Nghiên cứu phân tích và đánh giá hàm lượng chất chống oxi hóa butyl hydroxytoluen (BHT) và butyl hydroxyanisol (BHA) trong bao bì đóng gói

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




TRẦN THỊ THU PHƯƠNG



NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ
HÀM LƯỢNG CHẤT CHỐNG OXI HOÁ BUTYL
HYDROXYTOLUEN (BHT) VÀ BUTYL
HYDROXYANISOL (BHA) TRONG BAO BÌ ĐÓNG GÓI



LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC





Hà Nội - 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




TRẦN THỊ THU PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ
HÀM LƯỢNG CHẤT CHỐNG OXI HOÁ BUTYL
HYDROXYTOLUEN (BHT) VÀ BUTYL
HYDROXYANISOL (BHA) TRONG BAO BÌ ĐÓNG GÓI

Chuyên ngành:
Hóa phân tích
Mã số:
60440118


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Từ Bình Minh




Hà Nội - 2015


III
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan Luận văn thạc sỹ khoa học với đề tài “Nghiên cứu phân tích và
đánh giá hàm lượng chất chống oxi hóa butyl hydroxytoluen (BHT) và butyl
hydroxyanisol (BHA) trong bao bì đóng gói” là công trình nghiên cứu của bản thân.
Các thông tin tham khảo dùng trong luận văn được lấy từ các công trình nghiên cứu có
liên quan và được nêu rõ nguồn gốc trong danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả

nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kì công trình
khoa học nào khác.

Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015
Học viên


Trần Thị Thu Phương


IV
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Từ Bình Minh đã
định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn và tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi
hoàn thành Luận văn này!
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy, cô của Bộ môn Hóa học
phân tích; đặc biệt là TS. Phạm Thị Ngọc Mai đã giúp đỡ, tạo điều kiện và cho tôi
nhiều lời khuyên giá trị trong thời gian tôi thực hiện Luận văn!
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo Viện Dệt may và các
anh chị, các bạn công tác tại Trung tâm thí nghiệm Dệt may, Viện Dệt may đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè của tập thể lớp cao học hoá K23,
đặc biệt là những người bạn trong nhóm hoá phân tích K23 đã giúp đỡ, động viên tôi
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia
sẻ mọi khó khăn cùng tôi.

Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015
Học viên

Trần Thị Thu Phương


V
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN III
LỜI CẢM ƠN IV
MỤC LỤC V
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VII
DANH MỤC HÌNH VIII
DANH MỤC BẢNG BIỂU IX
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4
1.1.

G
IớI THIệU Về CHấT CHốNG OXI HÓA HYDROXYTOLUENE BUTYLATED
(BHT)
VÀ
BUTYLATED HYDROXYANISOLE
(

BHA

) 4
1.1.1. Cấu tạo và tính chất lí hóa 4
1.1.2. Độc tính và liều lượng cho phép 5

1.1.3. Sản xuất & sử dụng 7
1.2.

G
IớI THIệU SƠ LƯợC Về MẫU PHÂN TÍCH
9
1.2.1. Sơ lược về LDPE và HDPE 9
1.2.2. Sự có mặt của các chất chống oxi hóa trong polyme 11
1.3.

M
ộT Số PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
BHT
VÀ
BHA 12
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 16
2.1.

Đ
ốI TƯợNG VÀ MụC TIÊU NGHIÊN CứU
16
2.2.

P
HƯƠNG PHÁP NGHIÊN CứU
16
2.2.1. Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích 16
2.2.2 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp 19
2.3.

Q
UY TRÌNH THựC NGHIệM
23
2.3.1. Quy trình xử lý mẫu trên nền LDPE 23
2.3.1. Quy trình xử lý mẫu trên nền HDPE 24
2.4.

T
HIếT Bị
,
HÓA CHấT
25
2.4.1. Thiết bị 25
2.4.2. Dụng cụ 25
2.4.3. Hoá chất, Chất chuẩn 25
2.5.

C
HUẩN Bị CÁC DUNG DịCH CHUẩN
26
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28


VI
3.1

T
ốI ƯU HÓA CÁC ĐIềU KIệN PHÂN TÍCH HAI CHấT CHốNG OXI HÓA
BHT
VÀ

BHA

TRÊN Hệ THốNG
GC-MS 28
3.1.1 Chọn điều kiện bơm mẫu, thông số cho hệ máy GC-MS 28
3.1.2 Khảo sát nhiệt độ cổng bơm mẫu 28
3.1.3 Khảo sát tốc độ dòng khí mang Heli 29
3.1.4 Khảo sát nhiệt độ buồng ion 30
3.1.5 Chế độ quan sát chọn lọc ion ( Selected Ion Monitoring-SIM) 31
3.1.6 Khảo sát thời gian lưu của các chất cần phân tích 32
3.2.

X
ÂY DựNG ĐƯờNG CHUẩN
,
XÁC ĐịNH
LOD,

LOQ
CủA THIếT Bị
37
3.2.1 Khảo sát xây dựng đường chuẩn xác định BHT và BHA 37
3.2.2 Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của thiết bị đối với
chất phân tích 38
LOD của thiết bị được xác định như mục 2.2.2 38
3.2.3 Độ lặp lại của thiết bị 38
3.3

K
HảO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIềU KIệN TÁCH CHấT PHÂN TÍCH RA KHỏI NềN MẫU

PHÂN TÍCH
39
3.3.1 Phân tích trên nền mẫu LDPE 40
3.3.2 Phân tích trên nền mẫu HDPE 52
3.4.

K
ếT QUả PHÂN TÍCH MộT Số MẫU THậT
62
3.4.1. Kết quả phân tích hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao bì đóng gói các
sản phẩm dệt may 62
3.4.2. Kết quả phân tích một BHT và BHA trong một số sản phẩm bao gói thực
phẩm 63
KẾT LUẬN 64
PHỤ LUC 66
PHổ KHốI LƯợNG CủA BHT, BHA VÀ MM CHế Độ SIM 66
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73




VII
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ADI Acceptable Daily Intake
Lượng vào hàng ngày có thể chấp
nhận được
ASTM
American Society for Testing

and Materials
Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm
Mỹ
BHA Butylated hydroxyanisole
BHT Butylated hydroxytoluene
CAS Chemical Abstracts Service Dịch vụ tóm tắt hoá chất
CTCT Công thức cấu tạo
CTPT Công thức phân tử
EI Electron ionization Ion hóa va đập điện tử
FAO
Food and Agriculture
Organization
Tổ chức Nông lương
FDA Food and Drug Administration
Cục quản lý Thực phẩm và Dược
phẩm Hoa Kỳ
GC-MS
Gas chromatography – Mas
spectrometry
Sắc kí khí ghép nối khối phổ
IDL Instrument Detection Limit Giới hạn phát hiện của thiết bị
IS Internal standard Chất nội chuẩn
JECFA
Joint FAO/WHO expert
committee on food additives
Ủy ban chuyên gia quốc tế về phụ
gia thực phẩm
KLPT Khối lượng phân tử
LOQ Limit of Quantity Giới hạn định lượng
MDL Method Detection Limit Giới hạn phát hiện của phương pháp

MSD
Mass spectrometry detector
Detector khối phổ
MM Methyl myristate
ND Not detected
Không phất hiện thấy (Nhỏ hơn giới
hạn phát hiện của phương pháp)
NCI Negative chemical ionization Ion hóa hóa học âm
ppb Part per billion Nồng độ / hàm lượng phần tỉ
ppm Part per million Nồng độ / hàm lượng phần triệu
SIM Selected ion monitoring Chế độ quan sát chọn lọc ion
UNEP
United Nations Environment
Programme
Chương trình môi trường Liên Hợp
Quốc
USDA
United States Department of
Agriculture
Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
WHO World Health Organization Tổ chức Y tế thế giới



VIII
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo hệ sắc kí khí khối phổ 19
Hình 3.1. Sắc đồ sự ảnh hưởng của diện tích pic vào nhiệt độ cổng bơm mẫu 29
Hình 3.2. Săc đồ sự ảnh hưởng của tốc độ dòng khí mang đến diện tích pic 30

Hình 3.3. Săc đồ sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng ion đến diện tích pic 31
Hình 3.4. Sắc đồ thời gian lưu của BHT, BHA và MM 33
Hình 3.7. Phổ khối lượng của BHA chế độ scan 35
Hình 3.8. Phổ khối lượng của BHA chế độ SIM 35
Hình 3.9. Phổ khối lượng của MM chế độ scan 36
Hình 3.10. Phổ khối lượng của MM chế độ SIM 36
Hình 3.11. Đồ thị sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết 40
Hình 3.12. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu 45
Hình 3.13. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu 48
Hình 3.14. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu 52
Hình 3.15. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu. 56
Hình 3.16. Sơ đồ tổng hợp các phương pháp chiết mẫu 61
Hình 3.17. Phương pháp chiết tối ưu cho cả 2 nền mẫu 62




IX
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý của BHT, BHA
5
Bảng 1.2. Sản lượng BHT ở một số nước trên thế giới
8
Bảng 1.3. Một số lĩnh vực chính sử dụng BHT
8
Bảng 1.4. Kí hiệu một số loại nhựa thông dụng
9
Bảng 1.5. Một số đặc tính vật lí của nhựa LDPE và HDPE
10
Bảng 1.6. Một số phương pháp phân tích BHT, BHA

14
Bảng 2.1. Cách chuẩn bị dung dịch chuẩn làm việc
26
Bảng 2.2. Cách chuẩn bị các dung dịch để dựng đường chuẩn
27
Bảng 3.1. Các mảnh phổ đặc trưng của BHT và BHA
31
Bảng 3.2: Các thông số tối ưu hóa cho quá trình chạy sắc kí
32
Bảng 3.5. Chương trình nhiệt độ của GC cho phân tích BHT, BHA
32
Bảng 3.4. Thời gian lưu và độ rộng cửa sổ thời gian lưu của BHT,BHA và nội chuẩn
MM
33
Bảng 3.5. Đường chuẩn của BHT
37
Bảng 3.6. Đường chuẩn của BHA
37
Bảng 3.7. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của các chất
38
Bảng 3.8. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 0,5ppm
38
Bảng 3.9. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 2,0ppm
39
Bảng 3.10. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 5,0ppm
39
Bảng 3.11. Khảo sát thời gian chiết mẫu
40
Bảng 3.12. Giới hạn phát hiện của BHT và BHA theo phương pháp lắc
41

Bảng 3.13. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
42
Bảng 3.14. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
42
Bảng 3.15. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
43
Bảng 3.16. Khảo sát thời gian chiết
44
Bảng 3.17. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
45
Bảng 3.18. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
46
Bảng 3.19. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
46
Bảng 3.20. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
47
Bảng 3.21. Khảo sát thời gian siêu âm
48
Bảng 3.22. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
49
Bảng 3.23. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
49
Bảng 3.24. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
50
Bảng 3.25. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
50


X
Bảng 3.26. Tổng kết 3 phương pháp chiết đối với mẫu LDPE

51
Bảng 3.27. Khảo sát thời gian siêu âm
52
Bảng 3.28. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
53
Bảng 3.29. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
54
Bảng 3.30. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
54
Bảng 3.31. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
55
Bảng 3.32. Khảo sát thời gian siêu âm
56
Bảng 3.33. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
57
Bảng 3.34. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
58
Bảng 3.35. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
58
Bảng 3.36. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
59
Bảng 3.37. Tổng kết 3 phương pháp chiết đối với mẫu LDPE
60
Bảng 3.38: Hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao bì áo sơ mi
62
Bảng 3.39 : Hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao gói thực phẩm
63

1
LỜI MỞ ĐẦU
Polyme được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống hiện đại, bao
gồm trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, y tế, đồ gia dụng, bao gói các sản
phẩm như thực phẩm, quần áo…Để nâng cao tính chất, tuổi thọ sử dụng, hạn chế sự
suy giảm về chất lượng …của polyme người ta thường cho thêm các chất phụ gia như
hoá dẻo, chống cháy, chống oxi hoá và nhiều loại chất phụ gia khác trong quá trình
chế tạo polyme. Việc lựa chọn phụ gia loại nào là phụ thuộc vào từng loại polyme và
mục đích sử dụng của chúng.
Tất cả các polyme thiên nhiên hay tổng hợp đều có phản ứng với oxi. Dưới
nhiều tác nhân khác nhau như ánh sáng, nhiệt, tác nhân hoá học, tác nhân sinh
học…các phản ứng oxi hoá xảy ra gây ra hiện tượng lão hoá polyme. Chính sự oxi hoá
này làm giảm tính chất polyme, giảm khả năng sử dụng của chúng. Các nhóm chất
chống oxi hoá thường được sử dụng trong polyme là nhóm phenolic, nhóm photphit
hữu cơ và nhóm dẫn xuất amin. Trong đó nhóm phenolic là được sử dụng phổ biến
hơn cả. Hai hợp chất điển hình trong nhóm chất chống oxi hoá này là butyl
hydroxytoluene (BHT) và butyl hydroxyanisole (BHA).
Bên cạnh những lợi ích mà những hoá chất này mang lại thì việc sử dụng chúng
không có kiểm soát cũng là vấn đề đáng lo ngại đối với sức khoẻ của chính chúng ta,
những người tiếp xúc trực tiếp, thường xuyên với những sản phẩm có thể có chứa hàm
lượng gây hại của chúng. Đặc biệt là đối với những vật liệu polyme được dùng để bao
gói thực phẩm, đồ uống, là những thứ sẽ trực tiếp đi vào cơ thể.
Liều lượng BHT cao ở các loài vật được thử nghiệm gây ra các ảnh huởng như
sau: làm tăng sự hấp thu iot ở tuyến giáp, tăng trọng lượng của tuyến trên thận, giảm
khối lượng của lá lách, làm chậm quá trình vận chuyển các axit hữu cơ, gây tổn
thương thận. Một số lượng lớn các nghiên cứu đã được tiến hành trên một vài loài để
xác định độc tính đối với sự sinh sản và phát triển. Những nghiên cứu về các chất sinh
ung thư cũng được tiến hành trên chuột. Kết quả cho thấy, BHT có thể là tác nhân xúc
tiến cho một vài chất sinh ung thư hóa học; tuy nhiên, tính xác đáng cho những ảnh

hưởng này đối với con người thì chưa rõ ràng và vẫn đang là vấn đề gây tranh cãi đối
với các nhà khoa học.


2
BHA hấp thụ qua thành ruột non, tham gia quá trình trao đổi chất, cũng là chất
nghi ngờ gây dị ứng và ung thư. Theo JECFA (Joint FAO/WHO expert committee on
food additives-Ủy ban chuyên gia quốc tế về phụ gia thực phẩm) thì ADI (Acceptable
Daily Intake-Lượng vào hàng ngày có thể chấp nhận được) cho BHT là dưới
0,125mg/kg thể trọng trong một ngày (mg/kg bw/day) còn BHA là dưới 0,5mg/k
bw/day. Theo FDA (Food and Drug Administration-Cục quản lý Thực phẩm và Dược
phẩm Hoa Kỳ) và USDA (United States Department of Agriculture-Bộ Nông nghiệp
Hoa Kỳ) thì hàm lượng tối đa cho phép của BHT, BHA trong thực phẩm là 0,02% và
0,01% tính theo phần trăm khối lượng chất béo.
Ngoài những tác hại về sức khoẻ như đã kể trên thì việc sử dụng không có sự
kiểm soát chặt chẽ BHT sẽ gây ra những thiệt hại to lớn về kinh tế đặc biệt trong
nghành may mặc thời trang vì lí do sau. Các sản phẩm may mặc thường được lưu giữ,
bảo quản trong các bao gói polyme, nếu các bao gói này có chứa BHT với hàm lượng
đáng kể thì cùng với sự có mặt của nitơ đioxit, độ ẩm cao do việc lưu trữ thường là
trong các nhà kho, có thể sinh ra nitrobenzen hoặc quinon là những hợp chất có màu
vàng, hợp chất này tiếp xúc với hàng dệt may lâu ngày sẽ dẫn đến tình trạng ố vàng
cho sản phẩm dẫn đến những thiệt hại kinh tế đáng kể.
Để tránh những tổn thất về kinh tế cũng như về sức khoẻ như đã kể trên, việc
kiểm tra hàm lượng BHT, BHA trong các sản phẩm polyme trước khi đưa vào sử dụng
là điều hết sức cần thiết. Hiện nay, ở nước ta mới tập trung nghiên cứu về các chất
chống oxi hoá tổng hợp BHT và BHA trong đối tượng mẫu thực phẩm. Tuy nhiên,
chưa có nhiều các nghiên cứu sâu trong đối tượng mẫu là các polyme bao gói thực
phẩm nói riêng và polyme làm bao bì đóng gói nói chung. Do đó, chúng tôi đã chọn đề
tài “Nghiên cứu phân tích và đánh giá hàm lượng chất chống oxi hóa butyl
hydroxytoluen (BHT) và butyl hydroxyanisol (BHA) trong bao bì đóng gói”

Luận văn này được thực hiện nhằm mục đích đóng góp một phần vào công tác
bảo vệ sức khỏe con người, một xu hướng mang tính thời đại của khoa học nói chung
và ngành hóa học phân tích nói riêng. Chúng tôi hướng đến việc nghiên cứu qui trình
phân tích BHT và BHA trong các đối tượng polyme làm bao bì đóng gói thực phẩm và
hàng may mặc. Việc tối ưu hóa một qui trình phân tích đáng tin cậy đối với các chất


3
này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra hàm lượng trong các đối tượng bao
bì, và hạn chế sự phơi nhiễm trong cơ thể người.
Đây là một chỉ tiêu phân tích tương đối mới và trên đối tượng phân tích chưa
được quan tâm nhiều trong các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam. Phương pháp phân
tích được chúng tôi sử dụng là phương pháp sắc kí khí khối phổ, đây là phương pháp
có độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác cao dùng cho phân tích lượng vết và siêu vết
các chất hữu cơ trong nền mẫu phức tạp. Trong khuôn khổ luận văn này, tôi nghiên
cứu về cách xác định hàm lượng BHT, BHA trong hai nền là nhựa LDPE (Low-
density polyethylene) và HDPE (High-density polyethylene ) trên thiết bị GC-MS.


4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về chất chống oxi hóa hydroxytoluene butylated (BHT) và
butylated hydroxyanisole ( BHA )
Hàng ngày, chúng ta đều chịu tác động của các hợp chất hoá học, chúng có trong
không khí mà chúng ta hít thở, trong nước mà chúng ta uống, thực phẩm mà chúng ta
ăn, đồ vật mà chúng ta tiếp xúc. Hoá chất hiện diện ở khắp mọi nơi. Nhóm phenolic là
một loại hợp chất hoá học được xem là phụ gia quan trọng đóng vai trò là chất chống
oxi hoá cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp hoá chất, sản xuất nhựa, dược
phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm…Hai hợp chất quan trọng nhất, được sử dụng nhiều nhất
trong nhóm phenolic này là BHT và BHA.

1.1.1. Cấu tạo và tính chất lí hóa
BHT còn được gọi là 2,6-bis (1,1-dimethylethyl)-4-methylphenol; 2,6-di-tert-
butyl-p-cresol hay 2,6-di-tert-butyl-4-methylpheno. BHT có công thức phân tử là
C15H24O. Các tính chất vật lý của chất này sẽ được trình bày trong bảng 1.1 [17,18].
BHA là hỗn hợp của 2 đồng phân là 3-tert-butyl-4-hydroxyanisole và 2-tert-
butyl-4-hydroxyanisole. Cũng được biết đến với tên gọi là BOA, tert-butyl-4-
hydroxyanisole, (1,1-dimethylethyl)-4-methoxyphenol, tert-butyl-4-methoxyphenol,
antioxyne B, và còn nhiều tên thương mại khác.



5
Bảng 1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý của BHT, BHA
BHT có tính chất tương tự như BHA nhưng có tính bền nhiệt hơn. Tuy nhiên,
cấu trúc không gian của BHT cồng kềnh hơn BHA ( do trong phân tử của BHT có 2
nhóm tert – butyl xung quanh nhóm – OH).
1.1.2. Độc tính và liều lượng cho phép
1.1.2.1. BHT
BHT được thử nghiệm trên loài gặm nhấm, chuột và người cho thấy khi BHT đi
vào cơ thể qua đường miệng sẽ được hấp thụ nhanh chóng qua dạ dày, ruột, sau đó sẽ
được thải ra ngoài theo nước tiểu và phân. Ở người, sự bài tiết BHT thông qua thận
cũng được thử nghiệm khi cho ăn với khẩu phần có chứa 40mg/kg thể trọng. Nghiên
cứu cho thấy 50% liều lượng này được bài tiết ra ngoài trong 24 giờ đầu, và 25% liều
lượng còn lại được bài tiết trong 10 ngày tiếp theo. Sự chuyển hóa thông qua con
đường oxy hóa; trong đó sự oxy hóa nhóm methyl trội ở loài gặm nhấm, thỏ và khỉ,
còn sự oxy hóa nhóm tert – butyl thì trội ở người.
Chất BHT BHA
CTPT C
15
H

24
O C
11
H
16
O
2

KLPT 220,35gmol
-1
180,24gmol
-1
Tên hóa học
2,6-di-tert-butyl-p-cresol
Hydroxytoluene butylated
Butylated hydroxyanisole

CTCT


Trạng thái tồn tại Bột màu trắng Dạng sáp rắn, đôi khi hơi vàng
Nhiệt độ nóng chảy
70
o
C - 73
o
C 60
o
C - 65
o

C
Nhiệt độ sôi
265
o
C 264
o
C - 270
o
C
Khả năng tan
Tan kém trong nước, độ tan
1,1mg/l ở 20
o
C.
Tan vô hạn trong etanol,
toluen, xeton, axeton.
Không tan trong nước.
Tan tốt trong dầu, mỡ, etanol và
các dung môi hữu cơ khác như
propylen glycol, ete, xăng, tan
hơn 50% trong rượu.


6
Thử nghiệm trên động vật cho thấy, liều lượng BHT cao khi đưa vào cơ thể
trong 40 ngày hoặc hơn sẽ gây độc cho các cơ quan trong cơ thể. Gây kích ứng da và
mắt khi tiếp xúc.
Ví dụ: khi cho chuột ăn khẩu phần có 0,58% BHT trong 40 ngày sẽ gây xuất
huyết nhiều ở các cơ quan. Tuy nhiên, ảnh hửơng này không xảy ra ở tất cả các loài,
sự xuất huyết khi ăn một liều lượng lớn BHT chỉ xảy ra ở một vài giống chuột, heo;

còn ở chuột đồng, chó, thỏ và chim cút thì không thấy có hiện tượng này. Đó là sự
nhạy cảm khác nhau ở các loài.
Liều lượng BHT cao ở các loài vật được thử nghiệm cũng gây ra các ảnh huởng
sau: Làm tăng sự hấp thu iốt ở tuyến giáp, tăng trọng lượng của tuyến trên thận, giảm
khối lượng của lá lách, làm chậm quá trình vận chuyển các acid hữu cơ, gây tổn
thương thận, trầm cảm. Một số lượng lớn các nghiên cứu đã được tiến hành trên một
vài loài để xác định độc tính đối với sự sinh sản và phát triển. Thử nghiệm trên chuột
cho thấy tỷ lệ sinh sản giảm hơn 10 lần khi cho chuột ăn thức ăn có chưa
100mgBHT/kg/ngày. Các thử nghiệm trên một số loài động vật cho thấy BHT cũng
không là chất độc có khả năng di truyền. Những nghiên cứu về các chất sinh ung thư
cũng được tiến hành trên chuột. Kết quả cho thấy, BHT có thể là tác nhân xúc tiến cho
một vài chất sinh ung thư hóa học; tuy nhiên, tính xác đáng cho những ảnh hưởng này
đối với con người thì không rõ ràng [30].
Theo JECFA thì ADI cho BHT là dưới 0,125mg/kg thể trọng trong một ngày
(mg/kg bw/day). Theo FDA và USDA thì hàm lượng tối đa cho phép của BHT trong
thực phẩm là 0,02% và 0,01% tính theo phần trăm khối lượng chất béo [13, 16, 38].
Ngoài ra sự có mặt của BHT trong bao bì lưu trữ có thể ảnh hưởng đến sự
nhuốm màu lên vải thông qua ví dụ sau:

BHT+NO
x
=Không màu Sợi PA Phức màu vàng


7
1.1.2.2. BHA
BHA với liều lượng 50 – 100 mg/kg thể trọng sẽ được chuyển hóa và đưa ra
khỏi cơ thể ở dạng nước tiểu, ở dạng glucuronit hay sulfat. Là chất nghi ngờ gây ung
thư, dị ứng, ngộ độc…gây rối loạn cơ thể của một loạt động vật thí nghiệm như khỉ,
chó, chuột, mèo.

Tác dụng gây độc mãn tính của BHA cũng được thử nghiệm ở chuột, chó và khỉ.
Người ta cho các động vật này ăn khẩu phần có vài phần trăm BHA (gấp vài ngàn lần
liều lượng mà con người đưa vào cơ thể) trong hai năm; và nhận thấy rằng BHA
không bị xem là mối nguy đối với sự sinh sản và phát triển. Đối với sự hình thành khối
u, năm 1982, người ta đã tìm thấy khối u ác tính ở chuột khi được cho ăn ở liều lượng
2% trong khẩu phần (gần 0, 8g/kg thể trọng một ngày) trong hai năm. Tuy nhiên, khối
u ác tính không hình thành khi cho ăn ở liều lượng 0, 5% trong cùng điều kiện. Ngoài
ra, các thử nghiệm cũng cho thấy BHA gây kích ứng da,mắt khi tiếp xúc. Gây kích
ứng phổi nếu hít phải. Gây hại cho các cơ quan trong cơ thể khi tiếp xúc lâu ngày.
Theo JECFA thì ADI cho BHA là dưới 0,5mg/kg thể trọng trong một ngày
(mg/kg bw/day). Theo FDA và USDA thì hàm lượng tối đa cho phép của BHA trong
thực phẩm là 0,02% và 0,01% tính theo phần trăm khối lượng chất béo [18,19,21].
1.1.3. Sản xuất & sử dụng
1.1.3.1. BHT
BHT được tạo thành do phản ứng của para – cresol (4-methylphenol) với
isobutylen (2-methylpropene) xúc tác bởi acd sulfuric.
CH
3
(C
6
H
4
)OH + 2 CH
2
=C(CH
3
)
2
→ ((CH
3

)
3
C)
2
CH
3
C
6
H
2
OH
Ngoài ra, BHT được lấy từ 2,6-di-tert-butylphenol hydroxymethylation hoặc
aminomethylation trong phản ứng thuỷ phân.
Một nghiên cứu đã phát hiện ra rằng thực vật phù du, bao gồm tảo lục,
Botryococcus braunii, cũng như ba loài cyanobacteria khác (Cylindrospermopsis
raciborskii, Microcystis aeruginosa và Oscillatoria sp.) có khả năng sản xuất hợp chất
này. Việc xác nhận đã được thực hiện thông qua phân tích sắc ký khí khối phổ.


8
BHT được sản xuất khoảng 62000 tấn/năm bởi hơn 20 nhà sản xuất trên thế giới
theo thống kê năm 2000, số liệu thống kê được cho trong bảng 1.2 [30].
Bảng 1.2. Sản lượng BHT ở một số nước trên thế giới
TT Nước
Số nhà
sản
xuất
Sản lượng
(tấn/năm)
1 Mỹ 2 7000

2 Nhật Bản 3 15000
3 Tây Âu 4 25000
4 Nga 1 5000
5 Ấn Độ 1 1000
6 Trung Quốc 8 9000
BHT được sử dụng làm chất chống oxi hoá cho thực phẩm, thức ăn cho động
vật, các sản phẩm từ dầu, cao su tổng hợp, nhựa, các loại dầu động vật và thực vật, xà
phòng.
Theo số liệu thống kê năm 2000, phần trăm sử dụng BHT trên thế giới trong các
lĩnh vực khác nhau được đưa ra trong bảng 1.3 [30].
Bảng 1.3. Một số lĩnh vực chính sử dụng BHT
TT Lĩnh Vực Phần trăm sử dụng
1 Cao su 27%
2 Nhựa 27%
3
Phụ gia cho nhiên liệu và dầu
khoáng
17%
4
Thực phẩm, dược phẩm, mỹ
phẩm
12%
5
Thức ăn cho động vật và vật
nuôi
11%
6 Mực in/ những đối tượng khác 6%


9

1.1.3.2. BHA
BHA chủ yếu được sử dụng làm phụ gia và chất bảo quản hay có trong bao gói
bảo quản thực phẩm, các loại thực phẩm như ngũ cốc hay dầu ăn, các loại mỹ phẩm
đặc biệt là son môi hay kẻ mắt, cao su, các sản phẩm từ dầu hoả, dược phẩm, nhựa. Về
tình hình sản xuất và sử dụng BHA chúng tôi chưa thấy có những thống kê cụ thể.
1.2. Giới thiệu sơ lược về mẫu phân tích
Hiệp hội các ngành công nghiệp nhựa (SPI) thành lập một hệ thống phân loại
vào năm 1988 để cho phép người tiêu dùng và các nhà tái chế có thể tái chế và xử lý
đúng cách các loại nhựa khác nhau và vẫn có giá trị cho đến nay. Mỗi một loại nhựa sẽ
có một mã nhất định và thường được các nhà sản xuất in trên sản phẩm. Bảng 1.4 sau
đây đưa ra một số loại nhựa phổ biến và kí hiệu của chúng trên thị trường.
Bảng 1.4. Kí hiệu một số loại nhựa thông dụng
Ký
hiệu





Loại
nhựa
PET HDPE PVC LDPE PP PS
Các loại
còn lại
Trong đó, LDPE và HDPE được ứng dụng nhiều trong việc sản xuất các loại túi
nhựa, bao gói các sản phẩm về thực phẩm cũng như nhiều mặt hàng khác trong đó có
hàng dệt may
1.2.1. Sơ lược về LDPE và HDPE
Polyetylen mật độ thấp (Low-density polyethylene - LDPE) là một loại nhựa
nhiệt dẻo được tạo thành từ các monome etylen. Nó là lớp nhựa đầu tiên của

polyetylen, được sản xuất năm 1933 bởi Imperial Chemical Industries (ICI) bằng
cách trùng hợp các gốc tự do ở áp suất cao. EPA ước tính khoảng 5,7% LDPE được
tái chế. Mặc dù ngày nay ra đời rất nhiều loại polyme hiện đại hơn nhưng LDPE vẫn
là một phân lớp nhựa vô cùng quan trọng. Năm 2009, lượng LDPE tiêu thụ lên đến
22,2 tỉ US.


10
Đặc tính : Bán cứng, mờ đục, dai, chịu được thời tiết, khả năng kháng hoá
chất cao, hấp thụ nước kém, dễ dàng xử lý bởi hầu hết các phương pháp này, giá
thành thấp.
Trong các ứng dụng của LDPE thì việc sử dụng nó để làm bao gói là một trong
những ứng dụng lớn nhất do giá thành thấp, bao kín dễ dàng và bảo vệ sản phẩm tốt.
LDPE là PE có mật độ khoảng 0.917–0.930 g/cm3. Nó không phản ứng ở nhiệt
độ phòng, ngoại trừ trường hợp có tác nhân oxi hoá mạnh và một vài dung môi gây ra
sự trương nở (swelling). Nó có thể chịu được nhiệt độ 80°C và tiếp tục đến 95 °C
trong một thời gian ngắn. Nó khá dai và bền. LDPE có nhiều nhánh hơn HDPE
(khoảng 2% số nguyên tử cacbon), vì vậy lực liên phân tử của nó yếu hơn, sức căng
thấp hơn, khả năng phục hồi cao hơn.
LDPE có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, ví dụ như làm chai, đồ chơi, túi
mang, cách nhiệt cao tần, lót thùng chứa hóa chất, các loại bao bì, ống dẫn khí
và nước.
Polyetylen mật độ cao( High-density polyethylene - HDPE) là một polyethylene
nhiệt dẻo làm từ dầu mỏ. HDPE được sử dụng trong sản xuất chai nhựa , ống chống ăn
mòn, màng địa kĩ thuật và gỗ nhựa và một trong những ứng dụng điển hình của HDPE
là sản xuất các màng phim (film) để làm các loại túi mang, lớp lót thùng carton chứa
thực phẩm như thịt, ngũ cốc và các sản phẩm khác. HDPE có khả năng được tái chế
cao và thường được tái sử dụng. Trong năm 2007, thị trường HDPE toàn cầu đạt đến
hơn 30 triệu tấn.
Bảng 1.5. Một số đặc tính vật lí của nhựa LDPE và HDPE

Thông số LDPE HDPE
Mật độ 0.917 - 0.930 g/cm
3
0,940-0,970 g/cm
3

Lực căng 0.20 - 0.40 N/mm² Từ vài đến vài chục N/mm
2
Nhiệt độ sử dụng tối đa 65°C 120°C
Hệ số giãn nở nhiệt 100 - 220 x 10
-6
m/m°C 120 x 10
-6
m/m°C


11
1.2.2. Sự có mặt của các chất chống oxi hóa trong polyme
Việc sử dụng thành công vật liệu nhựa trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như
trong ngành công nghiệp ô tô, ngành điện tử, bao bì và sản xuất hàng tiêu dùng, là do
sự đóng góp đáng kể các chất phụ gia cho cả nhựa nguyên sinh và tái chế. Ngành công
nghiệp polyme là không thể không có chất phụ gia. Phụ gia trong polyme giúp giải
quyết nhiều vấn đề trong khâu sản xuất, xử lý, tăng hiệu suất sản xuất và tính ổn định
của polyme với môi trường cũng được cải thiện đáng kể. Các loại phụ gia thường được
sử dụng là phụ gia chống oxi hoá, phụ gia chống cháy, phụ gia hoá dẻo, phụ gia bền
ánh sáng, phụ gia trợ giúp gia công…
Đặc biệt nếu không sử dụng phụ gia chống oxi hoá thích hợp thì polyme dễ dàng
bị phá huỷ bởi oxi và ánh sáng. Các chất chống oxy hóa thường được sử dụng là các
chất thuộc nhóm phenolic trong đó BHT và BHA là hai chất điển hình của nhóm này.
Ngoài ra, các dẫn xuất amin, các hợp chất phosphite hữu cơ và thioeste cũng hay được

sử dụng. Các chất chống oxi hoá này giúp bảo vệ các polyme chống lại tác dụng của
nhiệt và oxy trong các quá trình làm khô, làm giảm nguy cơ tạo vòng trong quá trình
lưu trữ và xử lý và cũng giúp bảo vệ sự lưu hóa chống lại sự oxy hóa tự động .
1.2.3 Cơ chế chống oxi hóa của BHT và BHA
Trước khi nói về cơ chế chống oxi hoá của BHT và BHA, chúng ta hãy xem kĩ
hơn về quá trình oxi hoá dẫn đến sự suy giảm chất lượng của polime. Suy thoái
polyme là do sự tác động của nhiệt, oxy, hoặc bức xạ và thường xảy ra thông qua một
cơ chế gốc tự do. [18,25,30]. Các gốc tự do được hình thành như sau:
Năng lượng

Quá trình này cơ thể xảy ra ở bất cứ thời điểm nào trong vòng đời của polime
như quá trình trùng hợp, xử lý hay trong cả quá trình sử dụng. Các gốc tự do này phản
ứng với chuỗi polyme.


12

Chấm dứt chuỗi phản ứng của các gốc tự do

Bước này làm tăng khối lượng phân tử của polyme, giảm sức kéo, tăng độ
giòn đồng nghĩa với sự suy giảm về các đặc tính vật lý quan trọng của polime.

Chất chống oxi hoá không hoàn toàn loại trừ quá trình oxi hoá mà làm giảm
tốc độ oxi hoá. Chúng đóng góp hydro hoạt động của chúng (-OH) đặc biệt là cho
các gốc peroxy và do đó tạo thành sản phẩm không phản ứng.

1.3. Một số phương pháp phân tích BHT và BHA
Qua tìm hiểu các tài liệu tham khảo, các bài báo khoa học trong nước và quốc tế,
chúng tôi nhận thấy số công trình nghiên cứu về xác định hàm lượng BHT và BHA
trong nền polyme là không nhiều. Hiện tại trong nước mới chỉ có những nghiên cứu

xác định hàm lượng hai chất này trong đối tượng mẫu thực phẩm. Hai phương pháp


13
phân tích thường được sử dụng để xác định BHT và BHA là phương pháp sắc kí lỏng
và phương pháp sắc kí khí.
Theo tiêu chuẩn ASTM D 4275-09, BHT trong 3 loại nền mẫu polyme là LDPE,
HDPE và ethylen-vinylaxetate ( EVA ) được chiết bằng phương pháp lắc và chiết hồi
lưu. Có hai loại dung môi được sử dụng là cyclohexan và isopropanol, dịch chiết được
phân tích trên hệ thống GC-ECD. Chất nội chuẩn được sử dụng trong phép phân tích
là MM [7].
Một nghiên cứu xác định hàm lượng chất chống oxi hoá trong mẫu túi bao thực
phẩm polyme bằng phương pháp chiết với cyclohexan trong bể siêu âm, phân tích dịch
chiết trên hệ GC-ECD cũng đã được chúng tôi tham khảo [36]. Độ thu hồi cho BHT và
BHA lần lượt là 88% -93% , 92% - 101%. Giới hạn phát hiện cho cả 2 chất là
0,5mg/kg. Hàm lượng của chúng trong mẫu trong khoảng 6,3-28,4 mg/kg.
Trong một nghiên cứu xác định hàm lượng BHT trong mẫu kẹo cao su [24], mẫu
được nghiền thành dạng bột sau đó 5,0 g mẫu được chiết với l00ml ACN bằng cách
đun trong tủ hút có khuấy từ trong 1h. Sau đó lọc mẫu vào bình cầu đáy tròn dung tích
500ml, dùng 3x10ml ACN để lọc sạch mẫu. Sau khi lọc, giấy lọc được rửa thêm với
50ml ACN nữa. Cô quay chân không đến gần khô ở 30°C. Phần cặn được hòa tan
bằng một lương nhỏ ethyl axetat và chuyển vào bình dung tích 5ml. Thêm 250 µl BHA
vào bình, định mức đến vạch bằng ethyl axetat. Nồng độ cuối cùng cho BHA là 50
µl/ml. BHA được sử dụng làm chất nội chuẩn cho việc tính toán nồng độ BHT và 3,5-
di-tert-butylphenol là surrogate để xác định bất cứ sự làm mất BHT nào trong mẫu.
Mục đích của nghiên cứu này là xác định nồng độ BHT trong 6 mẫu kẹo khác nhau.
Nồng độ BHT trong 1,0g kẹo được phát hiện thấy nằm trong khoảng 92.30 -
174.38µg. Độ thu hồi từ 6.27% - 57.13% . Mẫu được phân tích trên hệ GC 6890
Agilent với detector chọn lọc khối 5973N. Model của cột là HP 5MS 30 m x 0.25 mm
x 0.25 µm. Nhiệt độ của cột được giữ ở 100°C trong 5 phút và chương trình gia nhiệt

từ 100°C đến 300°C với tốc độ 20°C/ phút. Nhiệt độ cổng bơm và buồng ion lần lượt
là 250°C và 280°C, thế ion hóa là 70eV. Khí mang là He với áp suất đầu vào 7.7psi ở
50°C. Ion chọn lọc cho BHT là m/z 220 , m/z 165 cho BHA, m/z 191 cho 3,5-di-tert-
butylphenol.


14
Một nghiên cứu khác xác định hàm lượng 5 chất chống oxi hoá phenolic là
BHA, BHT, NDGA (nordihydroguaiaretic acid), PG (propyl gallate), TBHQ (tert-
butylhydroquinone) trong thực phẩm bằng LC-MS và GC-MS cũng đã được tiến hành
ở viện khoa học sức khoẻ quốc gia Nhật ( National Institute of Health Sciences)[34].
Mẫu được chiết với hỗn hợp ACN:2-propanol:etanol (tỉ lệ thể tích 2:1:1), hỗn hợp này
được để trong tủ đông rồi lọc. Dich lọc được làm cho qua cột C18 để loại bỏ chất béo,
sau đó được phân tích trên hệ GC-MS với các điều kiện như sau: cột, DB-
5MS(0.25mm x 0.25 mm x 30 m, J&W Scientific Co., Folam, CA, USA); thể tích bơm
1mL(splitless); nhiệt độ cột 60°C (0-2 phút) đến 300°C (7 phút), tốc độ tăng nhiệt
15°C/ phút ; nhiệt độ cổng bơm mẫu và interface là 280°C ; khí mang helium, 100
kPa; tốc độ dòng 20 mL/phút. Điều kiện MS: ionization metphương pháp ion hoá EI;
thế ion hoá 70 eV; detector 1.3 kV; ion mảnh để xác nhận các chất BHA, 165 (137,
180); BHT, 205 (220, 145); TBHQ, 123 (151, 166 ). LOQ của phương pháp là
0,01mg/l. Độ thu hồi cho BHT và BHA lần lượt nằm trong khoảng 48,1-89,7% và
42,7-91,6%.
Chúng tôi tóm lược một số quy trình phân tích hai chất BHT và BHA trong một
số đối tượng mẫu trong bảng 1.6.
Bảng 1.6. Một số phương pháp phân tích BHT, BHA
STT Đối tượng mẫu Điều kiện chiết Tài liệu
1
Polyme-bao gói thực
phẩm
-Siêu âm với cyclohexan

-Lọc qua màng 0,45µm.
[36]
2
Polyme
(LDPE,HDPE,EVA)
-Lắc với cyclohexan
-Chiết hồi lưu với isopropanol
-Chiết hồi lưu với cyclohexan
[7]
3 Kẹo cao su -Chiết mẫu ở dạng bột với ACN. [24]
4
Mỹ phẩm
-Chiết hồi lưu với ACN
[29]
5 Thực phẩm
-Mẫu thêm 5g natri sunfat khan +
50ml CH
3
CN/IPA/C
2
H
5
OH = 2/1/1
(tỷ lệ thể tích), để lạnh ở -5
0
C 1h. Ly
tâm 10 phút. Thu lấy dịch lọc.
[20]
6 Dầu và mỡ -Mẫu+TMAH, lắc rồi chiết với ete [37]
7

Thực phẩm (dầu ô liu,
mì ống, bơ đậu phộng,
kẹo cao su)
-Chiết mẫu với CH
3
CN/IPA/C
2
H
5
OH
= 2/1/1 (tỷ lệ thể tích), sau đó làm
lạnh trong tủ đông rồi lọc.
[34]
8 Vỏ thuốc con nhộng
-Siêu âm trong 20 phút với
nước/ACN,1:9 (tỉ lệ thể tích)
[11]


15
Qua các tài liệu tham khảo chúng tôi thấy, để chiết 2 chất chống oxi hoá BHT và
BHA ra khỏi nền mẫu người ta thường sử dụng các dung môi là xyclohexan,
isopropanol, axeton nitril hoặc với hỗn hợp dung môi của CH3CN/IPA/C2H5OH =
2/1/1 (theo tỷ lệ thể tích). Các phương pháp chiết thường được sử dụng là siêu âm, lắc,
hồi lưu, thời gian chiết từ 20 phút đến 2 giờ tuỳ thuộc vào đối tượng mẫu và phương
pháp chiết. Sau khi chiết tuỳ thuộc vào từng đối tượng mẫu mà có những phương pháp
làm sạch khác nhau như một số loại mẫu thực phẩm thì được làm sạch qua cột C18,
một số nền mẫu thực phẩm khác hay mỹ phẩm thì làm sạch qua màng lọc 0,5µm hoặc
0,45µm. Độ thu hồi của các phương pháp từ 30-105%. Nồng độ của chúng trong các
mẫu phân tích mà tôi tìm hiểu được thông qua các tài liệu tham khảo đều nhỏ hơn rất

nhiều so với hàm lượng tối đa cho phép.