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

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

IV


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. GIớI THIệU Về CHấT CHốNG OXI HÓA HYDROXYTOLUENE BUTYLATED (BHT) VÀ
BUTYLATED HYDROXYANISOLE ( BHA ) .................................................................... 4

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. XÂY 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 KHảO 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. KếT 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

VI


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Công thức phân tử
Electron ionization
Ion hóa va đập điện tử
Food
and
Agriculture
Tổ chức Nông lương
Organization
Cục quản lý Thực phẩm và Dược
Food and Drug Administration
phẩm Hoa Kỳ
Gas chromatography – Mas
Sắc kí khí ghép nối khối phổ
spectrometry
Instrument Detection Limit
Giới hạn phát hiện của thiết bị
Internal standard

Chất nội chuẩn

NCI
ppb
ppm

Joint
FAO/WHO
expert Ủy ban chuyên gia quốc tế về phụ
committee on food additives
gia thực phẩm
Khối lượng phân tử

USDA
WHO

Chế độ quan sát chọn lọc ion

United Nations Environment Chương trình môi trường Liên Hợp
Programme
Quốc
United States Department of
Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
Agriculture
World Health Organization

Tổ chức Y tế thế giới

VII


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

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

IX


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

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.

1


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

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-tertbutyl-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-tertbutyl-4-hydroxyanisole. Cũng được biết đến với tên gọi là BOA, tert-butyl-4hydroxyanisole, (1,1-dimethylethyl)-4-methoxyphenol, tert-butyl-4-methoxyphenol,
antioxyne B, và còn nhiều tên thương mại khác.

4


Bảng 1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý của BHT, BHA
Chất

BHT

BHA

CTPT

C15H24O

C11H16O2

KLPT


o

o

60 C - 65 C

o

o

o

264 C - 270 C

Tan kém trong nước, độ tan

Không tan trong nước.

Tan tốt trong dầu, mỡ, etanol và
các dung môi hữu cơ khác như
Tan vô hạn trong etanol,
propylen glycol, ete, xăng, tan
toluen, xeton, axeton.
hơn 50% trong rượu.
o

Khả năng tan

1,1mg/l ở 20 C.


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+NOx=Không màu

Sợi PA

Phức màu vàng

6


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

Số nhà
sản
xuất

Sản lượng
(tấn/năm)

1

Mỹ

2

7000

2

Nhật Bản

3

15000

3

Tây Âu

4

25000

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

Bảng 1.4. Kí hiệu một số loại nhựa thông dụng
Ký
hiệu
Loại

PET

HDPE

PVC

LDPE

nhựa

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

Mật độ
Lực căng
Nhiệt độ sử dụng tối đa
Hệ số giãn nở nhiệt

LDPE

HDPE

0.917 - 0.930 g/cm3

0,940-0,970 g/cm3

0.20 - 0.40 N/mm²

Từ vài đến vài chục N/mm2

65°C

120°C

100 - 220 x 10-6 m/m°C

120 x 10-6m/m°C

10


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

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

12


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

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
1
2
3
4
5
6
7
8

Đối tượng mẫu
Điều kiện chiết
Polyme-bao gói thực -Siêu âm với cyclohexan
phẩm
-Lọc qua màng 0,45µm.
-Lắc với cyclohexan
Polyme
-Chiết hồi lưu với isopropanol
(LDPE,HDPE,EVA)
-Chiết hồi lưu với cyclohexan
Kẹo cao su
-Chiết mẫu ở dạng bột với ACN.
Mỹ phẩm

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.

15