Thuốc thử hữu cơ curcumin CURCUMIN và một số ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH

Thuốc thử hữư cơ có nhiều ứng dụng trong hoá học phân tích, nó đã được sử dụng trong phương pháp trọng lượng, chuẩn độ, trắc quang và trong các phép phân tích công cụ khác. Chất curcumin là một chất chống oxy hóa tự nhiên, nó cũng được coi là một hợp chất rất hữu ích trong các vấn đề sức khỏe, và được sử dụng trong điều trị tim mạch và bệnh viêm khớp. Hiện nay, nó cũng là sử dụng như chống viêm, chống oxy hóa và chống ung thư. Như chúng ta đã biết Curcumin được sử dụng rộng rãi như một thuốc thử màu trong phương pháp so màu xác định hàm lượng vết Bo trong những vật liệu khác nhau. Sự hình thành phức được sử dụng trong phương pháp so màu. Phương pháp rosocyanin có độ nhạy cao và phương pháp rubrocurcumin có độ nhạy thấp nhất hơn nhưng tính chọn lọc cao. Việc phân tích định lượng Protein rất quan trọng trong nghiên cứu hóa sinh và kĩ thuật sinh học. Có nhiều phương pháp truyền thống như phương pháp Lowry, phương pháp Bradford, các phương pháp quang phổ… Người ta phát hiện ra rằng Protein và sodium dodecyl sulphonate (SDS) có thể làm tăng sự cộng hưởng ánh sáng tán xạ (RLS) của curcumin. Dựa trên tính chất này người ta phát triển một phương pháp định lượng Pro mới. Tuy nhiên trong bài tiểu luận này đề cập đến thuốc thử Curumin và sử dụng nó trong phân tích định tính kim loại Boron bằng phương pháp so màu, và phân tích định lượng protein bằng phương pháp trắc quang.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM KHOA HÓA LỚP 4C Tiểu luận: CURCUMIN VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH SVTH: NGUYỄN THỊ NỮ GVHD: Th.s LÊ NGỌC TỨ TP.HCM 10/2010 Curcumin số ứng dụng phân tích Giới thiệu PHẦN A: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I THUỐC THỬ HỮU CƠ CURCUMIN I.1 Công thức, tên gọi .3 I.2 Ứng dụng I.3 Tính chất thuốc thử .3 II BORON II.1 Cơng thức, tên gọi, vị trí bảng HTTH .4 II.2 Tính chất vật lý III PROTEIN III.1 Giới thiệu chung .5 III.2 Tính chất IV SỰ TẠO PHỨC CỦA CURUCUMIN IV.1 Tạo phức với kim loại .5 IV.2 Tạo phức với Boron Tạo phức với protein PHẦN B: THỰC NGHIỆM V SỬ DỤNG CURCUMIN ĐỂ XÁC ĐỊNH BORON BẰNG PHƯƠNG PHÁP SO MÀU V.1 Hóa chất V.2 Dụng cụ V.3 Tiến hành V.4 Các yếu tố ảnh hưởng .9 V.5 Kết luận 13 VI NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC CỦA PROTEIN VỚI CURCUMIN VÀ SDS VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH 14 VI.1 Giới thiệu 14 VI.2 Thiết bị dụng cụ 14 VI.3 Hóa chất 14 VI.4 Tiến hành 15 VI.5 Kết thảo luận .15 VI.6 Kết luận 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 Trang Curcumin số ứng dụng phân tích Giới thiệu Thuốc thử hữư có nhiều ứng dụng hoá học phân tích, sử dụng phương pháp trọng lượng, chuẩn độ, trắc quang các phép phân tích cơng cụ khác Chất curcumin chất chống oxy hóa tự nhiên, coi hợp chất hữu ích các vấn đề sức khỏe, sử dụng điều trị tim mạch bệnh viêm khớp Hiện nay, sử dụng chống viêm, chống oxy hóa chống ung thư Như chúng ta biết Curcumin sử dụng rộng rãi thuốc thử màu phương pháp so màu xác định hàm lượng vết Bo vật liệu khác Sự hình thành phức sử dụng phương pháp so màu Phương pháp rosocyanin có độ nhạy cao phương pháp rubrocurcumin có độ nhạy thấp tính chọn lọc cao Việc phân tích định lượng Protein quan trọng nghiên cứu hóa sinh kĩ thuật sinh học Có nhiều phương pháp truyền thống phương pháp Lowry, phương pháp Bradford, các phương pháp quang phổ… Người ta phát Protein sodium dodecyl sulphonate (SDS) làm tăng cộng hưởng ánh sáng tán xạ (RLS) curcumin Dựa tính chất người ta phát triển phương pháp định lượng Pro Tuy nhiên tiểu luận đề cập đến thuốc thử Curumin sử dụng phân tích định tính kim loại Boron phương pháp so màu, phân tích định lượng protein phương pháp trắc quang Trang Curcumin số ứng dụng phân tích PHẦN A: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I THUỐC THỬ HỮU CƠ CURCUMIN I.1 Công thức, tên gọi Danh pháp IUPAC: (1E,6E)-1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione Tên khác: Curcumin Diferuloylmethan C.I 75300 - Natural Yellow CTPT: C21H20O6 M = 368,39 đvC I.2 Ứng dụng Phát ra: B, Ba, Ca, Hf, Mg, Mo, Ti, V, W, Zr Phản ứng đo độ sáng Boron, cách sử dụng xịt lên tờ giấy sắc ký I.3 Tính chất thuốc thử Là bột màu vàng cam, nhiệt độ sơi 183 0C, khơng tan nước, tan ether, dễ tan methanol, ethanol, acetone, acid acetic băng Nó phản ứng với dung dịch kiềm cho màu vàng Mặc dù thuốc thử có β–diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu nàodiketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu phù hợp cho số phân ly enolic proton Hình minh hoạ phổ hấp thụ Curcumin ở điều kiện vài dung dịch khác Hình 1: Minh hoạ phổ hấp thụ Curcumin ở điều kiện vài dung dịch khác Trang Curcumin số ứng dụng phân tích II BORON II.1 Cơng thức, tên gọi, vị trí bảng HTTH Ký hiệu: B Số hiệu nguyên tử Là á kim, chu kì II, phân nhóm nhóm Hình 2: Một vài số liệu nguyên tử Boron II.2 Tính chất vật lý Hình 3: Bảng các số vật lý Boron Trang Curcumin số ứng dụng phân tích III PROTEIN III.1 Giới thiệu chung Protein (Protit hay Đạm): đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân axít amin Chúng kết hợp với thành mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi chuỗi polypeptide) Các chuỗi xoắn cuộn gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác protein III.2 Tính chất Axit amin cấu tạo bởi ba thành phần: - Một nhóm amin (-NH2) - Hai nhóm cacboxyl (-COOH) - Cuối nguyên tử cacbon trung tâm đính với nguyên tử hyđro nhóm biến đổi R quyết định tính chất axit amin Người ta phát tất 20 axit amin thành phần tất các loại protein khác thể sống Cấu trúc chung Protein Cấu trúc không gian Protein IV SỰ TẠO PHỨC CỦA CURUCUMIN IV.1 Tạo phức với kim loại Trang Curcumin số ứng dụng phân tích IV.2 Tạo phức với Boron Có hai dạng sau Rosocyamin Rubrocurcumin Trang Curcumin số ứng dụng phân tích Phổ hấp thụ Rosocyamin Rubrocurcumin Tạo phức với protein Về phúc Củcumin Protein chưa có nghiên cứu nhiên người ta phát Protein làm thay đổi cộng hưởng ánh sáng tán xạ dung dịch Curcumin - sodium dodecyl sulphonate (SDS), Điều chứng tỏ phức chất lớn hình thành dung dịch Curcumin-Protein-SDS Trang Curcumin số ứng dụng phân tích PHẦN B: THỰC NGHIỆM V SỬ DỤNG CURCUMIN ĐỂ XÁC ĐỊNH BORON BẰNG PHƯƠNG PHÁP SO MÀU V.1 Hóa chất - Acetone: tinh khiết phân tích, tạp chất bay 0,001% - Pha dung dịch Boron gốc: hòa tan 0,5716 g acid boric 1lít nước ta có dd 1mg Boron/ 1ml hay 100Y + Dung dịch Boron chuẩn A: lấy 100ml dung dịch gốc pha thành 1lít dd nước tinh khiết, ta dung dịch 0.01mg Boron/ 1ml dd hay 10 Y + Dung dịch Boron chuẩn B: lấy 10ml dd gốc pha thành 1lít dung dịch nước cất ta 0.001mg Boron/ 1ml dd, hay Y - Dung dịch Curcumin: hòa tan 0.0625g curcumin 5ml carbitol, sau pha thêm 500ml acetone Dung dịch bền vòng 2, tháng - Acid chlohydric: pha 50ml dung dịch HCl (trọng lượng riêng 1,2) với 200ml nước dựng chai thích hợp V.2 Dụng cụ  Dụng cụ thủy tinh sử dụng chứa acid Boric phải dụng cụ rửa acid HCl, rửa acetone, sau tráng lại nước cất  Máy quang phổ Beckman, model DU, tương đương  Burets thủy tinh  Giấy lọc : Whatman no 40, size 9cm  Phễu thủy tinh  Pipets  Nồi sứ chịu nhiệt 1000ml để làm bay dung dịch kiềm  Bình định mức V.3 Tiến hành Dùng pipet hút lượng dung dịch chứa từ –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 20 μgg Boron, vào chén sứ chịu nhiệt, thêm 0.1 g bột sodium carbonate Làm bay dung dịch đến khơ, tốt thực lị nung, ở nhiệt độ 110 –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 130 0C, làm lạnh, thêm giọt thị phenolphthalein, chuẩn độ HCl đến màu hồng biến thêm 0.5 ml HCl Lượng acid HCl sử dụng từ –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu ml nhiên thơng thường 1ml, thêm vào 0,5 ml dd acid oxalic 5% 3ml thuốc thử Curcumin, chưng cách thủy dung dịch ở nhiệt độ 550C (±30C) Xuất các tinh thể dung dịch sau làm lạnh Nhìn thấy àu đỏ dung dịch acetone, lọc dung dịch vào bình định mức 25ml, rửa tinh thể giấy lọc acetone, định mức đến 25ml acetone Lắc Giữ ở nhiệt độ 220C đến 250C Quan sát màu dung dịch, tốt dùng quang kế Dùng máy đo quang phổ Beckman với khe hở 0.3 x10-6m ở bước sóng 535nm Trang Curcumin số ứng dụng phân tích Phổ hấp thụ thu từ quang phổ Beckman cho thấy mật độ quang A 1.0cm mẫu khơng có Boron V.4 Các ́u tố ảnh hưởng  Acid oxalic Để nghiên cứu ảnh hưởng lượng acid oxalic khác nhau, ta thêm lượng acid oxalic 1ml với 1-4 ml HCl, giọt phenolphthalein, 3ml hỗn hợp Curcumin –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu acetone `Hình 1: Mơ tả rõ ràng ảnh hưởng axit oxalic việc xác định từ đến 50 Y Trang Curcumin số ứng dụng phân tích Boron, các yếu tố khác không thay đổi Ảnh hưởng acid oxalic tập trung ở vùng lân cận 2ml dung dịch 5%, kết cho thấy đạt 0,25ml Khác biệt lớn ở 0.5ml Trang 10 Curcumin số ứng dụng phân tích  Acid chlohydric: để xác định ảnh hưởng nếu dư HCl, cho 1ml sodium carbonate 10% cộng với 6ml hỗn hợp: –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu ml HCl, 1giọt phenolphthalein, 0,25ml acid oxalic 5%, 3ml dung dịch hỗn hợp Curumin –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu acetone Hình3: Đồ thị cho thấy lượng dư acid HCl 5ml môi trường acid thuận lợi Lượng HCl dư (sau trung hòa) quan trọng Trong thí nghiệm nên thêm dư 0.5ml dd HCl tốt nhất, việc thêm vào 0.5ml HCl cho phép lượng Boron 10y, kết không tốt lượng Boron lớn 10y Trang 11 Curcumin số ứng dụng phân tích  Ảnh hưởng qua lại các loại acid Bảng 1: Tóm tắt kết thu thay đổi các thành phần acid Dung dịch chứa 0-0,5 ml dung dịch axit hydrochloric 0-1ml dung dịch axit oxalic khơng đầy đủ tính axit cho kết Dung dịch có chứa ml dd hydrochloric 0,25 ml dung dịch axit oxalic cho kết xác  Currumin Ảnh hưởng lượng curcumin thay đổi kiểm tra với lượng lượng dung dịch curcumin 0.0125% với 1ml acid HCl, giọt phenolphthtalein, 10ml dd acid oxalic 5%, lượng curcumin thay đổi tùy ý theo hình 4, nồng độ acid oxalic cao nồng độ curcumin cho phép Lượng curcumin tối thiểu cho –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 10 boron 3ml Hình Trang 12 Curcumin số ứng dụng phân tích V.5 Kết luận Sự xác việc xác định Bo phụ thuộc vào hàm lượng mẫu, khoảng từ –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 0,2 μgg, tổng thể tích mẫu giới hạn 10ml, khoảng từ 0,2 –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu μgg Boron tổng thể tích giới hạn mẫu 25ml, xác đến 0,05 μgg, khoảng từ –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 25 μgg tổng thể tích 25ml, với độ xác 95%, nếu 25 μgg, giới hạn 50ml tổng thể tích cho 50 μgg Boron 100ml… với độ xác 95% Trang 13 Curcumin số ứng dụng phân tích Các kiểm tra cho thấy phgương pháp so màu phương pháp tốt với lượng acid boric thấp khoảng 0- 25 μgg, xác khoảng từ 25 –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 100 μgg, khơng tốt hàm lượng cao VI NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC CỦA PROTEIN VỚI CURCUMIN VÀ SDS VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH VI.1 Giới thiệu Gần đây, kĩ thuật RLS trở thành phương pháp thu hút để phân tích lượng nhỏ các đại phân tử sinh học, có độ nhạy cao, đơn giản nhanh chóng Việc xác định chủ yếu dựa nhuộm màu các đại phân tử sinh học làm tăng mạnh RLS Huang et al, người sử dụng kĩ thuật cộng hưởng ánh sáng tán xạ thiết lập phương pháp xác định DNA, sau kĩ thuật sử dụng để xác định Protein Bài viết giới thiệu phương pháp RLS để xác định Pro Curcumin, chất hoạt động bề mặt anionic, SDS (sodium dodecyl sulphonate) VI.2 Thiết bị dụng cụ - Máy cường độ RLS: Hitachi F-2500 spectrofluorometer (Nhật Bản) - Máy đo phổ UV-4100 (Hitachi, Nhật Bản) - Máy đo nồng độ axit PHS-2F kỹ thuật số (Leici, Thượng Hải) - DXD IImicro dụng cụ điện di VI.3 Hóa chất - Dung dịch gốc Protein chuẩn bị việc hoà tan huyết súc vật (Shanghai Boao Biochemical Techology Co., China) huyết người (Sigma) dung dịch nước cất (nước cất loại nước tinh khiết khơng có các ion muối khoáng natri, canxi, sắt, đồng, clorua, bromide.) tổng nồng độ BSA HAS 100 μgg ml-1 - Dung dịch gốc Curcumin (1.00×10−3 mol l−1) chuẩn bị cách hịa tan Curcumin ethanol pha lỗng đến 5.00×10−5 mol l−1 với dung môi athanol - Hệ dung dịch đệm Briton–diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu nàoRobinson (H3PO4 +H3BO3 + HAc + NaOH) dùng để chỉnh pH - SDS gốc (1.00×10−2 mol l−1) chuẩn bị cách hịa tan SDS nước cất sau pha lỗng đến 5.00×10−4mol l−1 sử dụng làm dung mơi Các dung dịch bảo quản ở nhiệt độ 0.0 –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 4.0 0C Tất các hóa chất phải đạt tinh khiết phân tích nước sử dụng suốt quá trình nước cất lần VI.4 Tiến hành - Lấy ống nghiệm khô 10ml, cho các dung dịch vào theo trình tự sau đây: 2.5 ml đệm BR (pH 3.5), 1.0 ml Curcumin (5.00 × 10 -5 mol l-1), BSA chuẩn (hoặc dung dịch mẫu) 1.5 ml SDS (5.00 × 10-4 mol l-1) Sau để yên 20 phút Trang 14 Curcumin số ứng dụng phân tích Tất quang phổ thu cách quét RLS đồng thời các kích thích phát xạ đơn sắc ( nghĩa từ λ = nm) máy spectrofluorometer từ 220 đến 600 nm Cường độ RLS đo ở bước sóng λ = 288 nm phân tử thạch anh với khe hở 0.5nm cho các kích thích xạ qua Cường độ RLS tăng lên gây bởi Protein tính : ΔIRLS = IRLS −I0RLS IRLS : cường độ RLS có Protein I0RLS : cường độ RLS khơng có Protein Tất các phổ UV ghi lại lúc bởi máy quang đo quang phổ UV-4100 VI.5 Kết và thảo luận VI.5.1 Các tính phổ cộng hưởng ánh sáng tán xạ Các đỉnh phổ RLS phổ UV dung dịch nằm lân cận 288, 375, 470, 500 nm Như thấy, cường độ RLS Curcumin, BSA yếu Khi thêm BSA SDS các RLS tăng đáng kể Điều cho thấy có tương tác Curcumin với BSA SDS Hơn nữa, cho lúc BSA SDS vào dd, cường độ tán xạ ánh sáng cộng hưởng dung dịch Curcumin-BSA-SDS cao nhiều so với dung dịch Curcumin-BSA Curcumin -SDS Điều chứng tỏ phức chất lớn hình thành dung dịch CU-BSA-SDS Bằng cách so sánh tán xạ ánh sáng quang phổ hấp thụ ta thấy các đỉnh tán xạ ánh sáng 288, 375, 500 nm tương ứng với các đỉnh băng hấp thụ UV ở 250, 365 428 nm Theo lý thuyết RLS, các đỉnh ánh sáng tán xạ 288, 375, 500 nm gán cho băng hấp thụ CU ở 250, 365, 428 nm, tương ứng Phổ tán xạ ánh sáng không phụ thuộc vào chất dung dịch nghiên cứu mà phản ánh đặc điểm riêng vật chứa Đỉnh RLS khoảng 470 nm phát xạ đèn xenon Cường độ RLS tối đa dd CU-protein SDS ở 288 nm, đó, 288 nm lựa Hình (1) - (6) cho thấy quang phổ ánh chọn để nghiên cứu sâu sáng tán xạ CU, CU-BSA, CU-SDS CU-SDS-BSA VI.5.2 Ảnh hưởng nồng độ Curcumin Trang 15 Curcumin số ứng dụng phân tích Qua hình ta thấy hàm lượng Curcumin × 10-6 mol l-1 cho IRLS tối đa VI.5.3 Ảnh hưởng ion lạ khác Qua bảng ta thấy nồng độ các ion khác không làm ảnh hưởng đến RLS hệ, ngoại trừ DNA, các ion không tác động lên viêc xác định Protein, sai số cho phép ±5% Trang 16 Curcumin số ứng dụng phân tích VI.5.4 Giới hạn phát VI.5.5 So với số phương pháp khác VI.5.6 3.6 So với phương pháp phổ UV Trang 17 Curcumin số ứng dụng phân tích Lấy mẫu huyết người HAS, qua bảng ta thấy tính xác phương pháp VI.6 Kết luận Trong tác báo này, ta thấy tương tác qua lại Curcumin với protein SDS, gia tăng RLS đáng kể dung dịch Curcumin –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu SDS có mặt lượng nhỏ protein Vì vậy, phương pháp có độ nhạy cao việc xác định protein ở mức nanogram đề xuất Giới hạn phát đạt 10 -11 g ml-1 Phương pháp có ưu điểm độ nhạy cao, chọn lọc, ổn định nhanh chóng Ngồi ra, chế tương tác protein hệ SDS-CU nghiên cứu cách sử dụng nhiều kỹ thuật khác \ TÀI LIỆU THAM KHẢO Thuốc thử Hữu cơ, tập Trang 18 Curcumin số ứng dụng phân tích Colorimetric Microdetermination of Boron by the Curcumin- Acetone Solution Method, Analytical Chemistry, volume 25, no.8, August 1953, page 1264 –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 1258 Study of the interaction of proteins with curcumin and SDS and its analytical application Spectrominica, Spectrochiminica ACTA, part A, 2005, page 2650 –diketonemoiety cấu trúc nó,nhưng khơng liệu 2656 Trang 19 ... Trang Curcumin số ứng dụng phân tích Giới thiệu Thuốc thử hữư có nhiều ứng dụng hoá học phân tích, sử dụng phương pháp trọng lượng, chuẩn độ, trắc quang các phép phân tích cơng cụ khác Chất curcumin. .. sai số cho phép ±5% Trang 16 Curcumin số ứng dụng phân tích VI.5.4 Giới hạn phát VI.5.5 So với số phương pháp khác VI.5.6 3.6 So với phương pháp phổ UV Trang 17 Curcumin số ứng dụng phân tích. .. dịch Curcumin - sodium dodecyl sulphonate (SDS), Điều chứng tỏ phức chất lớn hình thành dung dịch Curcumin- Protein-SDS Trang Curcumin số ứng dụng phân tích PHẦN B: THỰC NGHIỆM V SỬ DỤNG CURCUMIN