Butilirani hidroksitoluol (BHT) je bijeli kristalni ili kristalni prah industrijski antioksidant s globalnom godišnjom potrošnjom od stotina tisuća tona.
Uvod: Ulaz u svijet antioksidanta
U modernom industrijskom društvu postoji kemijska tvar koja je gotovo svugdje prisutna. Može se naći u ovsenom zrnu za doručak, u svakodnevnim kozmeticama, pa čak i u ulju motora automobila. Ova tvar je butilirani hidroksitoluen, skraćeno BHT.
BHT je vjerojatno jedna od najvažnijih kemikalija za koje nikad niste čuli. U industriji, kozmetiku i lijekovima, s globalnom godišnjom potrošnjom koja doseže stotine tisuća tona. Međutim, kontroverze oko BHT-a nikada nisu se smirile. Neki ga smatraju "stražarom" koji produžava rok trajanja, dok se drugi brinu zbog njegovih mogućih zdravstvenih rizika.
Ovaj članak nudi detaljan pregled BHT-a, obuhvaćajući povijest otkrića, kemijske principe, scenarije primjene, rasprave o sigurnosti i razvojne trendove alternativa, kako bi se predstavio objektivni i dobro zaokružen profil BHT-a.
I. Otkriće i evolucija: industrijski ep sedamdesetogodišnji
1.1 Poreklo: Od laboratorija do proizvodnje na industrijskom nivou
Industrijska proizvodnja BHT-a započela je 1940-ih. Prema povijesnim zapisima, patent za BHT dodijeljen je 1947. godine. Kasnije 1954. godine, dobio je odobrenje američke Agencije za hranu i lijekove (FDA) za službenu uporabu kao dodatak hrani.
S perspektive kemijske povijesti, pojavljivanje BHT-a bio je izravni rezultat proboja u istraživanju organske kemije u prvoj polovici 20. stoljeća. Kemičari su temeljito istraživali reakciju alkilacije između p-kresola i izobutilena i na kraju razvili učinkovit sintetički postupak za BHT.
1.2 Tri faze industrijalizacije
Faza 1 (1940-ih-1950-ih): zaštitni sredstvo za industriju gume BHT je u početku bio primjenjen uglavnom u industriji gume. U skladu s člankom 11. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 Komisija je odlučila da se odredi da se u skladu s člankom 11. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 primjenjuje Uredba (EZ) br. 765/2008 na proizvodnju i prodaju gume. Kao učinkovito fenoličko sredstvo protiv starenja, BHT učinkovito inhibira oksidativno starenje gumenih proizvoda i produžava njihov životni vijek. Tijekom tog razdoblja BHT je osigurao svoju čvrstu poziciju kao industrijski antioksidant.
Faza 2 (1950-ih-1970-ih): Široko prodiranje u prehrambenu industriju Nakon što je FDA odobrila BHT za upotrebu u hrani 1954. godine, područje primjene dramatično se proširilo. U velikoj mjeri je primjenjen u uljima i mastima, materijalima za pakiranje hrane, bazama žvakaće guma i drugim sektorima. Statistike pokazuju da je godišnja proizvodnja BHT-a u SAD-u u 1976. godini dosegla 19,81 milijuna funti, od čega je oko 8,86 milijuna funti upotrijebljeno u prehrambenim primjenama.
Faza 3 (1980-e do danas): Diverzifikacija istovremeno s regulatornim standardizacijom Od 1980-ih, sve veća svijest potrošača o zdravlju i poboljšana regulatorna politika diljem svijeta podvrgnuli su industriju BHT-a strožoj kontroli. U međuvremenu, tehnološke inovacije potaknule su proizvode BHT prema višoj čistoći i specijaliziranim formulacijama.
1.3 Trakcija razvoja na kineskom tržištu
U Kini je razvoj BHT-a usko povezan s potisom zemlje na industrijalizaciju nakon reforme i otvaranja. Trenutno je Kina najveći svjetski proizvođač i potrošač BHT-a, što je 2019. godine predstavljalo više od 50% globalne proizvodnje. U skladu s člankom 11. stavkom 1.
II. - Završetak Kemijski temelji: Molekularna struktura i mehanizam antioksidanata
2.1 Osnovna fizičko-kemijska svojstva
BHT, kemijski naziv 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, ima molekularnu formulu C15H24O i molekularnu težinu 220,36. Njegova jezgra sastoji se od benzenovog prstena koji je zamijenjen s dvije tert-butilne skupine, jednom hidroksilnom grupom i jednom metilnom grupom.
 |
 |
Fizičke karakteristike
Njegova jedinstvena lipofilicnost omogućuje BHT da se ravnomjerno raspršuje unutar ulja i masti, čime pruža optimalne antioksidativne performanse.
2.2 Kratak antioksidativni mehanizam
Antioksidativni mehanizam BHT: fenolička hidroksilna skupina donira vodik atoma peroksilnim radikalima (ROO·) kako bi formirali stabilne fenoksilne radikale, čime se završavaju lančane reakcije slobodnih radikala.
Oksidativna rancidnost tvari koje sadrže masti nastaje lančanim reakcijama slobodnih radikala. Ne zasićene masne kiseline, koje izazivaju svjetlost, toplina i drugi čimbenici, stvaraju slobodne radikale, koji reagiraju s kisikom i formiraju peroksilne radikale (ROO·). Peroksilni radikali tada napadaju dodatne molekule masnih kiselina, što pokreće samostalni začarani krug.
Naumnost BHT-a leži u fenoličkoj hidroksilnoj grupi (−OH) u njegovom molekuli, koja aktivno donira vodikove atome kako bi uklonila reaktivne slobodne radikale u stabilne proizvode. BHT se pretvara u vrlo stabilne fenoxilne radikale. Ova stabilnost proizlazi iz sterne prepreke i elektroničkih učinaka dvije obilne tert-butil grupe na benzenovom prstenu: štite fenoksilne radikale od daljnjeg napada i smanjuju energiju disocijacije veza fenolnih hidroksilnih skupina, olakšavajući oslobađanje vodika.
Ukratko, BHT žrtvuje jedan atom vodika da bi razbio jednu lančanu reakciju. Zbog niskog troška za zaustavljanje oksidativnih lančanih reakcija, on je jedan od najefikasnijih fenoličkih antioksidanti.
III. - Odluka Vijeća Područje primjene: Svugdje prisutnost
Obim primjene BHT-a premašuje očekivanja većine ljudi. Od svakodnevnih potrošačkih dobara do visoko-industrijske industrije, od konzerviranja hrane do zrakoplovnih materijala, BHT prožima suvremeno industrijsko društvo zahvaljujući svojoj visokom učinkovitosti, stabilnosti i isplativi antioksidativnoj učinkovitosti.
3.2 Hrana: očuvanje okusa i rok trajanja
U prehrambenom sektoru BHT je jedan od najčešće korištenih antioksidantima rastvorljivih u ulju. Glavne funkcije uključuju:
Glavne kategorije hrane za primjenu - proizvodnja hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za životinje, uključujući i proizvode od hrane za život
Kineski standard u skladu s GB 2760‐2014 Nacionalni standard sigurnosti hrane Standardi za uporabu aditiva u hrani , maksimalno dopuštena razina BHT-a (broj aditiva E321) u gore navedenim namirnicama iznosi 0,4 g/kg.
Prirodni praktični slučaj : Na velikim proizvodnim linijama za instant rezance, torte od rezance pržene na visokoj temperaturi sadrže bogate proizvode aktivne oksidacije lipida. Bez antioksidanta očigledni se rančasti smrad razvija u roku od dva tjedna pri skladištenju u okolini. Uz dodatak 0,02 % BHT-a, rok trajanja se produžava na 6-12 mjeseci uz minimalnu promjenu okusa. Slično tome, za puffed grickalice kao što su čipsovi, BHT se često spoji s BHA (butiliranim hidroksianizolom) u tipičnom BHA:BHT omjeru od 2: 1. Sinergijski učinci povećavaju antioksidativnu učinkovitost za više od 40%.
3.2 Kozmetika i osobna nega: zaštita kvalitete proizvoda
U kozmetiku, BHT djeluje prvenstveno kao antioksidant i stabilizator s nezamjenljivim funkcijama: - Zaštititi sastojke na bazi ulja: Biljna ulja, mineralna ulja i druge lipidne komponente u kozmeticima lako podliježu oksidativnoj rancidnosti. - Očuvanje osjetilnog kvaliteta: sprečavanje promjene boje uzrokovane oksidacijom, neprijatnih mirisa i razdvajanja faza. - Produljenje trajanja: neprekidno štiti proizvode od oksidacije nakon otvaranja.
Zajednička vrsta proizvoda - proizvodi za njegu kože (kreme, losioni) - kozmetika za boje (ruke, sjene za oči) - proizvodi za njegu kose (mazila za kosu, šamponi) - parfemi i mirisi - proizvodi za njegu djece
Uloga formulacije u kozmetičkim formulacijama, tipična doza BHT-a kreće se od 0,01 do 0,5%. Često se kombinuje s drugim antioksidantima kao što su vitamin E i askorbil palmitat. U slučaju da se ne primjenjuje BHT, u slučaju da se ne primjenjuje BHT, u slučaju da se ne primjenjuje BHT, u slučaju da se ne primjenjuje BHT, u slučaju da se ne primjenjuje BHT, u slučaju da se ne primjenjuje BHT, u slučaju da se ne primjenjuje BHT, u Za proizvode bogate nezasićenim biljnim uljima (npr. ulje od borovnice, ulje od konopljinih sjemenki), BHT služi kao gotovo neophodna sigurnosna mjera.
U skladu s člankom 4. stavkom 1. - za ispiranje usta: ≤ 0,001 % - za zube: ≤ 0,1 % - za ispiranje i ostavljanje na mjestu: ≤ 0,8 %
3.3 Industrija gume i polimera: kamen temeljac za borbu protiv starenja
Sektor gume i polimera predstavlja najranije i najstabilnije tržište BHT.
Gume protiv starenja
U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i člankom 3. stavkom 2. točkom (b) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i člankom 3. točkom (c) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i člankom 3. točkom (c) Uredbe (EZ) Ovaj proces je također lančana reakcija slobodnih radikala: molekulski lanci gume se razbijaju kako bi se stvorili slobodni radikali, koji reagiraju s kisikom i uzrokuju daljnju razgradnju lanca ili unakrsno povezivanje. Makroskopski gledano, proizvodi postaju tvrdi, krhki, puknuti ili ljepljivi.
Kao učinkovito fenoličko sredstvo protiv starenja, BHT pruža dobre zaštitne učinke za sljedeće vrste gume: ‐ prirodna gume (NR) ‐ gume od styrene-butadiena (SBR) ‐ gume od nitrila-butadiena (NBR) ‐ gume od etilena-propilena-diena (
U industriji guma BHT se često kombinuje s drugim sredstvima protiv starenja (npr. aminskim antioksidantima RD, MB) kako bi se izgradili sinergični sustavi zaštite. U standardnim gumama za putničke automobile antioksidanti na bazi BHT-a čine otprilike 0,1 - 0,5 % mase gume. Unatoč niskom dozom, životni vijek skladištenja je produljen 2-3 puta, što usporava pucanje profila i starenje bočnih zidova tijekom rada.
Stabilizacija plastike
BHT također igra ključnu ulogu u plastici. Polimeri se tijekom obrade podvrgavaju visokom temperaturnom šišanju, što stvara velike količine slobodnih radikala koji izazivaju rascjep molekularnog lanca (degradaciju) ili abnormalno ukrštanje, što narušava mehanička svojstva i izgled. BHT se široko primjenjuje u sljedećim plastičnim materijalima:
|
Plastika |
Funkcija BHT-a |
Tipična doza |
|
Polietileni (PE) |
Odolnost od termooksidativnog starenja tijekom obrade i obrade |
0,01 - 0,05 % |
|
Polipropilen (PP) |
U skladu s člankom 3. stavkom 2. |
0,05 - 0,1% |
|
Polistiren (PS) |
Prevencija žutila i krhkoće |
0,02 - 0,05 % |
|
Abs rezina |
Zaštititi butadijensku fazu od oksidacije |
0,05 - 0,1% |
|
Polivinilchlorid (PVC) |
S druge strane, za potrebe ovog članka, |
0,01 - 0,03 % |
U obradi plastike, BHT se obično kombinuje s fosfitnim sekundarnim antioksidantima kako bi se formirao klasični primarni antioksidant + sekundarni antioksidant sustav. Primarni antioksidanti poput BHT-a hvataju slobodne radikale, dok sekundarni antioksidanti razgrađuju hidroperoxide. Njihova zajednička djelovanja pružaju sveobuhvatnu zaštitu polimera.
3.4 Industrija nafte i maziva: nepoznati junak za trajnost opreme
To je manje poznato, ali ključno važno područje primjene. BHT najbolje djeluje ispod 100 °C, što odgovara opsegu radne temperature većine industrijskih maziva.
Antioksidiranje maziva : Maziva u industrijskoj opremi (parne turbine, hidraulički sustavi, mjenjači) oksidiraju se pod trajnim visokim temperaturama i pod uvjetima kataliziranja metala, stvarajući kiselu tvar i mulj koji uzrokuju koroziju i habanje komponenti. BHT ublažava ove promjene i produžava radni vijek maziva. Tipične primjene: - ulja za turbine: 0,3-0,6 % BHT dodano ulju za parne i plinske turbine pomnožava životni vijek ulja za 3-5 puta. - Ulja za transformatore: BHT poboljšava stabilnost oksidacije električnih izolacijskih ulja, usporava stvaranje kalu i održava
Parafinski i specijalni naftni proizvodi parafin se obično oksidira pri pohranjivanju, uzrokujući žuti i neprijatne mirise. U slučaju da se ne primijeni dodatni BHT, u slučaju da se ne primijeni dodatni BHT, potrebno je primijeniti dodatni BHT. BHT se slično koristi u naftnom ulju i bijelom mineralnom ulju.
Uređaji za proizvodnju goriva : U nekim avionskim gorivima i bencinu, BHT djeluje kao inhibitor gume, suzbijajući stvaranje oksidativnih sedimenta tijekom skladištenja i prijevoza i održavajući sustave goriva čistima.
3.5 Sektor farmaceutskih i zdravstvenih proizvoda
Iako je doza mala, BHT je neophodan u farmaceutskoj industriji: Stabilizator farmaceutske formulacije : Za topikalne preparate na bazi lipida kao što su masti, supozitoriji i kreme, BHT sprečava oksidativnu rancidnost baza i održava učinkovitost i sigurnost. Tipična doza: 0, 01- 0, 1 %. Zaštita od mekih želatinskih kapsula : Kapsule za mekani gel sadrže glicerol i vlagu i podložne su oksidativnoj degradaciji. BHT poboljšava stabilnost kapsula i štiti aktivne sastojke. Zaštita vitaminskog formulacije : Vitamini rastvorljivi u mastima (A, D, E, K) lako se razgrađuju u skladištu; BHT djeluje kao antioksidativni zaštitni sredstvo za ove hranljive tvari. Za veterinarsko korištenje : BHT se široko koristi u hrani za životinje kako bi se zaštitile masti i vitamini od oksidativnog propadanja tijekom skladištenja. FDA dopušta do 0,02 masnih posto BHT u hrani za životinje.
3.6 Materijali za pakiranje hrane: Nevidljivi zaštitni materijal putem indirektnog kontakta
Ovo je lako zanemarena, ali vrlo značajna primjena.
‑ Plastični pakirni folije : BHT je uključen u PE i PP filmove za pakiranje hrane. To stabilizira sam polimer protiv oksidativne degradacije i može polako migrirati na površine hrane kako bi se osigurala dodatna antioksidativna zaštita, posebno za masne namirnice kao što su sir i maslac.
‑ Papirne prevlake : Vosk i plastični premazi na papiru koji dolazi u kontakt s hranom sadrže BHT kako bi se spriječilo migriranje oksidacijskih ne-aromatičnih sastojaka u hranu.
‑ S druge konstrukcije : BHT dodan gumenim ili plastičnim čvrstima za zatvaranje usporava propadanje zatvaranja uzrokovano starenjem i stvaranje mirisa.
Migracija BHT-a iz pakiranja u hranu je opsežno proučavana. Regulatorni organi diljem svijeta primjenjuju stroge ograničenja migracije kako bi osigurali da izloženost ostane unutar sigurnih granica.
3.7 Ostale industrijske uporabe
Osim glavnih sektora, BHT služi mnogim industrijskim scenarijima:
‑ S druge vrste za potrebe primjene ovog članka, primjenjuje se sljedeća metoda:
‑ Lijepila : Očuvanje vezanosti toplo topljenih i osjetljivih na pritisak ljepila protiv oksidativnog propadanja tijekom skladištenja.
‑ Elektronička industrija : Dodaje se u fluxe za lemljenje ploča za štampane kola (PCB) kako bi se zaštitile osjetljive komponente od oksidacije tijekom visoke temperature lemljenja.
‑ Tekstilna industrija : poboljšati toplinsku stabilnost sintetičkih vlakana (najlon, poliester) tijekom prečenja i tkivanja.
‑ Industrija pesticida za određene vrste pesticida:
3.8 Sažetak područja primjene
|
Područje primjene |
Glavna funkcija |
Tipična doza |
Glavni proizvodi / scenariji |
|
Prehrambeni Průmysl |
Odgoriva lipidna rancidnost |
0,01 - 0,04 % |
S druge vrste, osim onih iz poglavlja 1. |
|
Kozmetika |
Antioksidiranje i stabilizacija |
0,01 - 0,8 % |
Kreme, ruže, parfemi |
|
Industrija gume |
Protiv starenja |
0,1-0,5 % |
S druge vrijednosti, osim onih iz tarifne oznake 9403 ili 9404 |
|
Industriji plastike |
S druge vrste |
0,01 - 0,1% |
S druge strane, za proizvode iz kategorije 9A001. |
|
Maziva |
Antioksidativna aktivnost |
0,3-0,6 % |
Ulja za turbine, ulja za transformatore, hidraulička ulja |
|
Farmaceutska |
Stabilizacija formulacije |
0,01 - 0,1% |
Kreme, mekane kapsule, vitamini |
|
Materijali za pakiranje |
Neposredno zaštita |
0,02 - 0,1% |
S druge plastike |
|
Industrija hrane za životinje |
Čuvanje nutritivnih tvari |
≤ 0.02 % |
Sljedeći članak: |
Kao što je gore prikazano, BHT se primjenjuje u gotovo svim industrijskim sektorima koji zahtijevaju otpornost na oksidaciju organskih materijala. Zbog svoje ekonomske prednosti (veoma jeftinije od prirodnih antioksidanta), visoke učinkovitosti i višedecenijskog industrijskog iskustva, ostaće ključni antioksidant u doglednoj budućnosti.
IV. Kratak pregled sporova o sigurnosti
Unatoč širokoj primjeni, još uvijek se raspravlja o sigurnosti.
Globalni regulatorni stavovi znatno se razlikuju. Američka agencija za hranu i lijekove (FDA) BHT navodi kao GRAS (Generalno priznat kao siguran). Kina i EU dopuštaju ograničenu dozu s ADI-jem od 0, 3 mg/kg tjelesne težine/dan i 0, 25 mg/kg tjelesne težine/dan. Japan i Australija, naprotiv, zabranjuju upotrebu BHT-a u hrani.
Pripadnici ističu nisku akutnu toksičnost (oralna LD50 kod štakora = 890 mg/kg), dobro karakterizirane metaboličke puteve i nedostatak uvjerljivih dokaza o šteti za ljudsko zdravlje od 1954. godine. Rane studije američkog Nacionalnog instituta za rak (NCI) zaključile su da BHT nije karcinogen u modelovima glodavca.
Protivnici ukazuju na studije na životinjama koje pokazuju indukciju jetrenih enzima i potencijalne endokrini poremećaje kod visokih doza. U 15- godišnjoj njemačkoj studiji biomonitoringa na ljudima otkriveni su metaboliti BHT- a u više od 88% uzoraka urina, s znatno većim razinama izloženosti kod djece nego kod odraslih. U skladu s člankom 11. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1907/2006 Europska komisija za zaštitu okoliša je odlučila da se za upotrebu u kozmetičkim proizvodima koje se upotrebljavaju u skladu s ovom Uredbom odrediju ograničenja za upotrebu u kozmetičkim proizvodima.
U međuvremenu, pokret "čiste oznake" potiče potrošače i proizvođače da preferiraju prirodne alternative, stvarajući dugoročni tržišni pritisak na BHT.
V. Trendovi u korištenju alternativnih antioksidanata
Prirodni antioksidanti osvajaju sve veći tržišni udio: njihov svjetski tržišni udio dostigao je oko 38 % u 2025. godini, a prema projekcijama premašuje 50 % do 2030. godine. Glavne alternative uključuju vitamin E (primjerice učinkovita i sigurnija), ekstrakt od rozmara (otporan na visoke temperature), polifenole iz čaja i antioksidante iz bambusa.
U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 1308/2013 Komisija je odlučila da se primjenom članka 1. stavka 2. točke (a) Uredbe (EU) br. 1370/2013 provede revizija za utvrđivanje vrijednosti za proizvodnju. Snaga BHT u industrijskim primjenama gume, plastike i maziva ne može se lako zamijeniti u kratkoročnom i srednjoročnom razdoblju. U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 2.
Odluka Komisije
BHT je sintetički antioksidant s više od sedamdeset godina industrijske povijesti. U skladu s člankom 1. stavkom 2. S elegantnom molekularnom strukturom i visoko učinkovitim antioksidativnim mehanizmom, koristi se u gotovo svakoj industrijskoj sferi.
Dok se rasprave o sigurnosti nastavljaju, glavne znanstvene vlasti smatraju da je BHT siguran kada se koristi u okviru propisanih ograničenja doza. Ujedinjeni narodi i države članice također su u potrazi za poboljšanjem zaštite zdravlja i zdravlja ljudi.
Povezivanje znanosti i javne percepcije kako bi se omogućilo informirano biraju potrošači predstavlja racionalni stav prema takvim kemijskim tvarima. Uostalom, nijedna supstanca nije savršena. Tek će mudro i znanstveno utemeljeno primjenjivanje omogućiti tehnologiji da doista koristi ljudskom blagostanju.
EN