Xác định một số nguyên tố vi lượng trong dược liệu Bán chi liên (Scutellaria barbata D.Don) bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS)

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 139 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG TRONG DƯỢC LIỆU BÁN CHI LIÊN (SCUTELLARIA BARBATA D.DON) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ (AAS) Ngô Thị Thanh Diệp*, Nguyễn Thị Thảo Duyên* TÓM TẮT Mục tiêu: Xác định hàm lượng một số nguyên tố vi lượng (Fe, Cu, Zn, Pb) trong dược liệu Bán chi liên bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử AAS. Đối tượng và phương pháp: Nghiên cứu được thực hiện trên 5 mẫu Bán chi liên được thu mua tại Hà Nội, Nghệ An, Bình Định, Đắc lắc, Tp Hồ Chí Minh. Các mẫu dược liệu được vô cơ hóa khô bằng cách nung trong lò nung ở 600 0C trong 7 giờ, sau đó các nguyên tố vi lượng được hoà tan bằng acid nitric 1M để chuyển sang dạng dung dịch và đo độ hấp thu nguyên tử của các dung dịch các mẫu trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử Hitachi Z – 2300. Kết quả: Xây dựng và thẩm định được quy trình xác định các nguyên tố vi lượng Cu, Fe, Zn, Pb trong dược liệu Bán chi liên bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử có tính đặc hiệu, độ chính xác, độ đúng cao. Sử dụng quy trình đã thiết lập xác định được hàm lượng các nguyên tố trong các mẫu dược liệu với các kết quả thu được như sau: hàm lượng Cu trong khoảng 18 – 38 ppm (RSD = 3,6%, tỷ lệ phục hồi 95%), hàm lượng Zn khoảng 80 ppm (RSD = 2,37%, tỷ lệ phục hồi 91%), trong khi đó hàm lượng Fe lại biến thiên trong khoảng 160 – 650 ppm (RSD = 3,65%, tỷ lệ phục hồi 94%), riêng Pb lại có hàm lượng rất thấp trong các mẫu, khoảng 3 ppm (RSD = 3,99%, tỷ lệ phục hồi 93%). Kết luận: Quy trình xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng đã xây dựng đơn giản, dễ thực hiện, có độ đúng và độ lặp lại cao. Từ khóa: Bán chi liên, nguyên tố vi lượng, quang phổ hấp thu nguyên tử. ABSTRACT DETERMINATION OF SOME MICROELEMENTS IN THE HERBAL SCUTELLARIA BARBATA D.DON BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY Diep Thi Thanh Ngo, Duyen Thi Thao Nguyen * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 17 - Supplement of No 4 - 2013: 139 - 143 Objective: The purpose of this study is to develop quantitative procedures of some microelements in the herbal Ban chi lien by atomic absorption spectrometry method. Materials and methods: The study was carried out on 5 Scutellaria barbata D.Don samples purchased in Ha Noi, Nghe An, Binh Dinh, Dak Lak, Ho Chi Minh City. Samples were subjected to dry ashing by heating in a furnace at 600 0C for 7 hours, after that the microelements were dissolved in nitric acid 1M and determined on the atomic absorption spectrophotometer Hitachi Z – 2300. Results: Studied and evaluated procedures to quantify microelements in herbal Scutellaria barbata D.Don by atomic absorption spectrometric method with high repeatability, specificity, and accuracy.Apply established procedure to determine the amount of microelements in purchased samples of herbal Scutellaria barbata D.Don, * Khoa Dược, Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: DS Ngô Thị Thanh Diệp ĐT: 01226671588 Email:thanhdiep73@yahoo.com Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Chuyên Đề Dược Học 140 the obtained results are: Cu content is in the range of 18 – 38 ppm (RSD = 3,6%, 95% recovery rate), Zn content is about 80 ppm (RSD = 2,37%, 91% recovery rate), whereas Fe content is in the range of 160 – 650 ppm (RSD = 3,65%, 94% recovery rate), while Pb content is as low as 3 ppm (RSD = 3,99%, 93% recovery rate). Conclusion: The procedure of determination of microelements is simple, easy to carry out and achieves high accuracy and repeatability. Keywords: Scutellaria barbata D. Don, microelements, atomic absorption spectrometry. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngoài các hợp chất hữu cơ, trong bất kỳ dược liệu nào cũng chứa các chất vô cơ. Các chất vô cơ này tạo nên thành phần “khoáng chất” – các nguyên tố vi lượng của dược liệu. Rất nhiều các nghiên cứu đã chứng minh các nguyên tố vi lượng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các hoạt động sinh lý và điều khiển trao đổi chất của cơ thể động thực vật. Mỗi dược liệu có một tập hợp các nguyên tố vi lượng khác nhau với hàm lượng của các nguyên tố khác nhau. Chính vì vậy, việc xác định các nguyên tố vi lượng trong dược liệu là rất cần thiết trong công tác tiêu chuẩn hoá dược liệu, đánh giá chất lượng của dược liệu và phát triển các thuốc vi lượng nói chung. Bán chi liên Scutellaria barbata D. Don là một loại cây thân thảo thuộc họ Hoa môi (Lamiaceae). Cây thuốc này có mặt trong nhiều bài thuốc dân gian với tác dụng thanh nhiệt giải độc, lợi tiểu tiêu sưng, giảm đau và chống khối u tân sinh. Ở nước ta, Bán chi liên được nhân dân sử dụng nhiều trong các bài thuốc chữa ung thư, viêm gan, nhưng nguồn dược liệu này chủ yếu vẫn nhập từ Trung Quốc và vấn đề kiểm soát chất lượng cho dược liệu Bán chi liên vẫn chưa được thực hiện. Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài này với mục tiêu nghiên cứu một số các nguyên tố vi lượng phổ biến trong dược liệu là Fe, Cu, Zn, Pb, góp phần xây dựng tiêu chuẩn cho dược liệu Bán chi liên, đưa Bán chi liên vào sử dụng rộng rãi hơn, hiệu quả và an toàn hơn. ĐỐI TƯỢNG- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng Các nguyên tố vi lượng Fe, Cu, Zn, Pb trong 5 mẫu dược liệu Bán chi liên được thu mua tại các địa phương: Hà nội (BCL1), Nghệ An (BCL 2), Bình định (BCL 3), Đắc lắc (BCL 4), Tp.HCM (BCL 5). Hóa chất Các dung dịch chuẩn Fe, Cu, Zn, Pb hàm lượng 1000 ppm (Merck). Thiết bị Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Hitachi Z – 2300 Lò nung LENTON 3216CC Cân điện tử phân tích HR 200 Cân xác định độ ẩm Sartorius MA 45 Phương pháp nghiên cứu Các mẫu được xác định mất khối lượng do làm khô trên cân Sartorius MA 45. Tiến hành vô cơ hóa mẫu bằng cách nung trong lò nung ở nhiệt độ 600 0C trong 7 h để thu được tro toàn phần. Tro toàn phần được hòa tan trong acid nitric 1 M, lọc để thu được dung dịch các nguyên tố vi lượng. Từ dung dịch chuẩn các nguyên tố Fe, Cu, Zn, Pb nồng độ 1000 ppm pha loãng đến các dung dịch có nồng độ thích hợp. Xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc giữa nồng độ của các nguyên tố và độ hấp thu của các nguyên tố vi lượng kể trên. Đo độ hấp thu của dung dịch mẫu thử từ dược liệu và dựa vào đường chuẩn tìm ra nồng độ của nguyên tố vi lượng trong mẫu thử. Từ giá trị này, dựa vào kết quả mất khối lượng do làm khô và độ pha loãng dung dịch mẫu thử ban đầu tìm ra hàm lượng nguyên tố vi lượng trong dược liệu. Chuẩn bị mẫu thử Cân chính xác 2,000 g dược liệu (đã xác định mất khối lượng do làm khô) chuyển vào chén Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 141 thủy tinh thạch anh đã nung đến khối lượng không đổi. Sau đó đặt chén nung đã có dược liệu trên bếp điện và đốt cho tới khi dược liệu không còn khói. Lấy chén nung cho vào lò nung ở nhiệt độ 600 0C trong 7 giờ, đốt hết phần hữu cơ của dược liệu để thu được tro toàn phần. Chú ý sau khi nung xong để lò nung hạ nhiệt độ xuống khoảng 200 0C mới được lấy ra.Làm nguội tro toàn phần trong bình hút ẩm. Thêm vào tro toàn phần 6 ml acid nitric 1M, đun sôi trên bếp điện 2 phút. Chú ý theo dõi chính xác thời gian đun sôi, khi thêm acid và đun sôi phải đậy nắp chén nung bằng mặt kính đồng hồ để tránh làm thất thoát tro. Để nguội chén nung rồi thêm tiếp 5 ml nước cất, lọc qua giấy lọc không tro vào bình định mức 50 ml, rửa giấy lọc và chén thủy tinh, mặt kính đồng hồ vài lần bằng nước cất, thêm nước cất đến vạch. Dung dịch này được pha loãng đến nồng độ thích hợp (từ 0,2- 10 ppm), đo độ hấp thu trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử Hitachi Z-2300. Chuẩn bị dung dịch mẫu chuẩn Từ các dung dịch chuẩn Fe, Cu, Zn, Pb 1000 ppm, ta pha loãng theo các tỷ lệ thích hợp để thu được các dung dịch chuẩn có nồng độ 1 ppm, 2 ppm, 5 ppm, 10 ppm. Đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn này ở các điều kiện khác nhau ứng với mỗi nguyên tố cần định lượng (bảng 1) để xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thu và nồng độ của nguyên tố. Bảng 1: Các thông số của máy Hitachi Z-2300 đối với các nguyên tố vi lượng khảo sát Cu Zn Fe Pb Bước sóng (nm) 324,8 213,9 248,3 283,3 Cường độ đèn (mA) 7,5 5 12,5 7,5 Điện thế (V) 227 341 400 270 Chiều rộng khe (nm) 1,3 1,3 0,2 1,3 Xác định độ hấp thụ của dung dịch mẫu thử. Từ đường chuẩn tìm ra nồng độ của dung dịch mẫu thử. Từ mất khối lượng do làm khô và độ pha loãng tìm ra hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong dược liệu tính theo dược liệu khô kiệt theo công thức: X = X 1000 = X 1000(ppm) Trong đó: X: hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong mẫu thử (ppm). C: nồng độ mẫu thử tìm thấy qua đường chuẩn (ppm). k: độ pha loãng. a: khối lượng dược liệu trong mẫu thử (g). h: mất khối lượng do làm khô Quy trình đã thiết lập được thẩm định các thông số: Tính phù hợp của hệ thống, tính đặc hiệu, khoảng tuyến tính, độ lặp lại và độ đúng. Sau khi đã được thẩm định, áp dụng quy trình để xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng Fe, Cu, Zn, Pb trong các mẫu dược liệu bán chi liên đã thu thập được. KẾT QUẢ Đối với Cu và Pb: Dung dịch mẫu thử không cần phải pha loãng trước khi đo. Đối với Zn và Fe dung dịch mẫu thử phải pha loãng 5 lần trước khi đo. Thẩm định quy trình định lượng: Tính phù hợp của hệ thống Bảng 2: Kết quả thẩm định tính phù hợp của hệ thống đối của quy trình định lượng Quy trình định lượng Cu Fe Zn Pb Độ hấp thu của dung dịch chuẩn 0,0388 0,5440 0,3505 0,0129 RSD của dung dịch chuẩn,% 0,0044 0,0167 0,0072 0,0183 Độ hấp thu của dung dịch thử 0,0224 0,2847 0,1750 0,0021 RSD của dung dịch thử,% 0,0078 0,0221 0,0121 0,0500 Quy trình thu được có tính phù hợp hệ thống rất cao đối với cả Fe, Cu, Zn và Pb. RSD của 6 lần đo mẫu thử và chuẩn đều nhỏ hơn 0,1% (bảng 2). Tính đặc hiệu Quy trình có tính đặc hiệu cao đối với các nguyên tố Fe, Cu, Zn và Pb, thể hiện ở độ hấp thu của mẫu trắng đều bằng 0 và các dung dịch Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Chuyên Đề Dược Học 142 mẫu thử khi thêm các dung dịch chuẩn tương ứng đều có độ hấp thu tăng lên rõ rệt ở các điều kiện xác định cho mỗi nguyên tố mô tả trong bảng 1. Khoảng tuyến tính Khảo sát khoảng tuyến tính cho thấy quy trình có khoảng tuyến tính, phương trình hồi quy và hệ số tương quan cho từng nguyên tố vi lượng Cu, Fe, Zn, Pb thể hiện trong bảng 3. Bảng 3: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của quy trình đối với các nguyên tố vi lượng Cu, Fe, Zn, Pb Quy trình định lượng Cu Fe Zn Pb Khoảng nồng độ khảo sát, ppm 0,2 - 2 1-10 0,2 - 1 0 - 1 Phương trình hồi quy y = 0,0324x y = 0,0470x y = 0,3066x y = 0,0116x Hệ số tương quan R2 0,9997 0,9991 0,9991 0,9997 Độ lặp lại Tiến hành xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng Cu, Fe, Zn, Pb trong 6 mẫu thử riêng biệt của mẫu dược liệu Bán chi liên thu mua tại TP.HCM (BCL 5). Kết quả thu được thể hiện ở bảng 4 cho thấy dù hàm lượng của các nguyên tố vi lượng trong dược liệu rất nhỏ nhưng quy trình vẫn có độ lặp lại tốt với RSD <5%. Bảng 4: Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình định lượng các nguyên tố vi lượng Cu, Zn, Fe, Pb Quy trình định lượng Cu Fe Zn Pb Hàm lượng trung bình (ppm) 16,2 552,2 71,7 2,9 RSD (%) 3,60 3,65 2,37 3,99 Độ đúng Được khảo sát trên mẫu BCL5 thu mua tại TP. HCM đã dùng khảo sát độ lặp lại. Thêm vào các mẫu thử lượng chất chuẩn (dung dịch các nguyên tố vi lượng khảo sát) tương ứng với khoảng 80%, 100%, 120% hàm lượng các nguyên tố vi lượng này trong mẫu thử. Kết quả thu được thể hiện ở bảng 5. Bảng 5: Kết quả thẩm định độ đúng của quy trình định lượng Cu, Fe, Zn, Pb trong dược liệu Bán chi liên Tỷ lệ phục hồi ở mức chuẩn thêm vào, % Cu Fe Zn Pb 80% 93,34 93,27 93,31 93,33 100% 93,37 96,95 91,25 91,57 120% 97,95 94,44 89,69 95,09 Kết quả thẩm định cho thấy quy trình có độ đúng cao đối với cả 4 nguyên tố vi lượng Cu, Fe, Zn, Pb với tỷ lệ phục hồi ở các mức chuẩn thêm vào khác nhau đều nằm trong khoảng 90 – 98%. Sử dụng quy trình đã thẩm định trên để xác định hàm lượng của Cu, Fe, Zn, Pb trong các mẫu Bán chi liên thu mua được, kết quả thu được thể hiện ở bảng 6. Bảng 6: Kết quả xác định hàm lượng của Cu, Fe, Zn, Pb trong các mẫu BCL Mẫu Hàm lượng các nguyên tố vi lượng (ppm) Cu Fe Zn Pb BCL 1 19,5 663,3 86,1 3 BCL 2 38,2 288,4 81,6 3,3 BCL 3 17,1 186,5 81,1 0,3 BCL 4 16,2 377,7 92,3 1,5 BCL 5 16,2 552,2 71,7 2,9 Có thể thấy hàm lượng các nguyên tố vi lượng Cu, Fe, Zn, Pb thay đổi tùy thuộc vào thổ nhưỡng của cây nhưng đều có điểm chung là hàm lượng Fe trong dược liệu Bán chi liên cao hơn hẳn các nguyên tố vi lượng khác như Cu, Zn. Hàm lượng Pb rất nhỏ trong các mẫu dược liệu chứng tỏ các mẫu dược liệu này đều không bị nhiễm Pb. KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu đã xây dựng và thẩm định được quy trình định lượng các nguyên tố vi lượng Cu, Fe, Zn, Pb trong dược liệu Bán chi liên bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử. Quy trình đã xây dựng và thẩm định đã được áp dụng để xác định hàm lượng của các nguyên tố vi lượng Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 143 Cu, Fe, Zn, Pb trong một số mẫu Bán chi liên thu mua được. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. ICH Harmonised Tripartite Guideline (2005), Validation of analytical procedures: text and methodology, Q2 (R1), pp. 1 - 13. 2. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại Học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, tr. 135 – 390. Ngày nhận bài báo: 10.12.2012 Ngày phản biện nhận xét bài báo: 24.12.2013 Ngày bài báo được đăng: 10.03.2014