CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.TỔNG QUAN VỀ PARABEN 1. Giới thiệu Các paraben (các ester của p-hydroxybenzoic acid) là một nhóm các hóa chất tổng hợp có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đặc biệt là trong các ngành mỹ phẩm, dược phẩm. Một số paraben cũng được tìm thấy trong tự nhiên, tuy nhiên tất cả các paraben được sử dụng thương mại đều được tổng hợp bằng phản ứng ester hóa của acid p-hydroxybenzoic và alcohol tương ứng chẳng hạn: methanol, ethanol, n-propanol.) cùng với sự có mặt chất xúc tác thích hợp (acid sulfuric đậm đặc hoặc acid p-toluenesulfonic) [10]. Paraben được giới thiệu lần đầu tiên vào giữa những năm 1920 với vai trò là chất bảo quản dược phẩm.
Những năm sau đó, nhóm chất này trở thành chất bảo quản được sử dụng rộng rãi, chủ yếu trong mỹ phẩm và dược phẩm, ngoài ra còn trong các ngành hàng hóa thực phẩm và các sản phẩm tiêu dùng. Paraben được coi là thành phần phổ biến nhất của mỹ phẩm, chúng có mặt trong khoảng 80% các loại sản phẩm chăm sóc cá nhân. Trong một nghiên cứu năm 1995, paraben đã được tìm thấy sự có mặt trong 77% nước tẩy rửa và 99% các đồ mỹ phẩm chăm sóc sắc đẹp được nghiên cứu [9]. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, một số paraben như methylparaben (MeP), propylparaben (PrP) cũng được sử dụng làm chất bảo quản hóa học và ethylparaben (EtP) có trong thành phần của chất kết dính dành cho đóng gói, vận chuyển thức ăn.
Dư lượng paraben cũng được phát hiện trong các phụ gia thực phẩm, hương liệu, chất hỗ trợ chế biến. Cũng với vai trò là chất bảo quản, Paraben cũng được sử dụng trong các ngành dược phẩm được thêm vào các sản phẩm thuốc gây mê, thuốc rửa mắt, thuốc viên, dung dịch tiêm và thuốc tránh thai. với các hàm lượng khác nhau đối với mỗi sản phẩm. Ngoài ra, trong lịch sử paraben còn được sử dụng trong dệt may như một chất chống nấm [7, 18].
2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công thức cấu tạo: Hình 1. 1: Công thức cấu tạo chung của các paraben Bảng 1. tổng hợp thông tin về một sốparaben hay còn được gọi là ester của p-hydroxybenzoic acid thường gặp. R là gốc hydrocarbon, cấu trúc khác nhau của gốc R này sẽ tạo ra những tính chất hóa học và vật lý rất riêng của phân tử và làm thay đổi hoạt tính sinh học của chúng.
Một số paraben thường gặp S Tên gọi Viết tắt CTPT CTCT Tính chất TT mp: 131 o C Methyl- C8H8O3 1 MeP bp: 270 - paraben M: 152.15 280oC mp: 116 - 118oC Ethyl- C9H10O3 2 EtP bp: 297 - paraben M: 166.2- Propyl- C10H12O3 3 PrP 98oC paraben M: 180.08 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Isopropyl Iso- C10H12O3 4 -paraben PrP M: 180.22 mp: 68- Butyl- C11H14O3 5 BuP 69oC paraben M: 194.23 Isobutyl Iso- C11H14O3 6 -paraben BuP M: 194.23 Benzyl- C14H12O3 mp: 110- 7 BzP paraben M: 228.24 112oC Trong đó: CTPT: Công thức phân tử M: Khối lượng phân tử (đ.C) mp: Điểm nóng chảy bp: Điểm sôi Ở điều kiện bình thường, hầu hết các paraben đều là những tinh thể màu trắng. Khả năng kháng khuẩn của paraben Paraben được sử dụng rộng rãi làm chất bảo quản chống vi khuẩn trong thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm sản phẩm do dải hoạt động rộng, độ trơ và giá cả thấp. Paraben cũng tập hợp một số tiêu chí cho một chất bảo quản lý tưởng: chúng ổn định và hiệu quả trong phạm vi pH rộng, đủ hòa tan trong nước để tạo ra một nồng độ hiệu quả trong pha nước, không có mùi hoặc vị giác của sự đổi màu. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tác dụng kháng khuẩn của các paraben đã được chỉ ra từ rất nhiều báo cáo trước đó với khả năng chống lại nhiều loại vi khuẩn.
Tuy nhiên, phương thức hoạt động kháng khuẩn của chúng chưa được làm sáng tỏ. Một số báo cáo cho rằng cơ chế hoạt động của paraben bằng cách phá vỡ các quá trình vận chuyển màng [11] hoặc bằng cách ức chế tổng hợp DNA và RNA [17] hoặc một số enzyme chính, như ATPase và phosphotransferase, ở một số loài vi khuẩn. Propylparaben được coi là hoạt động chống lại hầu hết các vi khuẩn và khả năng kháng khuẩn tốt hơn methylparaben. Tác dụng kháng khuẩn mạnh hơn của propylparaben có thể là do độ hòa tan lớn hơn trong màng vi khuẩn, cho phép nó đạt được mục tiêu tế bào chất ở nồng độ lớn hơn.
Tuy nhiên, do phần lớn các nghiên cứu về cơ chế hoạt động của paraben cho thấy tác dụng kháng khuẩn của chúng được liên kết với màng, nên có thể khả năng hòa tan lipid lớn hơn của nó phá vỡ lớp màng lipid, do đó gây cản trở quá trình vận chuyển màng vi khuẩn và có thể gây ra rò rỉ các thành phần nội bào. Đặc tính kháng khuẩn được cho là tăng lên theo chiều tăng mạch carbon của gốc alkyl. Tuy nhiên, theo chiều tăng của gốci alkyl khả năng tan trong nước giảm dần, trong khi vi khuẩn thường phát triển trong môi trường nước. Do vậy các đồng phân có chuỗi alkyl ngắn thường được lựa chọn sử dụng với mục đích bảo quản.
Để tăng hiệu quả bảo quản, các paraben được sử dụng kết hợp với nhau. Thông thường, người ta phối hợp hai paraben trở lên, thí dụ như phối hợp 0,18% methyl paraben, 0,02% propyl paraben để làm chất bảo quản sát khuẩn trong nhiều loại thuốc tiêm chích hoặc phối hợp paraben với một số hóa chất khác [28]. Trước đây, paraben đã được sử dụng rộng rãi trong thuốc chữa bệnh, thường là ở hàm lượng cao, khoảng 1% đến 5% về khối lượng. Khi những tác hại của paraben đối với sức khỏe con người được phát hiện, việc sử dụng paraben trong các sản phẩm thuốc chữa bệnh đã giảm xuống.
So với trong dược phẩm, hàm lượng paraben sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm thường ở nồng độ thấp hơn (khoảng 0,1% đến l0,8%), và hiện nay, chúng vẫn là loại chất bảo quản được sử dụng nhiều nhất vì nhiều lí do: giá thành rẻ, hiệu quả bảo quản tốt, không màu, không mùi, không làm thay đổi tính chất của sản phẩm [5]. Độc tính của paraben Do sự phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong đời sống của con người nên các ảnh hưởng của paraben đến cơ thể luôn là vấn đề được quan tâm. Trong lịch sử, độc tính của paraben đã được chỉ ra đó là nhóm chất này gây ảnh hưởng đến quá trình đông máu của động vật. Cụ thể, khi kiểm tra hiệu ứng của methylparaben, ethylparaben, propylparaben và butylparaben trên hồng cầu của người và thỏ trong 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ống nghiệm.
Với butylparaben, ở mức 0,02%, gây tan máu ở 12% thỏ và 6% hồng cầu của con người. Nồng độ 0,25% methylparaben, 0,17% ethylparaben và 0,05% propylparaben gây ra không tan máu. Ngoài ra, paraben còn được cho là ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sinh tổng hợp ARN và ADN ở chuột do sự kết hợp của 32P vào ADN và ARN của toàn bộ tế bào bị ức chế chỉ bằng 0,2 g/L ethylparaben [6, 15]. Không những thế, paraben còn được cho là một trong những nguyên nhân dẫn vô sinh tại nam giới.
Trong những năm gần đây, một mối quan tâm ngày càng tăng nổi lên về tác dụng phụ có thể có của hóa chất trong thực phẩm và trong mỹ phẩm đối với sinh sản của con người. Ở các nước phát triển, khoảng 15% các cặp vợ chồng bị ảnh hưởng bởi vô sinh, gần một nửa trong những trường hợp này được quy cho nam giới, thông qua khả năng di chuyển của tinh trùng kém hoặc do số lượng tinh trùng thấp. Được biết, một số lượng đáng kể các trường hợp vô sinh nam là kết quả của việc tiếp xúc với các sản phẩm nhân tạo và ty thể của tinh hoàn đặc biệt bị ảnh hưởng bởi độc tính do thuốc. Các bằng chứng chỉ ra rằng paraben có thể không an toàn và cho thấy rằng sự tương tác giữa các paraben và chức năng ty thể trong tinh hoàn có thể là chìa khóa trong việc giải thích sự đóng góp của paraben dẫn đến giảm khả năng sinh sản [20].
LD50 của một số paraben Paraben Ghi chú LD50 Qua đường tiêu hóa (chuột) >8000 mg/kg Qua đường tiêu hóa dưới dạng 2000 mg/kg muối natri (chuột) MeP Tiêm dưới da (chuột) 125 – 1200 mg/kg Qua đường tiêu hóa (thỏ) 3000 mg/kg (*) Qua đường tiêu hóa (chó) 3000 mg/kg (*) 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Qua đường tiêu hóa (chó) 5000 mg/kg (*) Qua đường tiêu hóa dưới dạng EtP 1500 mg/kg muối natri (chuột) Qua đường tiêu hóa (thỏ) 4000 mg/kg (*) Qua đường tiêu hóa (chuột) 6322 - 8000 mg/kg Qua đường tiêu hóa dưới dạng 3700 mg/kg PrP muối natri (chuột) Tiêm dưới da (chuột) 1650 mg/kg Qua đường tiêu hóa (thỏ) 6000 mg/kg (*) (*): LD100 hoặc gây tư vong. Khi tiếp xúc với paraben có thể gây ra một số ảnh hưởng tới sức khỏe như: Dị ứng da: Các trường hợp viêm da dị ứng do tiếp xúc với paraben thông qua việc sử dụng các sản phẩm chăm sóc cá nhân đã được ghi nhận, một số nghiên cứu cho rằng BzP là chất có khả năng gây dị ứng mạnh nhất, có thể là do khối lượng phân tử lớn hơn và từ đó có thể đưa ra phán đoán về khả năng gây dị ứng sẽ tăng lên tỉ lệ thuận với khối lượng phân tử. Ngoài ra, một số trường hợp bị dị ứng qua đường tiêm dưới ra cũng được phát hiện. Mặc dù cơ chế gây dị ứng của paraben vẫn chưa được nghiên cứu và công bố chính xác nhưng vẫn xuất hiện các trường hợp dị ứng với nhóm chất này.
Năm 1973, một cuộc điều tra đã chỉ ra rằng tỉ lệ dị ứng với paraben ở mức khá cao đó là 3% [14]. Gây lão hóa da: MeP được chỉ ra là tác nhân gây tăng cường khả năng gây hại của tia UVB (các tia UV có bước sóng 315 – 280 nm) đối với các tế bào sừng trên da. Tia UVB với cường độ 15 mJ/cm2 và 30 mJ/cm2 (tương ứng với cường độ UVB trung bình khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong vòng 1 phút vào ngày đẹp trời ở châu Âu) hầu như không gây hại đến tế bào sừng. Tuy nhiên khi kết hợp sử dụng methylparaben 0,003% và việc chiếu xạ bằng tia UVB với cường độ như trên thì lượng tế bào sừng bị hoại tử tăng lên đáng kể.
Quá trình này được lý giải là do MeP và các sản phẩm chuyển hóa của nó kết hợp với ánh sáng mặt trời gây tổn hại đối với ADN trên da. Cơ chế tác động của MeP được mô tả như hình 1: [22]. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.