1.6.2.1. Giới thiệu về cây ngô
Ngô có tên khoa học là Zea mays. L, có giá trị kinh tế về nhiều mặt: dùng làm lương thực cho con người, làm thức ăn chăn nuôi gia súc, dùng làm thực phẩm (bao tử ngô), đặc biệt ngô còn cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp. Do đó ngô đã trở thành cây trồng quan trọng.
Trên thế giới, ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng, diện tích đứng thứ 3 sau lúa mì và lúa nước; sản lượng thứ hai và năng suất cao nhất trong các cây ngũ cốc. Năm 1961, diện tích ngô toàn thế giới đạt 105,5 triệu ha, năng suất 19,4 tạ/ha, sản lượng 205 triệu tấn, đến năm 2009, diện tích trồng ngô thế giới đạt khoảng 159,5 triệu ha, năng suất bình quân 51,3 tạ/ha, sản lượng 817,1 triệu tấn. Trong đó Mỹ, Trung Quốc, Braxin là những nước đứng đầu về diện tích và sản lượng.
Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây màu quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống canh tác. Cây ngô không chỉ cung cấp lương thực cho người, vật nuôi mà còn là cây trồng xóa đói giảm nghèo tại các tỉnh có điều kiện kinh tế khó khăn. Sản xuất ngô cả nước qua các năm không ngừng tăng về diện tích, năng suất, sản lượng: năm 2001 tổng diện tích ngô là 730.000 ha, đến năm 2005 đã tăng trên 1 triệu ha; năm 2010, diện tích ngô cả nước 1126,9 nghìn ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản lượng trên 4,6 triệu tấn. Tuy vậy, cho đến nay sản xuất ngô ở nước ta phát triển chưa tương xứng với tiềm năng, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước, hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu từ trên dưới 1 triệu tấn ngô hạt.
Hạt ngô được cấu tạo bởi tinh bột, chất đạm, chất béo, chất xơ, chất khoáng, ngoài ra còn chứa các loại enzim điều khiển mọi quá trình sinh hóa xảy ra trong hạt [7].
Ngô là loại cây hàng năm ra quả một lần, thường phát triển vào mùa xuân. Vòng đời thay đổi tùy theo điều kiện sống. Thời kỳ sinh trưởng và phát
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
triển của ngô qua 13 thời kỳ: trương hạt; nảy mầm; nhú mầm; thời kỳ lá thứ ba; thời kỳ lá thứ năm; thời kỳ đẻ nhánh; thời kỳ đậm thân; thời kỳ lá thứ 7, thứ 9 và lá thứ 11; thời kỳ trổ cờ; thời kỳ phun râu; thời kỳ chín sữa, chín sáp và cuối cùng là thời kỳ chín hoàn toàn. Trong đó thời kỳ nảy mầm là nhạy cảm nhất với tác động bên ngoài. Thời kỳ này có ý nghĩa quan trọng, quyết định sự sinh trưởng, phát triển dẫn đến năng suất của ngô. Chính vì vậy mà chúng tôi tiến hành thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng của phức chất Tm(His)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm và phát triển mầm, rễ của hạt ngô [5].
1.6.2.2. Giới thiệu về protein, proteaza và α- amilaza
- Protein: là các polime có khối lượng phân tử lớn, chủ yếu bao gồm các L-amino axit kết hợp với nhau qua liên kết peptit. Protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sinh vật nhưng lại có tính đặc thù cao cho loài, từng cá thể của cùng một loài, từng cơ quan, mô của cùng một cá thể. Protein rất đa dạng về cấu trúc và chức năng, là nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sống. Có thể kể đến một số chức năng quan trọng của protein như: xúc tác, vận tải chuyển động, bảo vệ, truyền xung thần kinh, điều hòa, kiến tạo chống đỡ cơ học, dự trữ năng lượng…
Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố C, H, O, N, một số còn có một lượng nhỏ S. Ngoài các nguyên tố trên, protein còn chứa một lượng rất ít các nguyên tố khác như P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca,… [2].
- Enzim proteaza (peptit - hidrolaza 3.4) xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-)n trong phân tử protein, polypeptit đến sản phẩm cuối cùng là các axit amin. Ngoài ra, nhiều proteaza cũng có khả năng thủy phân liên kết este và vận chuyển axit amin.
- Proteaza cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ tế bào, cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng từ vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, virut) đến thực vật (đu đủ, dứa…) và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
động vật (gan, dạ dày bê…). Trong cơ thể, các proteaza đảm nhiệm nhiều chức năng sinh lý như: hoạt hóa zymogen, đông máu và phân hủy sợi fibrin của cục máu đông, giải phóng hormon và các peptit có hoạt tính sinh học từ các tiền chất, vận chuyển protein qua màng…. Ngoài ra, các proteaza có thể hoạt động như các yếu tố phát triển của cả tế bào ác tính và tế bào bình thường đó là tăng sự phân chia tế bào, sinh tổng hợp AND…[2].
- α-amilaza: được tìm thấy trong hạt cây một và hai lá mầm, được chia thành 2 loại: α- amilaza và β-amilaza. Cơ chất của chúng là tinh bột và oligosacharide.
α - amilaza thuộc nhóm hiđrolase có trong cơ thể động vật (nước bọt, tụy tạng), thực vật (hạt hoà thảo nảy mầm), nấm mốc, vi khuẩn. α - amilaza phân giải các liên kết 1,4- glicozit ở giữa chuỗi mạch polisaccazit tạo thành các đextrin phân tử thấp. Do đó dưới tác dụng của enzim này làm dung dịch tinh bột nhanh chóng bắt màu với dung dịch iốt và bị giảm độ nhớt mạnh, ion canxi có tác dụng làm bền cấu trúc không gian của phân tử enzim. α - amilaza tương đối bền với nhiệt hơn so với các amilaza khác và kém bền với các axit [2].
Các yếu tố trên quyết định đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và hàm lượng dinh dưỡng của hạt ngô. Do đó chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của phức chất đến hàm lượng protein, proteaza, α- amilaza có trong mầm hạt ngô.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng 2
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 2.1. Hóa chất và thiết bị
2.1.1. Hóa chất
2.1.1.1. Dung dịch đệm pH = 4,2 (CH3COONH4, CH3COOH)
Lấy 3,99ml CH3COOH 60,05%, d=1,05 g/ml hòa tan vào 150ml nước cất hai lần trong bình định mức 250ml. Lấy 0,5ml NH3 25%, d=0,88 g/ml hòa tan trong 40ml nước cất hai lần rồi cho vào bình định mức trên, thêm nước cất hai lần đến vạch định mức ta được dung dịch đệm có pH = 4,2 (kiểm tra lại bằng máy đo pH).
2.1.1.2. Dung dịch asenazo (III) 0,1%
Cân một lượng chính xác asenazo (III) trên cân điện tử 4 số. Dùng nước cất hai lần hòa tan sơ bộ, nhỏ từng giọt Na2CO3 0,1% cho đến khi dung dịch có màu xanh tím. Đun nóng hỗn hợp ở 60oC, tiếp theo nhỏ từng giọt axit HCl loãng cho đến khi dung dịch có màu tím đỏ và định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.1.3. Dung dịch DTPA 10-3M (đietylen triamin pentaaxetic)
Cân lượng chính xác DTPA (M= 393,35 g.mol-1) trên cân điện tử 4 số, hòa tan bằng nước cất hai lần, định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.1.4. Dung dịch LnCl3 10-2M (Ln: Tm, Yb, Lu)
Các dung dịch này được điều chế từ các oxit tương ứng như sau: cân chính xác một lượng oxit Tm2O3, Yb2O3, Lu2O3 theo tính toán trên cân điện tử 4 số, hòa tan bằng dung dịch axit HCl 1N (được pha từ ống chuẩn). Cô cạn trên bếp cách thủy ở 80oC, sau đó hòa tan bằng nước cất hai lần và định mức đến thể tích xác định. Dùng phương pháp chuẩn độ complexon với chất chuẩn là DTPA 10-3M, thuốc thử asenazo (III) 0,1%, đệm pH = 4,2 để xác định lại nồng độ ion đất hiếm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1.1.5. Dung dịch L- histidin 10-3M
Cân chính xác lượng L- histidin trên cân điện tử 4 số, sau đó hòa tan và định mức bằng nước cất hai lần đến thể tích cần thiết.
2.1.1.6. Dung dịch thuốc thử folin-xicanto
Chuẩn bị bình cầu đáy tròn co dung tích một lít, có lắp ống sinh hàn ngược: 700 ml nước cất, 100 g Na2W2O4.2H2O (natrivonframat) và 25g Na2Mo2O4.2H2O (natrimolipdat), 50ml dung dịch axit H3PO4 85%, 100 ml dung dịch HCl đặc. Lắp ống sinh hàn ngược vào bình sôi trong 10 giờ, sau đó thêm 150 gam Li2SO4.2H2O, 50ml nước cất và vài giọt brôm, lắc đều tiếp tục đun 15 phút không có ống sinh hàn để loại bỏ brôm dư. Làm lạnh và thêm nước cất đến một lít thu được dung dich folin-xicanto có màu vàng, bảo quản dung dịch trong lọ mầu có nút nhám [4].
2.1.1.7. Một số hóa chất khác
Dung dịch tyrosin 1μmol/ml. Dung dịch NaCl 0,1%. Dung dịch axit tricloaxetic 5%. Dung dịch tinh bột 1%. Dung dịch axit sunfosalisilic 20%. Dung dịch Na2CO3 6%. Dung dịch đệm photphat pH=6. Dung dịch iôt 0,3%. Dung dịch đệm photphat pH=6,5. Dung dịch HCl 0,2N. Dung dịch đệm photphat pH=10. Dung dịch CuSO4 0,5%.
Dung dịch Na2CO3 2% trong NaOH 0,1N. Dung dịch Axeton. Dung dịch NaKC4H4O6 0,1%
2.1.2. Thiết bị
Máy quang phổ hồng ngoại Mangna IR 760 Spectrometer ESP Nicinet (Mỹ). Máy phân tích nhiệt DTG - 60H shimazu (Nhật).
Máy đo độ dẫn điện FIGURE 7 (MỸ).
Máy phân tích nguyên tố Analytik Jena AG, Customer Service, Konrad - zuse - str.1, 07745 Jena (Đức).
Kính hiển vi kỹ thuật số Pro way optics electronics (Trung Quốc). Ngoài ra còn sử dụng các thiết bị và dụng cụ khác:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cân điện tử 4 số PRECISA XT 120A. Máy pH Presica 900 (Thụy Sĩ).
Máy khuấy từ IKA Labortechnik (Đức). Tủ sấy (Ba Lan).
Lò nung (Trung Quốc).
Bếp cách thủy có rơle tự ngắt. Bình hút ẩm.
Bình định mức, pipet, buret,….
2.2. Tổng hợp các phức chất rắn và xác định thành phần của phức chất
2.2.1. Tổng hợp phức chất của Ln3+ với L- Histidin
Phức chất với L- histidin (L- His) được tổng hợp theo tài liệu [19]. Hòa tan His (3mmol) trong nước cất 2 lần, thêm dung dịch muối LnCl3 (1mmol), dùng axit HCl 1N điều chỉnh pH của hỗn hợp các dung dịch đến pH = 4. Đun hỗn hợp dung dịch trên bếp khuấy từ ở 50oC trong thời gian khoảng 5 giờ cho đến khi hỗn hợp dung dịch phản ứng xuất hiện váng bề mặt. Để nguội thu được các tinh thể phức chất. Sau khoảng 10 ngày, lọc rửa các phức chất thu được bằng axeton rồi làm khô trong bình hút ẩm chứa P2O5 (Ln3+: Tm3+, Yb3+, Lu3+). Các phức chất thu được không màu. Các phức chất hút ẩm khi để trong không khí, tan tốt trong nước và kém tan trong các dung môi hữu cơ như axeton, etanol,...
Giả thiết phản ứng xảy ra:
Ln(H2O)xCl3 + 3 His H3 [Ln(His)3Cl3] + xH2O
2.2.2. Xác định thành phần của phức chất
2.2.2.1. Xác định hàm lượng (%) NTĐH
Việc xác định hàm lượng của đất hiếm trong phức chất được tiến hành như sau: Cân một lượng xác định phức chất, đem nung ở 900o
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
để chuyển hết về dạng oxit (Ln2O3), hòa tan oxit bằng axit HCl 1N, cô cạn trên bếp cách thủy ở 80oC để đuổi hết axit dư, tiếp tục hòa tan bằng nước cất hai lần và định mức đến thể tích nhất định. Sử dụng phương pháp chuẩn độ complexon để xác định hàm lượng ion Ln3+ trong dung dịch, với chất chuẩn là DTPA 10-3M, thuốc thử asenazo (III) 0,1%, dung dịch đệm pH = 4,2. Hàm lượng đất hiếm được tính theo công thức sau:
%Ln = a V M V C VDTPA DTPA Ln . 100 . . . . 2 1
Trong đó: %Ln: phần trăm khối lượng của đất hiếm trong phức chất CDTPA: nồng độ của dung dịch chuẩn DTPA (M) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
VDTPA: thể tích của DTPA đã chuẩn độ (ml)
V1: thể tích dung dịch muối LnCl3 đã định mức (ml) V2: thể tích dung dịch muối LnCl3 đem chuẩn độ (ml) a: khối lượng phức chất đem nung (mg)
2.2.2.2. Xác định hàm lượng (%) cacbon, nitơ
Hàm lượng (%) cacbon, nitơ trong phức chất được phân tích trên máy phân tích nguyên tố Analytik Jena AG, Customer Service, Konrad - zuse - str.1, 07745 Jena (Đức).
Các số liệu phân tích thành phần phức rắn được trình bày trong bảng 2.1
Bảng 2.1. Kết quả phân tích thành phần (%) các nguyên tố (Ln, C, N) của phức chất Công thức giả thiết Ln C N LT TN LT TN LT TN H3[Tm(His)3Cl3].3H2O 21,25 20,73 27,20 26,53 15,86 15,47 H3[Yb(His)3Cl3].3H2O 21,66 20,97 27,06 26,20 15,78 15,28 H3[Lu(His)3Cl3].2H2O 21.35 21,03 27,62 25,89 16,10 15,15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Nhận xét: Kết quả phân tích thực nghiệm và lí thuyết thành phần (%) các nguyên tố đất hiếm, cacbon, nitơ của các phức chất rắn không có sự khác nhau nhiều. Từ đó sơ bộ kết luận rằng công thức giả thiết của phức chất là phù hợp, riêng hàm lượng (số phân tử) nước xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp phân tích nhiệt.
2.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt
Giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất Tm, Yb, Lu với L- histidin được ghi trên ghi trên máy phân tích nhiệt DTG - 60H shimazu (Nhật) (khoa Hóa học - Trường Đại học sư phạm I Hà Nội). Tốc độ nâng nhiệt là 5o
C/phút trong môi trường không khí, khoảng nhiệt độ từ 30oC đến 900o
C.
Kết quả giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất được trình bày trên hình 2.1, 2.2, 2.3 và bảng 2.2.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.2. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất H3[Yb(His)3Cl3].3H2O
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 2.2. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của các phức chất
Hợp chất Nhiệt độ
(0C)
Hiệu ứng thu nhiệt
Hiệu ứng
tỏa nhiệt Dự đoán
cấu tử tách ra Dự đoán sản phẩm cuối cùng Độ giảm khối lƣợng(%) Độ giảm khối lƣợng (%) LT TN LT TN H3[Tm(His)3Cl3].3H2O 132,77 270,79 6,800 - 7,754 18,434 - - - - 3H2O Tm2O3 466,49 554,00 - - - - - - 18,291 33,922 H3[Yb(His)3Cl3].3H2O 128,46 255,38 6,730 - 7,620 17,246 - - - - 3H2O Yb2O3 470,67 563,41 - - - - - - 19,672 33,285 H3[Lu(His)3Cl3].2H2O 133,34 275,40 4,533 - 4,807 15,375 - - - - 2H2O Lu2O3 471,15 545,17 - - - - - 34,647 28,647
Trên giản đồ phân tích nhiệt (đường DTA) của các phức chất Ln3+
với L- histidin chúng tôi nhận thấy:
Phức H3[Tm(His)3Cl3].3H2O (hình 2.1) có hai ứng thu nhiệt tại 132,77oC, 270,79oC hai hiệu ứng tỏa nhiệt tại 466,49oC và 554.00oC.
Phức H3[Yb(His)3Cl3].3H2O (hình 2.2) có hai hiệu ứng thu nhiệt tại 128,46oC và 255,38oC, hai hiệu ứng tỏa nhiệt tại 470,67oC và 563,41oC.
Phức H3[Lu(His)3Cl3].3H2O (hình 2.3) có hai hiệu ứng thu nhiệt tại 133,34oC và 275,40oC, hai hiệu ứng tỏa nhiệt tại 471,15oC và 545,17oC. Nhìn chung giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất có dạng giống nhau, chứng tỏ các phức chất có cấu trúc tương tự nhau.
Khi tính toán độ giảm khối lượng TGA (hình 2.1, 2.2, 2.3) thấy rằng: ở hiệu ứng thu nhiệt thứ nhất có xấp xỉ ba phân tử nước tách ra đối với phức của tuli và ytecbi và có xấp xỉ hai phân tử nước tách ra đối với phức của lutexi. Nhiệt độ tách nước này trong mỗi phức chất (từ 128,46oC đến 133,34oC) thuộc khoảng tách nước kết tinh của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hợp chất, từ đó chúng tôi kết luận rằng phân tử nước của phức chất là nước kết tinh. Hiệu ứng thu nhiệt thứ hai nằm trong khoảng nhiệt độ 255,38- 277,73o
C; hiệu ứng tỏa nhiệt thứ nhất nằm trong khoảng nhiệt độ 466,49- 471,25oC và hiệu ứng tỏa nhiệt thứ hai 545,17- 563,41oC ứng với quá trình cháy và phân hủy tuần tự các thành phần của còn lại của mỗi phức chất. Ở nhiệt độ cao hơn của hiệu ứng tỏa nhiệt thứ hai đối với mỗi phức chất thì độ giảm khối lượng của chúng không đáng kể, chúng tôi cho rằng sự phân hủy của các phức chất đã xảy ra hoàn toàn và dự đoán sản phẩm cuối cùng là