Tổng hợp và xác định các đặc trưng của một số vật liệu sắtpolysaccarit hướng đến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC ------------ NGUYỄN ĐÌNH VINH TỔNG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU SẮT-POLYSACCARIT, HƯỚNG ĐẾN ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG VÀ DƯỢC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC ------------ NGUYỄN ĐÌNH VINH TỔNG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU SẮT-POLYSACCARIT, HƯỚNG ĐẾN ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG VÀ DƯỢC PHẨM Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 62.13 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Đào Quốc Hương 2. Phan Thị Ngọc Bích Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung của luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. Đào Quốc Hương và PGS.

Phan Thị Ngọc Bích. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Đình Vinh LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. Đào Quốc Hương và PGS.

Phan Thị Ngọc Bích đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên tôi hoàn thành bản luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Phòng Quản lý tổng hợp và Phòng Hóa Vô cơ, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài luận án. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành bản luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các nhà khoa học, các chuyên gia đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiên quí báu liên quan đến luận án.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn ủng hộ và cổ vũ để tôi hoàn thành tốt luận án của mình. TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Đình Vinh MỤC LỤC MỞ ĐẦU. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN. Oxi-hiđroxit sắt.

Giới thiệu về oxi-hiđroxit sắt. Sự hình thành của oxi-hiđroxit sắt trong dung dịch muối sắt(III). Sự chuyển hóa của các hợp chất oxi-hiđroxit sắt. Tổng quan về polysaccarit.

Định nghĩa và phân loại polysaccarit. Đương lượng đường khử. Một số polysaccarit có nguồn gốc ngũ cốc. Tinh bột sắn (TBS).

Tinh bột tan (TBT). Vật liệu phức hợp sắt-polysaccarit (iron polysaccharide complex). Sự hình thành và cấu trúc của phức hợp sắt-polysaccarit. Tình hình nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-polysaccarit trên thế giới và ở Việt Nam.

Vai trò của sắt và hội chứng thiếu máu do thiếu sắt. Vai trò của sắt và quá trình hấp thụ sắt. Hậu quả của thiếu máu do thiếu sắt. Giải pháp phòng chống thiếu máu do thiếu sắt.

Ảnh hưởng của một số kim loại nặng và vi khuẩn đến sức khỏe. Ảnh hưởng của một số kim loại nặng. Ảnh hưởng của một số vi khuẩn. Ứng dụng của vi sóng và sóng siêu âm trong tổng hợp vật liệu.

Ứng dụng của vi sóng. Ứng dụng của sóng siêu âm. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án. Mục tiêu của luận án.

Nội dung của luận án. 30 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nghiên cứu quy trình tổng hợp akaganeite. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ.

Khảo sát ảnh hưởng của anion. Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH và tác nhân kiềm. Điều chế pha akaganeite với sự hỗ trợ của vi sóng. Điều chế pha akaganeite với sự hỗ trợ của sóng siêu âm.

Xác định giá trị DE của polysaccarit. Nghiên cứu quy trình tổng hợp phức hợp sắt-polysaccarit từ muối sắt(III) clorua và các polysaccarit. Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng.

Điều chế phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của vi sóng. Điều chế phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của sóng siêu âm. Các phương pháp xác định đặc trưng. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD).

Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR). Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM). Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Phương pháp phân tích nhiệt (TGA-DTA).

Phương pháp tử ngoại – khả kiến (UV-Vis). Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX). Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Phương pháp đo độ dẫn điện.

Phương pháp xác định độ tan. 46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Nghiên cứu sự hình thành pha akaganeite. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng.

Ảnh hưởng của loại anion. Ảnh hưởng của giá trị pH và tác nhân kiềm. Một số đặc trưng của akaganeite. Tổng hợp akaganeite với sự hỗ trợ của vi sóng.

Tổng hợp akaganeite với sự hỗ trợ của sóng siêu âm. Kết luận về sự hình thành pha akaganeite. Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-TBS. Ảnh hưởng của giá trị pH.

Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/TBS. Ảnh hưởng của thời gian. Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt-TBS.

Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-TBT. Ảnh hưởng của giá trị pH. Ảnh hưởng của nhiệt độ. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/TBT.

Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt- TBT. Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-DEX. Ảnh hưởng của giá trị pH.

Ảnh hưởng của nhiệt độ. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/DEX. Ảnh hưởng của thời gian. Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt-DEX.

Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-MDEX. Ảnh hưởng của giá trị pH. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/MDEX.

Ảnh hưởng của thời gian. Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt-MDEX. Một số đặc trưng của các phức hợp sắt-TBS, sắt-TBT, sắt-DEX và sắt-MDEX. Phổ hồng ngoại (FT-IR).

Hiển vi điện tử quét (SEM). Hiển vi điện tử truyền qua ( TEM). Phân tích nhiệt (TGA-DTA). Phổ hấp thụ tử ngoại-khả kiến (UV-Vis).

Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX). Một số đặc trưng khác hướng đến ứng dụng của phức hợp sắt-MDEX. Độ bền nhiệt và độ bền theo thời gian của phức hợp. Độ tan của phức hợp.

Các chỉ tiêu vi khuẩn và hàm lượng kim loại nặng của phức hợp. Tổng hợp phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của vi sóng. Tổng hợp phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của sóng siêu âm. Kết luận về sự hình thành bốn phức hợp sắt-polysaccarit từ muối sắt(III) clorua với TBS, TBT, DEX và MDEX.

Những điểm mới của luận án. 106 KẾT LUẬN CHUNG. 108 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1. Cấu trúc của akaganeite.

Cấu tạo của glucozơ. Cấu trúc chuỗi của phân tử amylozơ. Cấu trúc phân nhánh của amylopectin. Phản ứng thủy phân của tinh bột.

Cấu trúc DEX. Một số sản phẩm thương mại chứa phức hợp sắt-polysaccarit. Mô hình vị trí liên kết. Mô hình keo.

Cấu tạo của hem và của Hb. Cơ chế hấp thụ, vận chuyển và dự trữ sắt trong cơ thể. Sơ đồ điều chế pha akaganeite. Giản đồ XRD của các mẫu ở các nhiệt độ khác nhau.

Ảnh SEM của mẫu hình thành ở các nhiệt độ 70oC và 90oC. Giản đồ XRD của các mẫu với sự có mặt của các anion khác nhau. Ảnh SEM của mẫu hình thành từ dung dịch muối sắt(III) chứa anion NO3-, SO42-, Cl-, NO3-/Cl-. Phổ EDX của mẫu hình thành từ dung dịch FeCl3.

Giản đồ XRD của các mẫu với các tác nhân kiềm và giá trị pH khác nhau. Ảnh SEM của các mẫu có tác nhân kiềm khác nhau ở pH 3,0. Phổ FT-IR của mẫu akaganeite. Giản đồ TGA-DTA của mẫu akaganeite.

Ảnh TEM của mẫu akaganeite. Giản đồ XRD của mẫu hình thành với sự hỗ trợ của vi sóng. Ảnh SEM của mẫu hình thành với sự hỗ trợ của vi sóng. Phổ EDX của mẫu hình thành với sự có mặt của vi sóng.

Giản đồ XRD của mẫu hình thành với sự hỗ trợ của sóng siêu âm. Ảnh SEM của mẫu hình thành dưới các điều kiện không có sóng siêu âm và có sóng siêu âm. Phổ EDX của mẫu hình thành với sự có mặt của sóng siêu âm. Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBS ở các pH khác nhau.

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng sắt vào giá trị pH. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp vào giá trị pH. Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBS ở các nhiệt độ khác nhau. Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBT ở các pH khác nhau.

Sự phụ thuộc của hàm lượng sắt vào giá trị pH. Sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp vào giá trị pH. Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBT ở các nhiệt độ khác nhau. Giản đồ XRD của phức hợp sắt-DEX ở các pH khác nhau.

Giản đồ XRD của phức hợp sắt-DEX ở các nhiệt độ khác nhau. Giản đồ XRD của phức hợp sắt-MDEX ở các pH khác nhau. Sự phụ thuộc của hàm lượng sắt vào giá trị pH. Sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp vào giá trị pH.

Giản đồ XRD của phức hợp sắt-MDEX ở các nhiệt độ khác nhau. Phổ hổng ngoại của các phức hợp. Ảnh SEM của các polysaccarit và các phức hợp. Ảnh SEM của mẫu thu được bằng phương pháp khuấy trộn akaganeite với dung dịch MDEX.

Ảnh TEM của phức hợp sắt-MDEX và sắt-DEX. Giản đồ TGA-DTA của các phức hợp. Phổ UV-Vis của các dung dịch phức hợp. Phổ EDX của các phức hợp.

Độ dẫn điện của các phức hợp. Giản đồ XRD của mẫu được gia nhiệt ở 150 và 600oC. Ảnh SEM của mẫu ở các nhiệt độ khác nhau. Giản đồ XRD của mẫu phức hợp sau khi tổng hợp 12 tháng.

Giản đồ XRD của phức hợp sắt-MDEX với sự hỗ trợ của vi sóng. Ảnh SEM của phức hợp sắt-MDEX với sự hỗ trợ của vi sóng. Giản đồ XRD của mẫu sắt-MDEX với sự hỗ trợ của siêu âm. Ảnh SEM của mẫu sắt-MDEX với sự hỗ trợ của siêu âm .