CHẤT HOẠT ĐỘNG bề mặt CATION BENZALKONIUM CHLORIDE (BAC) và ỨNG DỤNG TRONG đời SỐNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO KẾT THÚC MÔN HỌC
HOẠT CHẤT BỀ MẶT

Đề tài: CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CATION
BENZALKONIUM CHLORIDE (BAC) VÀ ỨNG DỤNG
TRONG ĐỜI SỐNG

GVHD: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH
SVTH: NGUYỄN LÝ TRUNG TRINH

18139206

NHĨM THỨ 6 TIẾT 7

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2022


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

MỤC LỤC

MỤC LỤC ........................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................iv
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................v
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CATION ................1
BENZALKONIUM CHLORIDE ....................................................................................1

1.1 Lịch sử, tên gọi và phân loại của Benzalkonium Chloride .................................1
1.1.1 Lịch sử ............................................................................................................1
1.1.2 Tên gọi .............................................................................................................1
1.1.3 Định nghĩa........................................................................................................1
1.1.4. Phân loại .........................................................................................................1
1.1.5 Mã định danh quốc tế ......................................................................................2
1.2 Cấu trúc hóa học..................................................................................................2
1.3 Tính chất hóa lí của Benzalkonium Chloride......................................................2
1.4 Các chỉ tiêu hóa học và phương pháp xác định ..................................................3
1.4.1 Định tính Benzalkonium Chloride ...................................................................3
1.4.2 Định lượng Benzalkonium Chloride................................................................ 4
1.4.3 Giới hạn Acid – kiềm.......................................................................................4
1.4.4 Giới hạn độ tro Sulfat ......................................................................................4
1.4.5 Giới hạn Amin và các muối Amin ...................................................................4
1.4.6 Giới hạn nước ..................................................................................................5
1.5 Phương pháp tổng hợp Benzalkonium Chloride .................................................5
1.6 Phương pháp bảo quản và độ ổn định Benzalkonium Chloride .........................5
CHƯƠNG II: CÁC TÍNH CHẤT PHỔ BIẾN CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
BENZALKONIUM CHLORIDE ....................................................................................7
2.1 Tính chất kháng khuẩn ........................................................................................7
2.2 Tính tương hợp ....................................................................................................9
2.3 Tính suy thối ......................................................................................................9
2.4 Tính gây độc ........................................................................................................9
i


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CATION
BENZALKONIUM CHLORIDE ..................................................................................11
3.1 Ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe. ..........................................11

3.1.1 Thuốc nhỏ mắt ............................................................................................... 11
3.1.2 Trong thuốc mũi ............................................................................................ 11
3.1.3 Trong các sản phẩm thuốc .............................................................................12
3.2 Ứng dụng trong sản phẩm trong sóc cá nhân ....................................................12
3.2.1 Trong dầu gội, dầu xả ....................................................................................12
3.2.2 Trong sữa rửa mặt ..........................................................................................13
3.2.3 Trong mỹ phẩm.............................................................................................. 13
3.3 Ứng dụng trong tẩy rửa và diệt khuẩn .............................................................. 13
3.3.1 Xử lí nước ni trồng thủy sản ......................................................................13
3.3.2 Trong dung dịch và gel rửa tay ......................................................................14
3.3.3 Sử dụng trong thuốc sát khuẩn trong y tế ......................................................15
3.4

Một số nghiên cứu và trích dẫn về ứng dụng của Benzalkonium Chloride ....15

3.4.1 Tối ưu hóa sự tương tác giữa Benzalkonium Chloride và 2 dược chất
Dicophelac và Ibuprofen để pha chế các hỗn dịch Nano dùng cho mắt.................15
3.4.2 Vơ hiệu hóa SARS-CoV-2 bằng 2 chất khử trùng tay gốc Benzalkonium
Chloride. .................................................................................................................16
3.5

Độ an toàn và tác dụng phụ trong các ứng dụng ..............................................17

KẾT LUẬN ...................................................................................................................19
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 20

ii


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Chất hoạt động bề mặt Benzalkonium Chloride .............................................1
Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của Benzalkonium Chloride ................................................2
Hình 1.3: Cấu trúc hóa học của Methylbenzamine và Methyl Chloride .........................5
Hình 3.1: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong sản phẩm chăm sóc sức khỏe 12
Hình 3.2: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong sản phẩm chăm sóc cá nhân ..13
Hình 3.3: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong ni trồng .............................. 14
Hình 3.4: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong nước rửa tay ..........................14
Hình 3.5 Nghiên cứu ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong thuốc nhỏ mắt ......16
Hình 3.6 Nghiên cứu ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong nước rửa tay ........17

iii


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn Benzalkonium Chloride trong dược điển các nước ......................8
Bảng 2.2: Bảng liệt kê dữ liệu độc cấp tính ....................................................................9

iv


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ và tiên tiến của khoa học kỹ thuật cùng với
cầu về các sản phẩm từ sức khỏe và làm đẹp của con người ngày càng tăng cao, thì hàng
lọt các sản phẩm của khoa học đã ra đời và các giá cả và công dụng khác nhau đáp ứng

đầy đủ nhu cầu của nhiều người dùng khác nhau.
Việc áp dụng các chất hoạt động bề mặt vào nhiều sản phẩm khác nhau của đời
sống đã được phát hiện như một bước tiến vượt bậc trong việc làm hoàn thiện và tốt hơn
các sản phẩm đó nhờ các cơng năng mà chất hoạt động bề mặt mang lại như: làm ổn
định, làm mềm, dễ thẩm thấu…
Các chất hoạt động bề mặt với nhiều dòng khác nhau từ: Cation, Anion, Non Ion
đang cực kì phát triển trên thị trường trong nhiều sản phẩm khác nhau. Đặc biệt, trong
thời kì bùng phát dịch hiện nay thì các sản phẩm nước rửa tay có chứa chất hoạt động
bề mặt Cation có tác dụng diệt khuẩn đang là chủ đề được quan tâm hiện nay. Trong đó,
chất hoạt động bề mặt Cation được sử dụng phổ biến nhất trong nước rửa tay là
Benzalkonium Chloride.
Tuy nhiên, ngồi cơng dụng diệt khuẩn thì Benzalkonium Chloride cịn có nhiều
cơng dụng của một chất hoạt động bề mặt Cation được áp dụng trong nhiều sản phẩm
và lĩnh vực khác mà có thể nhiều người chưa tìm hiểu hết. Đó là lí do em chọn đề tài là
“Chất hoạt động bề mặt Cation Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống”

v


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
CATION
BENZALKONIUM CHLORIDE
1.1 Lịch sử, tên gọi và phân loại của Benzalkonium Chloride
1.1.1 Lịch sử [1]
Một hợp chất hữu cơ bắt đầu được đưa vào sử dụng vào năm 1935. Tiêu thụ toàn
cầu vào năm 2005 vào khoảng gần 2 triệu tấn với nhiều mục đích khác nhau như xử lý
vải sợi, giấy, xử lý nước, vệ sinh dụng cụ y tế, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản.
1.1.2 Tên gọi [2]

Tên gọi khác: N-Alkyl-N-benzyl-N, Alkyldimethylbenzylammonium Chloride, Ndimethylammonium Chloride.
Tên viết tắt: ADBAC, BC50, BC80, BZK, BKC, BAK, BAC.
Tên dùng trong thương mại: Zephiran

1ahHình 1.1. Chất hoạt động bề mặt Benzalkonium Chloride
1.1.3 Định nghĩa[3]
Benzalkonium Chloride là chất hoạt động bề mặt cation. Thuộc nhóm muối hữu
cơ được xếp vào hợp chất Amoni bậc bốn. Benzalkonium Chloride là hỗn hợp các muối
alkylbenzyldimethylamoni Chloride, mạch alkyl có từ 8 đến 18 carbon. Chế phẩm phải
chứa từ 95% đến 104% các muối Alkylbenzyldimethylamoni Chloride, tính theo
C22H40ClN đối với chế phẩm khan.
1.1.4. Phân loại [4]
Benzalkonium Chloride có 3 loại sử dụng chính bao gồm:
1


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Chất diệt khuẩn
Chất hoạt động bề mặt cation
Chất chuyển pha
1.1.5 Mã định danh quốc tế
Số CAS: 8001-54-5
Số EC: 264-151-6
Số RTECS: BO3150000
Số UNII: F5UM2KM3W7
1.2 Cấu trúc hóa học [5]
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 như n-C12H25, n-C14H29, và n-C16H33.
Benzalkonium Chloride là một chất tác động bề mặt chứa nguyên tử nitơ tích điện

dương có thể liên kết với 4 gốc hữu cơ và một nhóm Acid. Nhóm hữu cơ có thể là alkyl,
aryl, aralkyl. Chúng được tổng hợp từ một amin và một tác nhân alkyl.
Hệ số phân bố: hệ số phân bố giữa octanol: nước biến đổi theo chiều dài của nhóm
alkyl với 9.98 C12, 32.9 với mạch 14 và 82.5 với mạch 16 carbon.

2Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của Benzalkonium Chloride

1.3 Tính chất hóa lí của Benzalkonium Chloride [6]
Hình dạng và màu sắc: Benzalkonium Chloride tồn tại ở dạng bột vơ định hình
màu trắng (Độ tinh khiết cao) đến màu vàng nhạt (Khơng tinh khiết). Dung dịch có thể
tồn tại ở dạng gel đặc hoặc dạng vẩy sền sệt.

2


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Độ hòa tan: Benzalkonium Chloride tthực tế không tan trong ether, rất tan trong
acetone, ethanol (95%), methanol, propanol và nước. Dung dịch nước của
Benzalkonium Chloridee tạo bọt khi lắc, có sức căng bề mặt thấp và có các tính chất
chất tẩy rửa cũng như nhũ hóa.
Mùi vị: Dung dịch Benzalkonium Chloride cơ đặc có vị đắng và mùi giống thơm
nhẹ như mùi hạnh nhân. Benzalkonium Chloride có tính hút ẩm, và sờ giống xà phịng.
Các thơng số khác:
Độ acid/ bazo: dung dịch 10% (khối lượng/ thể tích) cho pH từ 5 đến 8.
Khối lượng riêng: xấp xỉ 0.98 g/ cm3 tại 20o C.
Nhiệt độ nóng chảy: xấp xỉ 40 oC
Phổ hồng ngoại: có khả năng hấp thụ tia IR nên có phổ IR đặc trưng với các đỉnh
hấp thụ tại 1214, 1475, 1651, 1672, 1728, 1745, 1968, 2002, 2141, 2128, 2175, 2292,
2324, 2309, 2348. Hình dưới đây là phổ hấp thụ hồng ngoại của Benzalkonium Chloride.
Điểm chớp cháy: 250 °C (482 °F)

1.4 Các chỉ tiêu hóa học và phương pháp xác định [7]
1.4.1 Định tính Benzalkonium Chloride
Pha chế dung dịch Benzalkonium Chloride: hịa tan 1,0 g chế phẩm Benzalkonium
Chloride trong nước khơng có carbon dioxyd và pha loãng thành 100 ml với cùng dung
mơi.
Các phương pháp định tính


Phương pháp 1: Hịa tan 80 mg chế phẩm trong nước và pha loãng bằng nước

thành 100 ml. Phổ hấp thụ tử ngoại của dung dịch, đo từ 220 nm đến 350 nm, có 3 cực
đại hấp thụ ở 257 nm; 263 nm và 269 nm và một vai ở khoảng 250 nm.


Phương pháp 2: Lấy 2 ml dung dịch Benzalkonium Chloride, thêm 0,1 ml Acid

Acetic băng thêm từng giọt một cho đến hết 1 ml dung dịch natri Tetraphenylborat 1%.
Tạo tủa trắng. Lọc. Hòa tan tủa trong một hỗn hợp gồm 1 ml Aceton và 5 ml Ethanol
96% bằng cách đun nóng khơng q 70 oC. Thêm nước từng giọt một vào dung dịch
đang nóng cho đến khi dung dịch hơi đục. Đun nóng nhẹ cho đến khi dung dịch trong
và để nguội. Tạo tủa tinh thể trắng. Lọc. Rửa các tinh thể này 3 lần, mỗi lần 10 ml nước
và làm khô trong chân không trên Diphospho Pentoxyd hoặc Silica gel khan ở nhiệt độ
khơng q 50 oC. Các tinh thể này nóng chảy ở 127 oC đến 133 oC.

3


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống


Phương pháp 3: Lấy 5 ml dung dịch Natri Hydroxyd loãng, thêm 0,1 ml dung

dịch xanh Bromophenol và 5 ml Cloroform. Lắc. Lớp Cloroform không màu. Thêm 0,1
ml dung dịch Benzalkonium Chloride và lắc. Lớp Cloroform có màu xanh.


Phương pháp 4: Lấy 2 ml dung dịch Benzalkonium Chloride, thêm 1 ml dung

dịch Acid nitric 12,5% (TT). Tạo tủa trắng, thêm 5 ml Ethanol 96%, tủa tan.
1.4.2 Định lượng Benzalkonium Chloride
Hoà tan 2g chế phẩm Benzalkonium Chloride trong nước và pha loãng bằng nước
đủ 100ml. Lấy 25ml dung dịch này cho vào một bình gạn, thêm 25 ml Cloroform, 10 ml
dung dịch Natri Hydroxyd 0,1 N và 10 ml dung dịch Kali Iodid (50 g/l) vừa mới điều
chế. Lắc mạnh. Để yên phân lớp, bỏ lớp Cloroform. Lắc lớp nước với Cloroform 3 lần,
mỗi lần 10 ml. Loại bỏ các lớp cloroform. Cho vào lớp nước 40 ml acid hydrocloric. Để
nguội và chuẩn độ bằng dung dịch Kali Iodat 0,05 M (CĐ) cho đến khi màu nâu đậm
gần như biến mất. Thêm 2 ml Cloroform và tiếp tục vừa lắc mạnh vừa chuẩn độ cho đến
khi lớp Cloroform không thay đổi màu. Tiến hành chuẩn độ mẫu trắng (hỗn hợp gồm
10,0 ml dung dịch Kali Iodid (50 g/l) vừa mới điều chế, 20 ml nước và 40 ml Acid
Hydrocloric.
Sau khi định lượng mẫu trắng, ta được công thức tương đương: 1 ml dung dịch
Kali Iodat 0,05 M (Chuẩn độ) tương đương với 35,4 mg C22H40ClN.
1.4.3 Giới hạn Acid – kiềm
Lấy 50 ml dung dịch Benzalkonium Chloride, thêm 0,1 ml dung dịch đỏ tía
Bromocresol. Để làm thay đổi màu của chỉ thị, không được dùng quá 0,1 ml dung dịch
Acid Hydrocloric 0,1 N (Chuẩn độ) hoặc 0,1 ml dung dịch Natri Hydroxyd 0,1 N (Chuẩn
độ).
1.4.4 Giới hạn độ tro Sulfat
Không quá 0,1%. Xác định trên 1g chế phẩm.
1.4.5 Giới hạn Amin và các muối Amin

Hoà tan 5g chế phẩm trong 20 ml của một hỗn hợp gồm 3 thể tích dung dịch Acid
Hydrocloric 1 N và 97 thể tích Methanol bằng cách đun nóng. Thêm 100 ml 2-Propanol.
Cho khí Nitơ sục chậm qua dung dịch. Thêm từ từ 12ml dung dịch Tetrabutylamoni
Hydroxyd 0,1 M (Chuẩn độ) và ghi đường cong chuẩn độ đo điện thế. Nếu đường cong
chuẩn độ có hai điểm uốn thì thể tích chất chuẩn thêm vào giữa hai điểm uốn khơng
được lớn hơn 5 ml. Nếu đường cong chuẩn độ không có điểm uốn nào, có nghĩa chế
4


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
phẩm không phù hợp với phép thử. Nếu đường cong chuẩn độ có một điểm uốn, làm lại
phép thử, nhưng thêm 3 ml dung dịch Dimethyldecylamin (25,0 g/l) trong 2- Propanol
trước khi chuẩn độ. Nếu sau khi thêm 12 ml dung dịch chuẩn mà đường cong chuẩn độ
chỉ có một điểm uốn thì phép thử không phù hợp với chế phẩm.
1.4.6 Giới hạn nước
Không quá 10%. Xác định bằng thuốc thử Karl – Fisher trên 0,3g chế phẩm.
1.5 Phương pháp tổng hợp Benzalkonium Chloride
Benzalkonium Chloride được tạo thành nhờ phản ứng của dung dịch Alkyl-NMethylbenzamine với Methyl Chloride trong dung mơi hữu có thích hợp để tạo ra sự
ngưng tụ của các hợp chất bậc 4 khi chúng được tạo thành.

3 Hình 1.3: Cấu trúc hóa học của Methylbenzamine và Methyl Chloride
1.6 Phương pháp bảo quản và độ ổn định Benzalkonium Chloride
Benzalkonium Chloride là chất hút ẩm và bị mất ổn định dưới tác dụng của ánh
sáng, khơng khí và các kim loại.
Dụng dịch của Benzalkonium Chloride ổn định trong khoảng pH và nhiệt độ rộng.
Do đó nó có thể được tiệt khuẩn bằng phương pháp nhiệt ẩm (121 oC trong 12 phút) mà
khơng mất hoạt tính. Dung dịch có thể được bảo quản trong khoảng thời gian dài tại
nhiệt độ phòng. Dung dịch pha loãng được bảo quản trong các thùng chứa làm từ
Polyvinyl Chloride hoặc Polyurethane Foam có thể làm mất hoạt tính kháng vi sinh vật.

5


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Benzalkonium Chloride với số lượng lớn lên được bảo quản trong các dụng cụ
chắn khí tốt, chắn ánh sáng và khơng tiếp xúc với các kim loại trong môi trường khô và
mát

6


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

CHƯƠNG II: CÁC TÍNH CHẤT PHỔ BIẾN CỦA CHẤT HOẠT
ĐỘNG BỀ MẶT BENZALKONIUM CHLORIDE
2.1 Tính chất kháng khuẩn
Phổ kháng khuẩn: Benzalkonium Chloride có hoạt tính chống lại phổ rộng của các
vi khuẩn, vi nấm, nấm men. Nó được chứng minh là có hoạt tính với vi khuẩn gram
dương 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 như 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 lượng/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 được tăng cường 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. Benzalkonium Chloride bị bất hoạt bởi các vi khuẩn
sinh bào tử và nấm mốc nhưng 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.
Cơ chế kháng khuẩn: Hoạt tính diệt khuẩn lớn nhất được liên kết với các dẫn xuất
C12 Dodecyl và C14 Myristyl Alkyl. Cơ chế của hoạt động diệt khuẩn, diệt vi sinh vật
được cho là do sự phá vỡ các tương tác giữa các phân tử. Điều này có thể gây ra sự phân
ly các lớp kép Lipid màng tế bào, làm tổn hại đến việc kiểm sốt tính thẩm thấu của tế
bào và gây rò rỉ các chất bên trong tế bào. Các phức hợp phân tử sinh học khác trong tế
bào vi khuẩn cũng có thể trải qua q trình phân ly. Các Enzym, vốn kiểm soát tốt một
loạt các hoạt động hô hấp và trao đổi chất của tế bào, đặc biệt dễ bị vơ hiệu hóa. Các
tương tác quan trọng giữa các phân tử và cấu trúc bậc ba trong các hệ thống sinh hóa
đặc biệt cao như vậy có thể dễ dàng bị phá vỡ bởi các chất hoạt động bề mặt Cation.[8]
Tiêu chuẩn trong dược điển: Chuyên luận của Benzalkonium Chloride có trong
một số Dược điển như Dược 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 nước, Amin tự do, tỷ lệ các thành phần gốc Alkyl, phần trăm chất
7


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
tan trong Ether dầu hỏa, Benzyl Alcohol, Benzal Dehyd, định lượng khi làm khô về tỉ
lệ của các Alkyl so với tổng các Alkyl.[9]
1 Bảng 2.1 Tiêu chuẩn Benzalkonium Chloride trong dược điển các nước
Dược điển Nhật

Dược điển Châu

Dược điển Mỹ

XV

Âu 6.4

USP 32 – NF 27

Định tính

+

+

+

Tính chất

+

+

-

Độ Acid/Bazo

-

+

-

Cảm quan dung dịch

+

+

-

Hàm ẩm

=<15%

=<10%

=<15%

Cắn sau phân hủy

=<0.2%

-

=<2%

Tro sulfate

-

=<0.1%

-

-

-

+

-

+

+

-

+

+

=<1%

-

-

Belzyl alcolhol

-

=<0.5%

-

Benzal Dehyd

-

=<0.15%

-

Chloromethyl Benzen

-

=<0.05%

-

Tỷ lệ của n-C12H25

-

-

>=40%

Tỷ lệ của n-C14H29

-

-

>=20%

-

-

>=70%

95 – 105%

95 – 104%

97 – 103%

Thử nghiệm

Phần không tan trong
nước
Amin tự do
Tỷ lệ thành phần gốc
Alkyl
Phần trăm chất tan
trong ether dầu hỏa

Tỷ lệ của n-C12H25 và
Tỷ lệ của n-C14H29
Tổng nồng độ Alkyl

8


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

2.2 Tính tương hợp
Benzalkonium Chloride không tương 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 Sulfate, các hỗn hợp cao su hoặc nhựa.
Benzalkonium Chloride cũng được phát hiện là có khả năng hấp phụ lên các màng
lọc từ các nguyên liệu khác nhau đặc biệt những cái sơ nước và nhiều Anion.
2.3 Tính suy thối [10]
Q trình phân giải Benzalkonium Chloride theo sau các bước khử Enzym, quá
trình Dealkyl hóa và khử Metyl liên tiếp tạo ra Benzyl Chloride, Alkyl Dimetyl Amin,
Dimetyl Amin, Ankan mạch dài và Amoniac. Các chất trung gian, sản phẩm chính và
phụ sau đó có thể bị phân hủy thành CO2, H2O, NH3 và Cl–. Bước đầu tiên để phân hủy
sinh học BAC là sự phân hạch hoặc tách chuỗi Alkyl từ Nitơ bậc bốn như thể hiện trong
sơ đồ. Điều này được thực hiện bằng cách tách Hydro khỏi chuỗi Alkyl bằng cách sử
dụng một gốc Hydroxyl dẫn đến một gốc Carbon ở trung tâm. Điều này dẫn đến Benzyl
Dimetyl Amin là chất trung gian đầu tiên và Dodecanal là sản phẩm chính.
Từ đây, Benzyl Dimetyl amin có thể bị oxy hóa thành Acid Benzoic bằng q trình
Fenton. Nhóm Trimetyl Amin trong Dimetylbenzylamin có thể bị phân cắt để tạo thành
Benzyl có thể bị oxi hóa thêm thành Acid Benzoic. Acid Benzoic sử dụng q trình
Hydroxyl hóa (thêm một nhóm Hydroxyl) để tạo thành Acid p-Hydroxybenzoic.
Benzyldimetylamin sau đó có thể được chuyển đổi thành Amoniac bằng cách thực hiện
khử Metyl hai lần, trong đó loại bỏ cả hai nhóm Metyl, tiếp theo là khử Enzym, loại bỏ
nhóm Benzyl bằng cách sử dụng Hydro hóa. Biểu đồ thể hiện các con đường được đề
xuất của quá trình phân hủy sinh học BAC cho cả vùng kỵ nước và ưa nước của chất

hoạt động bề mặt. Vì Stearalkonium Chloride là một loại BAC, nên quá trình phân hủy
sinh học sẽ diễn ra theo cách tương tự.
2.4 Tính gây độc
RTECS liệt kê dữ liệu độc cấp tính như sau: [11]
2 Bảng 2.2: Bảng liệt kê dữ liệu độc cấp tính
Sinh vật

Liệu trình tiếp xúc
9

Liều lượng


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Chuột

Mạch

13.9 mg/kg

Rat

Uống

240 mg/kg

Chuột

Trong phúc mạc

14.5 mg/kg

Chuột

Tiêm dưới da

400 mg/kg

Chuột

Tiêm dưới da

64 mg/kg

Benzalkonium Chloride là chất gây kích ứng da người và mắt. Nó là chất độc
đường hô hấp, chất độc miễn dịch, chất độc đường tiêu hóa và chất độc thần kinh.
Cơng thức Benzalkonium Chloride để sử dụng cho người tiêu dùng là dung dịch
loãng. Các dung dịch đậm đặc rất độc đối với con người, gây ăn mịn, kích ứng da và
niêm mạc, tử vong nếu dùng trong cơ thể với lượng vừa đủ. 0,1% là nồng độ tối đa của
Benzalkonium Chloride khơng gây kích ứng ban đầu trên da ngun vẹn hoặc hoạt động
như một chất gây mẫn cảm.[12]
Ngộ độc bởi Benzalkonium Chloride đã được ghi nhận trong tài liệu. Một nghiên
cứu điển hình năm 2014 mơ tả chi tiết về việc uống phải tới 8,1 oz (240ml)
Benzalkonium Chloride 10% ở một người đàn ông 78 tuổi gây tử vong cũng bao gồm
bản tóm tắt các báo cáo trường hợp đã được công bố hiện tại về việc nuốt phải
Benzalkonium Chloride. Trong khi phần lớn các trường hợp là do nhầm lẫn về thành
phần của vật chứa, một trường hợp cho rằng việc pha lỗng Benzalkonium Chloride
trong nhà thuốc khơng chính xác là nguyên nhân gây ngộ độc cho hai trẻ sơ sinh. Vào
năm 2018, một y tá Nhật Bản đã bị bắt và thừa nhận đã đầu độc khoảng 20 bệnh nhân
tại một bệnh viện ở Yokohama bằng cách tiêm Benzalkonium Chloride vào túi nhỏ giọt

tĩnh mạch của họ. [13]
Ngộ độc Benzalkonium Chloride ở vật nuôi trong nhà đã được công nhận là do
tiếp xúc trực tiếp với các bề mặt được làm sạch bằng chất khử trùng sử dụng hoạt chất
Benzalkonium Chloride.

10


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
CATION BENZALKONIUM CHLORIDE
Benzalkonium Chloride có một lịch sử lâu dài là chất hoạt đồng bề mặt Cation
được ứng dụng làm chất bảo quản trong ngành công nghiệp thực phẩm, chất khử trùng
và khử trùng bề mặt, cũng như chất khử trùng tay trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe.
Nó cũng đã được sử dụng như một chất kháng khuẩn trong gần 9 thập kỷ do hoạt động
kháng khuẩn phổ rộng của nó chống lại một số vi khuẩn, vi rút và nấm
3.1 Ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.[14]
3.1.1 Thuốc nhỏ mắt
Benzalkonium Chloride có tính hoạt động bề mặt nên nó vừa có tác dụng sát khuẩn
vừa có tác động làm tăng tính thấm của giác mạc đối với dược chất trong thuốc nhỏ mắt,
tăng khả năng hấp thu được chất qua giác mạc. Benzalkonium Chloride thường được
dùng làm chất sát khuẩn trong thuốc nhỏ mắt với nồng độ 0,01 – 0,02%. Benzalkonium
Chloride thường dùng phối hợp cùng với Dinatri Edetat có tác dụng loại các ion Ca2+,
Mg2+ ra khỏi màng tế bào vi khuẩn, làm tăng khả năng thấm của Benzalkonium Chloride
vào trong tế bào vi khuẩn, làm tăng hiệu quả diệt khuẩn của Benzalkonium Chloride.
Benzalkonium Chloride: chất bảo quản, ức chế sự phát triển của vi khuẩn hoặc vi nấm
trong quá trình bảo quản của chế phẩm, đặc biệt đây là dạng bào chế gel- rất dễ bị nhiễm
vi sinh vật. Hơn nữa, đây là chế phẩm dùng cho mắt nên phải yêu cầu độ vô khuẩn.[15]
3.1.2 Trong thuốc mũi

Benzalkonium Chloride được xem là chất kháng khuẩn thường được dùng trong
thuốc xịt thông mũi như chất bảo quản. Ngồi ra việc thuốc co mạch Xylometazoline có
chứa Benzalkonium Chloride được chứng minh là có khả năng giảm đáng kể chứng
niêm mạc mũi.
Trong thuốc mũi (nhỏ mũi, xịt mũi), Benzalkonium Chloride được sử dụng với
nồng độ 0,002 – 0,02% w/v, thỉnh thoảng sẽ được sử dụng kết hợp với Thimerosal với
nồng độ 0,002 – 0,005%. Benzalkonium Chloride 0,01% w/v được sử dụng với vai trò
chất bảo quản cho thuốc tiêm thể tích nhỏ. Benzalkonium Chloride cũng tăng cường sự
hấp thu tại chỗ của Lorazepam.

11


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Tuy nhiên gần đây nhiều nghiên cứu chứng minh rằng, việc sử dụng Benzalkonium
Chloride trong thuốc nhỏ mũi lại gây ra tác dụng phụ là kéo dài cường độ niêm mạc mũi
ở người bệnh.[16]

4 Hình 3.1: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride
trong sản phẩm chăm sóc sức khỏe

3.1.3 Trong các sản phẩm thuốc
Benzalkonium Chloride cũng được sử dụng trong các công thức thuốc để tăng khả
năng thấm tại chỗ của Lorazepam.
Benzalkonium Chloride cũng có đặc tính hoạt động bề mặt, hịa tan pha Lipid của
màng nước mắt và tăng khả năng thẩm thấu thuốc, khiến nó trở thành tá dược hữu ích.
Benzalkonium Chloride là hợp chất Amoni bậc 4 được sử dụng trong các cơng
thức dược phẩm với vai trị làm chất bảo quản trên các chế phẩm bôi da (ức chế sự phát
triển vi nấm vi khuẩn) tương tự như các chất diện hoạt Cation khác như Cetrimide.
3.2 Ứng dụng trong sản phẩm trong sóc cá nhân [17] [18]

3.2.1 Trong dầu gội, dầu xả
Benzalkonium Chloride dùng để tạo nhũ tương trong các sản phẩm chăm sóc tóc,
bên cạnh đó chất hoạt động bề mặt Cation Benzalkonium Chloride cịn có khả năng biến
đổi các thành phần không thấy trong mỹ phẩm như: Diệt khuẩn, làm bong tóc và trung
hịa bớt điện tích âm của bề mặt tóc và giảm xoăn tóc, từ đó làm tóc mềm mại hơn. Minh
chứng cho khả năng này là việc Protein cấu thành tóc chứa nhiều Acid Glutaminic và
Aspartic Acid hơn Acid Amin Bazơ và có tính chất Anion khá hơn.
Benzalkonium Chloride liên kết với nang lơng tích điện âm của bạn, và đó là lý do
tại sao tóc bạn mềm mại ngay cả sau khi bạn xả sạch dầu xả.

12


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
3.2.2 Trong sữa rửa mặt
Benzalkonium Chloride được sử dụng phù hợp với môi trường pH thấp trong sữa
rửa mặt, giúp điều hòa đặc tính của hệ keo tốt hơn, tăng tính tạo bọt, ổn định hệ thống
lưỡng phần, giảm kích ứng bởi gốc sunfate gây ra, tăng độ nhớt cho sản phẩm sữa rửa
mặt.

5 Hình 3.2: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong sản
phẩm chăm sóc cá nhân

3.2.3 Trong mỹ phẩm
Benzalkonium Chloride cũng được sử dụng như là chất bảo quản phổ biến trong
mỹ phẩm.
3.3 Ứng dụng trong tẩy rửa và diệt khuẩn
3.3.1 Xử lí nước ni trồng thủy sản
Benzalkonium Chloride được dùng làm nguyên liệu để diệt khuẩn và diệt tảo, liều
lượng chung là 50-100mg / L. Như một tác nhân loại bỏ chất nhờn, liều lượng là 200300mg / L và có thể thêm một lượng thích hợp chất khử bọt Silicon khi cần thiết

Benzalkonium Chloride có thể được sử dụng cùng với các chất diệt nấm khác, chẳng
hạn như Isothiazolinone, Glutaraldehyde, Dithiocyanomethane…và có thể có tác dụng
hiệp đồng, nhưng nó khơng thể được sử dụng cùng với Chlorophenols. Sau khi thêm

13


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Benzalkonium Chloride, chất bẩn trong nước tuần hồn do q trình tách bỏ cần được
lọc hoặc loại bỏ kịp thời để tránh lắng đọng sau khi bọt biến mất.

6 Hình 3.3: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong nuôi trồng

3.3.2 Trong dung dịch và gel rửa tay [19]
Benzalkonium Chloride là chất hoạt động bề mặt Cation thể hiện các hoạt động
kháng khuẩn thông qua sự hấp phụ của chúng vào màng tế bào chất của vi khuẩn, làm
hỏng tính tồn vẹn cấu trúc màng tế bào. Do đó, chúng có thể vơ hiệu hóa vi khuẩn gram
dương và vi rút ưa mỡ. Benzalkonium Chloride được sử dụng trong nước rửa tay ngồi
cơng dụng kháng khuẩn thì cịn có vai trị như chất bảo quản đảm bảo nước rửa tay có
thời hạn sử dụng lâu hơn và duy trì tính ổn định của nước rửa tay chứa nước.

7 Hình 3.4: Ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong nước rửa tay

14


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
3.3.3 Sử dụng trong thuốc sát khuẩn trong y tế
Do có tính sát khuẩn cao nên ngoài việc được sử dụng làm chất hoạt động bề mặt
thì dung dịch Benzalkonium Chloride cịn được sử dụng để: Điều trị vết cắt nhỏ, vết

xước, và bỏng. Dung dịch Benzalkonium Chloride là một thuốc sát khuẩn tại chỗ, ngăn
ngừa nhiễm trùng.
3.4

Một số nghiên cứu và trích dẫn về ứng dụng của Benzalkonium Chloride

3.4.1 Tối ưu hóa sự tương tác giữa Benzalkonium Chloride và 2 dược chất
Dicophelac và Ibuprofen để pha chế các hỗn dịch Nano dùng cho mắt.[20]
Cơ sở: Thuốc chống viêm không Steroid được sử dụng phổ biến nhất trong điều
trị viêm mắt. Các loại thuốc này có khả năng hịa tan trong nước kém và có tính Acid
yếu. Chúng tương tác với hợp chất Amoni bậc bốn cation Benzalkonium Chloride, được
sử dụng làm chất bảo quản trong các công thức nhãn khoa, để tạo thành phức khơng hịa
tan. Để khắc phục tình trạng khơng tương thích này, các chất hịa tan như Polysorbate
80, muối Lysine, Tocopheryl Polyethylene Glycol Succinate được sử dụng, v.v. được
sử dụng khá khó chịu và ảnh hưởng đến sự tồn vẹn của giác mạc.
Mục tiêu: Mục tiêu của nghiên cứu này là tạo ra công thức nhãn khoa không phá
hủy, tương thích, ổn định về mặt vi sinh với các đặc tính thẩm thấu tốt của giác mạc.
Tương tác giữa Natri Diclofenac hoặc Ibuprofen với Benzalkonium Chloride đã được
tối ưu hóa bằng cách sử dụng thiết kế thí nghiệm tổng hợp trung tâm để chuẩn bị các
phân phối Nano bằng kết tủa Nano.
Phương pháp: Các lô phân phối Nano được tối ưu hóa đã được đánh giá để nghiên
cứu tính thẩm thấu của giác mạc ex vivo, kiểm tra thử thách chất bảo quản và độ ổn định
vật lý. Nồng độ tối ưu của Benzalkonium Chloride cho Diclofenac Natri (0,1%, w / v)
và Ibuprofen (0,1% w / v) được xác định là 0,002% (w / v), có kích thước hạt trung bình
tương ứng là 440 nm và 331 nm, tương ứng. Sự phân phối nano của Natri Diclofenac và
Ibuprofen cung cấp độ thẩm thấu giác mạc ex vivo cao hơn 1,6 và 2,1 lần so với các
dạng bào chế dung dịch nước thông thường tương ứng của chúng. Hơn nữa, nồng độ
Benzalkonium Chloride được sử dụng trong các công thức cho thấy hiệu quả bảo quản
thích hợp.
Kết quả: Các cơng thức kích thước nano được tối ưu hóa của Diclofenac và

Ibuprofen được phát hiện là ổn định về mặt vật lý và an toàn về mặt vi sinh với khả năng
thâm nhập giác mạc nhiều hơn so với các dạng bào chế dung dịch thông thường.
15


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

8 Hình 3.5 Nghiên cứu ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong thuốc nhỏ mắt

3.4.2 Vơ hiệu hóa SARS-CoV-2 bằng 2 chất khử trùng tay gốc Benzalkonium
Chloride.[21]
Cơ sở: CDC và WHO khuyến nghị các chất khử trùng tay chứa cồn để vơ hiệu hóa
Coronavirus-2 hội chứng hơ hấp cấp tính nghiêm trọng [SARS-CoV-2].
Mục tiêu: Benzalkonium Chloride [BAK] là một hoạt chất khử trùng tay khác có
thể được sử dụng để ứng phó với đại dịch toàn cầu. Việc triển khai các chất khử trùng
tay dựa trên BAK có thể làm giảm tình trạng thiếu hụt các sản phẩm có cồn và tăng các
lựa chọn vệ sinh tay ở những nơi có những ràng buộc về mặt xã hội, thể chất và độc tố
đối với việc sử dụng rượu.
Phương pháp: Hai chất khử trùng tay gốc BAK có bán trên thị trường, một loại
đậm đặc được pha loãng tại chỗ với nước và một sản phẩm sẵn sàng sử dụng, đã được
thử nghiệm về hoạt tính chống lại SARS-CoV-2 trong Thử nghiệm đình chỉ hoạt động
diệt vi rút theo tiêu chuẩn Châu Âu [EN14476]. Một cơng thức nước rửa tay có cồn 80%
do WHO và CDC khuyến nghị đã được thử nghiệm song song.
Kết quả: Cả hai công thức BAK đã chứng minh khả năng giảm SARS-CoV-2 ≥
4,0 log 10 trong 30 giây, đáp ứng tiêu chuẩn hoạt động EN14476 về hoạt tính diệt virus
chống lại SARS-CoV-2 và phù hợp với hiệu quả in vitro của chất sát trùng gốc Ethanol.

16

Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Kết luận: Những phát hiện này chỉ ra rằng công thức vệ sinh tay BAK thương mại
có thể là một phương tiện hữu hiệu khác để bất hoạt vi rút SARS-CoV-2 và có thể được
coi là lựa chọn để đối phó với đại dịch.

9 Hình 3.6 Nghiên cứu ứng dụng của Benzalkonium Chloride trong nước rửa tay

3.5

Độ an toàn và tác dụng phụ trong các ứng dụng
Benzalkonium Chloride được coi là chất không gây kích ứng, khơng gây q mẫn

và tương hợp trong các chế phẩm bôi lên da hoặc niêm mạc. Tuy nhiên, Benzalkonium
Chloride có liên quan đến các phản ứng bất lợi khi sử dụng trong một vài công thức bào
chế.
Độc tính trên tai có thể xảy ra khi Benzalkonium Chloride được nhỏ trên tai và sử
dụng kéo dài trên da có thể gây các kích ứng và dị ứng q mức- những trường hợp này
rất hiếm. Benzalkonium Chloride cũng được 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 người ít bị ảnh hưởng hơn mắt của thỏ nên nhiều dạng bào chế dùng trên mắt
trong công thức có chứa Benzalkonium Chloride với nồng độ 0.01% (khối lượng/ thể
tích) với vai trị là chất bảo quản.
17


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống
Benzalkonium Chloride cũng khơng thích hợp để làm chất bảo quản cho các dung

dịch được sử dụng cho việc bảo quản và rửa các kính áp trịng thân nước. Bởi vì
Benzalkonium Chloride có thể gắn lên các mắt kính này và sau đó sẽ tạo ra các độc tính
cho mắt khi sử dụng kính. Các dung dịch với nồng độ trên 0.03% (khối lượng/ thể tích)
được tra trên mắt, cần phải giám sát y tế ngay lập tức.
Các kích ứng tại chỗ như 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 lượng/ thể tích. Liều
lượng Benzalkonium Chloride đường uống gây tử vong ở người đã được tính tốn là từ
1–3 g. Các tác dụng không mong muốn sau khi uống bao gồm nôn mửa, ngất và hơn
mê. Liều độc hại có thể dẫn đến tê liệt các cơ hơ hấp, khó thở và tím tái cơ thể.

18


Benzalkonium Chloride và ứng dụng trong đời sống

KẾT LUẬN
Benzalkonium Chloride có nhiều ứng dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực của đời sống
từ: dược phẩm, mỹ phẩm, công nghiệp, chăn nuôi đến cả các sản phẩm đang được sử
dụng phổ biến trong thời kì đại dịch bùng phát hiện nay, đó là các sản phẩm nước khử
trùng, nước rửa tay, gel rửa tay…
Với nhiều tính chất khác nhau nên Benzalkonium Chloride là chất hoạt động bề mặt
Cation được sử dụng vào các sản phẩm với nhiều công dụng khác nhau như: Chất bảo
quản, chất sát trùng, chất ổn định, chất làm mềm…
Tuy nhiên, do có một vài tính chất gây độc và ảnh hưởng đến sức khỏe nên việc sử dụng
và ứng dụng Benzalkonium Chloride vào cuộc sống cần được nghiên cứu và nắm bắt rõ
đầy đủ thông tin về tính chất của sản phẩm này.

19