BENZALKONIUM CHLORIDE và ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP và đời SỐNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

BÁO CÁO MƠN HỌC HOẠT CHẤT BỀ MẶT

Đề tài: BENZALKONIUM
CHLORIDE VÀ ỨNG DỤNG TRONG
CÔNG NGHIỆP VÀ ĐỜI SỐNG
GVHD: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH
SVTH: THÁI THỊ NGỌC YẾN

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2022

i

18139233


MỤC LỤC

MỤC LỤC ............................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. iv
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ v
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ...................... 1
1.1. Định nghĩa ............................................................................................ 1
1.2. Các tính chất cơ bản ............................................................................. 1
1.2.1. Tính thấm ƣớt................................................................................ 1
1.2.2. Khả năng tạo bọt ........................................................................... 2

1.2.3. Khả năng hòa tan .......................................................................... 2
1.2.4. Khả năng hoạt động bề mặt .......................................................... 2
1.2.5. Khả năng nhũ hóa ......................................................................... 2
1.2.6. Điểm Kraft – điểm đục ................................................................. 3
1.2.7. Độ cân bằng ƣa kị nƣớc ( HLB ) .................................................. 3
1.3. Phân loại các chất hoạt động bề mặt .................................................... 3
1.3.1. Chất hoạt động bề mặt không sinh ion (NI) ................................. 3
1.3.2. Chất hoạt động bề mặt sinh ra ion ................................................ 4
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BENZALKONIUM CHLORIDE ..................... 7
2.1. Lịch sử chất Benzalkonium Chloride ................................................... 7
2.2. Định nghĩa ............................................................................................ 7
2.3. Tên thƣơng mại .................................................................................... 8
2.4. Cấu trúc hóa học ................................................................................... 8

i


2.5. Tính chất hóa lý .................................................................................... 9
2.6. Tiêu chuẩn trong Dƣợc điển ............................................................... 11
2.7. Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong công nghiệp và đời sống
.............................................................................................................................. 13
2.7.1. Ứng dụng trong y tế .................................................................... 13
2.7.2. Ứng dụng trong chăn nuôi .......................................................... 13
2.7.3. Ứng dụng khác ............................................................................ 13
2.8. Độ ổn định và điều kiện bảo quản ...................................................... 13
2.9. Tính tƣơng hợp ................................................................................... 14
2.10. Phƣơng pháp sản xuất ...................................................................... 14
2.11. Độ an toàn ........................................................................................ 15
2.12. Các biện pháp an toàn ...................................................................... 16
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA BENZALKONIUM CHLORIDE TRONG

LĨNH VỰC HÀNG TIÊU DÙNG ....................................................................... 17
3.1. Trong dƣợc phẩm ............................................................................... 17
3.2. Trong mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân ......................... 21
3.3. Chất khử trùng trong nuôi trồng thủy sản .......................................... 22
3.4. Trong nƣớc rửa tay không chứa cồn .................................................. 23
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN ................................................................................... 25
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 26

ii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu tạo chất hoạt động bề mặt ................................................................ 1
Hình 2.1 Tá dƣợc Benzalkonium Chloride ............................................................ 8
Hình 2.2 Cơng thức hóa học của Benzalkonium Chloride .................................... 9
Hình 2.3 Phƣơng pháp sản xuất Benzalkonium Chloride .................................... 15
Hình 3.1 Chức năng của Benzalkonium Chloride ............................................... 17
Hình 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu của Benzalkonium Chloride ......................... 18

iii


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Nồng độ ức chế vi sinh vật của Benzalkonium với các vi khuẩn khác
nhau ...................................................................................................................... 10
Bảng 2.2 Các chỉ tiêu của Benzalkonium Chloride trong một số Dƣợc điển ...... 11

iv

LỜI MỞ ĐẦU
Trong tình hình dịch virus corona 2019 lây truyền mạnh mẽ, việc rửa tay
thƣờng xuyên đƣợc xem nhƣ là một trong những cách quan trọng để bảo vệ
chúng ta khỏi sự lây nhiễm của virus. Các chuyên gia/bác sĩ khuyến cáo nên rửa
tay ít nhất 60 phút một lần để hạn chế tối đa sự ảnh hƣởng của Coronavirus cũng
nhƣ các loại vi khuẩn có hại khác đến sức khỏe. Do đó nhu cầu sử dụng nƣớc rửa
tay cũng nhƣ các hóa hóa chất có khả năng diệt khuẩn ngày càng tăng cao, trong
đó có Ethanol hoặc isopropanol là thành phần cơ bản trong dung dịch sát khuẩn
tay nhanh.
Trong suốt quá trình diễn ra đại dịch COVID-19, thỉnh thoảng đã có sự
thiếu hụt chất tẩy rửa tay có chứa thành phần hoạt tính là ethanol hoặc
isopropanol. Với hoạt tính kháng khuẩn lớn của Benzalkonium Chloride, Cơ
quan Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm Mỹ (FDA) đã tuyên bố rằng
Benzalkonium Chloride đủ điều kiện để sử dụng thay thế etanol hoặc isopropanol
trong công thức nƣớc rửa tay trong y tế. [1]
Ngồi ra, với khả năng kháng khuẩn của nó, Benzalkonium Chloride còn
đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác của đời sống, là một thành phần tích
cực trong nhiều sản phẩm tiêu dùng nhƣ các sản phẩm dƣợc phẩm, mỹ phẩm và
các sản phẩm chăm sóc cá nhân, chất khử trùng tẩy rửa… Nhận thấy
Benzalkonium Chloride có nhiều ứng dụng tích cực trong đời sống, nên em đã
chọn đề tài “Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong trong công nghiệp và đời
sống” để tìm hiểu sâu hơn về hoạt chất Benzalkonium Chloride và các ứng dụng
của nó trong các lĩnh vực trong đời sống.

v


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT [2]
1.1. Định nghĩa

Chất hoạt động bề mặt là các hợp chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt
giữa hai chất lỏng, chất khí và chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất rắn. Chúng hoạt
động nhƣ chất tẩy rửa, chất làm ƣớt, chất nhũ hóa, chất tạo bọt và chất phân tán. Phân
tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu kỵ nƣớc (Hydrophop) và đầu ƣa nƣớc
(Hydrophyl) và tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào hai phần này.
– Đầu kỵ nƣớc phải đủ dài, mạch Carbon từ 8 – 21, ankyl thuộc mạch ankal,
anken mạch thẳng hay có gắn vịng cyloankal hoặc vịng benzene...
– Đầu ƣa nƣớc phải là một nhóm phân cực mạnh nhƣ cacboxyl (COO-), hydroxyl
(-OH), amin (-NH2), sulfat (-OSO3)...

Hình 1.1 Cấu tạo chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt đƣợc dùng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng
bằng cách làm giảm sức căng bề mặt tại bề mặt tiếp xúc của hai chất lỏng. Nếu có
nhiều hơn hai chất lỏng khơng hịa tan thì chất hoạt hóa bề mặt làm tăng diện tích tiếp
xúc giữa hai chất lỏng đó.
1.2. Các tính chất cơ bản
1.2.1. Tính thấm ướt
Tính thấm ƣớt tạo điều kiện để vật cần giặt rửa, các vết bẩn tiếp xúc với nƣớc
một cách dễ dàng nên đóng vai trị rất quan trọng. Vải sợi có khả năng thấm ƣớt dễ
1


dàng nhƣng nƣớc khó thấm sâu vào bên trong cấu trúc vì sức căng bề mặt rất lớn, nhất
là khi vải sợi bị gây bẩn bằng dầu mỡ. Vì thế, dùng xà phòng để làm giảm sức căng bề
mặt của nƣớc và vải sợi – nƣớc.
1.2.2. Khả năng tạo bọt
Bọt đƣợc hình thành do sự phân tán khí trong mơi trƣờng lỏng. Hiện tƣợng này
làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tăng lên. Khả năng tạo bọt và độ bền bọt phụ
thuộc vào cấu tạo của chính chất đó, nồng độ, nhiệt độ của dung dịch, độ pH và hàm
lƣợng ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch chất tẩy rửa.

1.2.3. Khả năng hịa tan
Tính hịa tan phụ thuộc vào các yếu tố:
– Bản chất và vị trí của nhóm ƣa nƣớc. Nhóm ƣa nƣớc ở đầu mạch dễ hịa tan
hơn nhóm ở giữa mạch.
– Chiều dài của mạch Hydrocacbon. Nhóm kỵ nƣớc mạch thẳng dễ hịa tan hơn
mạch nhánh.
– Nhiệt độ
– Bản chất của ion kim loại: với ion Na+, K+ dễ hòa tan hơn các ion Ca2+, Mg2+...
1.2.4. Khả năng hoạt động bề mặt
Nƣớc có sức căng bề mặt lớn. Khi hòa tan xà phòng vào nƣớc, sức căng bề mặt
của nƣớc giảm. Một lớp hấp thụ định hƣớng hình thành trên bề mặt nhóm ƣa nƣớc
hƣớng vào nƣớc, nhóm kỵ nƣớc hƣớng ra ngồi. Nhờ có lớp hấp thụ đó mà sức căng
bề mặt của nƣớc giảm vì bề mặt nƣớc – khơng khí đƣợc thay bằng kỵ nƣớc – khơng
khí (giữa các pha).
1.2.5. Khả năng nhũ hóa
Nhũ tƣơng là hệ phân tán khơng bền vững nên muốn thu đƣợc hệ bền vững thì
phải cho thêm chất nhũ hóa. Xà phịng thƣờng đƣợc dùng làm chất ổn định nhũ tƣơng.
Tác dụng của chúng là làm giảm sức căng bề mặt của hai hƣớng dầu – nƣớc. Sau đó,
làm cho hệ nhũ tƣơng dễ dàng ổn định.

2


1.2.6. Điểm Kraft – điểm đục
Khả năng hòa tan của các chất hoạt động bề mặt anion tăng lên theo nhiệt độ.
Khả năng hòa tan này tăng trƣởng đột ngột khi tác nhân bề mặt hòa tan đủ để tạo
thành Micell. Điểm Kraft là điểm mà tại nhiệt độ đó các Micell có thể hịa tan đƣợc.
Độ tan của các chất hoạt động bề mặt không chứa ion phụ thuộc vào liên kết hydro
trong nƣớc với chuỗi polyoxyetylen. Năng lƣợng của liên kết hydro rất lớn khi tăng
nhiệt độ vì khi đó sự mất nƣớc làm giảm độ tan. Điểm đục là điểm tại nhiệt độ đó các

chất hoạt động bề mặt khơng chứa ion khơng hịa tan đƣợc.
1.2.7. Độ cân bằng ưa kị nước ( HLB )
Tính ƣa, kị nƣớc của một chất hoạt hóa bề mặt đƣợc đặc trƣng bởi một thông số
là độ cân bằng ƣa kị nƣớc (tiếng Anh: Hydrophilic Lipophilic Balance - HLB), giá trị
này có thể từ 0 đến 40. HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hịa tan trong nƣớc, HLB
càng thấp thì hóa chất càng dễ hịa tan trong các dung môi không phân cực nhƣ dầu.
Giá trị của HLB :
– Từ 1 – 3: Chất hoạt động bề mặt có tính phá bọt.
– Từ 4 – 9: Chất hoạt động bề mặt nhũ nƣớc trong dầu.
– Từ 9 – 11: Chất hoạt động bề mặt thấm ƣớt.
– Từ 11 – 15: Chất hoạt động bề mặt nhũ dầu trong nƣớc.
– Trên 15: Chất hoạt động bề mặt khuếch tán, chất phân tán.
1.3. Phân loại các chất hoạt động bề mặt
Có nhiều cách phân loại chất hoạt động bề mặt nhƣng cách phân loại theo cấu
tạo hóa học là hợp lý nhất. Phân loại theo cấu tạo hóa học chia chất hoạt động bề mặt
ra làm 2 loại: chất sinh ra ion và chất không sinh ra ion. Chất sinh ra ion đƣợc chia
làm ba loại: hoạt tính anion, hoạt tính caction và lƣỡng tính.
1.3.1. Chất hoạt động bề mặt khơng sinh ion (NI)
Các chất tẩy rửa khi hòa tan vào trong nƣớc không phân ly thành ion gọi là chất
tẩy rửa khơng sinh ion. NI có khả năng hoạt động bề mặt khơng cao. Êm dịu với da,
lấy dầu ít. Làm bền bọt, tạo nhũ tốt. Có khả năng phân giải sinh học. Ít chịu ảnh
3


hƣởng của nƣớc cứng và pH của môi trƣờng, tuy nhiên có khả năng tạo phức với một
số ion kim loại nặng trong nƣớc.... Hiện nay để tổng hợp chúng, phƣơng pháp đƣợc
dùng phổ biến nhất là quá trình etoxy hóa từ rƣợu béo với oxyt etylen. Cơng thức
chung: R-O-(CH2-CH2-O-)nH. Các rƣợu béo này có nguồn gốc thiên nhiên nhƣ dầu
thực vật, mỡ động vật thông qua phản ứng H2 hóa các axit béo tƣơng ứng. Hoặc bằng
con đƣờng từ rƣợu tổng hợp: bằng cách cho olefin-1 phản ứng với H2SO4, rồi thủy

phân (thu đƣợc rƣợu bậc 2). Trong thƣơng mại, loại này có tên gọi: tecitol 15-s-7,
union caride 15-s-9... Chất hoạt động bề mặt không sinh ion đƣợc phân loại thành các
dạng cơ bản sau:
Copolimer có cơng thức chung: HO-(OE)n-(OP)m-(OE)n-H, hoặc HO-(OP)n-(OE)m(EP)n-H. Tỷ số PO/OE có thể thay đổi: 4 - 1 hoặc 9 - 1. Trọng lƣợng phân tử thấp
nhất: 2000đvC, thông dụng nhất hiện nay là loại n = 2 và m = 30, chúng tạo bọt kém
nên dùng phổ biến trong các sản phẩm tẩy rửa chuyên dùng cho máy: máy rửa chén,
máy giặt, không gây hại cho mơi trƣờng, độc tính yếu. Tuy nhiên dùng lƣợng khơng
lớn vì khả năng phân hủy sinh học chậm. Các oxit amin, ankyl amin, rƣợu amit,
polyglycerol ete, polyglucosit (APG)... Nhóm này có tính chất nổi trội là rất ổn định
với chất tẩy có clo, nƣớc javel, chất oxy hóa,... thƣờng dùng làm tác nhân nền, tăng
tính ổn định bọt, làm sệt, tạo ánh xà cừ cho sản phẩm,... đặc biệt dễ bị phân hủy sinh
học, đó là oxit amin, ankyl amin, ankylmonoetanolamit, polyglycerol ete, ankyl
polyglucosit (APG), sunfonat Betain, ankylaminopropylsunfo betain, betain etoxy
hóa.
1.3.2. Chất hoạt động bề mặt sinh ra ion
Chất hoạt động bề mặt anion
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nƣớc phân ly ra ion hoạt động bề
mặt âm, chiếm phần lớn kích thƣớc tồn bộ phân tử hay chính là mạch Hydrocacbon
khá dài, và ion thứ hai khơng có tính hoạt động bề mặt. Đó là chất hoạt động bề mặt
anion có khả năng hoạt động bề mặt mạnh nhất so với các loại khác. Làm tác động tẩy
rửa chính trong khi phối liệu. Khả năng lấy dầu cao, tạo bọt to nhƣng kém bền... Bị
thụ động hóa hay mất khả năng tẩy rửa trong nƣớc cứng, cứng tạm thời, các ion kim

4


loại nặng (Fe3+, Cu2+...). Chất hoạt động bề mặt anion rất đa dạng và từ rất lâu con
ngƣời đã biết sử dụng trong cơng việc giặt giũ.
Nó có thể chia làm hai loại chính:
– Có nguồn gốc thiên nhiên: Đó chính là sản phẩm từ phản ứng xà phịng hóa của

các estec axit béo với glyxerin (dầu cọ, dầu dừa, dầu đậu nành, dầu lạc, dầu cao
su,... mỡ heo, mỡ cừu, mỡ bị, mỡ hải cẩu, mỡ cá voi,...).
– Có nguồn gốc từ dầu mỏ: Thông qua phản ứng ankyl hóa, sunfo hóa các dẫn
xuất anlkyl, aryl, ankylbenzen sunfonic.
Chất hoạt động bề mặt cation
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nƣớc phân ly ra ion hoạt động bề
mặt dƣơng, chiếm phần lớn kích thƣớc tồn bộ phân tử hay chính là mạch
Hydrocacbon khá dài, và ion thứ hai khơng có tính hoạt động bề mặt. Có khả năng
hoạt động bề mặt không cao. Chất hoạt động bề mặt cation có nhóm ái nƣớc là ion
dƣơng, ion dƣơng thông thƣờng là các dẫn xuất của muối amin bậc bốn của clo. Êm
dịu với da, tẩy dầu ít, khơng dùng với mục đích tạo bọt. Làm bền bọt, tạo nhũ tốt... Có
khả năng phân giải sinh học kém, hiện nay ngƣời ta dùng clorua ditearyl diamin
amoni bậc bốn vì khả năng phân giải sinh học tốt hơn. Tƣơng lai trên thị trƣờng, sẽ có
các cation dạng nhóm chức este dễ phân giải sinh học hơn cho môi trƣờng, và giảm
khả năng gây dị ứng khi sử dụng. Chủ yếu làm triệt tiêu tĩnh điện cho tóc, vải sợi,...
nên lƣợng dùng rất ít.
Chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính
Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo môi trƣờng là axit hay bazo mà có
hoạt tính cation với axit hay anion với bazo, hay nói cách khác là chất hoạt động bề
mặt có các nhóm lƣỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dƣơng (amin, este). Có khả
năng hoạt động bề mặt không cao. Ở pH thấp chúng là chất hoạt động bề mặt cationic
và là anionic ở pH cao. Có khả năng phân hủy sinh học. Lƣợng dùng khoảng 0,2% 1% trong các sản phẩm tẩy rửa.
Trong nhóm các chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính, hiện nay các dẫn xuất từ
betain đƣợc sử dụng rộng rãi nhất. Chúng gồm các nhóm chính sau: Ankylamino
5


propyl betain. Khi R là gốc lauryl thì có tính tẩy rửa rất tốt, khả năng tạo bọt mạnh,
không là khô da, dịu cho da,... hiện nay trên thị trƣờng thƣờng thấy phối trong: dầu
gội, sữa tắm, nƣớc rửa chén,... với tên gọi: cocoamino propyl betain (CAPB).

6


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BENZALKONIUM CHLORIDE [3],[4],[5],[6]
2.1. Lịch sử chất Benzalkonium Chloride [7]
Benzalkonium Chloride đƣợc phát hiện lần đầu tiên vào năm 1935 bởi Gerhard
Domagk, ngƣời đoạt giải Nobel đến từ Đức, đƣợc thị trƣờng gọi là clorua zephiran và
sớm đƣợc báo trƣớc là một chất khử trùng và sát trùng hiệu quả

[8]

; trong vòng mƣời

hai năm, sản phẩm đầu tiên đƣợc sản xuất với nó đã đƣợc đăng ký tại Hoa Kỳ [9]. Theo
Viện Y tế Quốc gia (NIH), việc sử dụng trong nƣớc đối với Benzalkonium Chloride
bao gồm chất làm mềm vải, vệ sinh cá nhân và các sản phẩm mỹ phẩm, chẳng hạn
nhƣ dầu gội đầu, dầu xả và kem dƣỡng da, dung dịch nhỏ mắt và thuốc dùng qua
đƣờng mũi. “Các mục đích sử dụng đã đăng ký bổ sung”, báo cáo của NIH, “bao gồm
các ứng dụng trên các bề mặt trong nhà và ngoài trời (tƣờng, sàn, nhà vệ sinh,…),
dụng cụ và phƣơng tiện nông nghiệp, máy tạo độ ẩm, bể chứa nƣớc, các sản phẩm sử
dụng trong hồ bơi dân dụng và thƣơng mại, ao trang trí và đài phun nƣớc, đƣờng nƣớc
và hệ thống, các sản phẩm từ giấy và bột giấy cũng nhƣ bảo quản gỗ”.
Trong một đánh giá rủi ro sơ bộ đƣợc ban hành vào năm 2006, Văn phịng
Chƣơng trình Thuốc trừ sâu tại Bộ phận Kháng sinh của Cơ quan Bảo vệ Mơi trƣờng
(EPA) đã xóa hợp chất này để đăng ký bổ sung, lƣu ý rằng “các sản phẩm có chứa
[Benzalkonium Chloride] có thể đƣợc sử dụng làm chất tẩy rửa thông thƣờng, chất
khử trùng và chất khử mùi trong nhà”. Mùa hè năm đó, EPA công bố kết luận cuối
cùng tán thành các phát hiện sơ bộ, với điều kiện các công ty phải ban hành “các biện
pháp giảm thiểu rủi ro” phù hợp.

2.2. Định nghĩa
Benzalkonium Chloride là một chất hoạt động bề mặt cation. Nó là một muối
hữu cơ đƣợc sử dụng trong chất tẩy rửa, đƣợc phân loại là hợp chất amoni bậc
bốn. Benzalkonium Chloride là một hỗn hợp của alkylbenzyldimetylammonium
chlorides, trong đó nhóm ankyl có độ dài chuỗi ankyl chẵn khác nhau. Nó có thể đƣợc
sử dụng nhƣ một chất khử trùng và chất bảo quản trong chăm sóc cá nhân, chăm sóc
sức khỏe, gia dụng, dƣợc phẩm và các sản phẩm công nghiệp.

7


2.3. Tên thƣơng mại
Bên cạnh tên chính thức Benzalkonium Chloride (theo Dƣợc điển Anh, Nhật
Bản, châu Âu, Mỹ), nó cịn có các tên thƣơng mại khác tùy theo nhà sản xuất nhƣ
alkylbenzyldimethylammonium chloride; alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride;
benzalkonii chloridum; BKC; Hyamine 3500; Pentonium; Zephiran.

Hình 2.1 Tá dƣợc Benzalkonium Chloride
2.4. Cấu trúc hóa học
Tên khoa học: Alkyldimethyl(phenylmethyl)ammonium chloride
Khối lƣợng phân tử trung bình: 360 đơn vị carbon.
Theo Dƣợc điển Mỹ USP32- NF 27 đã mô tả Benzalkonium Chloride là một
hỗn hợp của alkylbenzyldimethylammonium chlorides với công thức chung
[C6H5CH2N(CH3)2R]Cl, với R gồm hỗn hợp alkyl bao gồm các nhóm n-C8H17 và các
mạch cao hơn nhƣ n-C12H25, n-C14H29, và n-C16H33.

8


Hình 2.2 Cơng thức hóa học của Benzalkonium Chloride

2.5. Tính chất hóa lý
Hình thức: Benzalkonium Chloride là bột vơ định hình màu trắng hoặc trắng
vàng, dạng gel đặc, hoặc dạng vảy sền sệt. Nó là chất hút ẩm hút ẩm, có mùi thơm nhẹ
và vị rất đắng.
Độ acid/ bazo: dung dịch 10% (khối lƣợng/ thể tích) cho pH từ 5 đến 8.
Hoạt tính kháng khuẩn: dung dịch Benzalkonium Chloride có hoạt tính chống
lại phổ rộng của các vi khuẩn, vi nấm, nấm men. Nó đƣợc chứng minh là có hoạt tính
với vi khuẩn gram dƣơng mạnh hơn vi khuẩn gram âm và có hoạt tính yếu nhất với
các vi khuẩn sinh bào tử hoặc sinh acid. Hoạt tính kháng khuẩn của Benzalkonium
Chloride phụ thuộc đáng kể vào thành phần nhóm alkyl R trong cấu trúc.
Benzalkonium Chloride khơng có hiệu lực với các vi khuẩn nhƣ trực khuẩn mủ xanh,
lao, Trichophyton interdigitale, and T.rubrum. Tuy nhiên, khi phối hợp với dinatri
edetate (với nồng độ từ 0.01 đến 0.1% khối lƣợng/ thể tích), benzyl alcohol, phenul
ethanol hoặc phenylpropanol, hoạt tính chống lại trực khuẩn mủ xanh Pseudomonas
aeruginosa tăng lên đáng kể. Hoạt tính kháng khuẩn cũng có thể đƣợc tăng cƣờng bởi
việc thêm các phenylmercuric acetate, phenylmercuric borate, chlorhexidine,
cetrimide, hoặc m-cresol. Với sự hiện diện của các đệm citrat hoặc đệm phosphate
(không có borat), hoạt tính chống lại các lồi Pseudomonas lại bị giảm xuống.
9


Benzalkonium Chloride bị bất hoạt bởi các vi khuẩn sinh bào tử và nấm mốc nhƣng
lại có hoạt tính chống lại một vài virus trong đó có HIV. Hoạt tính của Benzalkonium
Chloride cũng phụ thuộc và pH, pH càng tăng hoạt tính kháng khuẩn cũng tăng theo
và pH sử dụng phổ biến là từ 4 đến 10.
Bảng 2.1 Nồng độ ức chế vi sinh vật của Benzalkonium với các vi khuẩn khác
nhau
Nồng độ ức chế vi sinh vật (mcg/ ml)

Vi sinh vật

Aerobacter aerogenes

64

Clostridium histolyticum

5

Clostridium oedematiens

5

Clostridium tetani

5

Clostridium welchii

5

Escherichia coli

16

Pneumococcus II

5

Proteus vulgaris

64

Pseudomonas aeruginosa

30

Salmonella enteritidis

30

Salmonella paratyphi

16

Salmonella typhosa

4

Shigella dysenteriae

2

Staphylococcus aureus

1.25

10


Streptococcus pyrogenes

1.25

Vibrio cholerae

2

Khối lƣợng riêng: xấp xỉ 0.98 g/ cm3 tại 20oC.
Nhiệt độ nóng chảy: xấp xỉ 40oC
Phổ hồng ngoại: có khả năng hấp thụ tia IR nên có phổ IR đặc trƣng với các
đỉnh hấp thụ tại 1214, 1475, 1651, 1672, 1728, 1745, 1968, 2002, 2141, 2128, 2175,
2292, 2324, 2309, 2348.
Hệ số phân bố: hệ số phân bố giữa octanol: nƣớc biến đổi theo chiều dài của
nhóm alkyl với 9.98 C12, 32.9 với mạch 14 và 82.5 với mạch 16 carbon.
Độ tan: thực tế không tan trong ether, rất tan trong acetone, ethanol (95%),
methanol, propanol và nƣớc. Dung dịch nƣớc của Benzalkonium Chloride tạo bọt khi
lắc, có sức căng bề mặt thấp và có các tính chất chất tẩy rửa cũng nhƣ nhũ hóa.
2.6. Tiêu chuẩn trong Dƣợc điển
Chuyên luận của Benzalkonium Chloride có trong một số Dƣợc điển nhƣ Dƣợc
điển Nhật, châu Âu và Mỹ trên các chỉ tiêu về định tính, tính chất, độ acid/ bazo, cảm
quan dung dịch, hàm ẩm, cắn sau phân hủy, tro sulfate, phần không tan trong nƣớc,
amin tự do, tỷ lệ các thành phần gốc alkyl, phần trăm chất tan trong ether dầu hỏa,
benzyl alcohol, benzal dehyd, định lƣợng khi làm khô về tỉ lệ của các alkyl so với
tổng các alkyl.
Bảng 1.2 Các chỉ tiêu của Benzalkonium Chloride trong một số Dƣợc điển
Dƣợc điển Nhật

Dƣợc điển châu Âu

Dƣợc điển Mỹ

XV

6.4

USP32- NF 27

Định tính

+

+

+

Tính chất

+

+

–

Độ acid/ bazo

–

+

–

Thử nghiệm

11


Cảm quan dung

+

+

–

Hàm ẩm

=< 15%

=< 10%

=< 15%

Cắn sau phân hủy

=< 0.2%

–

=< 2%

tro sulfate

–

=< 0.1%

–

–

–

+

–

+

+

–

+

+

=< 1%

–

–

Benzyl alcohol

–

=< 0.5%

–

Benzal dehyd

–

=< 0.15%

–

–

=< 0.05%

–

Tỉ lệ của n-C12H25 –

–

>= 40%

Tỉ lệ của n-C14H29 –

–

>= 20%

–

–

>= 70%

95 đến 105%

95 đến 104%

97 đến 103%

dịch

Phần không tan
trong nƣớc
Amin tự do
Tỉ lệ các thành
phần gốc alkyl
Phần trăm chất tan
trong ether dầu hỏa

Chloromethyl
benzen

Tỉ lệ của n-C12H25
and nC14H29
Tổng nồng độ alkyl

12


2.7. Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong công nghiệp và đời sống
2.7.1. Ứng dụng trong y tế
Là thành phần của các dƣợc phẩm nhƣ thuốc nhỏ mắt, tai mũi hoặc thuốc xịt.
Thuốc sát trùng da và thuốc xịt rửa vết thƣơng cũng có hợp chất Benzalkonium
Chloride.
Đóng vai trị nhƣ một chất diệt khuẩn trong viên ngậm họng và nƣớc súc
miệng.
Benzalkonium Chloride đƣợc sử dụng nhƣ một biện pháp tránh thai.
Benzalkonium Chloride là thành phần tích cực có trong nƣớc rửa tay, khăn ƣớt,
dầu gội đầu, xà phòng, chất khử mùi và mỹ phẩm.
2.7.2. Ứng dụng trong chăn nuôi
Benzalkonium Chloride đƣợc sử dụng trong nuôi ong để điều trị bệnh thối nhũn
của đàn ong.
Benzalkonium Chloride đƣợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất giống và nuôi
thƣơng phẩm để khử trùng ấu trùng, bể, ao và các vật dụng khác bởi chúng có khả
năng tiêu diệt vi khuẩn, nấm, protozoa và một số loại virus.
Trong ni tơm, Benzalkonium Chloride có tác dụng không chế sự phát triển
của tảo. Ở liều lƣợng thấp cũng có khả năng kích thích tơm lột xác.
2.7.3. Ứng dụng khác
Benzalkonium Chloride là thành phần chính của xúc tác chuyển pha, một công
nghệ quan trọng trong tổng hợp các hợp chất hữu cơ, bao gồm cả thuốc.
Là thành phần các sản phẩm cho sàn và bề mặt cứng nhƣ một chất khử trùng,

diệt tảo, rêu, địa y bám trên đƣờng đi, mái ngói, bể bơi, gạch xây,…
2.8. Độ ổn định và điều kiện bảo quản
Benzalkonium Chloride là chất hút ẩm và bị mất ổn định dƣới tác dụng của ánh
sáng, khơng khí và các kim loại.

13


Dung dịch của Benzalkonium Chloride ổn định trong khoảng pH và nhiệt độ
rộng. Do đó nó có thể đƣợc tiệt khuẩn bằng phƣơng pháp nhiệt ẩm (121oC trong 12
phút) mà khơng mất hoạt tính. Dung dịch có thể đƣợc bảo quản trong khoảng thời
gian dài tại nhiệt độ phòng. Dung dịch pha loãng đƣợc bảo quản trong các thùng chứa
làm từ polyvinyl chloride or polyurethane foam có thể làm mất hoạt tính kháng vi sinh
vật.
Benzalkonium Chloride với số lƣợng lớn nên đƣợc bảo quản trong các dụng cụ
chắn khí tốt, chắn ánh sáng và không tiếp xúc với các kim loại trong mơi trƣờng khơ
và mát.
2.9. Tính tƣơng hợp
Benzalkonium Chloride không tƣơng hợp với nhôm, các chất diện hoạt anion,
các muối citrat, cotton, fluorescein, hydrogen peroxide, hypromellose, iodides, kaolin,
lanolin,

nitrates,

chất

diện

hoạt

khơng

ion

hóa

tại

nồng

độ

cao,

các muối permanganate, protein, salicylates, các muối bạc, xà phòng, các
sulfonamide, tartrates, kẽm oxid, kẽm sulfat, các hỗn hợp cao su hoặc nhựa.
Benzalkonium Chloride cũng đƣợc phát hiện là có khả năng hấp phụ lên các
màng lọc từ các nguyên liệu khác nhau đặc biệt những cái sơ nƣớc và nhiều anion.
2.10. Phƣơng pháp sản xuất
Benzalkonium Chloride đƣợc tạo thành nhờ phản ứng của dung dịch alkyl-Nmethylbenzamine với methyl chloride trong dung mơi hữu có thích hợp để tạo ra sự
ngƣng tụ của các hợp chất bậc bốn khi chúng đƣợc tạo thành.

14


Hình 2.3 Phƣơng pháp sản xuất Benzalkonium Chloride
2.11. Độ an tồn
Benzalkonium Chloride đƣợc coi là chất khơng gây kích ứng, không gây quá
mẫn và tƣơng hợp trong các chế phẩm bơi lên da hoặc niêm mạc. Tuy nhiên,
Benzalkonium Chloride có liên quan đến các phản ứng bất lợi khi sử dụng trong một

vài cơng thức bào chế.
Độc tính trên tai có thể xảy ra khi Benzalkonium Chloride đƣợc nhỏ trên tai và
sử dụng kéo dài trên da có thể gây các kích ứng và dị ứng quá mức - những trƣờng
hợp này rất hiếm. Benzalkonium Chloride cũng đƣợc biết đến là nguyên nhân của các
đợt co thắt phế quản ở những bệnh nhân hen suyễn khi sử dụng các dung dịch khí
dung có chất bảo quản này.
Các thử nghiệm độc tính trên thỏ cũng vừa cho thấy rằng Benzalkonium
Chloride có độc tính trên mắt ở nồng độ cao hơn nồng độ sử dụng làm chất bảo quản.
Tuy nhiên, mắt của ngƣời ít bị ảnh hƣởng hơn mắt của thỏ nên nhiều dạng bào chế
dùng trên mắt trong cơng thức có chứa Benzalkonium Chloride với nồng độ 0.01%
(khối lƣợng/ thể tích) với vai trị là chất bảo quản.
Benzalkonium Chloride cũng khơng thích hợp để làm chất bảo quản cho các
dung dịch đƣợc sử dụng cho việc bảo quản và rửa các kính áp trịng thân nƣớc. Bởi vì
Benzalkonium Chloride có thể gắn lên các mắt kính này và sau đó sẽ tạo ra các độc

15


tính cho mắt khi sử dụng kính. Các dung dịch với nồng độ trên 0.03% (khối lƣợng/ thể
tích) đƣợc tra trên mắt, cần phải giám sát y tế ngay lập tức.
Các kích ứng tại chỗ nhƣ cổ họng, thực quản, dạ dày và ruột có thể xảy ra sau
khi tiếp xúc với các dung dịch mạnh có nồng độ cao trên 0,1% khối lƣợng/ thể tích.
Liều lƣợng Benzalkonium Chloride đƣờng uống gây tử vong ở ngƣời đã đƣợc tính
tốn là từ 1–3 g. Các tác dụng không mong muốn sau khi uống bao gồm nôn mửa,
ngất và hôn mê. Liều độc hại có thể dẫn đến tê liệt các cơ hơ hấp, khó thở và tím tái
cơ thể.
Các mức liều gây độc trên chuột cống và thỏ:
LD50 (mouse, oral): 150 mg/kg
LD50 (rat, IP): 14.5 mg/kg
LD50 (rat, IV): 13.9 mg/kg

LD50 (rat, oral): 300 mg/kg
LD50 (rat, skin): 1.42 g/kg
2.12. Các biện pháp an tồn
Tn theo các hƣớng dẫn thích hợp với các hoàn cảnh và khối lƣợng
Benzalkonium Chloride sử dụng. Benzalkonium Chloride gây kích ứng trên da, mắt
và việc sử dụng lại trên da có thể gây ra các phản ứng quá mẫn. Dung dịch
Benzalkonium Chloride đậm đặc vơ tình đổ trên da có thể gây ra các ăn mịn da tổn
thƣơng với hoại tử sâu và sẹo. Khi đó cần đƣợc rửa ngay lập tức với nƣớc và các dung
dịch xà phịng. Găng tay, kính bảo hộ và các trang phục thích hợp nên đƣợc sử dụng.

16


CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA BENZALKONIUM CHLORIDE TRONG
LĨNH VỰC HÀNG TIÊU DÙNG
5],[6]

3.1. Trong dƣợc phẩm [3],[4],[

Benzalkonium Chloride có tác dụng làm chất bảo quản, chất sát khuẩn, chất
khử trùng, tác nhân tăng độ tan và làm ƣớt.

Hình 3.1 Chức năng của Benzalkonium Chloride
Benzalkonium Chloride là hợp chất amoni bậc bốn đƣợc sử dụng trong các
công thức dƣợc phẩm với vai trò làm chất bảo quản kháng khuẩn trên các chế phẩm
bôi da (ức chế sự phát triển vi nấm, vi khuẩn) tƣơng tự nhƣ các chất diện hoạt cation
khác nhƣ cetrimide.
Trong pha chế các dạng bào chế dùng cho mắt, Benzalkonium Chloride là một
trong những chất chất bảo quản đƣợc sử dụng phổ biến nhất với nồng độ khoảng 0.01
đến 0.02% (khối lƣợng/ thể tích). Thơng thƣờng, nó đƣợc sử dụng phối hợp với các tá

dƣợc bảo quản hoặc các chất hiệp đồng nhƣ disodium edetate với nồng độ 0,1% (khối
lƣợng/ thể tích) để tăng cƣờng khả năng ức chế sự phát triển của các chủng
Pseudomonas.
17


Trong các công thức thuốc tại mũi hoặc tai, nồng độ sử dụng của
Benzalkonium Chloride từ 0.002 đến 0.02% (khối lƣợng/ thể tích), đơi khi có thể phối
hợp thêm với thimerosal với nồng độ 0.002 đến 0.005%. Benzalkonium Chloride
0.01% (khối lƣợng/ thể tích) cũng đƣợc sử dụng làm chất bảo quản trong các sản
phẩm thuốc tiêm thể tích nhỏ.
Ngồi ra, Benzalkonium Chloride cũng đƣợc sử dụng trong các công thức
thuốc để tăng khả năng thấm tại chỗ của lorazepam.
Các nghiên cứu của Benzalkonium Chloride trong Dƣợc phẩm

Hình 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu của Benzalkonium Chloride
Tên nghiên cứu: tối ƣu hóa sự tƣơng tác giữa benzakonium và hai dƣợc chất
dicophelac và ibuprofen để pha chế các hỗn dịch nano dùng cho mắt.
Các tác giả: Deepika Tak , Rimpy , Tarun Kumar , Munish Ahuja
Nội dung nghiên cứu: các thuốc chống viêm không steroid (Nsaids) đƣợc sử
dụng phổ biến nhất trong điều trị các triệu chứng viêm mắt. Các thuốc này có thƣờng
18


có độ tan trong nƣớc kém và có tính axit yếu. Chúng tƣơng tác với các hợp chất chứa
amoni bậc bốn nhƣ cation Benzalkonium Chloride – chất đƣợc sử dụng phổ biến làm
chất bảo quản trong các công thức nhãn khoa, để tạo ra các phức hợp khơng hịa
tan. Để khắc phục tình trạng này, các chất làm tăng độ tan nhƣ polysorbate 80 (tween
80), muối lysine, tocopheryl polyethylene glycol succinate đã đƣợc sử dụng,… Việc
phối hợp này gây ra các triệu chứng khó chịu và ảnh hƣởng đến sự toàn vẹn của giác

mạc ngƣời sử dụng.
Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu của nghiên cứu này là tạo ra công thức nhãn
khoa khơng phá hủy, tƣơng thích, ổn định về mặt vi sinh đồng thời có các đặc tính
thấm tốt qua giác mạc. Sự tƣơng tác giữa natri diclofenac hoặc ibuprofen với
Benzalkonium Chloride đã đƣợc tối ƣu hóa bằng cách sử dụng các thiết kế thí nghiệm
tổng hợp trung tâm để pha chế các hỗn dịch nano bằng phƣơng pháp kết tụ.
Phƣơng pháp nghiên cứu: Các lô hỗn dịch nano đã đƣợc tối ƣu hóa đƣợc đánh
giá trong các nghiên cứu tính thấm qua giác mạc ex vivo, kiểm tra hoạt lực chất bảo
quản và độ ổn định vật lý của chế phẩm. Nồng độ tối ƣu của Benzalkonium Chloride
cho các công thức hỗn dịch nano chứa diclofenac natri (0,1%, khối lƣợng trên thể
tích) và ibuprofen (0,1% khối lƣợng trên thể tích) đƣợc xác định là 0,002% (khối
lƣợng trên thể tích), với kích thƣớc hạt trung bình tƣơng ứng là 440 nm và 331
nm. Dạng bào chế hỗn dịch nano của natri diclofenac và ibuprofen tạo ra tính thấm
qua giác mạc ex vivo cao hơn 1,6 và 2,1 lần so với các dạng bào chế dung dịch nƣớc
thông thƣờng tƣơng ứng của chúng. Ngoài ra, nồng độ Benzalkonium Chloride đƣợc
sử dụng trong các công thức cho thấy hiệu quả bảo quản tốt.
Kết quả: Các công thức hỗn dịch nano đƣợc tối ƣu hóa của diclofenac và
ibuprofen đã đƣợc chứng minh có độ ổn định cao về mặt vật lý và an toàn về mặt vi
sinh với khả năng thấm qua giác mạc nhiều hơn so với các dạng bào chế dung dịch
thông thƣờng.
Một số công thức bào chế chứa Benzalkonium Chloride
Gel thuốc tra mắt pilocarbin hydroclorid:
Công thức:
19