phân tích hoạt chất kích thích sinh trưởng axit giberillic trong rau xanh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CAO THỊ HƯỜNG PHÂN TÍCH HOẠT CHẤT KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG AXIT GIBERILLIC TRONG RAU XANH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Cao Thị Hường PHÂN TÍCH HOẠT CHẤT KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG AXIT GIBERILLIC TRONG RAU XANH Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. TẠ THỊ THẢO Hà Nội – Năm 2 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ BẢNG CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Khái niệm về chất kích thích sinh trƣởng 2 1.2. Tổng quan về axit giberillic(GA3) 4 1.2.1. Đặc điểm cấu tạo, tính chất hóa học 4 1.2.2. Vai trò của GA3 với sinh trƣởng cây trồng 5 1.2.3. Độc tính 7 1.2.4. Dƣ lƣợng GA3 trong cây trồng 7 1.3. Phƣơng pháp xác định axit giberellic 8 1.3.1. Phƣơng pháp trắc quang UV-VIS 8 1.3.2. Phƣơng pháp sắc ký hiệu năng cao 8 1.3.3. Phƣơng pháp điện di mao quản động học mixen 9 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 11 2.1. Đối tƣợng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu 11 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu 11 2.1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 11 2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 11 2.2.1. Chuẩn bị dung dịch chuẩn và dung dịch chiết 11 2.2.2. Dụng cụ 12 2.2.3. Thiết bị 12 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 12 2.4. Điều kiện phân tích 14 2.4.1. Tiến trình phân tích 14 2.4.2. Tính toán 14 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 15 3.1. Nghiên cứu điều kiện tối ƣu xác định GA3 theo phổ UV-VIS 15 3.1.1. Phổ hấp phụ 15 3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng các yếu tố đến phép đo 16 3.1.2.1. Ảnh hƣởng của thể tích etanol 16 3.1.2.2. Ảnh hƣởng của nồng độ HCl 17 3.1.2.3. Ảnh hƣởng của thể tích nƣớc 18 3.1.3. Khảo sát trên điều kiện tối ƣu theo mặt mục tiêu 19 3.2. Đánh giá phƣơng pháp 23 3.2.1. Đƣờng chuẩn 23 3.2.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn 23 3.2.1.2. Giới hạn phát hiện LOD 26 3.2.1.3. Giới hạn định lƣợng LOQ 27 3.2.2. Khảo sát điều kiện chiết giberillic trong rau xanh 27 3.2.3. Đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp 29 3.2.3.1. Độ chụm 29 3.2.3.2. Độ đúng 32 3.3. Phân tích hàm lƣợng GA3 trong phân bón 32 3.4. Phân tích dƣ lƣợng GA3 trong mẫu rau 33 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 : Công thức thí nghiệm khảo nghiệm thuốc KTST Bảng 3.1 : Độ hấp thụ quang của GA3 khi thay đổi thể tích etanol Bảng 3.2 : Độ hấp thụ quang của GA3 khi thay đổi nồng độ HCl Bảng 3.3 : Độ hấp thụ quang khi thay đổi thể tích nƣớc Bảng 3.4 : Bảng qui hoạch thực nghiệm xác định điều kiện tối ƣu Bảng 3.5 : Kết quả thực nghiệm trong thiết kế thực nghiệm Bảng3.6 : Các hệ số hồi quy thu đƣợc từ thực nghiệm Bảng 3.7 : Độ hấp thụ quang ở các nồng độ xây dựng đƣờng chuẩn Bảng 3.8 : Bảng giá trị b„ ở các nồng độ Bảng 3.9 : Bảng giá trị SS và S 2 Bảng 3.10 : Ảnh hƣởng của nồng độ axit HCl đến hiệu suất thu hồi Bảng 3.11 : Hàm lƣợng hoạt chất GA3 trong các mẫu điều tra Bảng 3.12 : Chuẩn bị mẫu thêm chuẩn Bảng 3.13 : Hàm lƣợng GA3 trong các mẫu phân bón Bảng 3.14 : Kết quả xác định dƣ lƣợng thuốc KTST trên rau cải theo thời gian Bảng 3.15: Kết quả xác định dƣ lƣợng thuốc KTST trên rau diếp cá theo thời gian Bảng 3.16: Kết quả xác định dƣ lƣợng thuốc KTST trên rau muống theo thời gian DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 : Công thức cấu tạo của GA3 Hình 1.2 : GA3 phân hủy kìm hãm sinh trƣởng DELL Hình 3.1 : Phổ của GA3 Hình 3.2 : Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng GA3 trong khoảng tuyến tính Hình 3.3: Ảnh hƣởng của nồng độ HCl đến hiệu suất thu hồi Hinh 3.4 : Diễn biến dƣ lƣợng thuốc kích thích sinh trƣởng trên rau cải Hình 3.5 : Diễn biến dƣ lƣợng thuốc kích thích sinh trƣởng trên rau diếp cá Hình 3.6 : Diễn biến dƣ lƣợng thuốc kích thích sinh trƣởng trên rau muống Hình 3.7 : Các đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ chất kích thích sinh trƣởng với thời gian trên mẫu khảo nghiệm rau cải Hình 3.8 : Các đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ chất kích thích sinh trƣởng với thời gian trên mẫu khảo nghiệm rau diếp cá Hình 3.9 : Các đồ thì thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ chất kích thích sinh trƣởng với thời gian trên mẫu khảo nghiệm rau muống BNG Kí HIU CC CH VIT TT STT Ký hiu Chỳ thớc 1 BVTV Bảo vệ thực vật 2 KTST Kích thích sinh tr-ởng 3 LOD Giới hạn phát hiện 4 LOQ Giới hạn định lng 5 MRL Mức d- l-ợng tối đa cho phép ( mg/kg) 1 MỞ ĐẦU Hiện nay, vệ sinh an toàn thực phẩm đang là vấn đề đáng báo động với ngƣời dân và các cấp quản lý. Nhiều vụ việc nhƣ sử dụng những hoá chất cấm trong nuôi trồng, chế biến nông thủy sản, thực phẩm, sản phẩm kém chất lƣợng lƣu hành trên thị trƣờng đang gây ảnh hƣởng xấu đến xuất khẩu và tiêu dùng, các vụ ngộ độc thực phẩm ngày càng gia tăng, trong đó có ngộ độc thuốc bảo vệ thực vật (BVTV), càng làm bùng lên sự lo âu của ngƣời tiêu dùng. Một trong nhiều nguyên nhân gây ra thực trạng ô nhiễm hóa chất BVTV trong nông sản là chi phí phân tích cao, đầu tƣ thiết bị phân tích lớn, quá trình phân tích sử dụng nhiều dung môi hữu cơ độc hại, quy trình phân tích phức tạp…Vì vậy việc phát triển các phƣơng pháp phân tích theo hƣớng thân thiện với môi trƣờng, chi phí thấp, cách làm đơn giản là phƣơng án cần chú trọng. Trƣớc tình trạng chạy theo lợi nhuận lạm dụng thuốc kích thích sinh trƣởng trên rau tại các vùng sản suất rau ở Hà Nội, Hà Tây nên việc điều tra thống kê, tiến hành khảo nghiệm loại thuốc kích thích sinh trƣởng đang sử dụng là hết sức cần thiết để đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho ngƣời tiêu dùng, để làm cơ sở cho công tác quản lý. Trên cơ sở điều tra luận văn sẽ tập trung vào loại thuốc KTST dùng phổ biến nhất. Phƣơng pháp phân tích đƣợc xây dựng theo hƣớng hóa học xanh sử dụng ít dung môi hữu cơ, dùng các chất vô cơ không độc hại, quy trình phân tích đơn giản. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Khái niệm chất kích thích sinh trƣởng Trong quá trình sinh trƣởng và phát triển bình thƣờng, cây trồng cần các chất cơ bản nhƣ nƣớc, cacbon dioxit, chất khoáng, chất dinh dƣỡng…Sự phát triển cây trồng còn phụ thuộc vào một số yếu tố bên ngoài ( ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm …) và yếu tố bên trong của cây ( hoạt động của các phản ứng sinh hóa, trong đó có sự tham gia của một số hóa chất)[14]. Ở thực vật cũng nhƣ động vật, sự điều tiết quá trình chuyển hóa, sinh trƣởng, phát triển… phụ thuộc vào những tín hiệu hóa học, gọi là các hormon ( bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp horman là kích thích ). Các hormon giữ một vị trí quan trọng trong việc điều tiết các quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây. Các chất điều tiết sinh trƣởng thực vật chia thành hai nhóm : các chất kích thích sinh trƣởng và các chất ức chế sinh trƣởng. Sự cân bằng giữa hai nhóm này quyết định đến quá trình sinh trƣởng phát triển của cây. Các hormon thực vật ( planthormon ) là các chất hữu cơ có bản chất hóa học khác nhau, đƣợc tổng hợp với lƣợng rất nhỏ ở các cơ quan bộ phận nhất định của cây và từ đó chuyển đến những cơ quan bộ phận khác. Chúng tham gia điều tiết các quá trình sinh trƣởng, phát triển của cây, duy trì mối quan hệ giữa các cơ quan, bộ phận trong cây. Tùy thuộc vào từng loại chất điều hòa sinh trƣởng mà chúng có thể tham gia vào các quá trình cơ bản nhƣ [5]: - Điều khiển các quá trình ra lá, phát triển chồi, tăng trƣởng chiều cao và đƣờng kính thân cây. - Điều khiển quá trình ra hoa, đậu quả chính vụ và trái vụ. - Điều khiển quá trình ra rễ cho cây, cành giâm cành chiết. - Điều khiển quá trình bảo quản hoa, quả trên cây và trong kho. - Điều khiển quá trình già của các bộ phận của cây. 3 Để nghiên cứu ảnh hƣởng của từng chất, ngƣời ta có thể phun trực tiếp lên từng bộ phận của cây trồng các chất riêng biệt ở các nồng độ khác nhau. Hiện nay có ba con đƣờng thu nhận các chất điều hòa sinh trƣởng: Chiết xuất từ thực vật, bằng con đƣờng lên men vi sinh vật, và bằng con đƣờng tổng hợp hóa học. + Con đƣờng chiết xuất từ thực vật: Các chất điều hòa sinh trƣởng đều có mặt trong các bộ phận của cây trồng, nhƣng chúng ở nồng độ rất thấp, do vậy bằng con đƣờng chiết xuất thì thực vật thì hiệu suất thu hồi thấp, dẫn tới giá thành cao. Vì vậy, trong thực tế nếu chất nào có thể thu nhận đƣợc bằng con đƣờng hóa học hoặc vi sinh vật thì không bao giờ thu nhận bằng phƣơng pháp chiết xuất từ thực vật. + Thu nhận bằng con đƣờng lên men vi sinh vật: Chất điều hòa sinh trƣởng nổi tiếng và mang lại nhiều ứng dụng nhất là gibberellin đã đƣợc thu nhận bằng con đƣờng này. Bằng những kỹ thuật lên men, các nhà khoa học đã nuôi cấy nấm Fusa- rium moniliforme Trong quá trình phát triển nấm Fusarium moniliforme đã tổng hợp đƣợc chất kích thích sinh trƣởng gibberellin và tiết vào môi trƣờng lên men. Bằng kỹ thuật tách chiết, gibberellin đã đƣợc tách khỏi nuôi cấy và kết tinh dƣới dạng tinh thể màu trắng. Ở Việt Nam, gibberellin cũng đã đƣợc thu nhận đƣợc bằng con đƣờng lên men vi sinh vật đang ứng dụng rộng ở Việt Nam. + Thu nhận bằng con đƣờng hóa học: Có nhiều chất điều hòa sinh trƣởng đƣợc sản xuất bằng đƣờng hóa học nhƣ nhóm chất auxin, etilen… Đây là con đƣờng sản xuất kinh tế nhất. Hiện nay ở nƣớc ta thu nhận các chất nhƣ auxin, ety- len bằng con đƣờng hóa học đang đƣợc tiến hành phổ biến ở một số Viện và các Trung tâm hóa học. Chất điều hòa sinh trƣởng đƣợc đƣa vào cây trồng dƣới các hình thức: phun lên cây; ngâm củ, cành vào dung dịch; bôi lên cây; tiêm trực tiếp lên cây. Tuỳ theo mục đích và yêu cầu mà ngƣời ứng dụng các chất điều hòa sinh trƣởng có thể sử dụng một trong trong những phƣơng pháp trên, hoặc có thể cùng sử dụng vài phƣơng pháp cho cùng một đối tƣợng nghiên cứu và sản xuất [5]. [...]... để đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho ngƣời tiêu dùng Đối tƣợng nghiên cứu trong đề tài luận văn là phân tích đánh giá dƣ lƣợng GA3 trong một số mẫu rau diếp cá, rau cải và rau muống thu thập tại một số chợ ở Hà Nội 2.1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu - Xây dựng phƣơng pháp phân tích dƣ lƣợng axit Giberillic rau trên máy quang phổ UV-VIS 1601 - Xác định hàm lƣợng thuốc kích thích sinh trƣởng sử... 1601 - Xác định hàm lƣợng thuốc kích thích sinh trƣởng sử dụng phổ biến trên rau - Phân tích dƣ lƣợng GA3 trong mẫu rau 2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 2.2.1 Chuẩn bị dung dịch chuẩn và dung dịch chiết Các loại hóa chất dùng trong phân tích đều thuộc loại hóa chất tinh khiết phân tích (PA) gồm: - Chất chuẩn Gibberellic axit 98% 11 - Etanol tuyệt đối - HCl đặc 37% - Natrihidrophotphat (Na2HPO4) -... 1,212µg/ml 3.2.2 Khảo sát phƣơng pháp chiết tách GA3 ra khỏi nền mẫu rau Trong phân tích GA3, cơ chất thực vật có ảnh hƣởng trực tiếp đến kết quả phân tích Làm sạch là giai đoạn quan trọng, GA3 là một hoocmon thực vật có tính axit yếu và phân tích trên nền mẫu rau 27 Hoạt chất GA3 đƣợc chiết ra khỏi nền mẫu bằng Etylaxetat trong môi trƣờng axit Chúng tôi tiến hành khảo sát dung dịch chiết mẫu với dung dịch... protêin enzyme thủy phân hoạt động Ngoài vai trò cảm ứng hình thành enzyme thì gibberellin còn có vai trò kích thích sự giải phóng các enzyme thủy phân vào nội nhũ xúc tiến quá trình thủy phân các polime thành các monome kích thích sự nảy mầm của các loại hạt Axit giberellic là chất ổn định, dễ bắt cháy và không tƣơng thích với các axit và các chất ôxi hóa mạnh 1.2.2 Vai trò của GA3 với sinh trƣởng cây... giữa độ hấp thu quang và nồng độ chất chuẩn của hợp chất Gibberellic tại các mức nồng độ 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30 µg/ml - Xác định hàm lƣợng Gibberillic trong phân bón - Tiến hành phun lên rau (3 loại rau: rau cải, rau muống và rau diếp cá) các loại phân bón với các liều lƣợng nhƣ ở bảng 2.1 - Tiến hành chiết tách Gibberillic trong rau xanh - Sau khi chiết tách GA3 ra khỏi rau, mang đi đo độ hấp thụ quang... còn nhóm có tác dụng ức chế sinh trƣởng là: Axit abscisic và etilen và các chất giải phóng etilen 1.2 Tổng quan về axit giberillic (GA3) 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo, tính chất hóa học Axit giberelic (GA3) là chất có nhiều ứng dụng nhất trong nhóm Giberellin Hoạt chất đƣợc các nhà hóa học Nhật Bản phân lập và xác định cấu trúc từ những năm 30 của thế kỷ XX Đây là chất có cấu trúc phân tử phức tạp, gồm các... những kích thích sự sinh trƣởng mà còn thúc đẩy sự phân chia tế bào GA3 kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ, do đó nó có tác dụng trong việc phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của chúng Hàm lƣợng gibberellin thƣờng tăng lên lúc chồi cây, củ, căn hành hết thời kỳ nghỉ, lúc hạt nảy mầm Trong trƣờng hợp này gibberellin kích thích sự tổng hợp của các enzyme amilaza và các enzyme thuỷ phân. .. auxin Gibberellin thƣờng đƣợc sử dụng trong các thí nghiệm là GA3 hay axit gibberellic có tác dụng chính là kéo dài tế bào (cellular elongation) thông qua việc phân hủy một nhóm protein kìm hãm sinh trƣởng ở thực vật là DELLA protein 6 Hình 1.2 GA3 phân hủy kìm hãm sinh trƣởng DELL 1.2.3 Độc tính GA3 Axit giberillic có thể có tác động nhƣ là một chất gây kích thích dị ứng đối với mắt Liều gây tử vong... thống kê trong hoá phân tích [10] 26 LOD  3.S y b (*) Trong đó: - b là hệ số trong phƣơng trình hồi quy y = 0,00045 + 0,0331x - Sy là độ lệch chuẩn của mẫu trắng, đƣợc coi bằng sai số của phƣơng trình hồi quy Sb = Sy = 0,00401185 Nhƣ vậy xLOD = 0,36361178 µg/ml.≈ 0,36 µg/ml 3.2.1.3 Giới hạn định lƣợng LOQ Giới hạn định lƣợng đƣợc định nghĩa là nồng độ nhỏ nhất của chất phân tích mà phép phân tích vẫn... hƣởng đặc trƣng của sự ra hoa của gibberellin là kích thích sự sinh trƣởng kéo dài và nhanh chóng của cụm hoa Gibberellin kích thích cây ngày dài ra hoa trong điều kiện ngày ngắn [5] Gibberellin ảnh hƣởng đến sự phân hóa giới tính của hoa, ức chế sự phát triển hoa cái và kích thích sự phát triển hoa đực Gibberellin có tác dụng giống auxin là làm tăng kích thƣớc của quả và tạo quả không hạt Hiệu quả . KHOA HỌC TỰ NHIÊN Cao Thị Hường PHÂN TÍCH HOẠT CHẤT KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG AXIT GIBERILLIC TRONG RAU XANH Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CAO THỊ HƯỜNG PHÂN TÍCH HOẠT CHẤT KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG AXIT GIBERILLIC TRONG RAU XANH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm. pháp phân tích dƣ lƣợng axit Giberillic rau trên máy quang phổ UV-VIS 1601. - Xác định hàm lƣợng thuốc kích thích sinh trƣởng sử dụng phổ biến trên rau. - Phân tích dƣ lƣợng GA3 trong mẫu rau.