
1.3.4. Phổ huỳnh quang
- Phổ kích thích: Là đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc của cƣờng độ phát quang tƣơng đối theo
bƣớc sóng của ánh sáng kích thích [1,6].
- Phổ phát xạ: Là đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc của cƣờng độ phát quang tƣơng đối (cƣờng
độ huỳnh quang của chất đã đƣợc hoạt hóa) theo bƣớc sóng của ánh sáng phát xạ.
Lƣu ý: Khi ghi phổ huỳnh quang của một số chất ta thu đƣợc ngoài phổ huỳnh quang còn
một số phổ khác nhƣ ánh sáng tán xạ của giải Raman, của dung môi và cốc đo, của ánh sáng
tán xạ thứ cấp hay ánh sáng phản xạ nhƣng phổ huỳnh quang của mẫu vẫn thể hiện rõ rệt
nhất và dựa vào phổ này ta có thể xác định đƣợc cực đại bức xạ của chất đó.
12

Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.
1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành huỳnh quang
1.3.5.1. Ảnh hưởng của cấu trúc phân tử đến hiệu suất huỳnh quang
 Cấu tạo phân tử:
- Các chất có dây nối đôi liên hợp thì có khả năng phát quang. Càng nhiều dây nối đôi liên
hợp thì khả năng phát quang càng cao. Ví dụ:
Các chất vô cơ hay các chất hydrocacbon no hầu nhƣ không phát quang.
Các hợp chất thơm có khả năng phát quang và càng nhiều vòng thơm ngƣng tụ thì hiệu
suất huỳnh quang càng lớn.
- Các nhóm chức có khả năng cho điện tử thì làm tăng hiệu suất huỳnh quang. Ví dụ: -OH, ,

........

- Các nhóm chức có khả năng nhận điện tử thì làm giảm hiệu suất huỳnh quang. Ví dụ: , -COOH, -CHO,......
- Vị trí các nhóm thế trên nhân thơm có thể làm tăng hoặc làm giảm hiệu suất huỳnh quang.
Ví dụ: Vị trí para và ortho làm tăng sự không định vị của điện tử trên nhân thơm, cũng làm
tăng hiệu suất huỳnh quang. Ngƣợc lại vị trí meta thì làm giảm hiệu suất huỳnh quang.
- Đồng phân cis làm tăng khả năng phát quang và đồng phân trans làm giảm khả năng phát
quang của hợp chất.
 Độ cứng nhắc của phân tử.
Các chất có cấu tạo cứng nhắc thì khả năng phát quang cao và ngƣợc lại.
Ví dụ: Flourene, Flourescein: Phát quang mạnh
Biphenyl, Malachite, phenophtalein: Không phát quang
 Chất tạo dẫn:
Có những hợp chất bình thƣờng phát quang yếu nhƣng khi tạo dẫn chất thì phát quang mạnh.
Ví dụ:

13

Footer Page 23 of 126.


Header Page 24 of 126.

Không phát quang

Phát quang mạnh

Tetracyclin

Tetracyclin +

Hydrocortison

Hydrocortison +

Vitamin B1

Thiocrom

Adrenalin

Adrenochrom

+ Barbiturat
+ ethanol

1.3.5.2. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phổ huỳnh quang
 Sự có mặt của các chất tan khác nhau: Có thể gây ra hiện tƣợng sau:
- Hiệu ứng lọc nội: Các chất khác nhau có thể không phát quang nhƣng lại hấp thụ ánh
sáng của chất phát quang làm giảm cƣờng độ huỳnh quang.
- Sự làm tắt hóa học: Các chất khác làm tắt một phần hay toàn bộ cƣờng độ phát quang do
va chạm hay làm biến đổi cấu trúc hóa học của chất phát quang.
Cơ chế:
F + h 


F + h

Trong đó F là chất phân tích có khả năng phát huỳnh quang (

). Do va chạm nên:

+Q F+
Khi đó Q đóng vai trò là chất làm tắt hóa học (quencher).
Ví dụ:

là Q của Quinin cho nên trong môi trƣờng HCl thì Quinin không phát quang.

ADN là Q của Acridin nên trong các xét nghiệm sinh hóa có thể sử dụng Acridin trong định
lƣợng.
 Nồng độ ion

, vai trò của pH:

- pH có ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ phát quang. Một số chất có tính axit yếu hay bazơ yếu
thì cƣờng độ phát quang phụ thuộc nhiều vào pH. Ví dụ:
Ta có axit AH, trong nƣớc AH phân ly theo phƣơng trình:

14

Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.
AH 

+

Nếu dạng phát quang là AH thì khi
tăng. Nếu dạng phát quang là

tăng, phản ứng xảy ra theo chiều nghịch, khi đó F

thì F sẽ giảm trong môi trƣờng axit và tăng trong môi

trƣờng kiềm.
 Ảnh hƣởng của dung môi:
Cƣờng độ phát quang và bƣớc sóng cực đại thay đổi theo dung môi và những tác động
khác nhau. Ví dụ:
- Sự tắt huỳnh quang hóa học do dung môi: Quininsulfat phát quang mạnh trong môi trƣờng
, nhƣng không phát quang trong môi trƣờng HCl.
- Oxi hòa tan trong dung môi làm biến đổi hóa học chất phát quang, do đó oxi có ảnh
hƣởng đến cƣờng độ phát quang.
- Độ nhớt làm tăng cƣờng độ phát quang.
- Độ tinh khiết của dung môi: Dung môi có tạp huỳnh quang làm sai lệch kết quả của phép
đo.
 Ảnh hƣởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ tăng làm giảm cƣờng độ phát quang do làm tăng tần số va chạm của phân tử làm
cho hiện tƣợng bất hoạt tăng lên. Do vậy trong máy quang phổ huỳnh quang, đèn nguồn có
công suất lớn nên phải có kính cách nhiệt hoặc có bộ phận làm mát đèn.
1.3.6. Máy quang phổ huỳnh quang
Máy quang phổ huỳnh quang cũng có các bộ phận chính nhƣ: nguồn sáng, bộ phận đơn
sắc hóa, buồng đo và bộ phận phát hiện.

15

Footer Page 25 of 126.