Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích Vitamin B1 trong một số loại gạo và rau trên thiết bị cực phổ VA797

Nguyễn Thị Duyên và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 112(12)/2: 109 - 113 109 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH VITAMIN B1 TRONG MỘT SỐ LOẠI GẠO VÀ RAU TRÊN THIẾT BỊ CỰC PHỔ VA797 Nguyễn Thị Duyên, Vũ Thị Ánh*, Nguyễn Thị Hải, Nguyễn Thương Tuấn Trường Đại học Nông Lâm - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Các tác giả đã nghiên cứu xây dựng được quy trình phân tích vitamin B1 trên thiết bị Cực phổ VA797, trong đó: Vitamin B1 trong các mẫu gạo, rau được chiết bằng axit clohydric 0,1N trong điều kiện đun sôi cách thuỷ, dung dịch chiết được điều chỉnh về pH = 4÷4,5 bằng dung dịch CH3COONa. Các điều kiện tối ưu là: dung dịch đệm axetat pH = 6,6; thời gian sục khí 200s. Hệ số thu hồi của phương pháp trên các mẫu gạo và mẫu rau đạt từ 80,22 ÷ 93,39%, nằm trong giới hạn cho phép của AOAC. Các kết quả phân tích hàm lượng vitamin B1 trên mẫu gạo thu thập được dao động từ 0,615 ÷ 3,420mg/kg; mẫu rau từ 0,060 ÷ 0,147mg/kg. Các thông số nghiên cứu đều phù hợp với TCVN 6910:2001 về độ chính xác của phương pháp và kết quả đo. Từ khoá: Vitamin B1, phương pháp cực phổ, dung dịch đệm, hệ số thu hồi, mẫu gạo, mẫu rau ĐẶT VẤN ĐỀ* Vitamin B1 (Vit B1) có tên khoa học là thiamin là một trong những hợp chất quan trọng, đóng vai trò thiết yếu trong các quá trình sinh hoá xảy ra trong cơ thể sống. Thiếu Vit B1 sẽ gây ra một số bệnh nguy hiểm có thể dẫn đến tử vong. Các loại thực phẩm như: thịt, cá, rau xanh là nguồn cung cấp Vit B1 tự nhiên rất tốt cho cơ thể [5]. Ở Việt Nam, phương pháp xác định Vit B1 chủ yếu áp dụng các phương pháp thủ công có độ chính xác không cao, một số phòng thí nghiệm lớn sử dụng thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao đèn huỳnh quang (HPLC), tuy nhiên chi phí phân tích cho một mẫu là tương đối cao. Theo nghiên cứu, Vit B1 là một hợp chất có tính khử, có thể phân tích bằng các phương pháp điện hoá, đặc biệt là phương pháp Vôn – Ampe hoà tan trên máy cực phổ . Đây là một trong những phương pháp phân tích hữu cơ nhanh và đạt được độ chính xác cao, ngoài ra chi phí cho máy móc thiết bị và hoá chất phù hợp với điều kiện của các phòng thí nghiệm ở Việt Nam [4]. * Tel: 0982 892 699; Email: vuthianh412@gmail.com ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU * Đối tượng nghiên cứu: Một số loại gạo và rau đang được sử dụng cho người trên địa bàn thành phố Thái Nguyên * Nội dung nghiên cứu: - Xây dựng quy trình tách, chiết Vit B1 trong một số loại gạo và rau được nghiên cứu. - Lựa chọn một số điều kiện tối ưu để phân tích hàm lượng Vit B1 trên thiết bị cực phổ VA797. - Đánh giá hệ số thu hồi của quy trình phân tích đã xây dựng được. - Áp dụng quy trình để phân tích Vit B1 trong một số loại gạo và rau. * Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lấy mẫu: Mẫu gạo được lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam 5451:1991; Mẫu rau được lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam 9016:2011; - Phương pháp phân tích Vit B1 Nguyễn Thị Duyên và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 112(12)/2: 109 - 113 110 Chương trình chạy máy Cực phổ VA 797 phân tích Vit B1 [7] Thông số Yêu cầu Chế độ đo Xung vi phân (DP) Cường độ dòng thấp nhất 100nA Cường độ dòng cao nhất 10mA Điện cực DME Kích thước giọt 4 Tốc độ khuấy 2000rpm Thời gian khuấy sau khi cho mẫu 3s Thời gian cân bằng trước khi quét thế 10s Thế bắt đầu -1,5V Thế kết thúc -1,0V Bước nhảy thế 6mV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Quy trình tách chiết Vit B1 trong gạo, rau Dựa vào một số tính chất lý, hoá học của Vit B1, chúng tôi xây dựng quy trình tách chiết Vit B1 trong mẫu rau, gạo như sau: Khảo sát, lựa chọn một số điều kiện tối ưu Chọn nền Trong nền axit xitric – hidrophotphat không xuất hiện peak ở hai giá trị pH= 5,0 và pH=6,0. Peak chỉ xuất hiện ở giá trị pH = 6,6 với thế đỉnh peak Ep = -1,44 và cường độ dòng Ip = -56nA, tuy nhiên peak lên bị nhiễu (hình 1). Bảng 1. Khảo sát sóng cực phổ của VitB1 trong các nền đệm khác nhau pH 5,0 6,0 6,6 Đệm axit xitric – hidrophotphat Ep (mV) - - - 1,44 Ip (nA) - - -56 Đệm axetat Ep (mV) - - 1,30 - 1,27 Ip (nA) -401 - 523 - 568 Đệm photphat Ep (mV) - - 1,39 - 1,24 Ip (nA) - -367 - 240 Ghi chú: Dấu (-) thể hiện không xuất hiện peak Hình 1. Đệm axit xitric – hidrophotphat, pH=6,6 Hình 2. Đệm axetat, pH=6,6 -1.1 -1.2 -1.3 -1.4 -1.5 -200n -400n -600n Cân 5÷15g mẫu đã đồng nhất + 100ml HCl 0,1N Đun sôi cách thuỷ 40÷45 phút Để nguội, chỉnh pH=4÷4,5 bằng CH3COONa Định mức 250ml Lọc qua giấy lọc Thu dịch lọc mẫu Cực phổ Đồng nhất mẫu Determination of Vitamine B1 (thiamine) vitamine b1 -1.1 -1.2 -1.3 -1.4 -1.5 -200n -600n -400n Vit.B1 Nguyễn Thị Duyên và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 112(12)/2: 109 - 113 111 Trong nền đệm axetat, xuất hiện peak ở cả 3 giá trị pH khảo sát, peak lên đều, cân đối (hình 2). Thế đỉnh peak (Ep) nằm trong khoảng từ -1,19V đến – 1,30V. Chiều cao peak thay đổi theo giá trị pH, tại khoảng pH = 6,6 Ip đạt cao nhất. Trong nền đệm photphat, xuất hiện peak ở hai giá trị pH khảo sát 6,0 và 6,6 peak lên bị nhiễu. Thế đỉnh peak (Ep) nằm trong khoảng từ -1,24V đến – 1,39V. Chiều cao peak thay đổi theo giá trị pH, tại khoảng pH = 6,6 Ip đạt cao nhất, tuy nhiên peak lên nhiễu (hình 3). Từ những nghiên cứu trên, với mục đích chọn được dung dịch nền thích hợp cho quy trình phân tích Vit B1 bằng phương pháp cực phổ và thao tác pha chế đơn giản, tiết kiệm, chúng tôi chọn nền đệm axetat có pH=6,6 là dung dịch đệm cho các thí nghiệm tiếp theo. Ảnh hưởng của oxi hòa tan Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của oxi hòa tan đến sóng cực phổ của Vit B1 ở nồng độ 0,05mg/l bằng cách sục khí nitơ vào phễu đo. Chiều cao sóng cực phổ được đo sau các khoảng thời gian 0s, 60s, 90s, 120s, 200s, 300s suc khí. Kết quả được thể hiện ở bảng 2. Qua bảng 2 ta thấy, ở thời gian sục khí là 0, 60, 90s các peak của Vit B1 chưa ổn định do oxi hòa tan chưa được đuổi hết. Sau 120s sục khí các peak xuất hiện tương đối ổn định, tuy nhiên chiều cao peak không đều. Sau 200s, tại khoảng nồng độ Vit B1 là 0,05mg/l oxi hòa tan không còn ảnh hưởng đến sóng cực phổ của Vit B1. Như vậy, để đảm bảo trong mọi trường hợp oxy hòa tan được đuổi hết không ảnh hưởng đến phép đo, cũng như tiết kiệm thời gian phân tích chúng tôi chọn 200s là thời gian sục khí niơ ban đầu trong các thí nghiệm tiếp theo. Bảng 2. Ảnh hưởng của oxi hòa tan đến sóng cực phổ t (s) Ip (nA) pI (nA) Lần 1 Lần 2 Lần 3 0 - - - - 60 - -520 - - 90 -512 -564 - - 120 -365 -340 -392 -365,7 200 -340 -338 -339 -339,0 300 -331 -342 -336 -336,3 Ghi chú: Dấu (-) thể hiện không xuất hiện peak Hệ số thu hồi của quy trình thử nghiệm Hệ số thu hồi của quy trình trên các mẫu thử nghiệm được thể hiện qua bảng 3. Hệ số thu hồi của phương pháp trên các mẫu gạo và rau đạt từ 80,22 ÷ 93,39%. Trong đó, trung bình hệ số thu hồi của mẫu gạo đạt 91,91%, mẫu rau đạt 82,84%. Như vậy, mẫu gạo cho hệ số thu hồi cao hơn mẫu rau 9,07%. Tuy nhiên hệ thu hồi của các mẫu đều nằm trong giới hạn cho phép của AOAC (80 -110%) [6]. Bảng 3. Hệ số thu hồi Vit B1 đối với các mẫu nông sản thực phẩm Mẫu m mc Cm Cm +c R (g) (µg) (mg/kg) (mg/kg ) (%) Gạo Khang dân 10,1732 30 0,71 3,36 89,86 Gạo Bao thai 10,5719 30 0,62 3,27 93,39 Gạo Bắc thơm 11,0976 30 0,84 3,34 92,48 Trung bình hệ số thu hồi ( R ) 91,91 Rau cải 12,5890 30 0,06 2,06 83,93 Rau dền 12,3415 30 0,08 2,03 80,22 Rau lang 12,4061 30 0,10 2,14 84,36 Trung bình hệ số thu hồi ( R ) 82,84 Hình 3. Đệm photphat, pH=6,6 -1.1 -1.2 -1.3 -1.4 -1.5 Nguyễn Thị Duyên và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 112(12)/2: 109 - 113 112 Áp dụng quy trình để phân tích một số mẫu nông sản Bảng 4. Kết quả phân tích hàm lượng Vit B1 trong mẫu gạo Tên mẫu P mẫu (g) Nồng độ (mg/l) HL Vit B1 (mg/kg) Hạt gạo nguyên 1 5,1776 0,061 2,945 Hạt gạo nguyên 2 5,4822 0,075 3,420 Gạo Bao thai 10,1732 0,029 0,713 Gạo Bắc thơm 10,5719 0,026 0,615 Gạo Nếp nương 10,0010 0,034 0,847 Gạo Tám 9,1221 0,031 0,843 Gạo tẻ thường 9,9080 0,029 0,802 Kết quả thu được trong bảng 4 cho thấy, các mẫu gạo khác nhau có hàm lượng vit B1 khác nhau, dao động từ 0,615÷ 3,420 mg/kg. Trong các mẫu gạo phân tích, có 02 mẫu hạt gạo nguyên còn vỏ cám có hàm lượng cao hơn so với các mẫu gạo trắng còn lại và 02 mẫu có hàm lượng Vit B1 thấp hơn so với tiêu chuẩn chất lượng gạo cho phép (0,8 mg/kg) [1], các mẫu gạo còn lại đều đạt tiêu chuẩn chất lượng. Kết quả nghiên cứu trên hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu của Lê Thị Khánh Loan (2010) [2]. Bảng 5. Kết quả phân tích hàm lượng Vit B1 trong mẫu rau Tên mẫu P mẫu (g) Nồng độ (mg/l) HL VitB1 (mg/kg) Rau cần tây 10,2129 0,006 0,147 Rau dền 12,3415 0,004 0,081 Rau lang 12,4061 0,005 0,101 Rau ngót 11,1045 0,005 0,113 Rau cải 12,5890 0,003 0,060 Rau cải xanh 11,2956 0,005 0,111 Qua bảng 5 ta thấy, trong các mẫu rau nghiên cứu đều có chứa Vit B1, các mẫu khác nhau thì có hàm lượng Vit B1 khác nhau, dao động từ 0,060÷0,147 mg/kg. Kết quả nghiên cứu trên phù hợp với kết quả đã công bố của Viện dinh dưỡng. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận - Đã nghiên cứu xây dựng được quy trình tách chiết Vit B1 trong một số loại nông sản bằng axit clohydric 0,1N trong điều kiện đun sôi cách thuỷ và khảo sát chọn được dung dịch đệm thích hợp cho phân tích vit B1 là đệm axetat, pH =6,6 với thời gian sục khí thích hợp là 200s. - Đã tiến hành đánh giá hệ số thu hồi của phương pháp trên nền mẫu rau và mẫu gạo đạt 80,22 ÷ 93,39% và áp dụng quy trình xác định Vit B1 trong một số mẫu gạo và rau thu thập trên địa bàn thành phố Thái Nguyên. - Các thông số kỹ thuật, độ chính xác đều phù hợp với TCVN 6910:2001 và nằm trong giới hạn cho phép của AOAC [3],[6]. Đề nghị Tiếp tục nghiên cứu khảo sát một số điều kiện và các nền mẫu khác để quy trình hoàn thiện hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn (2000), Tuyển tập tiêu chuẩn thóc gạo của Việt Nam, một số nước và tổ chức quốc tế. [2]. Lê Thị Khánh Loan (2010). So sánh tác dụng của một số enzym thủy phân để xác định hàm lượng vitamin b1 trong gạo, Viện ĐH mở Hà Nội. [3]. Tổng cục đo lượng chất lượng, TCVN 6910:2001, Độ chính xác của phương pháp và kết quả đo. [4]. Từ Vọng Nghi, Phạm Luận, Trần Chương Huyến (1990), Một số phương pháp phân tích điện hóa hiện đại, Chương trình hợp tác KHKT Việt Nam – Hà Lan. [5]. Viện kiểm nghiệm (1976). Định lượng vitamin, Nxb Y học, p180-231 [6]. Officical Methods of Analysis of AOAC International (1997), Volume I, sixteenth edition, 3rd renvision. [7]. Peter A. bruttel (2008), Voltammetric analysis methods in electroplating, Metrohm Ltd, Herisau, Switzerland. Nguyễn Thị Duyên và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 112(12)/2: 109 - 113 113 SUMMARY STUDY ON BUILDING THE PROCEDURE OF DETERMINING VITAMIN B1 IN SOME KINDS OF RICE AND VEGETABLE WITH COMPUTRACE VA797 Nguyen Thi Duyen, Vu Thi Anh*, Nguyen Thi Hai, Nguyen Thuong Tuan College of Agriculture & Forestry – TNU The authors have studied and successfully built procedure of determining vitamin B1 on computrace VA797, in which: Vitamin B1 in rice and vegetable samples were extracted with hydrochloric acid 0.1 N in water-bath conditions; then the solution was adjusted with CH3COONa to pH = 4÷4.5. The experimental research had showed that the acetate buffer solution (pH = 6.6) and aeration time in 200s were optimal factors for determining vitamin B1 by polarographic method. The recovery coefficient of the method with rice and vegetable samples were from 80.22 to 93.39%, within the limitation allowed by the AOAC. The vitamin B1 content in rice samples ranged from 0.615 ppm to 3.420 ppm and from 0.060 ppm to 0.147 ppm with vegetable samples. The findings of the research were satified with TCVN 6910:2001 for the accuracy of the method and results. Key words: Vitamin B1, polarographic method, buffer solution, recovery factor, rice samples, vegetable samples Phản biện khoa học: PGS.TS. Lương Thị Hồng Vân – Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên * Tel: 0982 892 699; Email: vuthianh412@gmail.com