alkylphenol, nonylphenol và octylphenol trong bao bì thực phẩm và các đồ gia dụng

Các loại đồ gia dụng bằng nhựa Bao bì đã trở thành một yếu tố không thể thiếu trong quá trình sản xuất thực phẩm và các loại phụ gia khác nhau, chẳng hạn như chất chống oxy hóa, chất ổn

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM



TIỂU LUẬN

Đề tài: ALKYLPHENOL, NONYLPHENOL

VÀ OCTYLPHENOL TRONG BAO BÌ THỰC

PHẨM VÀ CÁC ĐỒ GIA DỤNG

GVHD: ThS NGUYỄN THỊ TRANG

SVTH: Trần Trương Thiên Phụng 17043911

Bùi Thị Kim Đoan 17054461

Vũ Thị Minh Khuê 17046261

TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2020

I Đặt vấn đề

Trong thời đại công nghiệp ngày càng phát triển, các loại thực phẩm sản xuất công nghiệp ngày càng nhiều, do đó bao bì dùng cho thực phầm cũng ngày càng gia tăng

Hình 1 Các bao bì nhựa dùng trên thị trường Hình 2 Các loại đồ gia dụng bằng nhựa

Bao bì đã trở thành một yếu tố không thể thiếu trong quá trình sản xuất thực phẩm và các loại phụ gia khác nhau, chẳng hạn như chất chống oxy hóa, chất ổn định, chất bôi trơn, chất chống tĩnh điện và chất chống tắc nghẽn cũng đã được phát triển để cải thiện hiệu suất của vật liệu đóng gói polyme Gần đây, bao bì đã được phát hiện là nguyên nhân cho một nguồn ô nhiễm do sự thôi nhiễm các chất từ bao bì vào thực phẩm Do đó, nhóm chúng em đã tiến hành tìm hiểu về các hợp chất thôi nhiễm từ bao

bì vào thực phẩm và cũng là nguyên nhân dẫn đến các tác hại xấu đến sức khỏe con

người thông qua bài tiểu luận “ Alkylphenol, nonylphenol và octylphenol trong bao bì

thực phẩm và các đồ gia dụng”.

II Tổng quan về alkylphenol, nonylphenol và octylphenol

1 Các khái niệm

Alkylphenol (AP) là một nhóm các hợp chất hữu cơ có được bằng phản ứng alkyl

hóa các phenol Chúng là chất trung gian hóa học được phản ứng với các chất khác để tạo ra các sản phẩm dẫn xuất như : Octylphenol (OP) và Nonylphenol (NP), Butylphenol (BP), 

Hình 1.Công thức cấu tạo Alkylphenol (AP)

Nonylphenol (NP) là một họ các hợp chất hữu cơ liên quan chặt chẽ bao gồm

phenol mang một đuôi 9 carbon NP là đồng phân hỗn hợp của alkylphenol (AP)

CTHH: C15H24O

Hình 2 Công thức cấu tạo của Nonylphenol

Octylphenol (OP) là một chất thuộc nhóm phenol và phenol được thay thế ở vị

trí para bởi một nhóm octyl OP là một đồng phân hỗn hợp của alkylphenol (AP)

CTHH: C14H22O

Hình 3 Công thức cấu tạo của Octylphenol

2 Các tính chất vật lý và hóa học

C u   trúc   c   b n   c a   alkylphenol   (AP)   là   m t   vòng   phenol   v i   m t   nhómấ ơ ả ủ ộ ớ ộ hydroxyl   và   m t   chu i   ankyl.ộ ỗ  Chu i   alkyl   có   đ   dài   khác   nhau,   trong   đó   cácỗ ộ alkylphenol ph  bi n nh t là butyl­, octyl­ và nonylphenol v i b n, tám và m iổ ế ấ ớ ố ườ nguyên t  cacbon (xem Hình 4).ử  Th ng tr  nhóm các alkylphenol làố ị  para­ (ho c 4 ặ  ) ­ isomer [7]. Đi u này có nghĩa là nhóm hydroxyl là n m trên vòng phenol đ i di n v iề ằ ố ệ ớ chu i ankyl.ỗ  Thu t ngậ ữ tert (t) dùng đ  ch  các h p ch t v i chu i alkyl phân nhánh.ể ỉ ợ ấ ớ ỗ

C u trúc c a alkylphenol ethoxylat (APE) là m t vòng phenol hòa tan trong ch tấ ủ ộ ấ béo   v i   s   thay   đ i   chu i   alkyl,   và   chu i   hòa   tan   trong   n c   g m   1­100   nhómớ ự ổ ỗ ỗ ướ ồ ethoxylate (1EO­100EO) [7]. Các APE h u h t đ c s  d ng, nonylphenol ethoxylateầ ế ượ ử ụ (NPE) có chu i alkyl (Cỗ 9H19 , th ng là phân nhánh) và m t chu i g m 9­10 nhómườ ộ ỗ ồ ethoxylate (xem Hình 4) [9]. V i chi u dài gi m d n c a chu i ethoxylate, tích t  sinhớ ề ả ầ ủ ỗ ụ

h c và đ c tính c a APE tăng lên [10].ọ ộ ủ

Octylphenol (OP) (s  CAS 140­66­9) cũng đ c đ t tên là 4­tert­octylphenol (4­ố ượ ặ t­OP), p­ octylphenol, p­tert­octylphenol và p­ (1,1,3,3­tetrametyl­butyl) ­phenol. Công

th c th c nghi m c a OP là Cứ ự ệ ủ  14 H 22 O và kh i l ng phân t  206,3 g / mol.ố ượ ử  Đi mể

nóng ch y c a OP là 81­83ºC và đi m sôi 280­302 ºC.ả ủ ể  Áp su t hóa h i là 100 hPa ấ ơ ở 20ºC, t  tr ng 0,92 g / cmỷ ọ  3 , đ  tan trong n c 0,01 g / l   25ºC và log Kộ ướ ở  ow là 3,7 [9]

Nonylphenol (NP) là tên chung c a m t s  h p ch t đ ng phân, trong đó cácủ ộ ố ợ ấ ồ

đ ng phân là đ c đ t tên tùy thu c vào v  trí c a nhóm nonyl trên vòng phenol, vàồ ượ ặ ộ ị ủ

m c đ  s  phân nhánh c a nhóm nonyl.ứ ộ ự ủ  NP k  thu t là h n h p c a các đ ng phânỹ ậ ỗ ợ ủ ồ khác nhau, ch a m t l ng nh  octyl­ và decylphenol [7].ứ ộ ượ ỏ  NP đ c tìm th y d i baượ ấ ướ CAS khác nhau; 104­40­5, 25154­52­3 và 84852­15­3 (NP phân nhánh). NP còn có tên

là   4­   nonylphenol   (4­NP)   ho c   p­nonylphenol   (p­NP)   [1].ặ  NP   có   công   th c   th cứ ự nghi m là Cệ  15 H 24 O và kh i l ng phân t  220,34 g / mol.ố ượ ử    nhi t đ  phòng NP làỞ ệ ộ

ch t l ng màu vàng nh t v i mùi nh  c a phenol.ấ ỏ ạ ớ ẹ ủ  Đi m nóng ch y c a NP là 2ºC, đi mể ả ủ ể sôi 290­302 ºC [9].  Đ  hòa tan trong n c và áp su t h i c a NP th p, kho ng 6 mg / lộ ướ ấ ơ ủ ấ ả (20 ºC) và 0,03 Pa   25 ºC [1, 9].ở  M t đ  c a NP là 0,95 g / mậ ộ ủ  3 và log K ow kho ngả 3,28 (giá tr  trung bình cho các giá tr  đ c báo cáo khác nhau) [1]ị ị ượ

Hình 4 Cấu trúc hóa học của một số alkylphenol A) butylphenol B)

4-tert-ocylphenol C) 4-nonylphenol D) Alkylphenol (poly) ethoxylat (APE) R là một chuỗi

ankyl (thường phân nhánh) và n là số đơn vị ethoxylat Nonylphenol ethoxylate (NPE) có chuỗi alkyl (R) là C9H19 và thay đổi chuỗi ethoxylate (n) từ 1-100, trong đó các NPE được sử dụng nhiều nhất có 9-10 đơn vị ethoxylate

3 Ứng dụng

Vi c s  d ng chính c a AP là trong s n xu t nh a phenolic, làm ch t k t dínhệ ử ụ ủ ả ấ ự ấ ế trong s n xu t vecni.ả ấ  Các  ng d ng khác là ch t ch ng oxy hóa trong d u đ ng c  vàứ ụ ấ ố ầ ộ ơ

ch t bôi tr n t ng h p, nhũ t ng b  ng t cho d u m , làm ch t hóa d o cho axetatấ ơ ổ ợ ươ ộ ắ ầ ỏ ấ ẻ xenlulo trong m t s  v t li u nh a, và nh  m t ch t trung gian trong t ng h p hóa h cộ ố ậ ệ ự ư ộ ấ ổ ợ ọ [15]. AP có chu i alkyl ng n (ch ng h n nh  BP) là polyme hóa b ng ph n  ng v iỗ ắ ẳ ạ ư ằ ả ứ ớ fomanđehit và đ c s  d ng trong ch t d o [9].ượ ử ụ ấ ẻ  OP đ c s  d ng nh  m t trung gianượ ử ụ ư ộ

đ  s n xu t nh a, ch t ho t đ ng b  m t không ion và ph  gia cao su, và trong s n xu tể ả ấ ự ấ ạ ộ ề ặ ụ ả ấ

ch t ch ng oxy hóa, ch t  n đ nh d u nhiên li u, ch t k t dính, thu c nhu m, thu c di tấ ố ấ ổ ị ầ ệ ấ ế ố ộ ố ệ

n m và ch t di t khu n [16].ấ ấ ệ ẩ  NP đ c s  d ng trong s n xu t nh a, plastic và ch t  nượ ử ụ ả ấ ự ấ ổ

đ nh trong công nghi p [1], và tr c đó cũng đ c s  d ng làm ch t làm m m nh aị ệ ướ ượ ử ụ ấ ề ự PVC trong v t li u đóng gói th c ph m [7, 17].ậ ệ ự ẩ

Vi c s  d ng các AP etoxyl hóa (NPE) ch  y u làm ch t t y r a trong các s nệ ử ụ ủ ế ấ ẩ ử ả

ph m gia d ng và trong ch t t y r a linh ki n đi n và b  m t c ng trong các ngànhẩ ụ ấ ẩ ử ệ ệ ề ặ ứ công nghi p [1, 8].ệ  Các lĩnh v c s  d ng khác là làm ch t th m  t trong s n xu tự ử ụ ấ ấ ướ ả ấ

gi y, ch t nhũ hóa trong s n và thu c tr  sâu, và trong s n xu t d t may đ  t y r a, bôiấ ấ ơ ố ừ ả ấ ệ ể ẩ ử

tr n s i và nhu m. Octylphenol­9EO (octoxynol­9) đ c s  d ng trong các s n ph mơ ợ ộ ượ ử ụ ả ẩ

da và tóc và nh  m t ch t di t tinh trùng, và có th  đ c chuy n hóa thành NP.ư ộ ấ ệ ể ượ ể

III Cơ chế chuyển hóa và tác hại đối với sức khỏe

III.1 Cơ chế chuyển hóa

Hấp thu

Một số nghiên cứu về OP và NP trên chuột đã chỉ ra rằng sự hấp thụ qua đường tiêu hóa là con đường tiếp xúc chính Đối với người có nghề nghiệp tiếp xúc với AP, sự hấp thu chủ yếu là qua đường hô hấp [12] Da có thể hấp thu nếu không sử dụng thiết

bị bảo vệ Sau đó các OP, NP, AP sẽ được chuyển hóa rộng rãi ở gan

Phân phối và bài tiết

AP được chuyển hóa bằng cách glucuro hóa và sulpha hóa ở gan [56] Như glucuronide sự liên hợp của các AP diễn ra cả trên nhóm hydroxyl thơm và hydroxyl hóa chuỗi alkyl, đây được coi là con đường trao đổi chất chính [59] Trong gan động vật có vú, AP là hydroxyl hóa bởi các họ enzym P450 là CYP1A và CYP3A, thành cấu trúc catechol [21] Các nhóm hydroxyl thơm có thể được O-metoxyl hóa bởi catechol O-metyl transferase (COMT) Các liên hợp mono-glucuronid được hình thành bởi

uridine diphosphoglucuronosyl- men transferase (UDPGT) [59] Các liên hợp sunfat của phenol đã hydroxyl hóa là được hình thành bởi họ enzym sulfotransferase với đồng yếu tố 3´-phosphoadinosine- 5´phosphatase (PAPS) [60]

Bài tiết song song các chất liên hợp glucuronid có thể dẫn đến sự khử liên hợp bởi ß-glucuronidase trong ruột, dẫn đến tuần hoàn ruột Đối với t-OP, tuần hoàn gan ruột rộng rãi đã được hiển thị ở chuột cái DA / Han [57]

Trong một nghiên cứu in vitro ở tế bào gan Sprague Dawley, một số chất chuyển

hóa của t-OP đã được xác định (Hình 2) Bốn trong số năm chất chuyển hóa OP (I, III,

IV và V) được hình thành trong vòng 5 phút bằng cách hydroxyl hóa thơm, tạo thành catechols hoặc cấu trúc catechol liên hợp [59] Trong 5 phút ủ này, 57% liều t-OP đã được chuyển hóa Trong vòng một giờ, các chất chuyển hóa tiếp tục bị oxy hóa trong chuỗi alkyl thành rượu, hoặc thậm chí còn bị oxy hóa thành liên hợp glucuronid

Hình 2 Các con đường trao đổi chất được đề xuất cho t-OP trong tế bào gan Sprague Dawley bởi Pedersen và Hill [59] Các mũi tên in đậm chỉ ra các con đường chính, các chất chuyển hóa không xác định được cấu trúc ngoặc GlcUA = glucuronid

Glucuronation của AP và NP đã được nghiên cứu tại chỗ ở Chuột Sprague

Dawley [62] Vận chuyển các liên hợp alkylphenol glucuronid từ gan đến mật bởi MRP2 (protein đa kháng) được tìm thấy giảm với chuỗi alkyl dài hơn Đối với NP, hầu hết NP liên hợp vẫn còn trong gan sau một giờ truyền dịch, cho thấy có rối loạn vận chuyển NP-glucuronid qua màng ống tủy vào mật Glucuronid khác liên hợp của các alkylphenol nhanh chóng được vận chuyển đến mật

Nửa đời thải trừ trong máu của OP sau một lần tiêm tĩnh mạch (5 mg OP / kg thể trọng) đến Chuột Wistar được xác định là khoảng 5 giờ [56] Ngược lại, thời gian bán hủy ở DA đực chuột là 31 giờ trong một nghiên cứu tương tự [57] Lặp lại liều lượng

OP cao không dẫn đến nồng độ mô tăng lên và liều lượng thấp OP dường như được loại bỏ hiệu quả do hiệu ứng chuyền đầu tiên [56] Ở chuột Wistar được xử lý bằng OP trong nước uống (8 mg / l, khoảng 800 µg / kg) trong 14 hoặc 28 ngày, không phát hiện

OP trong máu (giới hạn phát hiện 1-5 ng / ml) [56] Ngoại trừ một số động vật đơn lẻ trong nhóm tiếp xúc 14 ngày, không nồng độ OP được tìm thấy trong mỡ, gan, thận, não, phổi, tinh hoàn hoặc cơ

NP dùng đường uống ở chuột được thải trừ qua phân (80%) và trong nước tiểu (20%) [63] Các Lượng thải trừ cao trong phân có thể phụ thuộc vào quá trình trao đổi chất và liên hợp trong gan, mà còn khi hấp thu ít NP trong đường tiêu hóa Loại bỏ thời gian bán hủy 4-NP trong máu sau khi sử dụng theo đường ngang (50 mg / kg thể trọng)

đã được tính là 3,1 và 4,0 giờ đối với chuột Sprague Dawley đực và cái, tương ứng [64]

Việc chuyển 4-NP qua nhau thai đã được tìm thấy ở chuột [64] Chuột Sprague Dawley đã được đưa ra 50 mg / kg thể trọng NP vào ngày thứ 20 của thai kỳ và bào thai được lấy ra bằng phương pháp mổ lấy thai phần sau khi tiếp xúc 1-2 giờ Nồng độ

NP trong huyết thanh thai nhi (3 lứa) dao động từ 4,9-8,0 µM, trong đó 13% NP có mặt dưới dạng aglycone hoạt động, phần còn lại ở dạng NP liên hợp NP cũng có mặt trong não của các đập, nơi tổng nồng độ NP dao động trong khoảng 12 đến 20 µM

Một nghiên cứu về chuyển hóa ở người của 4-NP đã được thực hiện trên hai tình nguyện viên nam, 29 tuổi và 58 tuổi năm [53] Một người tình nguyện được cho uống một liều duy nhất 66 μg / kg bw NP, người kia là một liều duy nhất liều tiêm tĩnh mạch

14 μg / kg bw NP Sau khi uống, nồng độ trong máu đạt đỉnh khoảng giờ với nồng độ 86µg / kg máu đối với NP liên hợp (cao hơn 100 lần so với NP không liên hợp) Sau khi tiêm tĩnh mạch, nồng độ tối đa trong máu đạt được trong vòng 30 phút, trong đó NP liên hợp và không liên hợp là 0,6 và 0,2 μg / kg máu tương ứng So sánh AUC (Vùng dưới đường cong) cho các tuyến quản lý khác nhau, sinh khả dụng đường uống cho NP không liên hợp được đề xuất là khoảng 20% Cho cả hai thời gian bán hủy trong máu là 2-3 giờ đối với hợp chất gốc Các tuyến đào thải NP sau khi uống là nước tiểu (10%)

và phân (1,5%) trong 56 giờ Thời kỳ sưu tập Vì chỉ có 11,5% NP được thu hồi nên có thể xảy ra hiện tượng tích lũy sinh học trong chất béo

Ở chuột, các phân tử có trọng lượng dưới 250 g / mol ở mức độ lớn hơn được bài tiết qua nước tiểu, nơi các phân tử trên 350 g / mol ở mức độ lớn được bài tiết qua phân [60] Nghiên cứu trao đổi chất OP ở chuột (liên hợp glucuronid và sulphat nặng

381 g / mol và 285 g / mol) cho thấy phân là con đường đào thải chính [56] Ở người , liên hợp có trọng lượng phân tử tăng lên đến 450-500 g / mol được thải trừ chủ yếu qua nước tiểu [65] AP ở người do đó được mong đợi được thải trừ chủ yếu qua nước tiểu, nơi tuần hoàn gan ruột chỉ đóng vai trò nhỏ

III.2 Tác hại đối với sức khỏe

c tính đ n 2 µg / kg / ngày [1]

M t đánh giá r i ro c a 4­t­OP đã đ c th c hi n b i Ch ng trình Đ c ch t, ộ ủ ủ ượ ự ệ ở ươ ộ ấ

chóng và b  qua lo i b ) v i tác d ng c a 17­ ­estradiol   100 ng / g t  bào cho t  l  ỏ ạ ỏ ớ ụ ủ β ở ế ỷ ệ

l p l i đ c tính li u l ng và  nh h ng h  sinh s n c a NP [1].ặ ạ ộ ề ượ ả ưở ệ ả ủ  Sau khi ti p xúc v i ế ớ

nh t c n đ c b o v  (∙ 10), LOAEL đ c s  d ng và thi u d  li u v  ch t gây ung ấ ầ ượ ả ệ ượ ử ụ ế ữ ệ ề ấ

u ng 0,5 µg / l, cung c p s  b o v  thích h p ch ng l i các  nh h ng x u đ n s c ố ấ ự ả ệ ợ ố ạ ả ưở ấ ế ứ