Xác định dư lượng kháng sinh streptomycin trong thịt

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA HÓA HỌC
--------o0o--------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG KHÁNG SINH STREPTOMYCIN
TRONG THỊT
ThS. LÊ THẾ TÂM
SVTH : NGUYỄN THỊ THƠNG
Lớp

: 48K – Cơng nghệ Thực Phẩm

MSSV : 0752040591

Vinh, tháng 12/2011


ii

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp được hoàn thành tại phịng thí nghiệm chun đề bộ
mơn Hóa Vơ cơ – Khoa Hóa – Trường Đại học Vinh
Để hồn thành đồ án tốt nghiệp này tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc
đến:
Th.s Lê Thế Tâm đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều

kiện thuận lợi nhất cho việc nghiên cứu và hồn thành đồ án.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học cùng các thầy
cơ giáo, các cán bộ phịng thí nghiệm khoa Hóa đã giúp đỡ và tạo mọi điều
kiện thuận lợi cung cấp hóa chất , thiết bị và dụng cụ dùng cho đề tài.
Tôi xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã
động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện và hoàn thành đồ án.
Vinh, tháng 12 năm 2011
Sinh viên
NGUYỄN THỊ THÔNG


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... i
MỤC LỤC .........................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT................................. vi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: Tỉng quan tµi liƯu ......................................................... 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ KHÁNG SINH NHÓM AMINOSID VÀ STREPTOMYCIN
[10]............................................................................................................................................... 3
1.1.1. KHÁNG SINH NHÓM AMINOSID. ...................................................... 3
1.1.2. MỘT SỐ AMINOSID THIÊN NHIÊN. .................................................. 8
1.2. GIỚI THIỆU VỀ Fe(III)[1,6,7,14]............................................................ 11
1.2.1. Tính chất hóa học của Fe(III). ................................................................ 11
1.2.2. Các phản ứng tạo phức của sắt với các thuốc thử .................................. 12
1.3. GIỚI THIỆU VỀ MALTOL VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC MÀU VỚI
CÁC ION KIM LOẠI [15] .............................................................................. 17
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC TRONG

DUNG DỊCH [7,8]. .......................................................................................... 18
1.4.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) ................ 19
1.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục - phương
pháp Oxtromuxlenko) ........................................................................................ 19
1.5. CƠ CHẾ TẠO PHỨC ĐƠN LIGAN [5]. ................................................. 21
1.6. PHƯƠNG PHÁP KOMAR XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ PHÂN TỬ CỦA
PHỨC. .......................................................................................................................................................... 26
1.6.1. Phương pháp komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức. .................... 26
1.6.2. Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn. ........................................... 27
1.7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................. 28


iv
1.7.1. Phương pháp phổ hồng ngoại ................................................................ 28
1.7.2. Phương pháp phổ hấp thụ electron [11] ................................................. 28
1.7.2.1. Các kiểu chuyển mức electron trong phân tử phức chất ..................... 28
1.7.2.2. Phổ hấp thụ electron của phức chất Fe(III) [11] ................................. 30
1.7.3. Giới thiệu về phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ............ 32
CHƯƠNG II: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM............................................. 34
2.1. DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU .............................................. 34
2.1.1. Dụng cụ. ................................................................................................. 34
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu. ............................................................................... 34
2.2. PHA CHẾ HÓA CHẤT ............................................................................ 34
2.2.1. Dung dịch gốc Fe3+ (10-3M) ................................................................... 34
2.2.2. Dung dịch gốc Streptomycin (10-3M) .................................................... 35
2.2.3. Dung dịch NaOH (1M) .......................................................................... 35
2.2.4. Dung dịch hoá chất khác ........................................................................ 35
2.3. CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ....................................................... 35
2.3.1. Chuẩn bị mẫu phân tích.......................................................................... 35
2.3.2. Pha dãy chuẩn ........................................................................................ 36

2.3.3. Mẫu trắng ............................................................................................... 36
2.3.4. Tiến hành thử ......................................................................................... 37
2.3.5. Tính kết quả............................................................................................ 37
2.4. XỬ LÝ CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ............................................. 37
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................. 38
3.1. NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC TRONG HỆ Fe3+- MALTOL. ................... 38
3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức. .............................................................. 38
3.2. QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH MALTOL RA KHỎI HỖN HỢP THỦY PHÂN41
3.3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG STREPTOMYCIN TRONG THỰC PHẨM. ......... 41
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng
độ của phức màu. ............................................................................................. 41


v
3.3.2. Xác định hàm lượng streptomycin trong mẫu thịt (cơ, gan) bằng
phương pháp trắc quang. .................................................................................. 43
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 50


vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT

CODEX:

Uỷ ban tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế

HPLC:

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

STC:

Streptomycin


1

MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nơng nghiệp trong đó chăn nuôi là một trong hai
nghành chủ đạo. Ngày nay việc gia tăng sản lượng thực phẩm từ chăn nuôi đã
tạo ra những bước tiến mới trong nông nghiệp. Cùng với sự phát triển nhanh
của các nghành kinh tế và sự hội nhập ngày càng sâu rộng trong mọi lĩnh vực
thì nhu cầu về nguồn thực phẩm cũng ngày càng cao. Vì thế các nhà chăn
ni cũng áp dụng mọi biện pháp nhằm tăng năng suất và sản lượng vật nuôi
để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng.
Hiện nay vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đang là một vấn đề đáng lo
ngại đối với người tiêu dùng và các cấp quản lý của nhà nước vì các ca ngộ
độc thực phẩm ngày càng gia tăng. Một nguyên nhân quan trọng dẫn đến hậu
quả này là do tồn dư hóa học trong rau quả, thủy sản và thịt. Việc sử dụng
rộng rãi các kháng sinh bổ sung vào thức ăn gia súc nhằm kích thích sinh
trưởng, giảm tỷ lệ chết và còi cọc, tăng khả năng sinh sản trong một thời gian
dài đã dẫn đến hiện tượng trên. Lượng kháng sinh tồn dư này có thể gây dị
ứng, gây bệnh thiếu máu, gây ung thư ở người hoặc gây hiện tượng lờn thuốc
ở vật ni. Vì thế hiện nay một số nước trên thế giới đã cấm việc sử dụng
kháng sinh trong chăn ni, cịn ở Việt Nam thì tình trạng này vẫn đang cịn
phổ biến.
Streptomycin có cơng thức chung S12H39O12N17 là chất kháng sinh tách
được từ xạ khuẩn streptomycyes grieus và một số xạ khuẩn khác, liên kết đặc
hiệu với phần tiểu đơn vị 30S ở ribosom có tác dụng ngăn cản q trình sinh

tổng hợp protein ở nhiều vi khuẩn gram dương, gram âm (Mycobacterium).
Streptomycin bị lạm dụng cho vào thức ăn gia súc, thuốc thú y vì thế nó cịn
tồn dư trong một số thực phẩm mà con người sử dụng hàng ngày.
Streptomycin gây độc với thính giác mạnh nhất trong nhóm, như rối loạn tiền


2
đình, gây ù tai, giảm thính lực và điếc khơng hồi phục. Tiêu chuẩn CODEX
cho phép mức tồn dư streptomycin là rất nhỏ.
Việc xác định dư lượng streptomycin đóng vai trị rất quan trọng trong
việc kiểm sốt dư lượng kháng sinh trong thực phẩm. Từ thực tế đó chúng tơi
đã chọn đề tài: “ Xác định dư lượng kháng sinh streptomycin trong thịt”
làm đề tài nghiên cứu đồ án tốt nghiệp.


3

Ch-ơng 1
Tổng quan tài liệu
1.1. GII THIU V KHNG SINH NHÓM AMINOSID VÀ
STREPTOMYCIN [10].
1.1.1. KHÁNG SINH NHÓM AMINOSID.
Kháng sinh aminoglcosid, gọi tắt là aminosid, gồm các chất phân lập từ
môi trường nuôi cấy các chủng vi sinh. Chất đầu tiên được Waksman (Mỹ)
phát hiện năm 1943 là streptomycin, từ môi trường ni cấy chủng
streptomyces griseus. Lúc đó streptomycin rất được chú ý vì là chất kháng
sinh kiểu mới, tác dụng trên vi khuẩn gram (-), bổ sung cho phổ tác dụng của
pencillin trên vi khuẩn gram (+). Cho đến nay đã có khoảng gần 100 aminosid
được biết tới, trong số đó trên 10 chất đã được nghiên cứu đầy đủ và đưa vào
điều trị.

Từ một số aminosid thiên nhiên không sử dụng được, khi tiến hành
thay đổi một vài chi tiết cấu trúc đã tạo ra aminosid bán tổng hợp với nhiều
ưu điểm, đáp ứng được yêu cầu điều trị, ví dụ netilmicin là chất bán tổng hợp
từ sisomicin, amikacin từ kanamycin A…
Cấu trúc:
Các aminosid có cấu trúc heterosid: "Genin - O - Ose"
Phần genin:
Là vịng Cyclitol (polyalcol đóng vịng), trong đó hai - OH ở vị trí 1,3
hoặc 1,4 đã thay bằng hai nhóm amin (dẫn chất 1,3 - hoặc 1,4 diamino).
- Dẫn chất 1,3 - diaminocyclitol:
Gồm 3 cấu trúc: Streptamin, Deoxy - 2, Streptamin và Streptidin (hai
nhóm guanidin thay cho hai - OH ở các vị trí 1,3):


4

R
NH2
HO

2
3

1

4

6

5

NH2
OH

OH

NH
||
H2N - C -HN
HO

NH
||
NH - C -NH2

OH
2
1

3
4

5

6

OH

OH

R = OH: Streptamin
= H: Deoxystreptamin

Streptidin

Các aminosid dẫn xuất 2 - deoxystreptamin liên kết glycosid vào các vị
trí 4,5 hoặc 4,6 được gọi là dẫn chất thế 4,5 hoặc 4,6 của 2 - deoxystreptamin.
Ngoài sự khác nhau về vị trí nối đường, hai nhánh dẫn chất này cịn
khác nhau về độc tính: loại thế 4,6 có phổ tác dụng rộng trên cả hai gram vi
khuẩn, độc tính thấp hơn nên có thể tiêm; loại thế 4,5 độc tính cao chỉ dùng
ngồi.
- Dẫn chất 1,4 diaminocyclitol (fortamin):
Là loại aminosid mới được phát hiện, số lượng chất cịn rất ít, đại diện
là Fortimicin A sulfat (từ chủng Molivoasterospora).
Phần đường (ose):
Là các đường amin 6 cạnh và đường 6 cạnh trung tính:
- Đường amin 6 cạnh:


5
- Đường amin 5 cạnh:
O

CH3

CHO

O

CH2OH

OH

OH

L - Streptose

D - ribose

OH OH

OH OH

AMINOSID

Streptamin

2Deoxystreptamin

Streptidin

Genin

ThÕ 4,5
Aminnosid

thiên nhiên

Spectionmuci
n

Streptomycin

Neomycin
Paromomyci
n
Lividomyci
n
Đihydrostreptomyci
Ribostamyci
n
n

ThÕ 4,6

Kanamycin
Gentaminci
n
Tobramycin
Sisomicin
Amikacin
Dibecacin
Netilmincin

Hình 1.1. Sắp xếp các aminosid dẫn chất 1,3 - Diamincyclitol

Điều chế:
Các aminosid thiên nhiên được sản xuất bằng phương pháp nuôi cấy
các chủng vi sinh streptomyces, Mincromonospora và Bacillius (Bảng 1.2)
Bảng 1.2. Aminosid và chủng vi sinh tạo kháng sinh
Tên kháng sinh

Chủng vi sinh sản xuất

Aramycin

S.tenebraius

Kanamycin

S.kanamyceticus

Lividomycin

S. lividus

Neomycin

S.fradiae và albogriseolus


6

Paromomycin

S.rimosus và chrestomyceticus

Ribostamycin

S. ribosidificus

Spectimomycin

S. spectabilus

Tobramycin

S. tenebrarius

Streptomycin

S. griseus và oliraceus

Sisomicin

M. inyoensis và cyaneogranulata

Gentamicin

M. purpurea và echinospora

Fortimicin

M. olivoasterospora

Butirosin

B. circulans

Ghi chú: S = Streptommyces: M = Micromonospora; B = Bacillus
Phân tử aminosid có tỷ lệ phần genin nhỏ so với phần đường cồng kềnh

và ưa nước. Vì vậy, mặc dù có nhiều nhóm amin (tính bazơ), khơng thể chiết
xuất aminosid theo kiểu alcaloid, thường dùng giải pháp trao đổi ion qua
cationit, sau đó phản hấp thụ bằng acid loãng; tinh chế bằng cách cho đi qua
than hoạt hoặc chất hấp phụ chọn lọc (thường các chi tiết được giữ bí mật ở
cơ sở sản xuất), sau đó thu hồi aminosid bazơ và tạo mui vi axit.
Dịch nuôi
cấy vi sinh

Dịch aminosid
sulf thô

Dịch lọc

+ H2SO4  pH 2
+ KhuÊy kü
+ NaOH  pH 7
+ Läc
DÞch aminosid
sulf tinh

+ Qua cationit
+ Phản hấp thụ
+ Trung hoà bằng H2SO4
+ Qua than hoạt
+ Làm đông khô

Bột aminosid
sulf tinh

+ Qua hÊp thơ

chän läc
+ Ph¶n hÊp thơ
Hình 1.2. Quy trình chiết xuất kháng sinh aminosid


7
Đặc điểm lý - hoá:
- Aminosid ưa nước do phần đường, tính bazơ do các nhóm amin. Dạng
bazơ trong dung môi hữu cơ, nhưng cũng tan được trong nước.
- Tạo muối với axit, trong đó muối sulfat dễ tan trong nước hơn cả.
- Bền ở pH gần trung tính, bị thuỷ phân chậm trong pH axit, kém giảm
hiệu lực kháng khuẩn.
- Tạo phức màu tím với ninhydrin. Phản ứng này dùng định tính
aminosid.
Định lượng:
Các chế phẩm dược dụng thường là hỗn hợp các aminosid gần nhau, do
một chủng vi sinh tạo ra, dạng muối với xH2SO4 (x = số phân tử H2SO4). Việc
định lượng các chế phẩm này cần xác định hai chỉ tiêu:
1. Hoạt lực kháng khuẩn: Bằng phương pháp vi sinh hoặc HPLC
2. Giới hạn sulfat: Bằng phương pháp complexon, dùng dung dịch
BaCl2 dư, chuẩn lượng dư Ba2+ sau khi kết tủa BaSO4.
Ba 2  SO42   BaSO4

Phổ tác dụng:
Kháng sinh aminosid đặc trưng với phổ tác dụng trên vi khuẩn gram (); một số chọn lọc trên một số chủng vi khuẩn gram (+). Tuy nhiên, mỗi chất
lại có hoạt tính nổi trội trên một hay một vài chủng vi khuẩn, ví dụ:
- Streptomycin nhạy cảm với mycobacterium (lao, phong…),
kanamycin cũng nhạy cảm trên các vi khuẩn này nhưng yếu hơn
streptomycin.
- Gentamincin có hoạt tính mạnh trên cả hai gram vi khuẩn, đặc biệt

nhạy cảm với Ps. aeruginosa; tuy nhiên hoạt lực thấp hơn tobramucin.
- Parmomycin tác dụng trên ký sinh trùng: amip, sán ruột.


8
Các aminosid gần như không qua được màng nhầy niêm mạc ruột nên
khơng hấp thu ở đường tiêu hố. Như vậy, khi điều trị nhiễm khuẩn tồn thân
thì phải tiêm; cịn nếu chống nhiễm khuẩn ruột thì thuận lợi.
Độc tính:
Khi sử dụng liều cao và thời gian kéo dài kháng sinh aminosid thể hiện
độc tính chủ yếu sau:
- Với thích giác: Gây hoại tử tổ chức dây thần kinh thính giác, biểu
hiện ù tai, khó nghe, có thể dẫn đến điếc khó hồi phục.
- Với tiết niệu: Kích ứng cầu thận và ống thận, nặng hơn gây hoại tử
cấp ống thận. Độc tính này rất đáng quan tâm vì aminosid thải trừ qua nước
tiểu.
- Mẫn cảm thuốc hay xảy ra, vì vậy nên thử trước khi tiêm. Loại dẫn
chất thế 4,5 deoxy - 2 streptamin có độc tính cao nhất, khơng dùng đường
tiêm.
Sự kháng aminosid của vi khuẩn:
Nhìn chung kháng sinh aminosid dễ bị vi khuẩn kháng, có thể ngay từ
đợt điều trị đầu; phổ biến hiện tượng kháng chéo giữa các aminosid.
Vi khuẩn kháng aminosid bằng tạo ra anzym tác động vào vị trí nào đó
của phân tử chất kháng sinh làm mất hiệu lực. Thay đổi nhóm thế dễ bị enzym
tác động sẽ tạo ra các aminosid bán tổng hợp có khả năng chống vi khuẩn
kháng.
1.1.2. MỘT SỐ AMINOSID THIÊN NHIÊN.
Streptomycin sulfat [10].
Biệt dược: Cidan; streptocidan

9
Công thức

Phân tử streptomycin gồm 3 phần liên kết với nhau bằng các dây nối
glucozid.
1. Streptidin là dẫn chất diguanidin của mes - inosid.
2. Streptose là loại đường L có chứa nhóm aldehyd ở C3.
3. Metyl glucosamin là loại đường L có chứa nhóm metylamin ở C 2. Hai
phần sau liên kết với nhau bằng dây nối glycosid tạo ra phân tử gồm 2
loại đường được gọi là streptobiosamin.
Hoạt tính kháng sinh của streptomycin khi phân tử còn nguyên vẹn. Nếu
cắt bỏ phần nào đều làm kháng sinh mất tác dụng. Tuy nhiên nếu khử
nhóm aldehyd bằng H2/Pd thành nhóm alcol tạo ra dihydrostreptomycin lại
có tác dụng mạnh trên trực khuẩn lao, nên dùng điều trị lao.
Nguồn gốc và điều chế:
Streptomycin là aminosid đầu tiên được phát hiện từ môi trường nuôi
cấy streptomyces griseus. Hiện nay vẫn được sản xuất bằng phương pháp nuôi
cấy chủng vi sinh này. Các công đoạn tách lấy kháng sinh bao gồm:
- Lọc lấy dịch lên men, cho chảy qua cột cationit để giữ kháng sinh, sau
đó phản hấp thụ thu streptomycin bazơ.


10
- Hoà tan streptomycin bazơ vào methannol; kết tủa dạng phức với
dung dịch calci clorid trong HCl: (Strep 3HCl)2. CaCl2; lọc thu tủa.
- Cho tủa phức phản ứng với trimthylsulfat trong môi trường nước, tạo
streptomycin sulfat, lọc lại CaSO4; kết tủa streptomycin sulfat trong methanol,
khi đó phần lớn các chất đi kèm như streptomycin B sẽ ở lại dịch, lọc thu cặn,
tinh chế nhiều lần trong methanol thu streptomycin sulfat dược dụng.

Tính chất:
Bột kết tinh màu trắng, khơng mùi, vị đắng, hút ẩm. Dễ tan trong nước;
khó tan trong dung mơi hữu cơ.
Streptomycin có tính bazơ và tính khử
* Định tính:
- Đun sơi dung dịch streptomycin sulfat trong dung dịch NaOH đặc sẽ
có amoniac bay ra, làm xanh giấy quỳ đỏ (phản ứng của guanidin).
HN = C(NH2)2 + H2O  NH3 + CO2
- Tính khử do aldehyd ở đường L - streptose: đun streptomycin với
thuốc thử Fehling cho kết tủa Cu2O màu đỏ nâu.
- Phản ứng tạo maltol: Khi đun nóng dung dịch streptomycin với
NaOH, đường L - streptose chuyển thành maltol, với FeCl3 cho màu tím đỏ:

Phản ứng này dùng trong phép thử tinh khiết: Đo độ hấp thụ 525nm, so
với streptomycin chuẩn.
- Dung dịch streptomycin sulfat trong nước cho phản ứng của ion
SO24 .

- Sắc ký lớp mỏng được sử dụng cho định tính và thử tinh khiết


11
+ Thử tinh khiết: Methanol không quá 0,3%; streptomycin B không quá
3%
+ Định lượng: Bằng phương pháp vi sinh. Hoạt lực  720UI/1 mg chất thử,
Công dụng:
Streptomycin sulfat tác dụng chủ yếu trên vi khuẩn gram (-). Trước đây
streptomycin được dùng điều trị nhiễm khuẩn gram (-). Hiện nay chỉ dùng
trong phác đồ phối hợp điều trị lao.
Để giảm độ độc còn sử dụng dạng muối pentotenat.

- Dạng bào chế: Lọc bột pha tiêm 0,5 và 1g. Thuốc chỉ pha khi dùng.
- Bảo quản: Tránh ẩm, để ở nhiệt độ dưới 150C.

1.2. GIỚI THIỆU VỀ Fe(III) [1,6,7,14]
1.2.1. Tính chất hóa học của Fe(III).
Số phối trí của Fe(III) là 4, 6 ứng với các cấu trúc tứ diện và bát diện.
Trong dung dịch nước Fe(III) rất dễ thuỷ phân và tồn tại dưới dạng phức
hiđroxo:
Fe3+ + H2O

Fe(OH)2+ + H+

Fe 3+ + 2H2O

Fe (OH)2+ + 2H+

Fe 3+ + 3H2O

Fe(OH)3 + 3H+

2 Fe 3+ + 2H2O

Fe2(OH)24+ +2H+

Trong mơi trường axit có pH = 2 sắt tạo phức hiđroxo. Fe(III) có tính oxi hố
mạnh.
Fe3+ + e- = Fe2+

E0 = 0,77V

Fe(H2O)63+ + H2O

→

[Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+

Sắt(III) có nhiều khả năng hình thành phức nhiều nhân do hiện tượng
polime hố.
Trong mơi trường axit Fe3+ có tính oxi hố và Fe2+ có tính khử, Fe3+ có
thể oxi hố được nhiều chất khử (H2S, I-, Sn2+, SO2, S2O32-…) và Fe2+ có thể


12
khử được nhiều chất oxi hoá (MnO4-, Cr2O72-, O2, HNO3…). Khi có các chất
tạo phức mạnh với Fe3+, tính khử của Fe2+ tăng lên, tính oxi hố của Fe3+ giảm
xuống. Ngồi ra sắt cịn tạo nhiều muối ít tan, muối có màu và muối khơng
màu.
1.2.2. Các phản ứng tạo phức của sắt với các thuốc thử
1. Thuốc thử 4 - ( 2 - pyridylazo) - rezoxin PAR
Theo các tài liệu chúng tôi thông kê các tham số về phức sắt(III) - PAR
được trình bày như sau:
Bảng 1.1. Các tham số định lượng phức sắt(III) - PAR
Ion

pHtu

max (nm)

ε.104

8,0÷9,3

530

6,04

517

4,2

496

6,05

Fe3+
4,0

lgβ

Fe : R

1:2
18,7

1:2

720
Các tham số định lượng của phức đơn li gan Fe3+ - PAR trong các cơng trình
cho kết quả khơng giống nhau đặc biệt là các giá trị max , ε hoặc chưa đủ giá
trị hằng số bền.

2. Thuốc thử thioxianat (SCN-)
Thioxianat là một thuốc thử nhạy đối với ion Fe(III), nó được sử dụng
rộng rãi trong định tính và định lương sắt. vì axit thioxianic là một axit mạnh
nên nồng độ SCN- ít bị ảnh hưởng bởi pH. Trong dung dịch cường độ màu
của phức Fe3+ - SCN- phụ thuộc vào nồng độ SCN-, pH và thời gian phản ứng.
Theo saclo và KabKo phức Fe3+ - SCN- hấp thụ cực đại ở 480 nm, dung dịch
phức Fe3+ - SCN- bị giảm màu khi để ngoài ánh sáng, tốc độ giảm màu chậm
trong vùng axit yếu và nhanh khi nhiệt độ tăng. Sự có mặt H 2O2 hoặc
(NH4)2S2O8 càng làm cho cường độ màu và độ bền màu của phức giảm đi.


13
Khi nồng độ SCN- lớn khơng những nó làm tăng độ nhạy của phép đo mà
còn loại trừ được sự ảnh hưởng của các ion F-, PO43- và một số ion khác tạo
phức được với ion Fe3+.
Trong môi trường axit có những ion gây ảnh hưởng đến việc xác định
ion Fe3+ bằng SCN- như C2O42-, F-. Ngồi ra cịn có các ion tạo phức màu hay
kết tủa với ion thioxianat như Cu2+, Co2+, Fe3+, Ag+, Hg2+….Sự cản trở của
ion Co2+ là do màu của bản thân nó,ta có thể loại trừ bằng cách chọn bước
sóng đo thích hợp. Các ion Zn2+, Cd2+, Hg2+… tạo phức với SCN- sẽ làm giảm
cường độ màu của phức Fe3+ - SCN-. Do đó muốn sử dụng phương pháp này
cần phải tách các ion gây ảnh hưởng đến màu của phức [6].
Phương pháp dùng thuốc thử SCN- có giới hạn phát hiện, độ chính xác
thấp nhưng được sử dụng rộng rãi vì phương pháp này đơn giản, nhanh, áp dụng
được trong các dung dịch axit mạnh và là thuốc thử tương đối rẻ tiền. Phương
pháp này xác định được hàm lượng sắt từ 1 ppm - 10 ppm người ta cũng đã sử
dụng phức của Fe2+ với SCN- để chiết lên dung môi hữu cơ nhằm tăng độ chọn
lọc và độ nhạy của cho phép xác định Fe2+. Trong nghiên cứu các tác giả này đã
nghiên cứu thành công phép chiết Fe2+-SCN- lên dung môi hữu cơ bằng chất
chiết tetrabutyl amoni sunfat (TBAS) bằng dung môi clorofom. [6].

Cũng dựa trên cơ sở nghiên cứu trước đây về sự tạo phức màu giữa Fe
và SCN-, gần đây một số tác giả đã đề xuất một số phương pháp xác định sắt
tổng và sắt(III) trong nước mưa cỡ ppb. Đây là phương pháp xác định sắt đơn
giản, có độ nhạy vừa và độ chọn lọc cao. Phương pháp này dựa trên phản ứng
tạo màu giữa Fe3+ và SCN- với sự có mặt của một cation mang hoạt tính hoạt
động bề mặt, ví dụ như cetyl pyridin clorua (CPC), trong mơi trường axit HCl
đặc, sau đó chiết phức này với N-octyl axetamin bằng dung môi toluen hoặc
clorofom. Hệ số hấp thụ phân tử của phức là  = 2,6.105 l.mol-1cm-1 tại bước
sóng cức đại là max = 480 nm và hệ số làm giàu là 10. Giới hạn phát hiện là


14
5.10-6 mg/ml. Các ion thường đi cùng với sắt không gây cản trở đến phép xác
định hàm lượng sắt ở nồng độ cỡ ppb trong các mẫu nước.
3. Thuốc thử o-phenantrolin [9].
Thuốc thử o - phenantrolin là một thuốc thử khá nhạy, dùng để xác định
ion Fe2+ dựa trên sự tạo phức giữa thuốc thử và Fe2+ phức tạo thành có màu
đỏ da cam và có cơng thức [(C12H8N2)3Fe]2+

N

N

+

3

Fe2+

Fe2+

N

N

3

Phức này hồn tồn bền, cường độ màu khơng thay đổi trong khoảng
pH từ 2 - 9 và phức có max = 508 nm. Nồng độ sắt tuân theo định luật bia là
0,4-8 ppm.
Một số nguyên tố gây ảnh hưởng đến tới xác định sắt bằng thuốc thử o
- phenantrolin như Ag+ do tạo kết tủa,các nguyên tố Cd, Hg và Zn tạo phức
khó tan với thuốc thử đồng thời làm giảm cường độ màu của phức sắt. Có thể
giảm ảnh hưởng các nguyên tố như Be, Sn, Cu, Mo đến mức tối thiểu bằng
cách điều chỉnh pH trong khoảng hẹp như : Hg2+ có thể có mặt 10 ppm (từ pH
3-9), Be2+ có thể có mặt 50 ppm (từ pH 3-5,5), Co có thể có mặt 10 ppm (từ
pH 2-5), Sn2+ không quá 20 ppm pH từ 2-3 Sn4+ nhỏ hơn 50 ppm (pH=2,5)
đều không cản trở đến sự tạo màu của giữa phức sắt và thuốc thử. Fe 3+ cũng
tạo phức với o - phenantrolin, phức này có màu lục nhạt và có max = 585 nm
tuy vậy phức này không bền theo thời gian và chuyển dần sang phức màu
vàng nhạt và có cực đại hấp thụ ở max = 360 nm.


15
4. Thuốc thử axit sunfosalixilic [9].
OH
COO
H
SO3H
Axit sunfosalixilic tạo phức với sắt(II) có màu phụ thuộc vào nồng độ

axit của dung dịch. Theo Saclo, với dung dịch có pH = 1,5 thì max = 500 nm,
cịn pH = 5 thì max = 460 nm. Axit sunfosalixilic còn được sử dụng để xác
định sắt(II) trong môi trường axit, xác định tổng lượng Fe2+ và Fe3+ trong môi
trường kiềm.
Ở pH = 1,8 - 2,5 phức Fe3+ với axit sunfosalixilic có màu tím đỏ ứng
với max = 510 nm , ở pH = 4 - 8 phức Fe3+ với axit sunfosalixilic có màu đỏ da
cam ứng với max = 490 nm và ở pH = 8 - 12 phức Fe3+ với axit sunfosalixilic có
màu vàng da cam ứng với max = 420 - 430 nm. Khi pH > 12 xảy ra sự phân huỷ
phức do sự hình thành phức hiđroxo.
5. Thuốc thử mecaptoaxetat
Phản ứng của muối amoni mecaptoaxetat với sắt trong môi trường bazơ
sẽ tạo ra phức tan có màu đỏ tía, cường độ màu bị ảnh hưởng bởi nồng độ
thuốc thử. Trong khoảng pH = 6 – 11 phức có max = 530 – 540 nm. Khi có
mặt các nguyên tố khác như Co, Ni, Pb, Fe, Ag… sẽ ảnh hưởng đến màu của
phức. Hầu hết các các anion hoặc khơng hoặc ít ảnh hưởng. Khoảng tuân theo
định luật bia là 0,5 - 2 ppm
6. Thuốc thử dipyridin – glioxan – dithiosemicacbazon [6].
Cả hai ion Fe2+ và Fe3+ đều tạo phức với thuốc thử này. Fe3+ tạo với
thuốc thử cho phức màu vàng có max = 400 nm cịn Fe2+ tạo 2 phức khác
nhau (1:1 và 1:2) có màu đỏ tía, ở pH = 2 – 5 của max = 500 nm còn khi pH =


16
5 – 10 thì max= 590 – 600 nm. Khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer là 2
– 9 ppm.
7. Thuốc thử 2 – axetyl – pyridazin [4].
Thời gian cho Fe2+ tạo phức màu với thuốc thử này kéo dài tới 24 giờ. Nếu
tiến hành ở nhiệt độ 600C thì chỉ cần 1 giờ là màu ổn định và max = 475 – 510 nm.
Để tránh ảnh hưởng của các ion lạ người ta chiết bằng nitrobenzen ở pH = 3,5 – 4,5
khi đó max = 510 – 520 nm.

8. Thuốc thử bato – phenantrolin [6].

N

N

Phức của Fe2+ với bato – phenantrolin có thể được chiết bằng nhiều
dung mơi hữu cơ, trong đó tốt nhất là rượu n - amylic và iso - amylic và
clorofom. Người ta thường dùng clorofom để chiết vì nó có tỷ trọng cao nên
dễ chiết. Phức này có thể được chiết bằng hỗn hợp clorofom – rượu etylic
khan với tỷ lệ 1 : 5 hoặc 5 : 1, pH thích hợp cho sự tạo phức là 4 – 7. Để tránh
hiện tượng thủy phân đối với các ion ta cho thêm vào dung dịch một ít muối
xitrat hay tactrat. Cu2+ gây ảnh hưởng cho việc xác định Fe2+ bằng thuốc thử
bato – phenantrolin ngoài ra một số ion kim loại hóa trị II như: Co, Ni, Zn,
Cd, ... với một lượng lớn cũng gây ảnh hưởng. Các anion không gây ảnh
hưởng cho việc xác định sắt bằng thuốc thử này.
9. Thuốc thử focmyl desoxybenzoin [9].
Sắt tạo màu đỏ tía trong dung dịch rượu focmy desoxybenzoin. Phản
ứng này dùng để xác định sắt cỡ 20 g/1ml dung dịch. Phản ứng này có thể


17
phát hiện một lượng sắt nhỏ nhất là 0,03 g/1ml. Các nguyên tố Cu, Ni, Co
không gây cản trở sắt với thuốc thử.
10. Thuốc thử 3 - metoxynitro sophenol [9].
Phức có màu xanh lá cây có max = 700 nm. Khoảng pH thích hợp cho
sự tạo phức là 5 - 8 và phức có thành phần Fe : R = 1 : 3. Phức tuân theo định
luật Beer ở khoảng nồng độ nhỏ hơn 2 mg/l. Muốn xác định sắt bằng thuốc
thử này thì cần phải chuyển Fe3+ về Fe2+ bằng tác nhân thích hợp như axit
ascobic. Ion Cu2+ gây cản được che bằng thiosunfat. Phức có khả năng chiết

được bằng clorofom.
11. Thuốc thử syn – phenyl - 2 - pyridine - xetoxin [9].
Thuốc thử này tạo phức màu với một vài kim loại chuyển tiếp mơi
trường trung tính hoặc kiềm. Có thể phức tạo thành bằng dung mơi hữu cơ.
Thuốc thử tạo với cả Fe2+ và Fe3+ phức có màu đỏ, nồng độ Fe2+ nhỏ nhất
được xác định là 5 ppm, cịn Fe3+ thì xác định được ở nồng độ nhỏ hơn.

1.3. GIỚI THIỆU VỀ MALTOL VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC
MÀU VỚI CÁC ION KIM LOẠI [15].
Maltol (Methyl - 3 – hydroxy – 7 - pyron) được sinh ra từ quá trình
thủy phân Streptomycin bằng kiềm. Maltol sinh ra được tách khỏi hỗn hợp
thủy phân bằng cách dùng clorofooc để chiết khỏi dung dịch mẫu trong môi
trường axit, sau đó giải chiết maltol bằng dung dịch kiềm trong nước.

Mét số hợp chất có cấu tạo dạng của Matol:


18

Ethyl maltol (2 – Ethyl – 3 – hydroxyl – 4 - pyranone)

Isomaltol (1 - (3 – Hydroxy – 2 - furanyl) ethanone)
Maltol có khả năng tạo phức với các trung tâm kim loại như: Fe3+,
Ga3+, Al3+, và VO3+. Trong các phức chất, maltol đều thể hiện dung lượng
phối trí bằng 2 qua nguyên tử oxi của xeton và oxi nhóm OH kề bên, tạo ra
cấu trúc vịng 5 cạnh.

Tris (3 – hydroxyl – 2 – methyl - 4H – pyran – 4 - one) gallium

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC

TRONG DUNG DỊCH [7,8].
Khi nghiên cứu các phức đơn ligan cũng như các phức đa ligan, người
ta thường nghiên cứu sự phụ thuộc tính chất vào nồng độ của một trong các
cấu tử, giữ nguyên nồng độ của các cấu tử khác, nồng độ axit và các điều kiện
thực nghiệm khác hằng định. Nếu các phương pháp khác nhau, ở các nồng độ


19
khác nhau cho ta cùng một kết quả M : R hay M : R : R’ thì kết quả này mới
được xem là thành phần của phức xác định.
Trong phân tích có nhiều phương pháp xác định thành phần của các
phức trong dung dịch. Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng các phương
pháp sau:
- Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà).
- Phương pháp hệ đồng phân tử mol (phương pháp biến đổi liên tục).
1.4.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà)
Nguyên tắc của phương pháp:
Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch A(A) vào sự
biến thiên nồng độ của một trong hai cấu tử khi nồng độ của cấu tử kia không
đổi. Điểm ngoặt trên đồ thị ứng với tỷ số các hệ số tỷ lượng của phức, tỷ số
này bằng tỷ số nồng độ các cấu tử tác dụng (CM / CR hoặc CR/ CM). Nếu điểm
gãy trên đường cong bão hoà quan sát khơng được rõ thì người ta xác định nó
bằng cách ngoại suy bằng cách kéo dài hai nhánh của đường cong cắt nhau tại
một điểm.
Cách tiến hành:
Phương pháp này có thể tiến hành theo hai trường hợp:
Trường hợp 1: CM =const; CR biến thiên, khi đó xét sự phụ thuộc mật
độ quang của phức vào tỷ số CR/ CM.
Trường hợp 2: CR =const; CM biến thiên, khi đó xét sự phụ thuộc mật
độ quang của phức vào tỷ số CM/ CR.

1.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục
- phương pháp Oxtromuxlenko)
Nguyên tắc của phương pháp:
Dựa trên việc xác định tỷ số các nồng độ đồng phân tử của các chất
tác dụng tương ứng với hiệu suất cực đại của phức tạo thành M mRn.
Đường cong phụ thuộc hiệu suất của phức vào thành phần dung dịch được