Xác định đồng thời thành phần caffeine, theobromine và theophylline trong một số loại chè phân bố ở miền bắc việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐỒN THỊ BÍCH NGỌC XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI THÀNH PHẦN CAFFEINE, THEOBROMINE VÀ THEOPHYLLINE TRONG MỘT SỐ LOẠI CHÈ PHÂN BỐ Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐỒN THỊ BÍCH NGỌC XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI THÀNH PHẦN CAFFEINE, THEOBROMINE VÀ THEOPHYLLINE TRONG MỘT SỐ LOẠI CHÈ PHÂN BỐ Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN RI Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Văn Ri, Bộ mơn Phân tích – Khoa Hóa học – Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội giao đề tài cho tơi tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn TS Chu Đình Bính định hướng nghiên cứu cho luận văn này, tận tình hướng dẫn giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Chu Ngọc Châu tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Để hoàn thành luận văn này, nhận nhiều giúp đỡ thầy Bộ mơn Hóa Phân tích – Khoa Hóa học – Đại học Khoa học Tự Nhiên Xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng, Bộ môn Bảo quản Lâm sản tạo điều kiện thuận lợi để luận văn tơi hồn thành Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người quan tâm giúp đỡ động viên, khuyến khích tơi suốt thời gian thực luận văn Hà Nội, Ngày 08 tháng 12 năm 2016 Học viên cao học Đồn Thị Bích Ngọc i MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan Chè (Camellia sinensis (L.) Kuntze) 1.1.1 Nguồn gốc phân loại loài Chè 1.1.2 Thành phần hoá học chè .4 1.2 Hoạt tính nhóm ankaloid 1.2.1 Hoạt tính sinh học caffeine 1.2.2 Hoạt tính sinh học theophyline 1.2.3 Hoạt tính sinh học theobromine 1.3 Các phương pháp phân tích thành phần ankaloid .9 1.3.1 Phương pháp điện di mao quản 1.3.2 Phương pháp phổ hồng ngoại gần 10 1.3.3 Phương pháp phổ Raman 12 1.3.4 Phương pháp sắc lỏng .13 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .20 2.1 Đối tượng, mục tiêu nội dung nghiên cứu .20 2.1.1 Đối tượng mục tiêu nghiên cứu 20 2.1.2 Nội dung nghiên cứu .21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 22 2.2.1 Nguyên tắc chung trang bị phương pháp HPLC 22 2.2.2 Sắc ký hấp phụ pha ngược RP-HPLC .23 2.2.3 Detector UV-Vis 25 2.2.4 Phân tích định lượng HPLC 25 ii 2.3 Hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu 26 2.3.1 Dụng cụ 26 2.3.2 Thiết bị 27 2.3.3 Hóa chất 28 Chương KẾT QUẢ VẢ THẢO LUẬN 30 3.1 Khảo sát điều kiện xác định đồng thời caffeine, theobromine theophylline phương pháp HPLC 30 3.1.1 Khảo sát điều kiện chạy sắc ký .30 3.1.2 Khảo sát điều kiện chiết mẫu .42 3.2 Đánh giá phương pháp phân tích 52 3.2.1 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn xác định đồng thời caffeine, theophylline theobromine 52 3.2.2 Xác định giới hạn phát LOD giới hạn định lượng LOQ .55 3.2.3 Độ chụm (độ lặp lại) .57 3.2.4 Độ (độ thu hồi) .60 3.2.5 Đánh giá, so sánh kết phân tích caffeine mẫu chè phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao luận văn 62 3.3 Phân tích mẫu thực 64 3.3.1 Phân tích mẫu chè 65 3.3.2 Phân tích mẫu búp chè 69 3.3.3 Đánh giá kết phân tích 74 KẾT LUẬN .78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 87 iii DANH MỤC BẢNG: Bảng 1.1: Thành phần hóa học chè .4 Bảng 1.2: Tổng quan phương pháp RP-HPLC gần cho việc xác định methylxanthine .16 Bảng 2.1: Bảng địa điểm lấy mẫu búp chè chè 20 Bảng 3.1: Mối quan hệ bước sóng diện tích pic 32 Bảng 3.2: Khảo sát dung môi pha động 35 Bảng 3.3: Khảo sát pH pha động 36 Bảng 3.4: Khảo sát thành phần pha động 37 Bảng 3.5: Khảo sát thay đổi tốc độ pha động .40 Bảng 3.6: Khảo sát dung môi chiết mẫu chè 43 Bảng 3.7: Khảo sát khả chiết mẫu chè năm cấp nhiệt độ khác .45 Bảng 3.8: Khảo sát thời gian chiết mẫu chè khác 47 Bảng 3.9 Khảo sát ảnh hưởng lượng dung dịch NH3 1%/ etanol 60% sử dụng trình chiết 49 Bảng 3.10: Điều kiện tối ưu xác định đồng thời TB, TP CF chè 52 Bảng 3.11: Kết khảo sát khoảng tuyến tính 53 Bảng 3.12: Bảng giá trị đánh giá sai số hệ thống đường chuẩn 55 Bảng 3.13: Giới hạn phát tính theo phương trình hồi quy 56 Bảng 3.14: Giới hạn định lượng theo phương trình hồi quy 57 Bảng 3.15: Độ lặp lại tối đa chấp nhận nồng độ khác (theo AOAC) 58 Bảng 3.16: Bảng tính tốn kết độ lặp phép đo .58 Bảng 3.17: Độ lặp phương pháp mẫu chè 59 Bảng 3.18: Độ thu hồi chấp nhận nồng độ khác (theo AOAC) 60 iv Bảng 3.19: Độ thu hồi phương pháp phân tích 61 Bảng 3.20: Kết xác định phần trăm caffeine mẫu chè hai phịng thí nghiệm 63 Bảng 3.21: Bảng chi tiết địa lấy mẫu chè 65 Bảng 3.22: Kết phân tích đồng thời theobromine, theophylline caffeine mẫu chè 66 Bảng 3.23: Đánh giá kết phần trăm ankaloid mẫu chè tỉnh khác theo phương pháp song sánh giá trị trung bình 69 Bảng 3.24 Bảng chi tiết địa lấy mẫu búp chè 69 Bảng 3.25: Kết phân tích đồng thời theobromine, theophylline caffeine mẫu búp chè 71 Bảng 3.26: Độ lệch chuẩn tương đối mẫu búp chè đo tỉnh khác 73 Bảng 3.27: Đánh giá kết phần trăm ankaloid mẫu búp chè tỉnh khác theo phương pháp song sánh giá trị trung bình 74 Bảng 3.28: Tỉ lệ phần trăm khối lượng ankaloid mẫu mẫu búp chè.75 v DANH MỤC HÌNH VẼ: Hình 1.1: Cấu trúc caffeine, theophyline theobromine Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống HPLC 23 Hình 2.2: Hệ thống thiết bị sắc ký lỏng hiệu cao LC-ATVP Shimazu Nhật Bản 27 Hình 3.1: Phổ hấp thụ cực đại theobromine, theophylline caffeine 31 Hình 3.2: Mối quan hệ bước sóng diện tích pic 32 Hình 3.3: Sắc đồ khảo sát hai loại cột .33 Hình 3.4: Khảo sát dung môi pha động 35 Hình 3.5: Sắc đồ khảo sát pH pha động 36 Hình 3.6: Ảnh hường %ACN đến diện tích pic thời gian lưu 38 Hình 3.7: Sắc đồ khảo sát thành phần pha động .38 Hình 3.8: Ảnh hưởng tốc độ pha động đến diện tích pic 40 Hình 3.9: Sắc đồ khảo sát tốc độ pha động 41 Hình 3.10 Quy trình phân tích ankaloid chè 42 Hình 3.11: Ảnh hưởng dung mơi chiết đến diện tích pic 43 Hình 3.12: Sắc đồ khảo sát dung môi chiết mẫu chè 44 Hình 3.13: Ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến diện tích pic 45 Hình 3.14: Sắc đồ điểm nhiệt độ chiết mẫu khác 46 Hình 3.15: Ảnh hưởng thời gian chiết đến diện tích pic .47 Hình 3.16: Sắc đồ thời gian chiết mẫu khác 48 Hình 3.17: Ảnh hưởng lượng dung dịch NH3 1%/ etanol 60% với diện tích pic .50 Hình 3.18: Sản phẩm phản ứng EGCG với amoniac 50 vi Hình 3.19: Sắc đồ khảo sát ảnh hưởng lượng dung dịch NH3 1%/ Etanol 60% sử dụng trình chiết 51 Hình 3.20: Khảo sát khoảng tuyến tính (a) theobromine, (b) theophylline (c) caffeine 54 Hình 3.21: Đường chuẩn (a) theobromine, (b) theophylline (c) caffeine 54 Hình 3.22: Độ lệch chuẩn tương đối ankaloid nồng độ khác .59 Hình 3.23: Độ thu hồi ankaloid nồng độ khác 61 Hình 3.24: Phần trăm khối lượng ankaloid mẫu chè 67 Hình 3.25: Phần trăm khối lượng ankaloid mẫu búp chè 72 Hình 3.26: Tỉ lệ ba thành phần ankaloid mẫu búp với mẫu chè 76 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MeOH : Methanol TB : Theobromine TP : Theophylline CF : Caffeine HPLC : Sắc ký lỏng hiệu cao (High Performance Liquid Chromatography) NIR : Phổ hồng ngoại gần (Near-infrared spectroscopy) FTIR : Quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier Fourier transform infrared spectroscopy) LOD : Giới hạn phát (Limit of detection) LOQ : Giới hạn định lượng (Limit of quantitation) SD : Độ lệch chuẩn (Standard deviation) RSD : Độ lệch chuẩn tương đối (Relative standard deviation) viii Sắc đồ mẫu chè Địa K điểm H GĐ Loại Sắc đồ chè Ko rõ LDP2 PH1 Bà Điều Ông Bảo Dậu Bác Đồng TT2 TT3 Huyện Thanh Thủy TT1 1: Tỉnh Phú Thọ 93 94 HuyệnThanh Ba TB Bà Hoa PH 11 Huyện Đoan Hùng ĐH Ông Thanh Trung du LDP1 Cô Phương TT4 Ông Thành Ông Sơn Bát tiên Bà Hương Chè lai Chè hạt PH LD1 Huyện Phong Hải LD2 Huyện Linh Dương 2: Tỉnh Lào Cai 95 ĐT1 Ông Bát Bát tiên ĐT2 Ông Trung Trung du ĐT3 Bà Liên LDP1 Huyện Đại Từ 3: Tỉnh Thái Nguyên 96 TC1 Bà Ngân LĐP1 TC2 Ơng Thìn LĐP2 Huyện Thanh Chương 4: Tỉnh Nghệ An 97 Kim tuyên Bà Kim ĐT4 98 TC3 Ông Châu LĐP1 TC4 Ông Hội LĐP2 Sắc đồ mẫu búp chè Địa K điểm H GĐ Loại Sắc đồ chè PH1 LDP2 LDP1 Bác Đồng Ơng Bảo Cơ Phương TT2 TT3 Huyện Thanh Thủy TT1 1: Tỉnh Phú Thọ 99 100 Ơng Tân Ơng Trí Ko rõ Bà Phương Ko rõ Chè lai TT4 TT5 TT6 Ông Thanh Trung du Chè hạt ĐH Huyện Đoan Hùng Ông Thành PH Huyện Phong Hải 2: Tỉnh Lào Cai 101 PH11 Bà Hoa TB Huyện Thanh Ba Trung du Ông Bát ĐT1 Huyện Đại Từ 3: Tỉnh Thái Nguyên 102 Ông Sơn Shan tuyết Bát tiên LD1 Bà Hương LD2 Huyện Linh Dương 103 Ông Quân Bát tiên Ông Tuyến Kim tuyên Ông Bộ LDP1 ĐT2 ĐT3 ĐT4 104 Ông Nghiệp LDP2 Ông Thao Phúc vân tiên Ông Minh LDP1 ĐT5 ĐT6 ĐT7 105 Bà Yến Chè lai Bà Bốn Trg du Ông Nam LDP2 ĐT8 ĐT9 ĐT10 TC2 Ông Hội LDP2 TC3 Ơng Châu LDP1 Huyện Thanh Chương LDP2 Ơng Thìn TC1 4: Tỉnh Nghệ An 106 107 LDP1 Bà Ngân TC4 ... - ĐỒN THỊ BÍCH NGỌC XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI THÀNH PHẦN CAFFEINE, THEOBROMINE VÀ THEOPHYLLINE TRONG MỘT SỐ LOẠI CHÈ PHÂN BỐ Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN... pháp có thời gian lưu 12 phút cho giới hạn phát thấp Dựa lý đó, lựa chọn tên luận văn: ? ?Xác định đồng thời thành phần caffeine, theobromine, theophylline số loại chè phân bố Miền Bắc Việt Nam? ?? Chương... chè Ba thành phần ankaloid chè caffein, theophylline theobromine khác vùng miền khác búp chè Vì luận văn tiến hành phân tích caffeine, theophylline theobromine mẫu chè số tỉnh miền núi Việt Nam: