ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN HƢƠNG GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÖNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN HƢƠNG GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÖNG Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã số: 60. 44. 01. 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ HỮU THIỀNG THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Hương Giang XÁC NHẬN CỦA KHOA VÀ CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TRƢỞNG KHOA HÓA HỌC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS. Lê Hữu Thiềng i LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo-PGS.TS.Lê Hữu Thiềngngười đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng quản lý đào tạo Sau Đại học, Khoa Hóa học Trường ĐHSP Thái Nguyên; phòng máy quang phổ, phòng thử hoạt tính sinh học Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; phòng thí nghiệm Hóa lý trường Đại Học Sư Phạm I Hà Nội; phòng phân tích Hóa học- viện Khoa học Sự sống và trung tâm Học liệu Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Hóa học, Khoa Sinh - KTNN Trường ĐHSP Thái Nguyên và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này. Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng ĐT -NCKH trường CĐSP Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của mình. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2014 Tác giả Nguyễn Hương Giang ii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan .................................................................................................................. i Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii Mục lục ........................................................................................................................ iii Danh mục biểu bảng ..................................................................................................... iv Danh mục các hình ........................................................................................................ v Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................... vi MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 2 1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) và khả năng tạo phức của chúng................. 2 1.1.1. Sơ lược về các NTĐH .......................................................................................... 2 1.1.2. Sơ lược về các nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini ......... 4 1.1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH ...................................................................... 6 1.2. Giới thiệu về aminoaxit, L-serin ............................................................................................. 8 1.2.1. Giới thiệu về aminoaxit ....................................................................................... 8 1.2.2. Giới thiệu về L-serin ............................................................................................ 9 1.3. Sự tạo phức của các aminoaxit với các NTĐH .................................................................. 10 1.4. Hoạt tính sinh học của NTĐH và phức chất của NTĐH với aminoaxit........................... 11 1.4.1. Hoạt tính sinh học của NTĐH ........................................................................... 11 1.4.2. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các α - aminoaxit ........................ 13 1.5. Giới thiệu về cây lúa, protein và enzim và một số chủng vi sinh vật kiểm định ............. 15 1.5.1. Cây lúa ............................................................................................................... 15 1.5.2. Protein và enzim ............................................................................................... 15 1.5.3. Giới thiệu về một số chủng vi sinh vật kiểm định ............................................. 17 1.6. Một số phương pháp nghiên cứu phức rắn .......................................................................... 18 1.6.1. Phương pháp phân tích nhiệt ............................................................................. 18 1.6.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ............................................................... 19 1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện ............................................................................. 20 iii Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ .................................. 22 2.1. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................... 22 2.1.1. Hóa chất ............................................................................................................. 22 2.1.2. Thiết bị ............................................................................................................... 23 2.2. Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của một số NTĐH với L-serin ..................... 23 2.2.1. Tổng hợp phức chất ........................................................................................... 23 2.2.2. Xác định thành phần của các phức chất thu được ............................................. 24 2.2.3. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt ................................ 25 2.2.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ............ 28 2.2.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp đo độ dẫn điện .......................... 31 2.3. Bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất của NTĐH với L-serin ..... 32 2.3.1. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm và phát triển mầm của hạt thóc ........................................................................... 32 2.3.2. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến một số chỉ tiêu sinh hóa có trong mầm hạt thóc ........................................................................................................ 37 KẾT LUẬN ................................................................................................................. 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 46 PHỤ LỤC.................................................................................................................... 49 DANH MỤC BIỂU BẢNG Trang Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd [6, 8, 15] ................ 5 Bảng 2.1. Thành phần (%)các NTĐH, C, N, Cl của các phức chất ......................................... 25 Bảng 2.2. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất................................................................. 27 Bảng 2.3. Các tần số hấp thụ đặc trưng (cm-1) của L-serin và các phức chất .......................... 30 Bảng 2.4. Độ dẫn điện mol μ (  1.cm 2 .mol 1 ) của các dung dịch trong nước ở 25 ± 0,5 0C. .......................................................................................................................... 32 Bảng 2.5. Ảnh hưởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm của hạt thóc .............................................................................................................................. 33 Bảng 2.6. Ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự nảy mầm của hạt thóc ................................................................................................................. 34 Bảng 2.7. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự phát triển mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 34 Bảng 2.8. Ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự phát triển mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 36 Bảng 2.9. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lượng protein ................................... 38 Bảng 2.10. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ tyrosin ...................................... 39 Bảng 2.11: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lượng tinh bột ................................ 39 Bảng 2.12. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng protein trong mầm hạt thóc ....................................................................................... 41 Bảng 2.13. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng proteaza trong mầm hạt thóc..................................................................................... 42 Bảng 2.14. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng αamilaza trong mầm hạt thóc...................................................................................... 43 Bảng 2.15. Kết quả thử hoạt tính kháng sinh các phức chất ..................................................... 44 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O........................................ 26 Hình 2.2. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Gd(Ser)3Cl3.3H2O ....................................... 26 Hình 2.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-serin ........................................................................... 29 Hình 2.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Eu(Ser)3 Cl3.3H2O .............................................. 29 Hình 2.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Gd(Ser)3 Cl3.3H2O .............................................. 30 Hình 2.6. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự phát triển mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 35 Hình 2.7. Ảnh hưởng của phức chất phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự phát triển mầm của hạt thóc ...................................................................................... 37 Hình 2.8. Đường chuẩn xác định protein .................................................................................... 38 Hình 2.9. Đường chuẩn xác định proteaza.................................................................................. 39 Hình 2.10: Đường chuẩn xác định α-amilaza ............................................................................. 40 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 NTĐH Nguyên tố đất hiếm 2 Ln Lantanit 3 Ln3+ Ion Lantanit 4 Ser L-serin 5 His L-histidin 6 Asp Axit L-aspartic 7 leu Lơxin 8 DTPA Đietylen triamin pentaaxetic 9 IR Infared (hồng ngoại) 10 DTA Differential thermal analysis 11 TGA Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis 12 ADN Acid Deoxyribo Nucleic vi MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, nguyên tố đất hiếm (NTĐH) cũng như phức chất của chúng với các amino axit được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, công nghệ sinh học, y dược… Các amino axit là hợp chất tạp chức có khả năng tạo phức tốt với nhiều ion kim loại. Dạng L(-  ) của các amino axit có hoạt tính sinh học và có vai trò quan trọng trong sự sống. Các ion đất hiếm cũng có hoạt tính sinh học và với hàm lượng rất nhỏ là không độc đối với cơ thể sinh vật. Qua các tài liệu tham khảo cho thấy phức chất của các NTĐH với những phối tử khác nhau thì có những hoạt tính sinh học khác nhau. Phức chất của các NTĐH với phối tử là các amino axit rất đa dạng và phong phú, đã có nhiều công trình nghiên cứu của phức chất đất hiếm với các phối tử khác nhau như L-lơxin, L-phenylalanin, L-trytophan... Tuy nhiên các công trình nghiên cứu chưa phủ kín đối với các amino axit trong đó có phối tử L-serin. Trên cơ sở đó, tôi lựa chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số nguyên tố đất hiếm với L-serin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng”. I. Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp phức rắn của một số NTĐH với L-serin. - Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp vật lí và hóa lí. - Tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp được. II. Nội dung nghiên cứu 1. Tổng hợp các phức chất của Pr, Nd, Sm, Eu, Gd với L-serin 2. Xác định thành phần của các phức chất: kim loại, nitơ, cacbon, clo. 3. Nghiên cứu cấu trúc của các phức chất đã tổng hợp được bằng phương pháp phổ hồng ngoại (IR), phân tích nhiệt, đo độ dẫn điện. 4. Thử hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp được đối với mầm hạt thóc và một số vi sinh vật kiểm định. 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) và khả năng tạo phức của chúng 1.1.1. Sơ lược về các NTĐH 1.1.1.1. Đặc điểm chung của các NTĐH Các NTĐH bao gồm: 3 nguyên tố thuộc nhóm IIIB trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là scandi (Sc, Z=21), ytri (Y, Z=39), lantan (La, Z=57) và 14 nguyên tố thuộc họ lantanit (Ln) là xeri (Ce, Z=58), praseodim (Pr, Z=59), neodim (Nd, Z=60), prometi (Pm, Z=61), samari (Sm, Z=62), europi (Eu, Z=63), gadolini (Gd, Z=64), tecbi (Tb, Z=65), dysprosi (Dy, Z=66), honmi (Ho, Z=67), ecbi (Er, Z=68), tuli (Tm, Z=69), ytecbi (Yb, Z=70) và lutexi (Lu, Z=71). Tất cả các nguyên tố này đều có khả năng tồn tại trong tự nhiên, riêng nguyên tố Pm có tính phóng xạ. Ion Y3+ có bán kính xấp xỉ ion Tb3+ và Dy3+, vì vậy ytri thường gặp trong khoáng sản lantanit nhóm nặng. Scanđi có tính chất hóa học chiếm vị trí trung gian giữa nhôm, ytri và các lantanit. Do đó, cả ytri và scanđi cũng được xem thuộc các NTĐH. Cấu hình electron chung của nguyên tử các nguyên tố lantanit là: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2 n nhận các giá trị từ 0 ÷ 14 m chỉ nhận giá trị là 0 hoặc 1 Dựa vào cấu tạo và cách điền eletron vào obitan 4f, các nguyên tố lantanit thường được chia thành 2 nhóm: La 4f05d1 Nhóm xeri Nhóm tecbi Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f75d1 Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14 4f145d1 2 Các nguyên tố đất hiếm có phân lớp 4f đang được điền electron. Năng lượng tương đối của các obitan 4f và 5d rất gần nhau và electron dễ được điền vào cả 2 obitan này. Tất cả các nguyên tử của các nguyên tố từ La đến Lu đều không có electron trên obitan 5d (trừ La, Gd, Lu). Khi bị kích thích một năng lượng nhỏ, một hoặc hai electron trên obitan 4f (thường là một) nhảy sang obitan 5d, các electron còn lại bị các electron 5s25p6 chắn với tác dụng bên ngoài nên không có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất của đa số lantanit. Như vậy, tính chất của các các lantanit được quyết định chủ yếu bởi các electron ở phân lớp 5d16s2. Các lantanit giống với nhiều nguyên tố d nhóm IIIB có bán kính nguyên tử và ion tương đương [9]. Sự khác nhau trong cấu trúc nguyên tử ở lớp thứ ba từ ngoài vào ít ảnh hưởng đến tính chất hóa học của các nguyên tố nên các lantanit rất giống nhau. 1.1.1.2. Tính chất chung của các NTĐH * Tính chất vật lý  Các NTĐH đều là những kim loại mềm, có màu trắng bạc (riêng Pr, Nd có màu vàng rất nhạt, ở trạng thái bột có màu xám đen).  Tương đối mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, độ cứng tăng theo số hiệu nguyên tử.  Các NTĐH có độ dẫn điện tương đương thủy ngân(Hg).  Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tuy nhiên chúng thay đổi trong một khoảng rộng so với những giá trị của các nguyên tố thông thường (riêng Eu và Yb có giá trị cực tiểu). * Tính chất hóa học Các lantanit là những kim loại hoạt động, chỉ kém kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ. Các NTĐH nhóm nhẹ hoạt động hơn các NTĐH nhóm nặng, chúng dễ bị oxi hóa: Ln + xH2O  [Ln(H2O)x]3+ + 3e (môi trường axit) Ln + 3OH-  Ln(OH)3 + 3e (môi trường kiềm)  Kim loại dạng tấm bền trong không khí, trong không khí ẩm tác dụng với hơi nước và khí cacbonic.  Ở 200 - 4000 C, các lantanit cháy trong không khí tạo oxit và nitrua. 3  Tác dụng với halogen ở nhiệt độ không cao, tác dụng với N2, C, S, Si, P, H2 khi đun nóng.  Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng giải phóng H2.  Tan dễ dàng trong các dung dịch axit HCl, HNO3, ít tan trong axit HF, H3PO4.  Không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng.  Ở nhiệt độ cao, lantanit có thể khử được oxit của nhiều kim loại, ví dụ: oxit sắt, oxit mangan,… Ce nóng đỏ có thể khử được CO, CO2 thành C [9]. Ngoài những tính chất đặc biệt giống nhau, các lantanit cũng có những tính chất không giống nhau, từ Ce đến Lu một số tính chất biến đổi tuần tự và một số tính chất biến đổi tuần hoàn. Sự biến đổi tuần tự các tính chất của chúng được giải thích bằng sự co lantanit và việc điền electron vào các obitan 4f. Co lantanit là sự giảm bán kính nguyên tử theo chiều tăng của số thứ tự nguyên tử. Electron hóa trị của lantanit chủ yếu là các electron 5d16s2 nên số oxi hóa bền và đặc trưng của chúng là + 3. Tuy nhiên, một số nguyên tố có số oxi hóa thay đổi như Ce (4f25d06s2), Pr (4f35d06s2), Tb (4f95d06s2), Dy (4f105d06s2) ngoài số oxi hóa + 3 do 1 electron trên obitan 4f chuyển sang obitan 5d, còn có số oxi hóa đặc trưng là + 4 do 2 electron trên obitan 4f chuyển sang obitan 5d. Ngược lại Eu (4f75d06s2), Sm (4f65d06s2), Tm (4f135d06s2), Yb (4f145d06s2) ngoài số oxi hóa + 3 còn có số oxi hóa + 2 [13]. Khả năng tạo phức của các NTĐH nhóm nhẹ tốt hơn so với các nguyên tố nhóm nặng. 1.1.2. Sơ lược về các nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini Các nguyên tố prazeođim (Pr), Neođim (Nd), samari (Sm), europi (Eu), gađolini (Gd) thuộc nhóm NTĐH nhẹ (nhóm xeri). Một số thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd được đưa ra ở bảng 1.2. 4 Bảng 1.2. Các thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd [9, 12] NTĐH Prazeođim Thông số Khối lƣợng nguyên tử (đvC) Neođim Samari Europi Gađolini 59Pr 60Nd 62Sm 63Eu 64Gd 140,91 144,24 150,36 151,96 157,25 Cấu hình electron [Xe]4f36s2 [Xe]4f46s2 [Xe]4f66s2 [Xe]4f76s2 [Xe]4f75d16s2 Màu Xám trắng Trắng bạc Trắng bạc Trắng bạc Trắng bạc Trạng thái vật chất Chất rắn Chất rắn Chất rắn Chất rắn Chất rắn Nhiệt độ nóng chảy (°C) 935 1024 1072 826 1312 Nhiệt độ sôi (°C) 3017 3210 1794 1529 3273 Mức oxi hóa +3, +4 +3 +3, +2 +3, +2 +3, +2 1,13 1,14 1,10 1,22 1,20 I1 527 565,8 544,5 547,1 593,4 I2 1020 1110 1070 1085 1170 I3 2086 2114 2260 2404 1990 Lục phương Lục phương Lục phương Lục phương Lục phương Độ âm điện (thang Pauling) Năng lƣợng ion hóa (kJmol−1) Cấu trúc tinh thể Tính chất hóa học của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd: Các NTĐH này thường bị thụ động hóa trong nước nguội, không phản ứng với kiềm, hidrat amoniac. Là chất khử mạnh, bị nước nóng oxi hóa, phản ứng với axit. Một số phản ứng: 2Ln + 6H2O(nóng)  2Ln(OH)3 + 3H2 2Ln + 6HCl(loãng)  2LnCl3 + + 3H2 Ln + 6HNO3(đặc)  Ln(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 350 C 12Ln + 11O2  2Ln6O11 0 2Ln + 3Cl2  2LnCl3 3000 C 500800 C 2Ln + 3S   Ln2S3 0 5 1.1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH So với các nguyên tố họ d, khả năng tạo phức của các NTĐH kém hơn, do các electron f bị chắn bởi các electron 5s25p6 và các ion Ln3+ có kích thước lớn làm giảm lực hút tĩnh điện giữa chúng với các phối tử. Vì vậy khả năng tạo phức của các NTĐH chỉ tương đương các kim loại kiềm thổ. Lực liên kết trong phức chất chủ yếu do lực hút tĩnh điện. Giống với ion Ca2+, ion Ln3+ có thể tạo với các phối tử vô cơ thông thường như Cl-, CN-, NH3, NO3-, SO42-,… những phức chất không bền. Trong dung dịch loãng những phức chất đó phân li hoàn toàn, trong dung dịch đặc chúng kết tinh ở dạng muối kép. Với các phối tử hữu cơ, đặc biệt là các phối tử có dung lượng phối trí lớn và điện tích âm lớn, ion đất hiếm có thể tạo với chúng những phức chất rất bền. Ví dụ phức chất của NTĐH với etylen điamin tetraaxetic (EDTA) giá trị lgβ (β là hằng số bền) vào khoảng 15÷19, với đietylen triamin pentaaxetic (DTPA) khoảng 22 ÷ 23 [12]. Sự tạo thành các phức bền giữa các ion Ln3+ với các phối tử hữu cơ được giải thích theo hai yếu tố: Một là do hiệu ứng chelat (hiệu ứng vòng) có bản chất entropi (quá trình tạo phức vòng gắn liền với sự tăng entropi). Ví dụ với phối tử là DTPA phản ứng tạo phức với Ln3+ xảy ra: Ln(H2O)n3+ + DTPA → Ln(H2O)n-8DTPA2- + 8H2O (bỏ qua sự cân bằng về điện tích) Trong hệ phức trên, quá trình phản ứng làm tăng số tiểu phân từ 2 đến 9, tăng entropi của hệ, do đó quá trình tạo phức thuận lợi về entropi. Sự tăng số tiểu phân càng nhiều thì phức càng bền, các phối tử có dung lượng phối trí càng lớn thì hiệu ứng vòng càng lớn. Với phối tử là axit imino điaxetic (IMDA) phản ứng tạo phức với Ln3+ xảy ra: Ln(H2O)n3+ + 3IMDA → Ln(H2O)n-9IMDA33- + 9H2O (bỏ qua sự cân bằng về điện tích) Đối với trường hợp này, số tiểu phân tăng từ 4 đến 10, tăng entropi, phức tạo thành bền nhưng kém bền hơn so với phức của DTPA. 6 Hai là liên kết giữa ion đất hiếm và phối tử chủ yếu mang bản chất liên kết ion. Vì vậy điện tích âm của phối tử càng lớn, tương tác tĩnh điện giữa phối tử với ion kim loại (ion đất hiếm) càng mạnh và do đó phức tạo thành càng bền. Đối với các phối tử chứa các nguyên tử liên kết tạo phức khác nhau, sự tương tác giữa các ion Ln3+ với các nguyên tử theo thứ tự O>N>S (giống với các ion kim loại kiềm thổ). Điều này khác với các ion kim loại chuyển tiếp họ d. Ở các kim loại chuyển tiếp họ d thứ tự tương tác là N>S>O hoặc S>N>O. Đặc thù tạo phức của các ion đất hiếm là có số phối trí cao và thay đổi. Trước đây người ta cho rằng các ion đất hiếm chỉ có số phối trí bằng 6 nhưng những nghiên cứu về sau đã chứng minh rằng số phối trí của ion đất hiếm trong nhiều trường hợp là khác nhau và số phối trí 6 không phải là đặc trưng mà có thể là 7, 8, 9, 10, 11 và 12. Ví dụ số phối trí 8 trong phức chất [Ln(dixet)4-, Ln(NTA)23- ; số phối trí 9 trong phức chất [Ln(H2O)9]3+; số phối trí 10 trong phức chất HLnEDTA.4H2O; số phối trí 11 có trong phức chất Ln(Leu)4(NO3)3 và số phối trí 12 trong Ln2(SO4)3.9H2O. Một trong những nguyên nhân làm cho các NTĐH có số phối trí thay đổi là do các ion đất hiếm có bán kính lớn. Số phối trí cao và thay đổi của các ion đất hiếm trong phức chất gắn liền với bản chất ion của liên kết kim loại - phối tử (tính không bão hòa, không định hướng của các liên kết) trong các phức chất. Bản chất này gắn liền với việc các obitan 4f của các ion đất hiếm chưa được lấp đầy, bị chắn mạnh bởi các electron 5s và 5p, do đó các cặp electron của các phối tử không thể phân bố trên các obitan này. Tuy nhiên trong một số phức chất của NTĐH, liên kết của NTĐH với các nguyên tử cho electron của phối tử mang một phần đặc tính liên kết cộng hóa trị [13]. Do đặc thù tạo phức có số phối trí cao nên các ion Ln3+ có khả năng tạo các phức chất hỗn hợp không những với các phối tử có dung lượng phối trí thấp mà cả với những phối tử có dung lượng phối trí cao. Trong nhiều trường hợp phối tử có dung lượng phối trí cao nhưng không lấp đầy toàn bộ cầu phối trí của ion đất hiếm mà những vị trí còn lại đang được chiếm bởi các phân tử nước thì những vị trí đó có thể bị các phân tử ''cho'' của các phối tử khác nào đó vào thay thế. Đã có một số công trình nghiên cứu về phức chất cacboxylat đất hiếm dạng phức đơn phối tử và phức hỗn hợp các phối tử [7, 8] 7 1.2. Giới thiệu về aminoaxit, L-serin 1.2.1. Giới thiệu về aminoaxit Aminoaxit là hợp chất tạp chức vừa có nhóm cacboxyl (-COO-), vừa có nhóm amin (-NH2). Ngoài hai nhóm chức cơ bản trên nhiều aminoaxit còn chứa các nhóm khác như: -OH, -SH… Dựa vào cấu tạo, các aminoaxit được chia làm hai loại: aminoaxit mạch không vòng và aminoaxit thơm. Đối với các aminoaxit mạch không vòng, tùy theo vị trí của nhóm amino so với nhóm cacboxyl trong mạch cacbon người ta phân biệt  ,  ,  ,  aminoaxit. NH2 NH2 R – CH – COOH R – CH – CH2 – COOOH  - aminoaxit  - aminoaxit Với aminoaxit, dựa vào số lượng nhóm -NH2 và nhóm -COO- trong phân tử mà người ta lại phân biệt: - Aminoaxit trung tính (monoamino monocacboxyl) - Aminoaxit axit (monoamino đicacboxyl) - Aminoaxit bazơ (điamino monocacboxyl) Các  - aminoaxit là những hợp phần của protein, chúng tham gia vào các quá trình sinh hóa quan trọng nhất [2]. Trừ glixin, tất cả  - aminoaxit đều có tính quang hoạt. Trong phân tử các aminoaxit có đồng thời nhóm cacboxyl và nhóm amin làm cho aminoaxit có tính lưỡng tính. Trong dung môi là nước aminoaxit tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực: R – CH – COO-  R – CH – COOH NH2 NH3+ Tùy thuộc vào giá trị pH của môi trường mà ion lưỡng cực có thể chuyển thành ion mang điện âm hoặc dương. Giá trị pH của môi trường mà ở đó aminoaxit không bị chuyển dưới tác dụng của điện trường được gọi là điểm đẳng điện của aminoaxit, kí hiệu là pI. Các aminoaxit khác nhau thì có giá trị pI khác nhau, cụ thể: 8 - Aminoaxit có tính axit: pI = 3,0  3,2 - Aminoaxit trung tính: pI = 5,6  7,0 - Aminoaxit có tính bazơ: pI = 9,7  10,8 Với các aminoaxit trung tính có nhóm R không mang điện thì pI được xác định bằng trung bình cộng các giá trị pKb của nhóm cacboxyl. Tùy thuộc vào pH của môi trường mà các aminoaxit tồn tại ở các dạng khác nhau. Hầu hết các  - aminoaxit đều tan tốt trong dung môi phân cực như amoniac, nước,... tan kém trong dung môi không phân cực hoặc ít phân cực [10]. Các aminoaxit có vai trò đặc biệt quan trọng vì nó là nguyên liệu trong quá trình tổng hợp protein và có các hoạt tính sinh học khác nhau. 1.2.2. Giới thiệu về L-serin Serin là aminoaxit có R phân cực, không tích điện, là một trong 20 aminoaxit có trong protein. Công thức phân tử: C3H7NO3 Tên quốc tế là: 2-amino-3-hydroxypropanoic axit Viết tắt: Ser Khối lượng mol phân tử: 105,09 g.mol-1 Công thức cấu tạo: NH2 HO – CH2 – CH – COOH + Trong môi trường axit có cân bằng: NH3+ NH2 HO – CH2 – CH – COOH + H+  HO – CH2 – CH – COOH + Trong môi trường kiềm có cân bằng: NH3+ NH2 HO – CH2 – CH – COOH + OH-  HO – CH2 – CH – COO- + H2O Vì trong phân tử có một nhóm cacboxyl nên người ta thường kí hiệu là HSer, trong môi trường axit là H2Ser+ 9 Serin là tinh thể màu trắng, có vị ngọt lợ không tan trong ete, ít tan trong rượu nhưng tan tốt trong nước (độ tan ở 200C: 250mg/ml) tạo môi trường axit yếu, pKa = 2,21, nhiệt độ nóng chảy 2460C [1]. Serin đóng một vai trò quan trọng trong chức năng xúc tác của nhiều enzim, là một axit amin thiết yếu vì trong quá trình chuyển hóa chất béo và axit béo và tăng trưởng cơ bắp nó có vai trò giúp globulin miễn dịch và kháng thể sản xuất, duy trì một hệ thống miễn dịch khỏe mạnh [21]. 1.3. Sự tạo phức của các aminoaxit với các NTĐH Một trong những hợp chất hữu cơ tạo được phức bền với NTĐH là aminoaxit. Có nhiều quan điểm khác nhau về sự tạo phức giữa NTĐH và aminoaxit: Theo tác giả L.A. Trugaep thì trong phức chất của kim loại với aminoaxit, liên kết tạo thành đồng thời với nhóm cacboxyl và nhóm amino. Tùy theo sự sắp xếp tương hỗ của các nhóm này mà phức chất tạo thành là hợp chất vòng có số cạnh khác nhau (hợp chất chelat) như 3, 4, 5, 6 cạnh… Độ bền của phức chất phụ thuộc vào số cạnh, trong đó vòng 5, 6 cạnh là bền nhất. E.O. Zeviagiep cho rằng phản ứng này không xảy ra trong môi trường axit hoặc trung tính, sự tạo thành các hợp chất vòng chỉ xảy ra khi kiềm hóa dung dịch. Tuy nhiên ở pH cao xảy ra sự phân hủy phức tạo thành các hiđroxit đất hiếm [13]. Phức tạo bởi các NTĐH và aminoaxit trong dung dịch thường là phức bậc. Sự tạo thành các phức bậc được xác nhận khi nghiên cứu tương tác giữa các NTĐH với glyxin và alanin bằng phương pháp đo độ dẫn điện riêng. Đối với aminoaxit, anion của aminoaxit H2NCHRCOO- chứa 3 nhóm cho electron (N: , O: , O=) trong đó oxi của nhóm xeton ít khi liên kết với ion kim loại cùng với 2 nhóm kia, vì khi liên kết như vậy sẽ tạo vòng 4 cạnh không bền. Đối với các aminoaxit có nhóm chức ở mạch nhánh, nếu nhóm chức này mang điện tích dương, ví dụ như acginat thì độ bền của phức giảm đi chút ít do sự đẩy tĩnh điện. Nếu các nhóm này mang điện tích âm như glutamat thì chúng có thể tham gia tạo liên kết để tạo thành phức chất hai nhân bền (một phân tử nước đóng vai trò là cầu nối) [13]. 10 Một nhóm tác giả khác đã nghiên cứu sự tạo phức của axit L–aspartic với NTĐH nhẹ, theo kết quả nghiên cứu cho thấy mỗi phân tử axit L–aspartic sử dụng một nhóm -NH2 và một nhóm -COOH để liên kết. Liên kết thứ nhất được thực hiện qua nguyên tử nitơ của nhóm -NH2 theo cơ chế cho - nhận, liên kết thứ hai liên kết qua nguyên tử oxi của nhóm -COOH lại có đặc tính ion nhiều hơn. Trong những năm gần đây đã có một số công trình nghiên cứu về phức của NTĐH với amino axit [17, 19, 22, 23, 25, 27, 28]... Luận văn này đề cập đến vấn đề tổng hợp, nghiên cứu phức chất của Pr3+, Nd3+, Sm3+,Eu3+, Gd3+ với L-serin. 1.4. Hoạt tính sinh học của NTĐH và phức chất của NTĐH với aminoaxit 1.4.1. Hoạt tính sinh học của NTĐH Theo kết luận của các nhà khoa học, đất hiếm ngày càng trở nên quan trọng và không thể thiếu trong việc phát triển các sản phẩm công nghệ tiên tiến. Các kim loại này có thể được coi như vũ khí kinh tế của thế kỉ XXI. Đất hiếm là khoáng sản chiến lược có giá trị đặc biệt không thể thay thế và đóng vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực: điện tử, kĩ thuật nguyên tử, chế tạo máy, công nghiệp hoá chất, công nghiệp hạt nhân, công nghệ thông tin, quốc phòng, hàng không vũ trụ đến lĩnh vực luyện kim và cả chăn nuôi, trồng trọt. Các nhà phân tích nói rằng không có những kim loại này, nhiều nền kinh tế hiện đại sẽ ngừng vận hành [21]. Các NTĐH có trong thành phần của một số hợp kim làm tăng thêm các tính chất quý báu của kim loại, được dùng để sản xuất gang biến tính, thép đặc biệt,... Tecbi được dùng làm chất hoạt hóa trong chất phát quang, vật liệu laze. Dysprozi được sử dụng, kết hợp với vanadi và các nguyên tố khác, để chế tạo vật liệu laze. Một số NTĐH có tiết diện bắt nơtron lớn nên dùng hấp thụ nơtron trong các lò phản ứng hạt nhân. Một số hợp kim của samari: SmCo6, SmFeCu có từ tính mạnh (mạnh gấp 5 - 6 lần nam châm làm bằng sắt) được dùng làm nam châm với ưu điểm vừa nhẹ, giá thành lại hạ (giá thành giảm tới 50 %). 11 Các oxit của NTĐH thường được dùng làm chất xúc tác hoặc chất kích hoạt chất xúc tác. La2O3 dùng chế tạo thủy tinh quang học (kính hấp thụ tia hồng ngoại, kính camera, ống kính viễn vọng,...). Kim loại đất hiếm không chỉ có vai trò ngày càng lớn và tối cần thiết đối với các ngành công nghiệp mũi nhọn tại các quốc gia phát triển mà nó còn là nguyên liệu quan trọng đối với việc phát triển các dạng năng lượng không gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra đất hiếm còn có vai trò quan trọng trong lĩnh vực nông nghiệp. Kết quả phân tích cho thấy: trong đất trồng thường chứa từ 0,0015 - 0,0020% Ln2O3 (Các NTĐH tồn tại trong tự nhiên dưới dạng các oxit đất hiếm Ln2O3). Trong quá trình sinh trưởng, cây trồng có hấp thụ đất hiếm từ đất nhằm đáp ứng cho nhu cầu sinh trưởng, phát triển bình thường của nó. Việc nghiên cứu và sử dụng đất hiếm như một loại phân bón vi lượng trong sản xuất nông nghiệp đã làm tăng khả năng phát triển bộ rễ, tăng khả năng chịu hạn, kháng sâu bệnh, khả năng hấp thụ dinh dưỡng với mục tiêu tăng năng suất và chất lượng nông sản. Theo số liệu thống kê các kết quả sử dụng phân bón vi lượng đất hiếm trên thế giới cho thấy: khi bón 150 - 525 g/ha cho lúa mì ở giai đoạn ngâm ủ hạt và khi có 3 4 lá làm tăng năng suất 187,5 - 262,5 kg/ha (5 - 15%); với cây lúa, nếu bón 150-450 g/ha (0,01%) lúc gieo hoặc nhổ mạ sẽ làm tăng năng suất 300 - 600 kg/ha (4-12%); với cây bắp cải, bón 750-1500 g/ha vào giai đoạn cây có 5 - 8 lá sẽ làm tăng năng suất 7500 kg/ha (15%)... Ở Việt Nam, các NTĐH đã được đưa vào phân bón vi lượng phục vụ cho nông nghiệp và đã thu được nhiều kết quả khả quan. Trong những năm gần đây, phân bón vi lượng đất hiếm được sử dụng rộng rãi cho nhiều loại cây trồng như cây công nghiệp (cà phê, chè...), cây ăn quả (vải thiều, cam, quýt, dâu tây...), cây lương thực (lúa, ngô), rau màu, thực phẩm (các loại rau ăn quả, ăn lá, ăn củ, đậu đỗ), hoa, cây cảnh, cỏ chăn nuôi... Khi sử dụng phân bón vi lượng đất hiếm tại các vùng trồng chè lớn như Tuyên Quang, Yên Bái, Phú Thọ, Thái Nguyên; không chỉ làm tăng năng suất chè từ 15 30%, tỉ lệ chè loại A tăng 33% mà chất lượng của sản phẩm cũng được nâng lên rõ rệt như: tăng hương vị chè, giảm độ đắng; với cây dâu tằm năng suất tăng 43%, chất 12 lượng tốt, tằm ăn khoẻ, năng suất kén tăng, các loại cây ăn quả như vải thiều ở Lục Ngạn, bưởi Đoan Hùng ở Phú Thọ, nhãn lồng, cà phê… đều cho kết quả rất tốt, cây sinh trưởng tốt, chịu hạn, kháng bệnh tốt, năng suất thu hoạch cao hơn, chất lượng sản phẩm tốt hơn, góp phần hạ chi phí đầu tư cho nông dân [21]. 1.4.2. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các α - aminoaxit Hoạt tính sinh học của các phức chất nói chung được phát hiện từ đầu thế kỉ XIX. Phức chất của các aminoaxit được ứng dụng nhiều trong nông nghiệp và y học. Trong nông nghiệp, phân bón có thành phần phức vòng của các kim loại chuyển tiếp, NTĐH cho hiệu quả cao hơn nhiều so với các loại phân vô cơ, hữu cơ truyền thống, vì chúng có những đặc tính: dễ hấp thụ, bền trong khoảng pH rộng, không bị các vi khuẩn phá hủy trong thời gian dài, có thể loại được các tác nhân gây độc hại cho con người, gia súc và môi trường như các kim loại nặng, ion NO3-. Mặt khác chúng bổ sung các nguyên tố cần thiết cho cây, mà các nguyên tố này trong đất càng nghèo đi do quá trình photphat hóa, sunfat hóa, trôi rữa,... Trên thế giới, ở nhiều nước như Anh, Mỹ, Liên Xô cũ đã sử dụng phức chất dạng vòng càng của các kim loại sinh học vào ngành trồng trọt, nhằm làm tăng năng suất mùa màng, chống bệnh vàng lá, rụng quả xanh,... Phức chất của NTĐH với một số aminoaxit có hoạt tính sinh học, có thể nâng cao năng suất, chất lượng vật nuôi và cây trồng: lúa mì tăng 11,7%; chè tăng 21,53%. Các viên thuốc chứa lượng nhỏ các NTĐH đang được chỉ định thử nghiệm trên thực tế lâm sàng, tạo ra nhiều triển vọng nghiên cứu chúng trong y học. Phức chất của axit aspactic với Ln3+ có tác dụng làm giảm hàm lượng đường trong máu và nước tiểu. Độc tính của NTĐH đã được làm rõ, kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy hàm lượng đất hiếm oxit trung bình trên trái đất là 0,015  0,02%. Tất cả các cây đều chứa đất hiếm, trung bình 0,003% khối lượng sạch. Hàm lượng NTĐH trong ngũ cốc là 0,1  0,15 ppm, trong tro động vật là 0,8%. Đất hiếm tham gia vào chu trình thức ăn sinh học trong tự nhiên. Cơ thể con người trong điều kiện bình thường hấp thụ khoảng 2 mg NTĐH trong mỗi ngày từ thức ăn và nước uống. Phân tích trong cây ngô được xử lý bằng NTĐH cho thấy giữa mẫu nghiên cứu và mẫu so sánh không có sự thay đổi đáng kể về hàm lượng các NTĐH. Việc sử dụng lượng nhỏ 13 các NTĐH làm thức ăn cho gia cầm cho thấy chúng vô hại đối với môi trường và chất lượng thịt, không thấy dấu hiệu của sự tích luỹ đất hiếm trong thịt của cá và gia cầm. Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra việc sử dụng một liều lượng nhất định các NTĐH là an toàn cho người và động vật. Trong y học, phức của axit aspactic với các NTĐH hóa trị III và kẽm có tính chất làm giảm hàm lượng đường trong máu và nước tiểu. Sự hấp thụ và trao đổi chất của một vài α - aminoaxit có liên quan đến tế bào ung thư của cơ thể [13]. Các phức chất của NTĐH với các aminoaxit đã được nghiên cứu từ lâu nhưng hiện nay chúng vẫn nhận được sự chú ý của nhiều nhà hóa học trong và ngoài nước. Càng ngày người ta càng tìm thấy thêm những ứng dụng mới của các phức chất của NTĐH với aminoaxit như: phức chất hỗn hợp molypdat neodim với glutamat được ứng dụng để kiểm tra hoạt tính sinh học của chúng thông qua quá trình thăm dò sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương. Với phương pháp pha chế dung dịch phức chất này ở các nồng độ thích hợp để ngâm hạt đậu và phun lên lá cây đậu tương đã thu được kết quả rất tốt; cụ thể chiều cao, diện tích lá, trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây đậu tương ở giai đoạn ra hoa đều tăng lên; rút ngắn được thời gian ra hoa; làm tăng cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của cây; tăng hàm lượng protein và lipit trong hạt [21]. Ở nước ta trong những năm gần đây có một số công trình thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với aminoaxit [14, 15, 16, 24, 29]. Tuy nhiên số công trình nghiên cứu về phức chất của NTĐH với các aminoaxit, đặc biệt là nghiên cứu hoạt tính sinh học của chúng còn rất ít. Mặt khác, Việt Nam là nước có nguồn tài nguyên đất hiếm tương đối dồi dào, tổng trữ lượng đứng hàng thứ 8 trên thế giới (tính đến năm 2013) [21]. Hiện nay việc nghiên cứu khai thác sử dụng chúng đang được nhà nước ta quan tâm đặc biệt. Vì vậy, việc tổng hợp, nghiên cứu phức chất của NTĐH với L-serin và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 14 1.5. Giới thiệu về cây lúa, protein và enzim và một số chủng vi sinh vật kiểm định 1.5.1. Cây lúa Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô, lúa mì, sắn và khoai tây. Lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi. Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu. Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm cho lúa trở thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất. Các giai đoạn phát triển của cây lúa: Trong đó giai đoạn quan trọng nhất là giai đoạn chọn hạt giống, xử lí hạt trước khi gieo mạ. Ở giai đoạn này, hạt thóc rất nhạy cảm với các tác động bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, chất kích thích hay ức chế…[21]. 1.5.2. Protein và enzim ● Protein: là các polime có khối lượng phân tử lớn, chủ yếu bao gồm các L(α)aminoaxit 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… 15 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, … Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axit amin. Protein là vật liệu cấu trúc của tế bào. Thiếu protein dẫn đến suy dinh dưỡng, chậm lớn, suy giảm miễn dịch, ảnh hưởng xấu đến chức năng của các cơ quan trong cơ thể sinh vật (thực vật) [21]. ● Proteaza (peptit - hidrolaza 3.4) là enzim xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-)n trong phân tử protein, phân tử 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 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 ADN... [5] ● Amilaza là enzim xúc tác thuỷ phân tinh bột và các polyose tương tự như dextrin, glicogen... Nhóm enzim này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp bánh mì, thực phẩm, dệt và giấy... chiếm khoảng 25% nguồn enzim trên thị trường, enzim amilaza gần như để thay thế cho công nghiệp thuỷ phân tinh bột bằng phương pháp hóa học. Trong hệ enzim này, α - amilaza là enzim xúc tác sự thuỷ phân liên kết α - 1,4 glucozit nội mạch, sản phẩm thuỷ phân tinh bột chủ yếu là các dextrin phân tử thấp không cho phản ứng màu với iôt và một ít mantozơ. Đây là nhóm enzim tương đối bền vững với các tác dụng của nhiệt, đặc biệt α - amilaza của vi khuẩn có tính bền nhiệt cao, chúng có thể giữ được hoạt tính ở 70 – 900C. Nhờ đặc tính này mà α amilaza của vi khuẩn được dùng dịch hoá tinh bột, làm giảm độ nhớt của dịch hồ, được dùng trong sản xuất đường mật ngô và sôcôla, trong sản xuất bia, sản xuất 16 dextrin với dịch đường để sản xuất thức ăn giành cho người già và trẻ nhỏ, dùng để sản xuất nước quả và được sử dụng rộng rãi trong y học. Trong công nghệ đường hóa tinh bột thay men để sản xuất rượu, bia, mạch nha, bánh kẹo…[5] 1.5.3. Giới thiệu về một số chủng vi sinh vật kiểm định Bao gồm những vi khuẩn và nấm kiểm định gây bệnh ở người. - Bacillus subtilis: Là trực khuẩn gram (+), có ở mọi nơi trong tự nhiên và khi điều kiện sống gay go thì chúng có khả năng tạo ra các bào tử gần như hình cầu, để tồn tại ở trong trạng thái “ngủ đông” trong thời gian dài. Loại sinh vật này có rất nhiều loài khác nhau, trong đó đa số là vô hại. - Staphylococcus aureus: Là cầu khuẩn gram (+), gây mủ các vết thương, vết bỏng, gây viêm họng, nhiễm trùng có mủ trên da và các cơ quan nội tạng. - Escherichia coli: Là trực khuẩn gram (-), sống ký sinh trong đường ruột của động vật máu nóng (bao gồm chim và động vật có vú), gây một số bệnh về đường tiêu hóa như viêm dạ dày, viêm đại tràng, viêm ruột, viêm lỵ trực khuẩn. E.coli thuộc họ vi khuẩn Enterchacteviaceae và thường được sử dụng làm sinh vật mô hình cho các nghiên cứu về vi khuẩn. - Pseudomonas aeruginosa: Là trực khuẩn gram (-), còn gọi là trực khuẩn mủ xanh, là một vi khuẩn phổ biến gây bệnh ở người và động vật, gây nhiễm trùng huyết, các nhiễm trùng ở da và niêm mạc, gây viêm đường tiết niệu, viêm màng não, màng trong tim, viêm ruột. - Lactobacillus fermentum: Là vi khuẩn gram (+), loại vi khuẩn đường ruột lên men có ích, thường có mặt trong hệ tiêu hóa của người và động vật. - Enterococcus faecium: Là vi khuẩn gram (-), gây bệnh viêm đường tiết niệu, viêm ruột thừa, viêm màng trong tim, viêm màng não. - Salmonella: Là trực khuẩn gram (-), có sức đề kháng tốt ở ngoại cảnh, xâm nhập cơ thể qua đường miệng và hầu hết là do ăn phải thức ăn bị nhiễm như thực phẩm, sữa, nước uống. Nhiễm Salmonella có thể đưa tới sốt thương hàn, nhiễm khuẩn máu, viêm ruột gây ra suy nhược, biếng ăn, mệt mỏi, gan lách to, xuất huyết ngoài da, lượng bạch cầu giảm. Có thể nói đây là một trong các bệnh có nhiều biến chứng nguy hiểm nhất trong số các bệnh lây truyền qua đường tiêu hóa. - Candida albicans: Là nấm men, thường gây bệnh tưa lưỡi ở trẻ em và các bệnh phụ khoa [3]. 17 1.6. Một số phƣơng pháp nghiên cứu phức rắn Có nhiều phương pháp nghiên cứu phức rắn đã được đưa ra trong các tài liệu chuyên khảo. Ở đây chỉ đề cập đến vài nét của một số phương pháp nhằm làm sáng tỏ hơn những vấn đề sẽ trình bày trong phần thực nghiệm. 1.6.1. Phương pháp phân tích nhiệt Đây là phương pháp hóa lý hiện đại để nghiên cứu phức rắn, áp dụng phương pháp này cho ta nhiều thông tin về phức chất. Cơ sở của phương pháp phân tích nhiệt là: dựa vào các hiệu ứng nhiệt để nghiên cứu những quá trình phát sinh ra khi đun nóng hoặc làm nguội chất. Xây dựng giản đồ biểu thị sự biến đổi tính chất theo thời gian, dựa vào các giản đồ này có thể suy luận được thành phần và nhiều dữ kiện khác của các chất khi xảy ra các hiệu ứng nhiệt. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi tính chất của một chất trong hệ tọa độ: nhiệt độ thời gian gọi là giản đồ nhiệt. Thông thường giản đồ nhiệt có ba đường: Đường T chỉ sự biến đổi đơn thuần của mẫu nghiên cứu theo thời gian. Đường này cho biết nhiệt độ xảy ra sự biến hóa. Đường DTA cũng chỉ ra sự biến đổi của nhiệt độ nhưng so với mẫu chuẩn. Đường này cho biết hiệu ứng nào là hiệu ứng thu nhiệt, hiệu ứng nào là hiệu ứng tỏa nhiệt. Hiệu ứng thu nhiệt ứng với pic cực tiểu, hiệu ứng tỏa nhiệt ứng với pic cực đại trên đường DTA. Đường TGA cho biết biến thiên khối lượng của mẫu nghiên cứu trong quá trình đun nóng. Nhờ đường này có thể suy luận thành phần của phức chất căn cứ vào độ giảm của khối lượng khi xảy ra các hiệu ứng nhiệt [6,13]. Dựa vào phương pháp phân tích nhiệt, cho phép chúng ta thu được những dữ kiện về tính chất của phức rắn như: Độ bền nhiệt của phức và các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền nhiệt. Xác định được phức có chứa nước hay không chứa nước, đó là nước phối trí hay nước kết tinh. Phức chứa nước thì hiệu ứng mất nước là hiệu ứng thu nhiệt. Nhiệt độ của hiệu ứng mất nước kết tinh thường thấp hơn nhiệt độ của hiệu ứng mất nước phối trí. Hiện tượng đồng phân hình học, hiện tượng đa hình của phức thường kèm theo hiệu ứng tỏa nhiệt [6]. 18 1.6.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại Phổ hấp thụ hồng ngoại là phương pháp vật lý hiện đại cho nhiều thông tin quan trọng về thành phần cấu tạo của phức chất. Khi chiếu mẫu nghiên cứu bằng bức xạ hồng ngoại có thể làm dịch chuyển mức năng dao động quay của các phân tử. Đối với các phân tử đơn giản có thể dùng công thức năng lượng dao động để tính tần số của dải hấp thụ ứng với dao động cơ bản. Còn đối với các phân tử phức tạp ta thường dùng phương pháp gần đúng dao động nhóm. Phương pháp này dựa trên giả thiết trong phân tử các nhóm nguyên tử là tương đối độc lập với nhau. Do vậy mỗi nguyên tử được đặc trưng bằng một phổ hấp thụ nhất định trong phổ hồng ngoại. Phương pháp phổ hồng ngoại là một phương pháp quan trọng trong việc xác định thành phần và cấu tạo phức chất. Khi có sự tạo phức giữa các phối tử và ion kim loại, dẫn đến sự thay đổi vị trí các dải hấp thụ nhóm khi chuyển từ phổ của phối tử tự do sang phổ của phức, cho ta biết vị trí phối trí, bản chất liên kết kim loại - phối tử trong phức, cách phối trí của phân tử phối tử [4]. Để đánh giá bản chất và đặc tính của các liên kết trong phức chất giữa kim loại M và phối tử L, người ta thường so sánh phổ các phức chất với phổ của muối kim loại kiềm cùng phối tử như KnL hay NanL đó là những chất mang bản chất ion. Hoặc với phổ của các chất kiểu R - L (R là ankyl hay H) có liên kết mang bản chất cộng hóa trị. Trên cơ sở này ta có thể đánh giá mức độ tương đối cộng hóa trị và độ bền của liên kết kim loại - phối tử trong phức chất nghiên cứu. Xét một vài tần số đặc trưng của liên kết: C - O, N - H, O - H  Các tần số νc=o, νasc-o, νsc-o Trong phổ hồng ngoại của các axit cacboxylic và muối của chúng có tính đặc thù cao. Đặc trưng của các nhóm –COOH là các dải hấp thụ mạnh trong vùng 1700 ÷ 1750 cm-1 (νc=o), các nhóm –COO- trong vùng 1570 ÷ 1590 cm-1 (νasc-o) và vùng 1400 ÷ 1420 cm-1 (νsc-o). Các phân tử aminoaxit thường có cấu tạo lưỡng cực, trong phổ hồng ngoại của chúng các giá trị số νasc-o nằm trong khoảng 1600 ÷ 1630 cm-1, còn νsc-o nằm trong khoảng 1400 ÷ 1415 cm-1. Phương pháp phổ hồng ngoại thường rất tin cậy trong xác định sự có mặt các nhóm –COOH ; nhóm –COO- trong phân tử và phân biệt nhóm –COOH phối trí hay không phối trí. Các giá trị νc=o trong các trường hợp này khác biệt khá lớn. 19  Các tần số νN-H, δN-H Các dải dao động hóa trị của các liên kết N - H trong phổ của các amin nằm trong vùng 3500 ÷ 3330 cm-1 (νN-H), các dao động biến dạng nằm trong vùng 1600 cm-1 (δN-H). Trên phổ của các phức, dải hấp thụ νN-H rộng hơn còn các giá trị tần số của chúng thấp hơn trong phổ các amin. Dựa vào mức độ giảm νN-H trên phổ của các phức so với phổ của các muối natri hoặc kali cùng các phối tử để đánh giá độ bền của liên kết M - N, sự chuyển dịch này càng lớn càng bền.  Các tần số νO-H và δO-H Các dải hấp thụ đặc trưng của ion hiđroxyl ở 3760 ÷ 3500 cm-1 (νO-H), của nước ẩm trong khoảng 3600 ÷ 3200 cm-1 (νO-H), của nước kết tinh trong mẫu khoảng 1600 ÷ 1615 cm-1 (δO-H). Việc phân tích phổ hồng ngoại của các phức aminoaxit với kim loại là không dễ dàng. Bởi sự hấp thụ của nhóm amin bị xen phủ bởi sự hấp thụ của nhóm nước kết tinh, có tần số dao động của nhóm –COO- thì không những chịu ảnh hưởng của sự tạo phức mà còn chịu ảnh hưởng của liên kết hiđro giữa nhóm –C=O với nhóm –NH2 của phân tử khác. Mặt khác tần số dao động bất đối xứng của nhóm –COO- và tần số dao động biến dạng của nhóm –NH2 trong phức của aminoaxit cùng nằm trong vùng gần 1600 cm-1 càng làm khó khăn cho việc quy gán các tần số hấp thụ. Do đó việc gán các dải hấp thụ cho các dao động xác định nhiều khi không thống nhất [13]. 1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện Đo độ dẫn điện là phương pháp thuận tiện, được áp dụng rộng rãi để nghiên cứu phức chất. Nguyên tắc của phương pháp là: xác lập một số trị số trung bình mà độ dẫn điện mol (μ) hoặc độ dẫn điện đương lượng (λ) của dung dịch phức chất dao động xung quanh chúng. Các giá trị này sẽ đặc trưng cho tính chất điện li của các phân tử phức chất trong dung dịch. Khi nghiên cứu phức chất bằng phương pháp này, trước tiên ta xác định độ dẫn điện riêng χ của dung dịch cần nghiên cứu ở một nhiệt độ nhất định, từ đó ta tính được độ dẫn điện mol phân tử μ hoặc độ dẫn điện đương lượng λ. 20 Đo độ dẫn điện mol  là , đặt giữa hai điện cực song song được tính theo công thức: =  CM (Ω-1.cm2.mol-1) .1000 Độ dẫn điện đương lượng λ (Ω-1.cm2. đlg-1) tính theo công thức: λ=  CN (Ω-1.cm2. đlg-1) .1000 Trong đó:  (Ω-1.cm-1) CM : nồng độ mol/l của dung dịch (M) CN: nồng độ đương lượng của dung dịch (N) Nhờ phép đo độ dẫn điện dung dịch có thể tìm được số lượng ion mà phức chất phân li ra, từ đó giới hạn số lượng công thức giả định khi nghiên cứu cấu trúc của một phức chất mới. Khi áp dụng các định luật đặc trưng của chất điện li mạnh thông thường cho phức chất có sự tương ứng gần đúng là: cùng nồng độ dung dịch 10-3mol/l ở 250C những phức chất phân li thành hai ion trong dung dịch sẽ có độ dẫn điện mol gần 100 (Ω-1.cm2.mol-1), những phức chất phân li thành 3, 4 và 5 ion sẽ có độ dẫn điện mol tương ứng khoảng 250, 400 và 500 (Ω-1.cm2.mol-1). Đối với phức chất có bản chất trung hoà điện thì độ dẫn điện rất bé. Độ dẫn điện của dung dịch phức chất phụ thuộc vào các yếu tố sau:  Bản chất của ion trung tâm.  Bản chất của phối tử.  Cấu tạo của ion phức.  Dung lượng phối trí của các phối tử. Các phức chất mà phân tử của chúng có các vòng 5 hoặc 6 cạnh đều rất bền. Vì vậy độ dẫn điện của dung dịch của chúng thực tế không thay đổi theo thời gian và nhỏ hơn độ dẫn điện của dung dịch phức chất không vòng. Dựa theo kết quả đo độ dẫn điện ở một chừng mực nào đấy có thể suy đoán về độ bền tương đối của các phức chất có cùng kiểu cấu tạo với nhau. Đối với các phức chất có cùng kiểu cấu tạo thì dung dịch của phức chất nào có độ dẫn điện lớn hơn sẽ kém bền hơn [6]. 21 Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 2.1. Hóa chất và thiết bị 2.1.1. Hóa chất 2.1.1.1. Dung dịch đệm pH = 4,2 Lấy 4,0 ml 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) [3]. 2.1.1.2. Dung dịch asenazo (III) 0,1% Cân một lượng chính xác asenazo (III) theo tính toán 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 [13]. 2.1.1.3. Dung dịch DTPA 10-3M (đietylen triamin pentaaxetic) Cân lượng chính xác DTPA (M=393,35 g.mol-1) theo tính toán 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: Pr, Nd, Eu, Sm, Gd) Các dung dịch này được điều chế từ các oxit tương ứng như sau: cân chính xác một lượng oxit Pr2O3, Nd2O3, Eu2O3, Sm2O3, Gd2O3 lại 99,99% (Nhật Bản) 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, 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 [13]. 2.1.1.5. Thuốc thử Folin-Ciocalto Chuẩn bị bình cầu đáy tròn 1 lít có lắp ống sinh hàn ngược: 700ml nước cất, 100g Na2W2O4.2H2O (natrivonframat) và 25g Na2Mo2O4.2H2O (natrimolipdat), 50ml dung dịch axit H3PO4 85%, 100ml dung dịch HCl đặc. Lắp ống sinh hàn ngược vào bình đun sôi trong 10 giờ, sau đó thêm 150g Li2SO4.2H2O, 50ml nước cất và 5 giọt Br2, lắc đều tiếp tục đun 15 phút không có ống sinh hàn để loại Br2 thừa. Làm lạnh và thêm nước cất đến 1 lít thu được dung dịch Folin - Xiocanto có màu vàng, bảo quản dung dịch trong lọ màu [3]. 22 2.1.1.6. Một số hóa chất khác Dung dịch tyrosin 1μmol/ml Thuốc thử phenol phtalein 1% Dung dịch axit tricloaxetic 5% Dung dịch axit sunfosalisilic 20% Dung dịch Na2CO3 6% Dung dịch NaKC4H4O6 1% Dung dịch HCl 0,2N Dung dịch NaOH 2% Cồn tuyệt đối (Merck – Đức) Dung dịch Na2CO3 2% trong NaOH 0,1N Dung dịch CuSO4 0,5% Dung dịch đệm photphat pH = 6 Dung dịch NaOH 0,1N. 2.1.2. Thiết bị Máy phân tích đa nguyên tố Truspec CNS, Leco( Mỹ) 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) Cân điện tử 4 số PRECISA XT 120A Máy pH Presica 900 (Thụy Sĩ) Tủ sấy (Hàn Quốc); lò nung (Trung Quốc) Bếp cách thủy có rơle tự ngắt Bình hút ẩm, bình định mức, pipet, buret, ống nghiệm… và một số dụng cụ thí nghiệm thông thường khác. 2.2. Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của một số NTĐH với L-serin 2.2.1. Tổng hợp phức chất Hòa tan riêng rẽ LnCl3 (Ln: Pr, Nd, Eu, Sm, Gd) và L-serin trong dung môi hỗn hợp nước : etanol = 1:1 (pH = 6  6,5), sau đó trộn 2 dung dịch này theo tỉ lệ mol 23 LnCl3:Ser = 1:3. Đun và khuấy hỗn hợp phản ứng trên máy khuấy từ gia nhiệt ở 60oC, thời gian 6 giờ. Khi hỗn hợp xuất hiện váng bề mặt thì ngừng đun. Sau khoảng 1 tuần phức sẽ tách ra. Lọc, rửa phức chất 2  3 lần bằng axeton và bảo quản trong bình hút ẩm. Phức chất tan trong nước, kém tan trong các dung môi hữu cơ như etanol, axeton… [26] 2.2.2. Xác định thành phần của các phức chất thu được - Hàm lượng các NTĐH được xác định bằng cách: Nung một lượng xác định phức chất ở 900oC trong 1 giờ. Ở nhiệt độ này các phức chất bị phân hủy chuyển về dạng oxit tương ứng Ln2O3. Hòa tan các oxit thu được bằng HCl 1N. Cô cạn dung dịch trên bếp cách thủy, hòa tan bằng nước cất 2 lần và định mức đến thể tích cần thiết. Chuẩn độ ion Ln3+ bằng dung dịch chuẩn DTPA 10-3M, chỉ thị asenazo III 0,1%, đệm pH = 4,2. Hàm lượng đất hiếm được tính theo công thức sau: %Ln = Trong đó: VDTPA .CDTPA .V1.M Ln .100% V2 .a %Ln: khối lượng của đất hiếm trong phức chất CDTPA: nồng độ của dung dịch chuẩn DTPA (M) 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). Xác định hàm lượng (%) cacbon, nitơ: Hàm lượng (%) cacbon, nitơ trong phức chất được phân tích trên máy phân tích đa nguyên tố Truspec CNS, Leco( Mỹ) tại Viện Khoa học Sự sống - Đại học Thái Nguyên. Xác định hàm lượng (%) clo: Hàm lượng (%) clo trong các phức chất được phân tích dựa theo phương pháp Morh [11]. Cách tiến hành như sau: cân một lượng xác định phức chất, hòa tan hoàn toàn và định mức đến thể tích nhất định. Sử dụng phương pháp Mohr [11] để xác định hàm lượng ion Cl- trong dung dịch, với chất chuẩn AgNO3 0,01M, chỉ thị K2CrO4 5%. Hàm lượng clo được tính theo công thức sau: %Cl = VAgNO3 .C AgNO3 .V1.M Cl .100% V2 .a 24 Trong đó: C AgNO3 : nồng độ của dung dịch chuẩn AgNO3 (M) V AgNO3 : thể tích của AgNO3 đã chuẩn độ (ml) V1: thể tích dung dịch phức đã định mức (ml) V2: thể tích dung dịch phức đem chuẩn độ (ml) a: khối lượng phức chất đem cân (mg). Kết quả phân tích thành phần của các phức chất được chỉ ra ở bảng 2.1. Bảng 2.1. Thành phần (%) các NTĐH, C, N, Cl của các phức chất Công thức NTĐH C N Cl giả thiết TN LT TN LT TN LT TN LT Pr(Ser)3Cl3.3H2O 22,32 22,72 16,98 17,53 6,42 6,81 16,89 17,24 Nd(Ser)3Cl3.3H2O 22,84 23,23 17,27 17,41 6,44 6,77 16,98 17,13 Sm(Ser)3Cl3.3H2O 23,67 24,02 16,97 17,26 6,52 6,71 16,56 16,99 Eu(Ser)3Cl3.3H2O 23,96 24,21 16,94 17,22 6,53 6,69 16,76 16,94 Gd(Ser)3Cl3.3H2O 24,25 24,56 16,81 17,08 6,43 6,64 16,67 16,80 (LT: lí thuyết; TN: thực nghiệm) Từ bảng 2.1 ta nhận thấy: Hàm lượng nguyên tố (NTĐH, C, N, Cl) theo thực nghiệm khá phù hợp với kết quả lí thuyết (tính theo công thức giả thiết). Trong công thức giả thiết của các phức chất số phân tử nước xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp phân tích nhiệt ở phần sau. 2.2.3. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt Giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất Pr, Nd, Sm, Eu, Gd với L-serin được ghi trên máy phân tích nhiệt DTG - 60H shimadzu (Nhật) (tại khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm I Hà Nội). Tốc độ nâng nhiệt là 10oC/phút trong môi trường không khí, khoảng nhiệt độ từ 30oC đến 800oC. Giản đồ nhiệt và kết quả phân tích giản đồ nhiệt các phức chất của một số NTĐH với L-serin được trình bày trên hình 2.1, 2.2, phụ lục 1 và bảng 2.2. 25 Hình 2.1. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O Hình 2.2. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Gd(Ser)3Cl3.3H2O 26 Bảng 2.2. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất Phức chất Pr(Ser)3Cl3.3H2O Hiệu ứng nhiệt Độ giảm khối lượng m (%) (0C) Thu nhiệt Tỏa nhiệt TN LT 105,72 - 8,64 8,77 408,46 28,80 33,95 - - 502,24 32,33 33,95 - 8,72 3H2O - - 504,26 33,05 33,76 - - 8,65 8,63 3H2O - 403,72 41,70 44,58 - - 498,24 19,15 22,29 - - 8,04 8,61 3H2O - 398,24 43,96 44,78 - - 493,60 20,84 22,39 - 101,41 Gd(Ser)3Cl3.3H2O 8,72 404,72 28,03 33,76 99,57 Eu(Ser)3Cl3.3H2O - - 105,43 Sm(Ser)3Cl3.3H2O 3H2O - 99,86 Nd(Ser)3Cl3.3H2O Mất nước kết tinh - 8,82 8,54 3H2O - 397,58 43,50 44,41 - - 495,16 21,74 22,20 - 27 Phân hủy Khối lượng còn lại (%) Dự kiến sản phẩm sau phân hủy Ln2O3 TN LT 25,64 26,74 26,72 27,13 27,53 27,80 27,16 28,04 25,94 28,39 1,5Cl 1,5Ser 1,5Cl 1,5Ser 1,5Cl 1,5Ser 1,5Cl 1,5Ser 2Cl 2Ser 1Cl 1Ser 2Cl 2Ser 1Cl 1Ser 2Cl 2Ser 1Cl 1Ser Trên giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất Ln(Ser) 3Cl3.3H2O ở hiệu ứng thu nhiệt ở nhiệt độ trong khoảng 99,57  105,720C trên đường DTA, kèm theo sự giảm khối lượng trên đường TGA ứng với sự mất nước kết tinh. Khối lượng nước kết tinh theo kết quả thực nghiệm tương đối phù hợp với lý thuyết (tính theo công thức giả thiết: xấp xỉ 3H 2O). Ở hiệu ứng tỏa nhiệt thứ nhất ở nhiệt độ trong khoảng 397,58  408,46 0C và hiệu ứng tỏa nhiệt thứ hai trong khoảng 493,60  504,26 0C trên đường DTA, kèm theo sự giảm khối lượng trên đường TGA tương ứng với sự phân hủy các thành phần còn lại của phức chất. Nhìn chung, trên đường TGA của các giản đồ phân tích nhiệt, ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của hiệu ứng tỏa nhiệt thứ hai, khối lượng của các phức chất giảm hầu như không đáng kể, có thể ở đây đã có sự hình thành các đất hiếm oxit Ln2O3. 2.2.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-serin và các phức chất được ghi trên máy quang phổ hồng ngoại Mangna IR 760 Spectrometer ESP Nicinet (Mỹ) (tại Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam) trong vùng tần số từ 400 ÷ 4000 cm-1, các mẫu được trộn đều với KBr sau đó nghiền nhỏ và ép viên . Việc quy kết các dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại của L-serin và các phức chất dựa theo tài liệu [26]. Kết quả phổ hấp thụ hồng ngoại của L-serin và các phức chất được trình bày trên hình 2.3, 2.4, 2.5, phụ lục 2 và bảng 2.3. 28 Hình 2.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-serin Hình 2.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Eu(Ser)3 Cl3.3H2O 29 Hình 2.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Gd(Ser)3 Cl3.3H2O Bảng 2.3. Các tần số hấp thụ đặc trƣng (cm-1) của L-serin và các phức chất Hợp chất  OH  NH   3  asCOO  sCOO - -   as-s COO- L-serin - 2739,75 1614,75 1417,75 197,71 Pr(Ser)3Cl3.3H2O 3454,26 2915,51 1646,58 1437,59 235,09 Nd(Ser)3Cl3.3H2O 3428,99 2921,42 1680,70 1443,11 236,16 Sm(Ser)3Cl3.3H2O 3433,22 2930,19 1656,23 1449,21 237,04 Eu(Ser)3Cl3.3H2O 3421,55 2921,96 1678,17 1441,17 236,66 Gd(Ser)3Cl3.3H2O 3471,28 2953,52 1686,88 1448,92 237,96 (-) Không xác định 30 Trong phổ hồng ngoại của L-serin, dải hấp thụ ở tần số 2739,75 cm-1 quy kết cho dao động hóa trị của nhóm NH 3 . Các dải hấp thụ ở các tần số 1614,75cm-1 và 1417,75 cm-1 quy kết lần lượt cho dao động hóa trị bất đối xứng và đối xứng của nhóm COO-. Phổ hấp thụ hồng ngoại của các phức chất đều khác với phổ của phối tử tự do về hình dạng cũng như vị trí của các dải hấp thụ đặc trưng. Điều này cho biết sự tạo phức đã xảy ra giữa các ion Ln3+ với L-serin Trong phổ IR của các phức chất xuất hiện một dải hấp thụ mạnh ở vùng  3421,553471,28 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm OH- ( OH ) của nước. Điều này chứng tỏ trong phức chất có chứa nước và hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt ở phần trên. So sánh phổ hồng ngoại của các phức chất với phổ hồng ngoại của L-serin ở trạng thái tự do cho thấy dải hấp thụ ở 2739,75cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị  3 ( NH ) dịch chuyển lên vùng tần số cao hơn từ 2915,51  2953,52 cm-1 của các phức chất. Điều này chứng tỏ L-serin đã phối trí với ion Ln3+ qua nguyên tử nitơ của nhóm amin. Còn các dải hấp thụ ở 1614,75cm-1 và 1417,75 cm-1 đặc trưng cho   dao động hóa trị bất đối xứng ( asCOO ) và đối xứng ( sCOO ) của nhóm COO - của L-serin dịch chuyển tương ứng về các vùng tần số cao hơn từ 1646,58  1686,88 cm-1 và 1437,59  1449,21 cm-1 của các phức chất, chứng tỏ nhóm cacboxyl của L-serin đã phối trí với các ion Ln 3+. Độ chênh lệch tần số dao động hoá trị bất đối xứng  và đối xứng của nhóm COO- (∆ asCOO  s ) của phức chất là lớn hơn so với của Lserin tự do, chứng tỏ L-serin cũng đã phối trí với ion Ln 3+ qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl. 2.2.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp đo độ dẫn điện Độ dẫn điện riêng của dung dịch L-serin, các dung dịch phức chất và muối tương ứng được đo trên máy FIGURE7 của Mỹ (tại khoa Hoá học - Trường đại học Sư phạm Thái Nguyên). 31 Chuẩn bị các dung dịch L-serin, các dung dịch phức chất và muối tương ứng trong dung môi nước. Các dung dịch đều có nồng độ 10-3M. Đo độ dẫn điện riêng của các dung dịch này, từ độ dẫn điện riêng tính ra độ dẫn điện mol. Các kết quả đo gần như không thay đổi theo thời gian và được trình bày ở bảng 2.4. Bảng 2.4. Độ dẫn điện mol μ (  1.cm 2 .mol 1 ) của các dung dịch trong nƣớc ở 25 ± 0,5 0C. Dung dịch 10-3M  ( 1 cm2 mol-1) L-serin 0 Pr(Ser)3Cl3.3H2O 415 PrCl3 432 Nd(Ser)3Cl3.3H2O 402 NdCl3 428 Sm(Ser)3Cl3.3H2O 417 SmCl3 435 Eu(Ser)3Cl3.3H2O 413 EuCl3 453 Gd(Ser)3Cl3.3H2O 412 GdCl3 463 Độ dẫn điện mol của dung dịch L-serin ở nồng độ 10-3M bằng 0  1 .cm 2 .mol 1 , chứng tỏ L-serin tồn tại ở dạng ion lưỡng cực. Độ dẫn điện mol của các dung dịch phức chất khác 0 rất nhiều (xấp xỉ 400  1.cm 2 .mol 1 ), cho thấy dung dịch phức chất là dung dịch điện li. Ở cùng nồng độ, độ dẫn điện mol của dung dịch phức chất nhở hơn của dung dịch muối là hợp lí. 2.3. Bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất của NTĐH với L-serin 2.3.1. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm và phát triển mầm của hạt thóc 2.3.1.1. Phương pháp thí nghiệm Chọn 7 mẫu hạt thóc (mẫu khang dân 18), mỗi mẫu 100 hạt kích thước tương đối đồng đều (khối lượng 0,26 ± 0,01 g). Ngâm các mẫu hạt trong các dung dịch phức chất 32 có nồng độ là 30, 60, 90, 120, 180, 240 ppm (tính theo ion kim loại), mẫu đối chứng ngâm trong nước cất. Thể tích các dung dịch phức chất và nước cất đem ngâm là 50 ml. Ngâm 12 giờ sau đó vớt ra và ủ hạt trong cốc thủy tinh dung tích 250 ml được lót dưới và đậy trên bằng giấy lọc, để trong tủ ấm ở 300C. Các dung dịch ngâm được thu hồi để ngâm mầm lại lần sau. Hàng ngày ngâm mầm hạt bằng các dung dịch phức và nước cất theo thứ tự các mẫu, ngày ngâm 1 - 2 lần, mỗi lần 30 phút. Sau khi mầm hạt phát triển được số ngày tuổi nhất định, tiến hành xác định tỷ lệ nảy mầm của hạt, đo độ dài thân và rễ của từng mầm trong các mẫu thí nghiệm. Các thí nghiệm được lặp lại 7 lần. 2.3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến sự nảy mầm của hạt thóc Sau khi ủ hạt được một ngày, đếm số hạt nảy mầm từ đó tính tỷ lệ nảy mầm của hạt. Kết quả được trình bày ở bảng 2.5. Bảng 2.5. Ảnh hƣởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm của hạt thóc Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 Nồng độ phức chất(ppm) H2O 30 60 90 120 180 240 97,83 91,21 84,76 81,22 72,10 71,63 70,12 Tỷ lệ nảy mầm với phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O (%) n 7 (n: số lần lặp lại) Trong khoảng nồng độ từ 30 ppm đến 240 ppm, phức chất có tác dụng ức chế sự nảy mầm của hạt thóc, rõ rệt nhất ở nồng độ 120 ppm, sự ức chế tăng theo nồng độ. 2.3.1.3. So sánh ảnh hưởng của phức chất, muối và phối tử đến sự nảy mầm của hạt thóc Để so sánh ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự nảy mầm của hạt thóc, tiến hành thí nghiệm với các mẫu : Mẫu 1: H2O Mẫu 2: Dung dịch muối EuCl3 nồng độ 120 ppm (tính theo ion kim loại). Mẫu 3: Dung dịch phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O nồng độ 120 ppm. 33 Mẫu 4: Dung dịch L-serin nồng độ 360 ppm. Thời gian ủ hạt là 1 ngày. Kết quả được trình bày ở bảng 2.6. Bảng 2.6. Ảnh hƣởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự nảy mầm của hạt thóc STT 1 2 3 4 Mẫu H2O EuCl3 Eu(Ser)3Cl3.3H2O L-serin Nồng độ (ppm) 0 120 120 360 Tỷ lệ nảy mầm (%) 88 82,17 72,04 67,07 n 7 Nhận xét: Từ kết quả ở bảng 2.6 cho ta thấy: tương tự như phức chất, phối tử L-serin và EuCl3 cũng có tác dụng ức chế sự nảy mầm của hạt thóc. Phức chất có tác dụng ức chế kém hơn phối tử nhưng tốt hơn EuCl3. 2.3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến sự phát triển mầm của hạt thóc Khi mầm hạt phát triển được 4 ngày tuổi, tiến hành đo chiều cao của mầm và độ dài của rễ. Kết quả được trình bày ở bảng 2.7; hình 2.6. Bảng 2.7. Ảnh hƣởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự phát triển mầm của hạt thóc Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 Nồng độ phức (ppm) 0 30 60 90 120 180 240 Thời gian (ngày) 4 dT (cm) 2,03 1,94 1,82 1,66 0,91 0,82 0,67 d R (cm) 3,90 3,56 3,30 3,22 2,27 1,97 1,73 AT (%) 100 95,56 89,65 81,77 44,83 40,39 33,00 AR (%) 100 91,28 84,61 82,56 58,20 50,69 44,35 n 7 34 Hình 2.6. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự phát triển mầm của hạt thóc Trong đó: dT : là độ dài trung bình của thân mầm thóc (cm) d R : là độ dài trung bình của rễ mầm thóc (cm) AT là % độ dài thân so với đối chứng AR là % độ dài rễ so với đối chứng _ AT , AR  dX _ .100% d ss d SS : Độ dài trung bình thân, rễ của mầm thóc ở mẫu so sánh (đối chứng) (cm) d X : Độ dài trung bình thân, rễ của mẫu xử lý (cm) Từ kết quả ở bảng 2.7, hình 2.6 cho thấy phức chất có tác dụng ức chế sự phát triển mầm của hạt thóc. Sự ức chế làm giảm chiều cao của mầm và làm giảm độ dài của rễ. Sự ức chế rõ rệt ở nồng độ 120 ppm, sự ức chế tăng theo nồng độ. 35 2.3.1.5. So sánh ảnh hưởng của phức chất, muối và phối tử đến sự phát triển mầm của hạt thóc So sánh ảnh hưởng của phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự phát triển mầm của hạt thóc Từ thí nghiệm 2.3.1.3, khi mầm hạt phát triển được 4 ngày tuổi tiến hành đo chiều cao của mầm và độ dài của rễ. Kết quả được trình bày ở bảng 2.8 và hình 2.7. Bảng 2.8. Ảnh hƣởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự phát triển mầm của hạt thóc Mẫu 1 2 3 4 Dung dịch H2O EuCl3 Eu(Ser)3Cl3.3H2O L-serin Nồng độ (ppm) 0 120 120 360 Thời gian (ngày) 4 dT (cm) 1,66 1,37 1,12 1,04 d R (cm) 3,91 2,43 1,75 1,61 AT (%) 100 82,53 67,47 62,65 AR (%) 100 62,19 44,76 33,76 n 7 36 Hình 2.7. Ảnh hưởng của phức chất phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự phát triển mầm của hạt thóc Từ kết quả ở bảng 2.8, hình 2.7 cho thấy cũng như phức chất, phối tử và muối có tác dụng ức chế sự phát triển mầm của hạt thóc. Phức chất có tác dụng ức chế kém hơn phối tử và tốt hơn muối, sự ức chế diễn ra rất rõ rệt ở quá trình phát triển rễ. 2.3.2. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến một số chỉ tiêu sinh hóa có trong mầm hạt thóc Để xác định một số chỉ tiêu sinh hóa: hàm lượng protein (theo phương pháp Lowry), hoạt độ proteaza (theo phương pháp Anson cải tiến), hoạt độ  -amilaza (theo phương pháp Wohlgemuth)tiến hành xây dựng các đường chuẩn: * Xây dựng đường chuẩn xác định protein: Dùng ống hút lấy 0,1 ÷ 0,5 ml dung dịch protein (huyết thanh bò, nồng độ 0,5 mg/ml) cho vào 5 ống nghiệm đánh số từ 1 đến 5. Cho vào mỗi ống 5 ml dung dịch D (gồm 48 ml dung dịch Na2CO3 2% trong NaOH 0,1N, 1 ml dung dịch CuSO4 0,5% và 1ml dung dịch NaKC4H4O6 1%), thêm nước cất đến cùng thể tích là 9 ml. Lắc đều, để yên 15 phút, bổ sung vào mỗi ống 1 ml dung dịch E (thuốc thử Folin-Ciocalto pha loãng với nước cất tỉ lệ 1:1), lại lắc đều và để yên 30 phút. 37 Mẫu so sánh không có protein: 5 ml dung dịch D, 4 ml nước và 1 ml dung dịch E. Đo độ hấp thụ quang A của các dung dịch ở bước sóng 750 nm [3]. Kết quả được trình bày ở bảng 2.9, hình 2.8. Bảng 2.9. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lƣợng protein Mẫu 1 2 3 4 5 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,061 0,0973 0,1323 0,1837 0,2204 0,1 0,15 0,25 0,3 Khối lượng protein (huyết thanh bò) (mg) A750 Độ hấp thụ quang 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 0,05 0,2 mg protein Hình 2.8. Đường chuẩn xác định protein * Xây dựng đường chuẩn xác định hoạt độ proteaza: Dùng ống hút lấy những thể tích xác định dung dịch chuẩn tyrosin 1μmol/ml cho vào các bình định mức cỡ 25 ml. Dùng dung dịch HCl 0,2N pha loãng đến vạch để được các dung dịch tyrosin có nồng độ 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 μmol/ml. Lấy 1ml ở mỗi ống nghiệm trên cho vào 5 ống nghiệm có đánh số thứ tự, thêm vào mỗi ống 4 ml dung dịch Na2CO3 6%. Lắc đều, thêm vào 1ml thuốc thử Folin-Ciocalto đã pha loãng 5 lần, để yên 30 phút ở nhiệt độ phòng. Mẫu so sánh không có tyrosin: 1 ml nước cất, 4 ml dung dịch Na2CO3 6% và 1 ml thuốc thử Folin-Ciocalto. Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch ở bước sóng 750 nm [3]. Kết quả được trình bày ở bảng 2.10, hình 2.9. 38 Bảng 2.10. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ tyrosin Mẫu 1 2 3 4 5 Tyrosin (μmol/ml) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 A750 0,0462 0,0897 0,136 0,1711 0,2431 Độ hấp thụ quang 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 tyrosin μmol mol tyrosin Hình 2.9. Đường chuẩn xác định proteaza * Xây dựng đường chuẩn xác định hoạt độ  -amilaza: Dùng ống hút lấy 2; 4; 6; 8; 10 ml dung dịch tinh bột 1% cho vào 5 ống nghiệm đánh số thứ tự từ 1 đến 5, thêm nước cất đến 10ml. Lấy 0,1 ml dung dịch tinh bột ở mỗi ống nghiệm trên vào 5 ống nghiệm khác, thêm vào đó 0,1 ml dung dịch NaCl 0,1%, 0,2 ml dung dịch đệm pH =6,0; 0,1ml nước cất và 0,5 ml dung dịch axit sunfosalisilic 20%. Lắc đều và thêm vào 3ml dung dịch Iot đã pha loãng 150 lần. Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch ở bước sóng 560 nm[3]. Kết quả được trình bày ở bảng 2.11, hình 2.10 Bảng 2.11. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lƣợng tinh bột Mẫu 1 2 3 4 5 Khối lượng tinh bột (mg) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A560 0,07 0,12 0,22 0,32 0,43 39 0,5 Độ hấp thụ quang 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 mg tinh bột Hình 2.10: Đường chuẩn xác định α-amilaza 2.3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến hàm lượng protein trong mầm hạt thóc Phương pháp thí nghiệm: Bóc sạch vỏ thóc, cân mỗi mẫu 3 gam mầm thóc, nghiền nhỏ bằng cối chày thủy tinh, thêm vào mỗi mẫu 10ml dung dịch đệm photphat có pH = 6, trộn đều sau đó lọc và li tâm, lấy phần dịch trong. Lấy mỗi mẫu 0,2 ml dung dịch chiết cho vào các ống nghiệm có đánh số, thêm vào mỗi ống nghiệm 5 ml dung dịch D, bổ sung thêm nước cất đến cùng thể tích 9 ml, lắc đều, để yên 15 phút. Sau đó lại thêm vào mỗi ống 1 ml dung dịch E, lắc đều và tiếp tục để 30 phút. Mẫu so sánh không có dung dịch chiết: 5ml dung dịch D, 4ml nước và 1 ml dung dịch E. Đo độ hấp thụ quang của các mẫu thí nghiệm ở các bước sóng 750 nm. Đối chiếu với đường chuẩn protein, tính số mg protein có trong mỗi mẫu. Hàm lượng protein được tính theo công thức: X= Trong đó: a.HSPL .100% m m: khối lượng mẫu (mg). X: hàm lượng protein (% khối lượng khô) a: nồng độ thu được khi đo trên máy HSPL: hệ số pha loãng. 40 Kết quả phân tích hàm lượng protein trong mầm hạt thóc khi tác động phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O (dựa theo công thức và đường chuẩn hình 2.9) được trình bày ở bảng số 2.12. Bảng 2.12. Ảnh hƣởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lƣợng protein trong mầm hạt thóc Nồng độ phức (ppm) Hàm lƣợng protein (%) Tỷ lệ % so với đối chứng 0 24,68 100 30 26,16 105,99 60 27,08 109,72 90 27,73 112,35 120 28,13 113,97 180 28,88 117,01 240 29,12 117,99 Nhận xét: Qua bảng 2.12 thấy rằng: trong khoảng nồng độ khảo sát từ 30 ppm đến 240ppm, các phức chất có tác dụng làm tăng hàm lượng protein trong mầm hạt thóc. Hàm lượng protein tăng theo nồng độ của phức. 2.3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến hoạt độ enzim proteaza trong mầm hạt thóc Phương pháp thí nghiệm: Bóc sạch vỏ thóc, cân mỗi mẫu 3 gam mầm thóc, nghiền nhỏ bằng cối chày thủy tinh, thêm vào mỗi mẫu 10ml dung dịch đệm photphat có pH = 6, trộn đều sau đó lọc và li tâm, lấy phần dịch trong. Cho vào mỗi ống nghiệm có đánh số thứ tự 2 ml tyrosin nồng độ 1 μmol/ml, 1 ml dịch chiết của từng mẫu, lắc đều, để yên ở 300C trong 10 phút. Thêm vào mỗi ống 5 ml axit tricloaxetic 5%, lắc đều, tiếp tục giữ ở 300C trong 30 phút. Mẫu kiểm tra làm tương tự như trên nhưng cho dung dịch axit tricloaxetic 5% vào trước. Mẫu so sánh thay 2 ml tyrosin nồng độ 1 μmol/ml bằng nước cất. Cho vào các ống nghiệm khác 1 ml dung dịch lọc của mỗi mẫu thí nghiệm, mẫu kiểm tra và mẫu so sánh, thêm vào mỗi ống 4 ml dung dịch Na2CO3 6% và 1 ml thuốc thử Folin-Ciocalto đã pha loãng 5 lần, lắc đều và giữ 30 phút ở nhiệt độ phòng. Đo độ hấp thụ quang của các mẫu thí nghiệm và mẫu kiểm tra ở bước sóng 750 nm. Lấy hiệu số giá trị độ hấp thụ quang giữa mẫu kiểm tra và mẫu thí nghiệm. 41 Dựa vào đồ thị chuẩn proteaza tính lượng μmol tyrosin tương ứng. Từ đó tính đơn vị hoạt độ (ĐVHĐ) của proteaza. Hoạt độ proteaza được tính theo công thức: § VH § (n  k ). HSPL  mg t.m Trong đó: n: Số đo trên máy mẫu thí nghiệm (mg/ml) k: Số đo trên máy mẫu kiểm tra (mg/ml) HSPL: Hệ số pha loãng t: Thời gian ủ enzim với cơ chất (phút) m: Khối lượng mẫu (mg). Kết quả phân tích hàm lượng proteaza trong mầm hạt thóc khi tác động phức chất (dựa theo công thức và đường chuẩn hình 2.13) được trình bày ở bảng số 2.13. Bảng 2.13. Ảnh hƣởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lƣợng proteaza trong mầm hạt thóc Nồng độ phức chất (ppm) Đơn vị hoạt độ (mg/ml) Tỷ lệ % so với đối chứng 0 0,482 100 30 0,501 103,94 60 0,513 106,43 90 0,522 108,30 120 0,526 109,13 180 0,532 110,37 240 0,541 112,24 Qua bảng 2.13 thấy rằng: Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 30 ppm đến 240 ppm, các phức chất có tác dụng làm tăng hàm lượng proteaza trong mầm hạt thóc. Hàm lượng proteaza tăng theo nồng độ của phức. 2.3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến hoạt độ α-amilaza trong mầm hạt thóc Phương pháp thí nghiệm: Cân mỗi mẫu 3 gam mầm hạt thóc, nghiền bằng cối chày thủy tinh, thêm vào mỗi mẫu 15ml dung dịch đệm photphat có pH= 10, trộn đều, sau đó lọc và li tâm, lấy phần dịch trong. 42 Cho vào mỗi ống nghiệm có đánh số thứ tự từ 1-6, 1ml dung dịch tinh bột 1%, 1ml dung dịch NaCl 0,1 %, 2 ml dung dịch đệm photphat 0,05M (pH= 10), lắc đều và giữ ở 30oC trong 15 phút, thêm vào mỗi hỗn hợp 1 ml dung dịch chiết của từng mẫu, lắc đều và tiếp tục giữ ở 30oC trong 30 phút sau đó cho 5 ml dung dịch axit sunfusalisilic 20%. - Mẫu so sánh ống 7: gồm 1ml dung dịch chiết của mỗi mẫu thí nghiệm, 9 ml dung dịch Iot đã pha loãng 150 lần. Đo độ hấp thụ quang A của dung dịch ở bước sóng 560 nm. Từ đó tính đơn vị hoạt độ α- amilaza [3]. Hoạt độ α- amilaza được tính theo công thức: § VH § (k  n).HSPL  mg t.m n: Số đo trên máy mẫu thí nghiệm(mg/ml) k: Số đo trên máy mẫu kiểm tra (mg/ml) HSPL: Hệ số pha loãng t: Thời gian ủ enzim với cơ chất (phút) m: Khối lượng mẫu (mg) Kết quả phân tích hàm lượng α-amilaza của mầm hạt thóc khi tác động phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O được trình bày ở bảng 2.14. Bảng 2.14. Ảnh hƣởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lƣợng α-amilaza trong mầm hạt thóc Nồng độ phức chất (ppm) Đơn vị hoạt độ (mg/ml) Tỷ lệ % so với đối chứng 0 0,492 100 30 0,511 103,86 60 0,520 105,69 90 0,537 109,15 120 0,546 110,98 180 0,563 114,43 240 0,588 119,51 43 Qua bảng 2.14 thấy rằng: Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 30 ÷ 240 ppm các phức chất có tác dụng làm tăng hàm lượng α-amilaza . Hàm lượng α-amilaza tăng theo nồng độ dung dịch phức và thể hiện rõ nhất ở nồng độ 180ppm. 2.3.3. Hoạt tính kháng khuẩn của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O và Nd(Ser)3Cl3.3H2O Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định đối với 2 mẫu phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O và Nd(Ser)3Cl3.3H2O được tiến hành tại Phòng thử hoạt tính sinh học – Viện Hóa học. Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam trên 3 dòng vi khuẩn gram (+), 3 dòng vi khuẩn gram (-) và 1 dòng nấm. Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.15. Bảng 2.15. Kết quả thử hoạt tính kháng sinh các phức chất Tên chủng vi sinh vật kiểm định Tên mẫu Eu(Ser)3Cl3.3H2O Nd(Ser)3Cl3.3H2O Giá trị IC50 (g/ml) Bacillus subtilis >128 >128 Staphylococcus aureus >128 >128 Escherichia coli >128 >128 Pseudomonas aeruginosa >128 >128 Lactobacillus fermentum >128 >128 Enterococcus faecium >128 >128 Candida albicans >128 (IC50: nồng độ ức chế 50%) >128 Từ kết quả bảng 2.15 cho thấy 2 phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O và Nd(Ser)3Cl3.3H2O đều có nồng độ gây chết 50% (IC 50) vượt quá nồng độ cực đại thử nên có thể coi là không có khả năng kháng khuẩn và nấm. 44 KẾT LUẬN 1. Đã tổng hợp được 05 phức rắn của Ln3+ với L-serin. (Ln3+: Pr3+, Nd3+,Sm3+, Eu3+, Gd3+). Bằng các phương pháp: phân tích nguyên tố, phân tích nhiệt, đo độ dẫn điện và phổ hấp thụ hồng ngoại có thể kết luận: - Các phức rắn có thành phần Ln(Ser)3Cl3.3H2O (Ln3+: Pr3+, Nd3+,Sm3+, Eu3+, Gd3+). - Mỗi phân tử L-serin chiếm 2 vị trí phối trí trong phức chất, liên kết với ion Ln3+ qua nguyên tử nitơ của nhóm amin và qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl. - Các phức chất là chất điện li. 2. Bước đầu thăm dò ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm, phát triển mầm và hàm lượng protein, proteaza và α- amilaza trong mầm hạt thóc, có thể kết luận: Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 30 đến 240 ppm: - Phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O có tác dụng ức chế sự nảy mầm và phát triển mầm của hạt thóc. Sự ức chế rõ rệt ở nồng độ 120 ppm và tăng theo nồng độ. Phức chất có tác dụng ức chế kém hơn phối tử và tốt hơn ion trung tâm. - Phức chất làm tăng hàm lượng protein, proteaza và α- amilaza có trong mầm hạt thóc. 3. Đã thử hoạt tính kháng khuẩn của phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O, Nd(Ser)3Cl3.3H2O đối với một số loại vi sinh vật kiểm định (6 chủng vi khuẩn và 1 chủng nấm). Kết quả cho thấy phức chất không thể hiện hoạt tính kháng khuẩn ở các nồng độ thử. 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: 1. Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc (1978), Thuốc thử hữu cơ, NXB Khoa học & Kĩ thuật Hà Nội 2. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (1998), Hóa sinh học, NXB Giáo dục. 3. Nguyễn Lân Dũng (1978), Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, tập III, NXB Khoa học & Kĩ thuật Hà Nội. 4. PGS, TS. Trần Thị Đà (chủ biên) - GS, TS. Nguyễn Hữu Đĩnh (2007), Phức chất – Phương pháp tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc, NXB Khoa học & Kĩ thuật Hà Nội. 5. Trần Ích (1978), Hóa sinh học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 6. Lê Chí Kiên (2007), Hóa học phức chất, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. 7. Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Thị Hiền Lan (2008), Tổng hợp và nghiên cứu tính chất một số phức chất cacboxylat của Nd và Er, Tạp chí hóa học, T46, (2A), tr. 229–233. 8. Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Thị Hiền Lan (2008), Tổng hợp và khảo sát khả năng thăng hoa của một số phức chất của các nguyên tố đất hiếm với axit cacboxylic, Tạp chí hóa học, T47, tr. 28–33. 9. Hoàng Nhâm (2001), Hóa học vô cơ tập 3, NXB Giáo dục. 10. Đỗ Đình Rãng, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong (2009), Hóa học hữu cơ tập III, NXB Giáo dục Việt Nam. 11. Nguyễn Văn Ri (2011), Giáo trình thực tập Hóa phân tích, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG HN. 12. Phạm Đức Roãn, Nguyễn Thế Ngôn (2008), Hóa học các nguyên tố hiếm và hóa phóng xạ, NXB Đại học Sư phạm. 13. Lê Hữu Thiềng (2002), Nghiên cứu sự tạo phức của một số nguyên tố đất hiếm với L_phenylalanin và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng, Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội. 46 14. Lê Hữu Thiềng, Dương Thị Phương Anh (2004), Hoạt tính sinh học của phức chất đất hiếm với L-lơxin, Tạp chí Phân tích Hóa lí và Sinh học, T – 9, Số 3, tr. 83-86. 15. Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Lam Điền, Chu Mạnh Nhương, Lê Thị Phượng (2007), Ảnh hưởng của phức chất H3[La(Try)3(NO3)3].3H2O đến một số chỉ tiêu về sinh trưởng và năng suất lạc, Tạp chí Phân tích Hóa lí và Sinh học, T – 12, Số 4, tr. 28-31. 16. Lê Hữu Thiềng, Chu Thị Phương Hằng (2007), Tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học phức chất của samari với L-histidin, Tạp chí Phân tích Hóa lí và Sinh học, T – 12, Số 1, tr. 42-46. 17. Lê Minh Tuấn, Nguyễn Trọng Uyển, Nguyễn Đình Bảng (2007), Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số nguyên tố đất hiếm (Pr, Nd, Eu, Gd) với L.Isolơxin, Tạp chí hóa học, T47, tr. 1–5. 18. Nguyễn Trọng Uyển, Vũ Quang Lợi, Lê Hữu Thiềng (2003), Hoạt tính sinh học phức chất của lantan với L-tryptophan ở chủng nấm mốc Aspergillyus niger, Tạp chí Phân tích Hóa lí và Sinh học, T – 8, Số 2, tr. 27-29. 19. Nguyễn Trọng Uyển, Lê Xuân Thành, Nguyễn Đình Bảng, Nguyễn Sĩ Tuấn (1993) , Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của một số phức chất aspartat – đất hiếm nhẹ, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội, Tạp chí hóa học, T.31 (số 4), tr.12 - 14 20. Nguyễn Trọng Uyển, Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Thúy Hằng (2008), Tổng hợp, thăm dò hoạt tính sinh học phức chất Europi (III) với L-tryptophan, Tạp chí Hóa học, T – 46, Số 4, tr. 421 . 21. Một số trang web: - http://vi.wikipedia.org - http://cayluongthuc.blogspot.com/2010/08/sinh-hoc-cay-lua.html - http://tailieu.vn/tag/hoat-tinh-sinh-hoc.html 47 Tài liệu tiếng Anh 22. Hao Xu, Liang Chen (2003) Study on the complex site of L-Tyrosine with rare earth element Eu3+. Spectrochimica Acta Part A 59, 657 – 662 . 23. Julia Torres, Carlos Kremer, Helena Pardo, Leopoldo Suescun, Alvado Mombrú, Jorge Castiglioni, Sixto Domínguez, Alfredo Mederos, Eduardo Kremer (2003). Preparation and crystal structure of new samarium complexes with glutamic acid. Journal of Molecular Structure 660, 99 – 106. 24. Moamen S.Refat, Sabry A.El-Korashy, Ahmed S.Ahmed (2008) Preparation, structural characterization and biological evaluation of L-Tyosinate metal ion complexes. Journal of Molecular Structure 881, 28 - 45 . 25. T.S. Martins, A.A.S. Aráujo, M.P.B.M. Aráujo, P.C. Isolani, G.Vicentini (2002). Synthesis, characterization and thermal analysis of lanthanide picrate complexes with glycine. Journal of Alloys and Compounds 344, 75 – 79 . 26. T.S. Martins, J.R. Matos, G. Vicentini and P.C Isolani (2006) Synthesis, chacracterization, spectroscopy and themal analysis of rare earth picrate complexes with L-Leucine. Journal of Thermal Analysis and calorimetry. Vol. 86, 2, 351 - 357). 27. Yang Yuetao, Zhang Shuyi (2003) Photoacoustic spectra of complexes of phenylalanine with La3+, Nd3+, Sm3+ and Tb3+. Journal of Molecular structure 646, 103 – 109. 28. Zhang, Zhong - Hai KU, Zong - Jun LIU, Yi QU, Song – Sheng (2005). Study on thermochemistry and themal decomposition kinetics of Dy(Tyr)(Gly)3Cl3.3H2O. Chinese Journal of Chemistry 23, 1146 – 1150. 29. Pual Cos, Louis Maes, Jean-Bosco Sindambiwe, Arnold J. Vlietinck, Dirk Vanden Berghe (2005) Bioassay for antibacterial and antifungal activities; Laboratory for Microbiology, Parasitology and Hygien, Faculty of Pharmaceutical, Biomedical and Veterinary Sciences, University of Antwerp, Belgium, p.p 1-13. 48 PHỤ LỤC 49 Phụ lục 1 1-a.Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Pr(Ser)3Cl3.3H2O 1-b. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Nd(Ser)3Cl3.3H2O 50 1-c. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Sm(Ser)3Cl3.3H2O 51 Phụ lục 2 2-a. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Pr(Ser)3 Cl3.3H2O 2- b. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Nd(Ser)3 Cl3.3H2O 52 2-c. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Sm(Ser)3 Cl3.3H2O 53 Phụ lục 3 Kết quả thử hoạt tính kháng sinh các phức chất Nd(Ser)3 Cl3.3H2O, Eu(Ser)3 Cl3.3H2O VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC PHÒNG HÓA SINH ỨNG DỤNG Tel: (+84) 4-37914586 Phòng 601, Nhà A18,18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam PHIẾU TRẢ KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG SINH Người gửi mẫu: Nguyễn Hương Giang Ngày gửi: Số lượng mẫu: 02 mẫu 25/12/2013 Nồng độ ức chế 50% sự phát triển của vi sinh vât và nấm kiểm định - IC50 (g/ml) STT Gram (+) Tên mẫu Nấm Gram (-) Staphylococcus Bacillus Lactobacillus Salmonella Escherichia Pseudomonas Candida aureus subtilis fermentum enterica coli aeruginosa albican 1 EuCl3 3 serin > 128 > 128 > 128 > 128 > 128 > 128 > 128 2 NdCl3 3 serin > 128 > 128 > 128 > 128 > 128 > 128 > 128 Nhận xét: Các mẫu thử không có hoạt tính trên các dòng vi sinh vật kiểm định ở nồng độ thử. 54 [...]... gần đây đã có một số công trình nghiên cứu về phức của NTĐH với amino axit [17, 19, 22, 23, 25, 27, 28] Luận văn này đề cập đến vấn đề tổng hợp, nghiên cứu phức chất của Pr3+, Nd3+, Sm3+,Eu3+, Gd3+ với L- serin 1.4 Hoạt tính sinh học của NTĐH và phức chất của NTĐH với aminoaxit 1.4.1 Hoạt tính sinh học của NTĐH Theo kết luận của các nhà khoa học, đất hiếm ngày càng trở nên quan trọng và không thể thiếu... [Ln(dixet)4-, Ln(NTA)23- ; số phối trí 9 trong phức chất [Ln(H2O)9]3+; số phối trí 10 trong phức chất HLnEDTA.4H2O; số phối trí 11 có trong phức chất Ln(Leu)4(NO3)3 và số phối trí 12 trong Ln2(SO4)3.9H2O Một trong những nguyên nhân l m cho các NTĐH có số phối trí thay đổi l do các ion đất hiếm có bán kính l n Số phối trí cao và thay đổi của các ion đất hiếm trong phức chất gắn liền với bản chất ion của liên... NTĐH với các aminoaxit, đặc biệt l nghiên cứu hoạt tính sinh học của chúng còn rất ít Mặt khác, Việt Nam l nước có nguồn tài nguyên đất hiếm tương đối dồi dào, tổng trữ l ợng đứng hàng thứ 8 trên thế giới (tính đến năm 2013) [21] Hiện nay việc nghiên cứu khai thác sử dụng chúng đang được nhà nước ta quan tâm đặc biệt Vì vậy, việc tổng hợp, nghiên cứu phức chất của NTĐH với L- serin và thăm dò hoạt tính. .. thường so sánh phổ các phức chất với phổ của muối kim loại kiềm cùng phối tử như KnL hay NanL đó l những chất mang bản chất ion Hoặc với phổ của các chất kiểu R - L (R l ankyl hay H) có liên kết mang bản chất cộng hóa trị Trên cơ sở này ta có thể đánh giá mức độ tương đối cộng hóa trị và độ bền của liên kết kim loại - phối tử trong phức chất nghiên cứu Xét một vài tần số đặc trưng của liên kết: C - O,... 6HCl(loãng)  2LnCl3 + + 3H2 Ln + 6HNO3(đặc)  Ln(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 350 C 12Ln + 11O2  2Ln6O11 0 2Ln + 3Cl2  2LnCl3 3000 C 500800 C 2Ln + 3S   Ln2S3 0 5 1.1.3 Khả năng tạo phức của các NTĐH So với các nguyên tố họ d, khả năng tạo phức của các NTĐH kém hơn, do các electron f bị chắn bởi các electron 5s25p6 và các ion Ln3+ có kích thước l n l m giảm l c hút tĩnh điện giữa chúng với. .. trọng l ợng tươi và trọng l ợng khô của cây đậu tương ở giai đoạn ra hoa đều tăng l n; rút ngắn được thời gian ra hoa; l m tăng cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của cây; tăng hàm l ợng protein và lipit trong hạt [21] Ở nước ta trong những năm gần đây có một số công trình thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với aminoaxit [14, 15, 16, 24, 29] Tuy nhiên số công trình nghiên cứu về phức chất của. .. biến đổi tuần hoàn Sự biến đổi tuần tự các tính chất của chúng được giải thích bằng sự co lantanit và việc điền electron vào các obitan 4f Co lantanit l sự giảm bán kính nguyên tử theo chiều tăng của số thứ tự nguyên tử Electron hóa trị của lantanit chủ yếu l các electron 5d16s2 nên số oxi hóa bền và đặc trưng của chúng l + 3 Tuy nhiên, một số nguyên tố có số oxi hóa thay đổi như Ce (4f25d06s2), Pr... hoạt tính sinh học của chúng l có ý nghĩa khoa học và thực tiễn 14 1.5 Giới thiệu về cây l a, protein và enzim và một số chủng vi sinh vật kiểm định 1.5.1 Cây l a L a l một trong năm loại cây l ơng thực chính của thế giới, cùng với ngô, l a mì, sắn và khoai tây L a có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ l ợng calo tiêu... mới của các phức chất của NTĐH với aminoaxit như: phức chất hỗn hợp molypdat neodim với glutamat được ứng dụng để kiểm tra hoạt tính sinh học của chúng thông qua quá trình thăm dò sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương Với phương pháp pha chế dung dịch phức chất này ở các nồng độ thích hợp để ngâm hạt đậu và phun l n l cây đậu tương đã thu được kết quả rất tốt; cụ thể chiều cao, diện tích l ,... Yb Lu 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14 4f145d1 2 Các nguyên tố đất hiếm có phân l p 4f đang được điền electron Năng l ợng tương đối của các obitan 4f và 5d rất gần nhau và electron dễ được điền vào cả 2 obitan này Tất cả các nguyên tử của các nguyên tố từ La đến Lu đều không có electron trên obitan 5d (trừ La, Gd, Lu) Khi bị kích thích một năng l ợng nhỏ, một hoặc hai electron trên obitan 4f (thường l một) ... bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học chúng I Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp phức rắn số NTĐH với L- serin - Nghiên cứu phức chất phương pháp vật l hóa l - Tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học. ..ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN HƢƠNG GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L- SERIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÖNG... L- phenylalanin, L- trytophan Tuy nhiên công trình nghiên cứu chưa phủ kín amino axit có phối tử L- serin Trên sở đó, l a chọn đề tài: Tổng hợp, nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất với L- serin bước