Luận án TS: Xác định dạng selen trong hải sản bằng Von-Ampe hòa tan của Lê Thị Duyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC LÊ THỊ DUYÊN NGHI£N CøU X¸C §ÞNH MéT Sè D¹NG SELEN TRONG H¶I S¶N B»NG PH¦¥NG PH¸P VON-AMPE HßA TAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC LÊ THỊ DUYÊN NGHI£N CøU X¸C §ÞNH MéT Sè D¹NG SELEN TRONG H¶I S¶N B»NG PH¦¥NG PH¸P VON-AMPE HßA TAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Chuyên ngành : Hóa Phân tích Mã số : 62.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Lê Lan Anh 2. Lê Đức Liêm HÀ NỘI - 2012 1 MỞ ĐẦU Vai trò quan trọng của vết các nguyên tố trong khoa học, công nghệ và đời sống đã được biết đến từ lâu. Chính vì vậy, nhiều phương pháp phân tích hàm lượng vết các nguyên tố trong các đối tượng khác nhau đã được nghiên cứu, trong đó nhiều phương pháp tiêu chuẩn hóa đã được xây dựng.

Nhưng để nghiên cứu giải thích một cách khoa học và chính xác tính và độ độc; quá trình sinh hóa, sinh địa hóa; quá trình chuyển hóa và tích lũy sinh học … vết các nguyên tố, việc xác định hàm lượng tổng vết các nguyên tố là chưa đủ, mà còn phải dạng tồn tại của chúng trong các đối tượng nghiên cứu. Với độ nhạy, độ chính xác và tính chọn lọc cao và nhất là có thể phân tích trực tiếp được dạng tồn tại vết các nguyên tố, phương pháp Von-Ampe hòa tan đã trở thành phương pháp phân tích hiện đại được lựa chọn để nghiên cứu phân tích trực tiếp dạng các nguyên tố trong các mẫu sinh-y-dược học, lương thực thực phẩm, môi trường. Mặt khác, selen (Se) là nguyên tố hai mặt trong đời sống, vừa có thể đóng vai trò là nguyên tố vi lượng vừa có thể là độc tố môi trường có độ độc cao. Khoảng nồng độ Se được phép có mặt trong cơ thể người mà không gây độc hại là rất hẹp và tùy thuộc vào dạng tồn tại của Se.

Lượng Se nên đưa vào cơ thể người hàng ngày khoảng 50-200µg/ngày [1]. Trong cơ thể người, Se có thể tham gia vào các quá trình sinh hóa, cần thiết cho chức năng tế bào, tạo thành trung tâm hoạt hóa một số Enzym [2]. Nếu sử dụng quá liều lượng giới hạn, Se có thể gây độc cho người. Các triệu chứng ngộ độc Se là hơi thở có mùi hôi của tỏi, rối loạn tiêu hóa, rụng tóc, bong tróc móng tay-móng chân, mệt mỏi, kích thích và tổn thương thần kinh và nếu nặng có thể gây xơ gan, phù phổi dẫn đến tử vong.

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài luận án “Nghiên cứu xác định một số dạng selen trong hải sản bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan”. 2 * Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu một cách hệ thống, xác lập các điều kiện từ lấy, bảo quản, xử lý, chiết tách, làm giàu đến ghi đo xác định chính xác và tin cậy một số dạng selen trong mẫu hải sản. *Nhiệm vụ của luận án: 1. Nghiên cứu tính chất điện hóa, xác lập các điều kiện và thông số máy tối ưu xác định các dạng selenit (Se(IV)), selencystin (Se-Cyst), dimetyl diselenua (DMDSe) bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan trên điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE).

Nghiên cứu điều kiện và quy trình lấy, bảo quản và xử lý mẫu đảm bảo nguyên trạng và toàn vẹn dạng selen trong mẫu hải sản. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu, chiết tách làm giàu, ghi đo xây dựng quy trình xác định chính xác và tin cậy Se tổng, dạng Se vô cơ và Se hữu cơ trong mẫu hải sản bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan sử dụng điện cực HMDE làm điện cực làm việc. Đánh giá phương pháp, quy trình và áp dụng phân tích selen tổng và dạng selen trong mẫu thật. * Đóng góp mới của Luận án 1.

Đã nghiên cứu thiết lập các điều kiện tối ưu, lần đầu tiên ở Việt Nam, xây dựng thành công phương pháp xác định riêng rẽ các dạng Se(IV), Se-Cyst, DMDSe cũng như đồng thời chính xác và tin cậy hai dạng Se(IV) và Se-Cyst bằng cùng một phép ghi đo DPCSV. Đã nghiên cứu thành công kỹ thuật chiết tách tối ưu, toàn vẹn và định lượng các dạng selen từ mẫu hải sản. Đã nghiên cứu thiết lập được quy trình hoàn chỉnh từ lấy, bảo quản, xử lý mẫu, chiết tách và xác định ba dạng selen (Se(IV), Se-Cyst, DMDSe) trong mẫu cá Khoai, tôm Sú và Mực bằng phương pháp DPCSV. * Phương pháp nghiên cứu Luận án được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm.

Từ những nghiên cứu tài liệu tham khảo trong và ngoài nước, chúng tôi chọn phương pháp Von- Ampe hòa tan catot xung vi phân để nghiên cứu, xác định hàm lượng tổng, dạng tồn tại vô cơ, dạng tồn tại hữu cơ của selen trong các mẫu hải sản. 3 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1. DẠNG SELEN TRONG TỰ NHIÊN VÀ TÁC ĐỘNG CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI 1. Dạng selen trong tự nhiên Selen ít phổ biến trong tự nhiên, có nguồn gốc từ việc phun núi lửa, có trong sunphua kim loại như đồng, niken, sắt, chì và trong các khoáng vật hiếm như Cu2Se, PbSe và As2Se.

Selen là nguyên tố chiếm thứ 17 trên vỏ trái đất về khối lượng. Hàm lượng của selen trên bề mặt trái đất là không đồng đều [3]. Sự có mặt của selen trong sinh học và môi trường rất đa dạng. Ví dụ, selen trong đất đá khoảng từ 0,1 ppm (các khu vực thiếu Se của New Zealand) đến 1200 ppm (một vùng ở Ireland).

Khoảng nồng độ rộng cũng được tìm thấy trong trong các loại nước không chứa muối, chiếm từ khoảng 0,1 µg/lit đến 9 mg/lit [3]. Selen trong nước biển khoảng 0,05-0,5 µg/lit. Selen trong thực vật chiếm khoảng 0,1 mg/kg khô và trong động vật khoảng 0,1-vài mg/kg ướt [2]. Selen trong tự nhiên tồn tại chủ yếu ở ba trạng thái ôxy hóa: Se+6, Se+4 và Se-2.

Selen vô cơ tồn tại chủ yếu trong đất và nước [3-6], tuy nhiên chúng cũng được tìm thấy trong các cơ thể sống (động, thực vật và vi sinh vật) [2,6]. Các selen hữu cơ như dimetyl selenua (CH3)2Se, dimetyl diselenua (CH3)2Se2 và dimetylselenon (CH3)2SeO2 được tạo ra từ nước thải, bùn, đất đá và cũng được tìm thấy trong một số nước tự nhiên [3] và trong các cơ thể sống [2,4]. Trong các cơ thể sống, selen chủ yếu tồn tại ở dạng aminoaxit, như selencys- tin, selencystein, selenmethionin, selenglutathion,. Trong thủy-hải sản có chứa hàm lượng lớn selen [2,106], các dạng selen được tìm thấy dưới dạng selen vô cơ như selenit, selenat và selen hữu cơ như selenmethionin, selencystein, selencystin, selenprotein.

Một số hoạt động của con người làm thay đổi sự phân bố của selen trong môi trường. Trong công nghiệp bán dẫn và điện tử, trong công nghiệp hoá chất, công 4 nghiệp thủy tinh và trong nông nghiệp người ta đều sử dụng selen. Chính các quá trình sản xuất này và bản thân các sản phẩm của chúng cũng đưa selen vào môi trường làm thay đổi lại sự phân bố của selen.1: Các dạng selen trong môi trường và hệ sinh học [2,5,7] Tên Viết tắt Công thức hóa học Selenit Se(IV) SeO32– Selenat Se(VI) SeO42– Selencystin Se-Cyst H3N+CH(COO–)CH2SeSeCH2CH(COO–)NH3+ Selenmethionin SeMet H3N+-CH(COO–)-CH2-CH2-Se-Me Selencystein H3N+-CH(COO–)-CH2-SeH Dimetyl selenua DMSe (CH3)2Se Ion trimetyl selen TMSe (CH3)3Se+ Se-metyl-selencystein H3N+-CH(COO–)-CH2-Se-Me Se-metyl- H3N+-CH(COO–)-CH2-CH2-Se+(CH3)2 selenmethionin Selencystathionin H3N+CH(COO–)CH2CH2SeCH2CH(COO–)NH3+ Dimetyl diselenua DMDSe (CH3)2Se2 Dimetyl selenon (CH3)2SeO2 Selencystamin H2N-CH2-CH2-Se-Se-CH2-CH2-NH2 Selenhomocystein H3N+-CH(COO–)-CH2-CH2-SeH γ-Glutamyl-Se- H3N+CH(COO–)CH2CH2CONHCH(COO–)CH2SeCH3 metylselencystein 1. Tác động của selen đối với sức khỏe con người Ở người, selen là chất dinh dưỡng vi lượng.

Selen với chức năng tham gia tạo các enzym chống ôxy hoá như các glutathion peroxyđaza (GSHPx) và một vài dạng nhất định của thioredoxyn reductaza. Selen tham gia xúc tác trong phản ứng chuyển hóa thứ cấp, ức chế các gốc tự do sinh ra từ quá trình perôxyt hóa lipit và cũng ức chế khả năng gây độc của các kim loại nặng: Hg, Pb, As, Cd và Sn [2,6,8]. Những nghiên cứu gần đây cho thấy nhiều tác dụng của selen đối với con người: Những người tiêu thụ 54-90µg selen hàng ngày sẽ giảm nguy cơ mắc hen (suyễn) xuống một nửa so với những người tiêu thụ 23-30µg. Selen có tác dụng làm ức chế các khối u gây ung thư tiền liệt tuyến, tăng cường khả năng chống phóng xạ và tia tử ngoại.

Ngưỡng có lợi của selen trong 5 khoảng 50-200µg/ngày cho mỗi người [9,10]. Theo khuyến cáo, lượng selen nam giới nên dùng hằng ngày là 80µg và nữ giới là 55µg [10]. Nguồn dinh dưỡng selen đến từ các loại quả hạch, củ họ hành, tỏi, ngũ cốc, thịt, cá và trứng. Ngoài ra còn nhiều dạng thực phẩm khác cung cấp nhiều selen như các loại hải sản [3,6].

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) tính toán, hàm lượng selen trong máu người trung bình phải đạt trên 0,15 µg/ml thì mới đủ lượng cần thiết cho cơ thể. Những kết quả nghiên cứu của WHO khẳng định nguyên tố selen có vai trò sinh học rất lớn đối với sức khoẻ con người. Điều tra dịch tễ học tại Mỹ và Bắc Âu cho thấy sự liên hệ giữa thiếu hụt selen và sự gia tăng mắc bệnh tim mạch, huyết áp cao, não dẫn đến tử vong đối với con người. Thiếu hụt selen có thể dẫn tới các bệnh có liên quan tới chức năng tim mạch được gọi là bệnh Keshan.

Sự thiếu hụt selen cũng đóng góp (cùng với thiếu hụt iot) vào bệnh Kashin-Beck, là loại bệnh tạo ra sự teo dần, thoái hoá và chết hoại của các mô chất sụn. Nếu thiếu hụt selen có thể sinh ra các triệu chứng của giảm hoạt động tuyến giáp, bao gồm sự mệt mỏi, bướu cổ, chứng ngu độn và sảy thai [3]. Bên cạnh những tác dụng có lợi thì selen cũng là một độc độc tố khi ở nồng độ cao. Selen nguyên tố và phần lớn các selenua kim loại có độc tính tương đối thấp do chúng có hiệu lực sinh học thấp.

Ngược lại, các selenat và selenit lại cực độc hại. Các hợp chất hữu cơ chứa selen như dimetyl selenua, dimetyl diselenua, selenmethionin, selencystein, selencystin và metylselencystein,. tất cả các chất này đều có hiệu lực sinh học cao và độc hại khi ở liều lượng lớn [3]. Chính vì những ưu điểm của selen và ranh giới giữa tác dụng tích cực và tiêu cực của selen có liên quan chặt chẽ tới sức khoẻ con người, cho nên việc nghiên cứu phương pháp xác định chính xác, nhạy và độ chọn lọc cao Se là rất cần thiết.2: Giá trị liều gây chết trên chuột (thỏ) của các dạng selen [2] Liều lượng gây chết Dạng selen (mg Se/kg trọng lượng) 7 (LD50, chuột, ở miệng) 2,3 (LD50, thỏ, ở miệng) Na2SeO3 3,25-3,5 (M, chuột, ở bụng) 3 (M, chuột, trong tĩnh mạch) Na2SeO4 5,25-5,75 (M, chuột, ở bụng) Se-Cyst 4 (M, chuột, ở bụng) SeMet 4,25 (M, chuột, ở bụng) DMSe 1.600 (LD50, chuột, ở bụng) TMSe 49,4 (LD50, chuột, ở bụng) Se nguyên tố 6.