(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xác định một số dạng mangan trong chè

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

Nguyễn Thị Hiên

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG MANGAN
TRONG CHÈ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015


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

Nguyễn Thị Hiên

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG MANGAN
TRONG CHÈ
Chun ngành: Hóa Phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Vũ Đức Lợi

Hà Nội – Năm 2015

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên của luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Đức Lợi
phó Viện trưởng Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Thầy là người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình
thực hiện đề tài để tơi hồn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Gia Môn, chị Lưu Thị Nguyệt Minh,
các cô chú, các anh chị và các bạn trong phịng Phân tích viện Hóa học - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi
trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo khoa Hóa - Trường Đại học
Khoa học tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập tại trường.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè đã ln
cổ vũ động viên để tơi hồn thành tốt luận văn này.
Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014.
Tác giả
Nguyễn Thị Hiên


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả
Nguyễn Thị Hiên


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 4

DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................... 6
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 7
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 9
1.1. Giới thiệu chung về cây chè ...............................................................................9
1.1.1. Thành phần hoá học của lá chè tươi [1] ...................................................9
1.1.2. Công dụng của cây chè [1] .....................................................................11
1.2. Nguyên tố Mangan [7,15] ................................................................................12
1.2.1. Vai trò sinh học của mangan ..................................................................12
1.2.2. Khả năng tạo phức của Mn với một số thuốc thử hữu cơ [11,3]............13
1.3. Các phƣơng pháp xác định Mn.......................................................................14
1.3.1. Các phương pháp phân tích tổng Mn .....................................................14
1.3.2. Các phương pháp phân tích định dạng Mn ............................................20
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 31
2.1. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ...........................................................31
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................31
2.1.2. Nguyên tắc của phương pháp xác định Mn bằng phương pháp FAAS..31
2.1.3. Nội dung nghiên cứu: .............................................................................34
2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm .......................................................35
2.2.1. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm...............................................................35
2.2.2. Hóa chất và nguyên liệu .........................................................................36
2.2.3. Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn ...................................................36
2.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ..............................................................................37
2.3.1. Mẫu chè khô ...........................................................................................37
1


2.3.2. Mẫu nước chè .........................................................................................37
2.4. Quy trình phân tích ..........................................................................................37
2.4.1. Quy trình xác định hàm lượng Mn tổng số. ...........................................37

2.4.2. Quy trình xác định các dạng mangan trong nước chè ............................38
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 39
3.1. Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của mangan .................................39
3.1.1. Chọn vạch đo: .........................................................................................39
3.1.2. Khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử .................................................39
3.1.3. Khảo sát cường độ đèn catot rỗng ..........................................................39
3.1.4. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hố mẫu ...........................................40
3.1.5. Khảo sát lưu lượng khí axetilen .............................................................41
3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện chiết điểm mù: ................................42
3.2.1. Ảnh hưởng của pH: ................................................................................42
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ 8-hydroxyquinoline ........................................44
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Triton X-100...............46
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ ....................................47
3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion .............................................................49
3.2.6. Ảnh hưởng của thời gian ly tâm .............................................................50
3.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định dạng mangan trong nƣớc chè .................52
3.4. Xác định giới hạn phát hiện của phƣơng pháp. ............................................53
3.5. Đánh giá phƣơng pháp ....................................................................................54
3.5.1. Độ lặp lại của phương pháp....................................................................54
3.5.2. Hiệu suất thu hồi của phương pháp ........................................................54
3.6. Xây dựng quy trình phân tích mangan ..........................................................55
3.6.1. Quy trình phân tích mangan tổng số trong mẫu chè khô .......................55
3.6.2. Xác định Mn tổng chiết trong nước chè .................................................56
3.6.3 Xác định mangan ở dạng liên kết flavonoit ............................................56
2


3.6.4. Xác định mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè ....................56
3.7. Phân tích mẫu thực tế ......................................................................................56
3.7.1. Địa điểm thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu ...........................................56

3.7.2. Kết quả phân tích hàm lượng mangan tổng số trong chè khô ................58
3.7.3. Kết quả Mn tổng chiết trong nước chè bằng chiết điểm mù ..................59
3.7.4. Kết quả xác định mangan ở dạng liên kết flavonoit bằng chiết điểm mù
...................................................................................................................................60
3.7.5. Xác định mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè bằng phương
pháp chiết điểm mù ...................................................................................................61
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO: ..................................................................................... 64

3


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt ..................................24
Bảng 3.1. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Mn .................................................40
Bảng 3.2. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa khi xác định Mn ..........................41
Bảng 3.3. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen khi xác định Mn ..................................42
Bảng 3.4. Các điều kiện đo phổ hấp thụ của nguyên tử mangan ..............................42
Bảng 3.5: Kết quả ảnh hưởng của pH vào hiệu suất chiết điểm mù .........................43
Bảng 3.6. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ 8-hydroxyquinoline đến hiệu suất chiết
...................................................................................................................................45
Bảng 3.7: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 vào hiệu quả chiết ..........46
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất chiết ...................47
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của thời gian ủ vào hiệu suất chiết ........................................48
Bảng 3.10. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion .............................................................49
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian ly tâm ..................................50
Bảng 3.12: Bảng tóm tắt các điều kiện tối ưu của quy trình chiết điểm mù. ......51
Bảng 3.13: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ Mn2+ ...................................52
Bảng 3.14: Kết quả phân tích mẫu mangan có nồng độ 0,50 mg/l ...........................53
Bảng 3.15: Kết quả đánh giá độ lặp lại của phương pháp ........................................54

Bảng 3.16: Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của mẫu ...........................................55
Bảng 3.17: Địa điểm lấy mẫu thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu ..............................58
Bảng 3.18: Hàm lượng kim loại Mn tổng số tính theo µg/g .....................................58
Bảng 3.19: Hàm lượng kim loại Mn tổng chiết tính theo µg/g .................................59
Bảng 3.20: Kết quả xác định hàm lượng mangan ở dạng liên kết flavonoit bằng
chiết điểm mù ............................................................................................................60
Bảng 3.21: Hàm lượng mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè.................61

4


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Đèn catot rỗng – HCL ..............................................................................18
Hình 1.2: Đèn D2 ......................................................................................................18
Hình 1.3: Đèn EDL ...................................................................................................18
Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ...................................19
Hình 1.5: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA - 6300 ..........................20
Hình 1.8: Tần suất sử dụng các loại chất hoạt động bề mặt trong phương pháp chiết
điểm mù 12 năm qua (từ năm 2000-2012). ...............................................................24
Hình 1.9: Tần suất sử dụng các loại phối tử hữu cơ trong phương pháp chiết điểm
mù 12 năm qua (từ năm 2000-2012). ........................................................................26
Hình 2.1. Sơ đồ chiết điểm mù..................................................................................32
Hình 2.2: Quy trình phân tích hàm lượng Mn tổng số trong chè xanh......................37
Hình 2.3: Quy trình phân tích hàm lượng Mn tổng chiết trong nước chè .................38
Hình 2.4: Quy trình phân tích hàm lượng Mn ở dạng liên kết flavonoit trong nước
chè .............................................................................................................................38
Hình 3.1: Đồ thị ảnh hưởng của pH vào hiệu suất chiết điểm mù ............................43
Hình 3.2: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ 8-hydroxyquinoline vào hiệu suất chiết ..45
Hình 3.3: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 vào hiệu quả chiết .............46
Hình 3.4: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ vào hiệu suất chiết.....................47

Hình 3.5: Đồ thị ảnh hưởng của thời gian ủ vào hiệu suất chiết ...............................48
Hình 3.6: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của lực ion .....................................................49
Hình 3.7: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của thời gian ly tâm .......................................51
Hình 3.8: Đường chuẩn xác định mangan .................................................................53
Hình 3. 9. Biểu đồ sự phân bố của mangan tổng trong chè ......................................59
Hình 3. 10. Biểu đồ sự phân bố các dạng của mangan trong chè .............................62

5


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
5-BR-PADAP

:

2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-(diethylamino)phenol

8-HQ

:

8-hydroxyquinoline

AAS

:

Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử

APDC

:

Amoni pyrolidinedithio carbamate

CE

:

Phương pháp điện di mao quản

CMC

:

Nồng độ micellar tới hạn

CP

:

Điểm mù

CPE

:

Phương pháp chiết điểm mù

DDTC

:

Diethyl dithio carbamate

DDTP

:

O-diethyldithiophosphate

E(%)

:

Hiệu suất chiết (%)

F-AAS

:

Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật

ICP-AES

:

ngọn lửa
Phổ phát xạ nguyên tử Plasma cao tần cảm ứng

ICP-MS

:

Phương pháp phân tích phổ khối nguyên tử

NAA

:

Phân tích kích hoạt nơtron

PAN

:

1-(2-pyridylazo)-2-naphthol

PONE-7.5

:

Poly (oxyethylene)nonylphenyl(ether)

SPE

:

Phương pháp chiết pha rắn

6


MỞ ĐẦU
Trà là một loại đồ uống được nhiều quốc gia trên thế giới ưa chuộng và sử
dụng, trong đó có Việt Nam. Trong lá chè rất giàu chất chống oxi hóa, đặc biệt là
catechin và nhiều khống chất cần thiết cho sức khỏe con người như kẽm, mangan,
sắt, magiê, đồng, titan, nhôm, brom, natri, kali, niken, crom và phốt pho… Một
trong những nguyên tố vi lượng có trong lá chè rất quan trọng với cơ thể con người
là mangan. Sự thiếu hụt của mangan trong cơ thể con người có thể dẫn tới sự biến
dạng của xương và sụn, sự phá hủy các mô tế bào. Tuy nhiên, mangan có thể là
độc tố mơi trường, khoảng nồng độ Mn được phép có mặt trong cơ thể người mà
khơng gây độc hại là rất hẹp và tùy thuộc vào dạng tồn tại của Mn. Nhu cầu mỗi
ngày khoảng 30 - 50 mg/kg trọng lượng cơ thể. Nếu hàm lượng lớn có thể gây độc
cho cơ thể; gây độc với nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần
kinh trung ương, gây tổn thương thận, bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng gây tử
vong…
Thành phần dinh dưỡng của mangan phụ thuộc vào dạng hóa học của nó.
Trong chè, mangan tồn tại chủ yếu ở các dạng: dạng tự do trong nước, dạng
phức yếu, dạng phức flavonoit… Và lợi ích với sức khỏe của các dạng khác
nhau là khơng giống nhau, thường thì mangan ở dạng hữu cơ có ích hơn ở dạng
vơ cơ. Chính vì vậy, xác định hàm lượng các dạng mangan hữu cơ, vơ cơ sẽ góp
phần đánh giá chất lượng chè.
Hiện nay, có nhiều kĩ thuật ứng dụng để xác định mangan tổng như phổ
quang kế, phép phân tích cực phổ, phân tích kích hoạt nơtron (NAA), AAS, ICPMS, ICP-AES… Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu xác định các dạng của
mangan sử dụng thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), ICP-MS kết hợp
với các phương pháp sắc ký, phương pháp chiết như: Sắc ký rây phân tử, sắc ký
trao đổi ion, chiết pha rắn… Các hệ đo này cho phép tách và định lượng đồng
thời các dạng mangan một cách hiệu quả trên nhiều đối tượng, đặc biệt là đối
tượng sinh học. Nhưng chi phí cho q trình phân tích khá lớn do địi hỏi trang

7


thiết bị, hóa chất đắt tiền nên khơng phải phịng thí nghiệm nào cũng có thể trang
bị được. Thêm vào đó, việc sử dụng các hóa chất độc hại có thể gây ảnh hưởng
đến môi trường. Vấn đề đặt ra trong thực tế thí nghiệm Việt Nam hiện nay là cần
nghiên cứu một phương pháp có thể sử dụng các thiết bị phổ biến hơn, giá thành
hợp lý, hiệu quả chiết cao, thân thiện với môi trường mà vẫn đảm bảo độ chọn
lọc, độ chính xác và tin cậy cao để định dạng mangan. Nhiều năm trước, các ứng
dụng của hệ thống Mixen đã được công nhận và khai thác trong các lĩnh vực khác
nhau của hóa phân tích; chủ yếu là tập trung cải thiện, đổi mới các phương pháp
phân tích đã có; đồng thời, phát triển các phương pháp mới và trong đó có phương
pháp chiết điểm mù (CPE). Với nhiều ưu điểm như: đơn giản, giá rẻ, chất lượng
cao, hiệu quả và ít độc hại so với việc sử dụng dung môi hữu cơ. Cho đến nay, CPE
đã được sử dụng để tách chiết, làm giàu các ion kim loại sau khi hình thành tạo
phức, sau đó phức được xác định bằng các phương pháp phổ. Vì vậy, CPE đang trở
thành một ứng dụng quan trọng và thiết thực trong hóa phân tích.
Do đó, chúng tơi đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác định
một số dạng mangan trong chè” với các mục tiêu cụ thể như sau:
- Áp dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử định lượng
mangan tổng trong mẫu chè khô.
- Nghiên cứu, khảo sát và thiết lập các điều kiện tối ưu để xây dựng
phương pháp định lượng mangan tổng chiết, mangan ở dạng liên kết flavonoit,
mangan dạng tự do và phức yếu trong nước chè bằng phương pháp chiết điểm
mù kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

8


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về cây chè
Cây chè cao 1 – 6 m có tên khoa học là Camellia Sinensis. Lá chè có màu
xanh, mọc so le, hình trái xoan, dài 4 – 10 cm, rộng 2 - 2,5 cm, có mũi ở đỉnh, phiến
lá lúc non có lơng mịn, khi già thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa chè
thường có từ 5 - 6 cánh, màu trắng, mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều
nhụy. Quả chè thường có ba van, chứa một hạt gần trịn, đơi khi nhăn nheo [16].
Cây chè có nguồn gốc từ Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc. Sau đó diện tích
chè được mở rộng sang các quốc gia khác như Mianma, Thái Lan, Việt Nam,… Ở
Việt Nam, chè được coi là cây công nghiệp dài ngày có giá trị kinh tế cao. Vì thế,
chè được trồng ở khắp mọi nơi nhưng tập chung chủ yếu nhất vẫn là vùng trung du
miền núi phía Bắc và Tây Nguyên. So với các vùng lãnh thổ khác trong nước thì hai
vùng trên có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi, rất thích hợp cho sự phát triển của
cây chè.
Lá chè vừa hái trên cây, dùng để nấu nước uống thì được gọi là chè tươi. Cịn
chè được sản xuất bằng cách sấy khô búp và lá non rồi sao thành chè khơ để pha với
nước đun sơi thì được gọi là nước chè xanh. Quá trình làm chè đen hay chè mạn thì
phức tạp hơn nhiều bởi chúng đều phải trải qua q trình lên men sau đó mới đến
cơng đoạn phơi và sấy khơ.
1.1.1. Thành phần hố học của lá chè tƣơi [1]
* Nước: Nước trong lá chè xanh chiếm từ 75-80%.
* Tanin: Tanin hay còn gọi là hợp chất phenol trong đó có 90% là dạng
catechin.
Catechin chè (“tea catechin”) là một trong những nhóm chất thuộc lớp
flavonoit, có nhiều trong lá cây chè xanh. Trong lá chè có chứa đến 20% tanin.
Tanin trong chè có tác dụng như một vitamin P, có tác dụng chống khuẩn và chống
oxi hoá mạnh. Tanin tồn tại trong cây chè xanh là các hợp chất catechin:
epicatechin (EC), hoặc dưới dạng cấu trúc kết hợp với các nhóm axit gallic: (-)9


epigallocatechin gallate (EGCG), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epicatechingallate

(ECG), (-)-epicatechin (EC), (-)-gallocatechin gallate (GCG)…

Các flavonoit cịn có tác dụng chống oxi hóa (antioxidant). Đây là một trong
những cơ sở sinh hóa quan trọng nhất để flavonoit thể hiện được hoạt tính sinh học
của chúng. Flavonoit có khả năng kìm hãm các q trình oxi hóa dây chuyền sinh ra
bởi các gốc tự do hoạt động. Tuy nhiên, hoạt tính này thể hiện mạnh hay yếu phụ
thuộc vào đặc điểm cấu tạo hóa học của từng chất flavonoit cụ thể.
10


Do bản chất cấu tạo polyphenol nên flavonoit ở trong tế bào thực vật chịu tác
động của các biến đổi oxy hóa – khử, bị oxi hóa từng bước và tồn tại ở các dạng
hidroquinon, semiquinon, quinon. Những flavonoit có các nhóm hydroxy sắp xếp ở
vị trí ortho, para, meta dễ dàng bị oxy hóa dưới tác dụng của enzim
polyphenoloxydaza và peroxydaza theo các phản ứng sau:
(khử) flavonoit (dạng bị oxy hóa)

O2 + flavonoit
(Hidroquinon)

(Semiquinon hoặc Quinon)
flavonoit (dạng bị oxy hóa)

H2O2 + flavonoit (khử)
(Hidroquinon)

(Semiquinon hoặc Quinon)

* Cafein (Ankaloit)
CTCT:

Ankaloit chính của chè là Cafein, có tác dụng dược lý, tạo cảm giác hưng phấn
cho người uống. Cafein là dẫn xuất của Purine có tên và gọi theo cấu tạo là: 1,3,5trimethylthine, chiếm khoảng 3 - 4% tổng lượng chất khô trong lá chè tươi.
1.1.2. Công dụng của cây chè [1]
Chè xanh không những là một nguồn thức uống giải khát tuyệt vời mà nó cịn
được biết đến bởi khả năng chữa bệnh của nó.
Dược tính của chè xanh là: Làm tăng cơ hội sống cho người đau tim và bảo vệ
cơ thể khỏi bệnh nhồi máu cơ tim. Tác dụng này là do chất chống oxi hoá trong chè
đem lại.
Một tác dụng đặc biệt của chè xanh đó là: làm giảm nguy cơ ung thư buồng
trứng. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Australia tiến hành tại Trung Quốc
cho thấy phụ nữ uống trà xanh đều đặn hàng ngày giảm được 60% khả năng bị ung
11


thư buồng trứng. Kết luận này được các nhà khoa học Đại học Curtin ở Perth
(Australia) và các nhà khoa học Trung Quốc đưa ra sau khi nghiên cứu trên 900 phụ
nữ. Chè xanh có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thư do chứa nhiều chất chống oxi
hoá, đặc biệt là hợp chất polyphenol có tác dụng ngăn ngừa các gốc tự do phá hoại
các DNA, các tế bào làm chậm quá trình phát triển của ung thư. Một số polyphenol
có khả năng giết chết các tế bào ung thư mà không đụng đến các tế bào lành. Mới
đây các nhà khoa học Anh đã khám phá thêm hai chất chống oxi hố khác có trong
chè xanh để ức chế sự phát triển của căn bệnh ung thư đó là: EGCG
(epigallocatchin gallate) và ECG (epicatechin gallate).
Hợp chất flavonoit có trong lá chè xanh có thể được xem là một chất dinh
dưỡng hữu ích để giúp giảm nguy cơ ung thư nhất định, bệnh tim, và tuổi tác liên
quan đến các bệnh thối hóa. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra flavonoit có thể giúp
ngăn ngừa sâu răng và giảm bớt sự xuất hiện của bệnh thông thường như cảm cúm.
Lá chè xanh cịn có tác dụng chữa bệnh ngồi da như: bị bỏng, bị ong đốt,
bệnh đậu mùa, thuỷ đậu, viêm da.

Ngoài ra, thành phần cafein và một số hợp chất ankaloit khác có trong chè là
những chất có khả năng kích thích hệ thần kinh trung ương làm cho tinh thần minh
mẫn, nâng cao khả năng làm việc, giảm bớt mệt nhọc sau những lúc làm việc căng
thẳng.
1.2. Nguyên tố Mangan [7,15]
1.2.1. Vai trò sinh học của mangan
Mn là ngun tố đóng vai trị thiết yếu trong tất cả các dạng sống. Mn là chất
có tác dụng kích thích của nhiều loại enzym trong cơ thể, có tác dụng đến sự sản
sinh tế bào sinh dục, đến trao đổi chất Ca và P trong cấu tạo xương.
Mn có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể như: tác động đến hơ hấp tế bào,
phát triển xương, chuyển hóa gluxit, hoạt động của não, cảm giác cân bằng. Mn có
hàm lượng cao trong ty lạp thể làm chất đồng xúc tác cùng các enzym. Mn tác động
đến sự chuyển hóa tuyến giáp nhờ được hình thành từ một enzym cơ bản. Mn liên
kết với vitamin K tham gia tổng hợp prothrombin ảnh hưởng đến q trình đơng
12


máu. Mn tham gia tổng hợp protein và tương tác với axit nucleic, tham gia tổng hợp
cholesterol. Mn làm giảm glucose huyết nhưng lại tham gia phản ứng tạo ra glucose
từ các phân tử khác. Nếu lượng Mn hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc tới phổi,
hệ thần kinh, thận và tim mạch. Cơ thể người trưởng thành chứa 12-20mg Mn,
nhiều nhất ở gan (chiếm 20%) và tụy. Trong máu hàm lượng Mn là 10mcg/1, tập
trung chủ yếu ở hồng cầu; huyết thanh chỉ chứa 0,6-4mcg/1. Nhu cầu hằng ngày của
cơ thể từ 2-3mg Mn.
Thức ăn cho trẻ em nếu thiếu Mn thì hàm lượng enzym phophotaza trong máu
và xương sẽ bị giảm xuống nên ảnh hưởng đến cốt hố của xương, biến dạng…
Thiếu Mn cịn có thể gây ra rối loạn về thần kinh như bại liệt, co giật…
Các loại thực phẩm giàu mangan bao gồm: gạo xay, đậu nành, đậu phụ, tiểu
mạch, vừng, rau cải xanh, lá chè xanh, trái cây, trà, gan bò, thịt, trứng, sữa…
Từ các nghiên cứu về tác dụng của mangan đối với cơ thể như trên, nên chúng

tôi chọn phân tích hàm lượng của mangan trong chè.
1.2.2. Khả năng tạo phức của Mn với một số thuốc thử hữu cơ [11,3]
Mn có thể tạo phức với các thuốc thử như: thuốc thử 8-hydroxyquynoline,
thuốc

thử

PAR,

thuốc

thử

PAN,

Axit

benzoinhiđroxamit,

thuốc

thử

Foocmandoxim,…
Foocmandoxim CH2NO tạo với Mn(II) phức chất không màu rất nhanh chóng
chuyển thành đỏ nâu do bị oxi hóa trong khơng khí để tạo thành phức chất
Mn(CH2NO)62-. Màu tạo thành trong vài phút và bền trong 16h. max= 455nm
(=11.200). Việc xác định Mn không bị cản trở bởi Ag(I), Pb(I), Cd(II),
As(III),Al(III), Sn(IV), Pt(IV), Mo(VI) vì chúng khơng tạo được sản phẩm có màu
với thuốc thử. .

Thuốc thử PAR [ 1-(2-pyridiazo)-2 naphtol]: Tạo được với Mn(II) phức có
màu đỏ dam cam có max= 500nm (=78000).
Thuốc thử PAN: PAN tạo phức với Mn(II) ở môi trường kiềm yếu (pH=8-10)
hợp chát nội phức Mn(PAN)2 khó tan trong nước. Lắc huyền phù với dung môi hữu
cơ tạo thành dung dịch phức màu đỏ tím
13


Axit benzoinhiđroxamit tạo với Mn(II) trong dung dịch NH3 một phức màu đỏ
nâu tại max= 500nm (=78000).
Thuốc thử 8-hydroxyquynoline tạo phức với Mn tại pH >8. Khi đó phức tạo
thành có màu vàng rơm
Trong bài này, chúng tơi sử dụng thuốc thử 8-hydroxyquynoline tạo phức với
Mn(II) để xác định Mn tổng chiết trong mẫu chè.
1.3. Các phƣơng pháp xác định Mn
1.3.1. Các phƣơng pháp phân tích tổng Mn
1.3.1.3. Phương pháp cực phổ
Phương pháp cực phổ được Heyvosky phát minh ra năm 1922, được giải
thưởng Nobel năm 1959. Ưu điểm của phương pháp này với thiết bị tương đối đơn
giản mà có thể phân tích nhanh, nhạy, chính xác hàng loạt hợp chất vô cơ và hữu cơ
mà không cần tách chúng ra khỏi hỗn hợp, trong vùng nồng độ 10-3 đến 10-6 mol/lít.
[6].
Nguyên tắc của phương pháp này là đặt các thế khác nhau vào điện cực để khử
các ion khác nhau vì mỗi ion có thể khử tương ứng và xác định. Do đó qua thể khử
của ion có thể tính được ion đó. Nếu tăng dần thế của cực nhúng và dung dịch chất
cần xác định thì cường độ dòng sẽ tăng đồng thời cho tới khi đạt được thế khử của
ion trong dung dịch. Trong các điều kiện nhất định cường độ dòng tăng tỉ lệ thuận
với nồng độ mà định lượng được ion đó. [6].
Trần Hữu Hoan đã xác định Mn trong tro rong biển bằng phương pháp cực
phổ với điện cực giọt thủy ngân sử dụng dung dịch nền KOH 1M + Trietanolamin

0,2M, khi đó độ nhạy của phương pháp có thể đạt tới 100ppm [4].
Tuy nhiên do sự tồn tại của dòng tụ điện mà phương pháp này khơng thể phân
tích các đối tượng ở hàm lượng vết. Để khắc phục người ta dung nhiều phương
pháp để tăng độ nhạy như: Phương pháp phổ sóng vng, cực phổ xung vi phân …
Lê Lương đã xác định Mn trong đất trồng trọt bằng phương pháp cực phổ sóng
vng với điện cực giọt thủy ngân sử dụng dung dịch nền KOH 5M +
Trietanolamin 0,1M, khi đó độ nhạy của phương pháp có thể đạt tới 5 ppm [4]
14


1.3.1.4. Phương pháp von – ampe hòa tan [6]
Phương pháp von - ampe hòa tan là một phương pháp điện hóa có độ nhạy
cao, có khả năng xác định được nhiều ion kim loại có nồng độ nhỏ khoảng 10-6 -10-8
mol/lít với sai số 5-15% trong điều kiện tối ưu. Phương pháp này cho phép xác định
định lượng vết trong khoảng thời gian ngắn, kỹ thuật phân tích đơn giản, tốn ít hóa
chất, máy móc khơng phức tạp.
Q trình phân tích theo phương pháp Von –ampe hịa tan gồm 2 bước:
+ Điện phân làm giàu chất phân tích trên bề mặt điện cực làm việc tại một thế
phù hợp.
+ Hòa tan kết tủa làm giàu bằng cách phân cực, ngưỡng cực làm việc, ghi
đường cong hòa tan chiều cao của đường phân cực ghi được trong những điều kiện
thích hợp, tỉ lệ thuận với nồng độ của chất trong dung dịch. Điều kiện đó cho phép
ta định lượng chất phân tích bằng phương pháp đường chuẩn hoặc phương pháp
thêm. Tuy nhiên, phương pháp này cịn có nhược điểm là độ nhạy bị hạn chế bởi
dòng dư, nhiều yếu tố ảnh hưởng như : Điện cực chỉ thị, chất nền…
1.3.1.5. Phương pháp trắc quang
Phương pháp trắc quang xác định mangan dựa 4trên việc đo mật độ quang của
dung dịch chứa ion MnO 4 - các axit pyrophotphat manganit hoặc phức chất của
mangan với thuốc thử hữu cơ. Để oxi hóa Mn(II) lên peiodat và pesunfat. Phản
ứng oxi hóa:

- + 5IO - + 6H+
2Mn2+ + 5IO4- + 3H2O → 2 MnO
4
3
2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O → 2 MnO -4 + 10SO42- + 16H+
Cường độ màu đỏ tím của MnO 4 - tỉ lệ với nồng độ Mn(II). Phổ hấp thụ
của dung dịch MnO 4 - có hai cực đại ở = 525nm ( = 2230) và  = 545nm
( = 2420).
Phương pháp phân tích trắc quang tuy kỹ thuật và phương tiện máy
móc đơn giản, độ lặp lại của phép đo cao nhưng độ nhạy và độ chính xác khơng
cao lắm.
15


Có thể xác định Mn ở dạng Mn(II) và dạng Mn(VII). Sự oxi hóa các hợp
chất của Mn thành MnO4- bằng các thuốc thử như bismutat, periodat, persunfat và
đo độ hấp thụ của MnO4- ở bước sóng 528nm được coi là phương pháp tiêu chuẩn
trong một khoảng thời gian dài. Tại Việt Nam cũng đã sử dụng phương pháp này
như tiêu chuẩn TCVN 4578 – 1988. Mangan ở các mức oxy hóa khác nhau (chủ
yếu ở dạng Mn(II)) có thể xác định theo phương pháp này bằng cách oxy hóa thành
Mn(VII) bằng các chất oxy hóa mạnh như (NH4)2S2O8 (Ag+ làm xúc tác), NaBiO3,
KIO4,… trong môi trường HNO3, H2SO4. Lượng lớn các chất hữu cơ, ion có màu,
Cl- cản trở phép xác định. Loại trừ ảnh hưởng của Cl- bằng cách kết tủa với AgNO3
hoặc bay hơi với H2SO4 đặc. Loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ bằng cách tạo phức với
H3PO4 và dung dịch đo quang được tiến hành hai lần để loại trừ ảnh hưởng của
những ion màu khác [5]. Phương pháp này thích hợp phân tích Mn ở hàm lượng
mg/l.
1.3.1.7. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
Cơ sở lý thuyết của phép đo AAS là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc)
của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ của nguyên tố

ấy trong môi trường hấp thụ. Tùy thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa người ta phân
biệt phép đo AAS có độ nhạy 0,1 mg/l và phép đo ETA – AAS có độ nhạy cao hơn
kỹ thuật khơng ngọn lửa 50 đến 1000 lần (0,1-1 ppb). [9]
Thực tế cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt: Độ nhạy,
độ chọn lọc cao, độ chính xác cao, tốn ít mẫu, tốc độ phân tích nhanh. Gần 60
nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 10-4 10-5 %. [9]
Nguyên tắc của phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [9]
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự xuất hiện của phổ hấp thụ
nguyên tử khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng lượng cơ
bản. Muốn thực hiện được phép đo phổ AAS cần phải thực hiện các công việc sau:
- Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái rắn hoặc dung dịch thành trạng thái hơi.
Đó là q trình hoá hơi mẫu.
16


- Các ngun tử hố hơi đó phân li thành phân tử tạo thành đám hơi nguyên
tử tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ
bức xạ đơn sắc. Đây là giai đoạn quan trọng và quyết định đến kết quả của phép đo
phổ AAS.
- Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với ngun tố phân tích và
chiếu vào đám hơi nguyên tử đó sẽ xuất hiện phổ hấp thụ.
- Nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu tồn bộ chùm sáng sau khi
đi qua mơi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo
của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó. Trong một giới
hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ
của nguyên tố cần phân tích theo phương trình:
A = k.C.l
Trong đó:

A : Cường độ vạch phổ hấp thụ

k: hằng số thực nghiệm
l: chiều dài
C: nồng độ nguyên tố cần xác định

- Thu và ghi lại kết quả đo cường độ vạch phổ hấp thụ.
Hệ thống trang bị của phép đo AAS
Theo nguyên tắc của phép đo phổ AAS, hệ thống trang thiết bị của máy đo
phổ hấp thụ nguyên tử được mô tả như sau:
1. Nguồn phát chùm bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần phân tích
- Đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp – HCL).
- Đèn phóng điện khơng điện cực (Electrodeless Discharge Lamp – EDL).
- Đèn phát phổ liên tục đã biến điệu (Deuterium Hollow Cathode Lamp –
D2).

17


Hình 1.2: Đèn D2

Hình 1.1: Đèn catot rỗng – HCL

Hình 1.3: Đèn EDL
2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu phân tích. Hệ thống này được chế tạo theo
hai kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu:
- Kỹ thuật nguyên tử hoá bằng ngọn lửa (F – AAS): Theo kỹ thuật này người
ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hố hơi và ngun tử hố mẫu
phân tích. Vì thế mọi q trình xảy ra trong khi ngun tử hố mẫu phụ thuộc vào
các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, nhưng chủ yếu là nhiệt độ của ngọn
lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất ngun tử hố mẫu phân tích, và mọi yếu tố
ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phép

phân tích. Hệ thống này bao gồm:
+ Bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hố và thực hiện q trình
aerosol hố mẫu (tạo thể sol khí).
+ Đèn để ngun tử hố mẫu (Burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí
có chứa mẫu ở thể huyền phù sol khí.
- Kỹ thuật ngun tử hố khơng ngọn lửa (Electro Thermal – AAS): đó là kỹ
thuật dùng năng lượng nhiệt của dòng điện rất cao (300 – 500A) đốt nóng tức khắc
cuvet Graphite (hay thuyền Tatan đặt trong cuvet Graphite) chứa mẫu phân tích để
18


thực hiện nguyên tử hoá mẫu cho phép đo AAS. Q trình ngun tử hố xảy ra
theo 3 giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khơ; tro hố luyện mẫu, ngun tử hoá để đo phổ
hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho
giai đoạn nguyên tử hoá mẫu để đạt kết quả tốt thì nhiệt độ trong cuvet Graphite là
yếu tố chính quyết định cho mọi sự diễn biến của q trình ngun tử hố mẫu.
3. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ: là bộ đơn sắc có nhiệm vụ thu, phân li
và chọn tia sáng (vạch phổ cần đo) hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp
thụ AAS của vạch phổ.
4. Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ gồm một số trang bị sau:
- Một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ.
- Một máy tự ghi pic của vạch phổ.
- Bộ hiện số digital.
- Bộ máy tính và máy in.
- Máy phân tích.

Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

19

Hình 1.5: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA - 6300
Gần đây, Đỗ Thị Nga đã xác định kẽm và mangan trong chè xanh bằng cách
sử dụng HNO3, thêm HNO3, H2O2 để phá mẫu, định mức dung dịch mẫu sau đó
đem đo độ hấp thụ quang bằng phương pháp FAAS và xác định hàm lượng mangan
trong mẫu chè xanh đều nhỏ hơn so với mẫu chè an toàn với hàm lượng là 26,2225
mg/kg, nhưng ở địa điểm Hồng Tiến, Minh Lập có hàm lượng mangan trong chè
lớn hơn mẫu chè an toàn là 1,1 và 1,06 lần. [12]
Paulo R.M. Correia, Elisabeth de Oliveira, Pedro V.Oliveira đã xác định Mn
và Se trong huyết thanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử. Phương pháp đạt
được giới hạn xác định là 6.5pg đối với Mn và 50pg đối với Se. [27].+
Để xác định Mn trong các mẫu máu, huyết thanh hay chè, thực phẩm bằng
phương pháp AAS, đều phải xử lý mẫu bằng các phương pháp khác nhau, chiết
bằng dung môi.
Trong luận văn này, chúng tôi sẽ sử dụng phương pháp F-AAS để thể xác
định được hàm lượng mangan trong các mẫu chè khác nhau.
1.3.2. Các phƣơng pháp phân tích định dạng Mn
Các dạng khác nhau của Mn trong nước chè có các tính chất hóa lý khác nhau.
Ví dụ dạng liên kết Mn(II)-flavonoit tan trong dung môi hữu cơ nhưng khơng tan
trong nước. Chính sự khác nhau về tính chất hóa lý dùng để phân tích các dạng khác
nhau của Mn trong chè.
20


Q trình phân tích các dạng Mn được thực hiện sau khi đã tách các dạng khác
nhau của chúng và đo định lượng mỗi loại bằng các phương pháp nhạy và chọn lọc
phù hợp. Những phương pháp dùng để tách các dạng Mn bao gồm: Sắc ký rây phân
tử, sắc ký trao đổi anion, chiết pha rắn, điện di, chiết điểm mù kết hợp với các
phương pháp khác như ICP-MS, AAS.
1.3.2.1. Điện di

Phương pháp điện di mao quản (CE) là kỹ thuật tách hiệu quả đối với nhiều
loại chất, từ các ion kim loại đến các hợp chất sinh học có khối lượng phân tử lớn.
Trong phương pháp điện di mao quản, quá trình tách dựa trên sự dịch chuyển khác
nhau của các chất trong điện trường. Các cation kim loại dịch chuyển về phía catot,
chúng được solvat hố và mang theo dung dịch hướng về phía âm của mao quản tạo
thành dịng điện di. Những ion có điện tích cao và kích thước nhỏ sẽ dịch chuyển
nhanh hơn các ion có kích thước lớn hơn và điện tích nhỏ hơn, nghĩa là những chất
có tỉ lệ giữa điện tích và kích thước càng lớn thì tốc độ di chuyển trong điện trường
càng nhanh. Thông thường mao quản sử dụng trong phương pháp điện di mao quản
là ống silica, có đường kính trong từ 20 – 100 µm và chiều dài từ 50 – 100 cm. Thế
điện áp được đưa vào trong ống mao quản từ 20 – 30 kV.[10]
Bernhard Michalke đã dùng phương pháp điện di kết hợp với phương pháp
ICP-MS để xác định các dạng Mn trong gan lợn với giới hạn phát hiện là 1,1 µg/l.
Sử dụng cột có đường kính 50µm và chiều dài 120cm, thế điện áp đưa vào ống mao
quản là +15kV. Một vài dạng mangan là được tìm thấy như arginase là 143 µg/l,
Mn-transferrine là 941µg/l, Mn-albuminla là 107 µg/l và vài dạng khác nữa. [19]
1.3.2.2. Sắc ký rây phân tử
Sắc ký rây phân tử còn gọi là sắc ký loại cỡ. Pha tĩnh được chế tạo từ các vật
liệu bền vững, có chứa các mao quản kích thước cỡ phân tử, vì vậy có thể xem như
chúng là các rây phân tử thực sự.[13]
Khi cho hỗn hợp chất tan có kích thước phân tử khác nhau vào cột tách, các
phân tử có kích thước nhỏ sẽ đi sâu được vào mạng lưới của chất nhồi, cịn các phân
tử có kích thước lớn hơn sẽ chỉ thâm nhập ở mức độ nhất định, các phân tử có khối
21