CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan một số chất chỉ thị đang được sử dụng trong chuẩn độ axit - bazơ 1. Phenolphtalein Phenolphtalein là một hợp chất hóa học với công thức C20H14O4. Phenolphtalein thường được sử dụng trong chuẩn độ, nó chuyển sang không màu trong các dung dịch có tính axit và màu hồng trong các dung dịch bazơ (pH = 8 -10).
Cơ chế đổi màu của phenolphtalein : Phenolphtalein có khoảng chuyển màu từ pH = 8 (không màu) đến pH = 9,8 (màu tím hồng). Công thức phân tử của phenolphtalein Dạng lacton: không màu Dạng B: Muối, không màu (pH < 8) (pH = 8) Dạng C: Quinon , màu hồng Dạng D: Cacbinol, không màu 3 Luan van (pH = 8-12) (pH > 13,5) Hình 1. Cơ chế đổi màu của phenolphthalein Bảng 1. Sự thay đổi màu của phenolphthalein Độ pH pH < 8 pH = 8-12 pH > 13,5 Phenolphtalein Không màu Không màu 1.
Metyl da cam Metyl da cam là một chất bột tinh thể màu da cam, không tan trong dung môi hữu cơ, khó tan trong nước nguội, nhưng dễ tan trong nước nóng. Dung dịch trong nước dùng làm chỉ thị chuẩn độ axit - bazơ; có màu hồng trong môi trường axit, vàng da cam trong môi trường kiềm; khoảng pH chuyển màu: 3,1 - 4,4. Metyl da cam chất hữu cơ có tính chất lưỡng tính. Công thức phân tử của metyl da cam Công thức: C14H14N3NaO3S Khối lượng phân tử: 327,33 g/mol Mật độ: 1,28 g/cm³ Hình 1.
Metyl da cam Cơ chế đổi màu của Metyl da cam 4 Luan van Màu vàng da cam H+hay OH- Màu đỏ Hình 1. Cơ chế đổi màu của Metyl da cam Bảng 1. Sự thay đổi màu của metyl da cam theo pH Độ pH Dưới 3.4 Metyl da cam 1. Metyl đỏ Methyl đỏ là một chất nhuộm azo, có dạng tinh thể màu đỏ, một chỉ thị pH; nó có màu đỏ ở độ pH dưới 4,4, vàng có pH trên 6,2.
Methyl đỏ còn được gọi là (2- (N, N- dimetyl-4-aminophenyl) axit azobenzenecarboxylic), là một thuốc nhuộm chỉ số chuyển màu đỏ thành dung dịch axit. Công thức C15H15N3O2 Mật độ: 791 kg/m³. Công thức phân tử của metyl đỏ 5 Luan van Hình 1. Metyl đỏ Cơ chế đổi màu Methyl đỏ: giống như cơ chế đổi màu của metyl da cam, sự thay đổi môi trường pH làm thay đổi cấu trúc từ dạng hydrazine sang dạng quinone làm thay đổi màu dung dịch.
Cơ chế thay đổi màu của chỉ thị Metyl đỏ Bảng 1. Sự thay đổi màu theo pH của metyl đỏ Độ pH >6 < 4. Tổng quan về Anthocyanin và tính hình nghiên cứu Anthocyanin 1. Tổng quan về Anthocyanin 1.
Tên gọi, cấu tạo Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (được gọi là anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với các glucoside có gốc đường glucose, galactose… Anthocyanin hòa tan trong nước còn anthocyanidin thì không tan trong nước. Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả. Đồng thời cùng với chất tạo màu khác như clorophin, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường độ màu khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng và số đồng phân của chúng. 6 Luan van Hình 1.
Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau. Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau Anthocyanidin R3' R4' R5' R3 R5 R6 R7 Arantinidin -H -OH -H -OH -OH -OH -OH Cyanidin - OH -OH -H -OH -OH -H -OH Delphinidin - OH -OH -OH -OH -OH -H -OH Europhinidin -OCH3 -OH -OH -OH -OCH3 -H -OH Luteolinidin -OH -OH -H -H -OH -H -OH Perlagonidin -H -OH -H -OH -OH -H -OH Mavildin - OCH3 -OH -OCH3 -OH -OH -H -OH Peonidin -OCH3 -OH -H -OH -OH -H -OH Petunidin -OH -OH -OCH3 -OH -OH -H -OH Rosinidin OCH3 -OH -H -OH -OH -H - OCH3 1. Tính chất vật lý Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như:khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành 7 Luan van mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ.
- Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm. -Trong rau quả hàm lượng Anthocyanin liên quan đến độ đậm của màu sắc quả, quả càng đậm thì hàm lượng anthocyanin càng cao. Anthocyanin trong thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp. Tính chất đổi màu theo pH - Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường.
Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh. Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510540nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.
Tính chất dược liệu của anthocyanin -Trong y học tác dụng của Anthocyanin rất đa dạng nên được ứng dụng rộng rãi: do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế bào nên được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu; do có khả năng chống oxy hóa nên được sử dụng để chống lão hóa, hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy giảm của hệ thống miễn dịch. Nhờ có tác dụng chống tia phóng xạ nên có thể hỗ trợ cho cơ thể sống trong môi trường có những bức xạ điện từ. Với nhiều đặc tính 8 Luan van quý báu anthocyanin còn được dùng để chống dị ứng, viêm loét do nguyên nhân nội sinh hay ngoại sinh, kháng nhiều vi khuẩn khó tiêu diệt. Tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa gan nhiễm mỡ và hoại tử mô gan.
Điều hòa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn, xơ vữa động mạch, phục hồi trương lực của tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hòa chuyển hóa canxi. Anthocyanin là các hợp chất glycosid có khả năng dập tắt các gốc tự do như: -OH, ROO - ., các gốc này sinh ra trong tế bào, gây các ảnh hưởng nguy hại như biến dị, hủy hoại tế bào, ung thư, Anthocyanin đưa các chất chống oxy hóa như flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào, giúp ngăn ngừa các nguy cơ như xơ vữa động mạch, tai biến mạch máu, lão hóa tổn thương do bức xạ, thoái hóa gan. Các dẫn xuất anthocyanin tạo được phản ứng với các ion kim loại mà chính các ion kim loại này là xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hóa. Các dẫn xuất anthocyanin có tác dụng tái tạo tế bào võng mạc và giúp tăng thị lực vào ban đêm.
Vì vậy anthocyanin được dùng chủ yếu để đề phòng những biến cố của xơ vữa động mạch, điều trị các trường hợp suy yếu tĩnh mạch, những trường hợp xuất huyết như chảy máu cam, ho ra máu, tử cung xuất huyết. -Ngoài ra anthocyanin còn có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản ứng đa dạng của chúng trong các enzyme và quá trình trao đổi chất khác nhau chính vì vậy việc quan tâm đến thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó có lợi cho sức khỏe con người. -Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu antho của nhiều tác giả nhận thấy rằng: sự thay đổi màu của antho rất rõ rệt (từ đỏ sang xanh) khi chuyển từ môi trường acid sang môi trường base. Để đánh giá khả năng ứng dụng làm chất chỉ thị acid-base của chất màu antho, người ta đã tiến hành xác định khoảng đổi màu của antho, độ chính xác của phép đo và ứng dụng chế tạo giấy chỉ thị phát hiện nhanh pH môi trường mục đích cuối cùng là muốn đưa ra thị trường loại giấy chỉ thị an toàn, phát hiện nhanh môi trường của các sản phẩm thực phẩm và dùng anthocyanin làm chất chỉ thị áp dụng cho các trường phổ thông, là chất chỉ thị an toàn.
Những đặc tính quí báu của anthocyanin đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc 9 Luan van biệt trong lĩnh vực hóa học xanh. Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất thiên nhiên để phát triển hóa học một cách bền vững, có tính an toàn cao cho người sử dụng, giảm thiểu và ngăn ngừa ô nhiễm tại nguồn của các chất hóa học nguy hại. Ứng dụng của Anthocyain rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiện nay, quá trình chiết tách Anthocyanin đã được nghiên cứu nhiều trên nhiều loại nguyên liệu hoa củ quả khác nhau như hoa dâm bụt, quả sim, lá rau dền, lá tía tô, gạo đỏ … với nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng khác nhau.
Trong hóa phân tích, Anthocyanin được nghiên cứu ứng dụng làm chất chỉ thị môi trường, chất chỉ thị nhanh, phẩm nhuộm, sản xuất bộ test nhanh kiểm tra độ nguy hại của hàn the trong thực phẩm… 1. Tình hình chiết tách Anthocyanin từ thiên nhiên Anthocyanin phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có mặt trong 27 họ thực vật, trong hầu hết các thực vật bậc cao, thường tạo ra các màu đỏ, tím, xanh thẫm ở nhiều loại rau, hoa, quả như hoa dâm bụt, rễ củ cải đỏ, lá tía tô, dâu tây và bắp cải tím… Anthocyanin tích lũy chủ yếu ở trong tế bào biểu bì và hạ biểu bì thực vật, tập trung trong không bào hoặc các túi gọi là anthocyanoplast. Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1,11% hàm lượng chất khô. Thực vật chứa anthocyanin cũng đồng thời chứa flavonoid.