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特丁基对苯二酚

特丁基对苯二酚(tertiary butylhydroquinone、TBHQ),又名叔丁基对苯二酚、叔丁基氢醌,是一种人工合成的酚类抗氧化剂分子式为C10H14O2,分子量为166.22。外观呈白色至淡灰色结晶或结晶性粉末,有极轻微特殊气味。沸点为300℃,熔点为126.5℃~128.5℃。溶于乙醇冰醋乙酯2-丙醇中,几乎不溶于水。特丁基对苯二酚具有良好的热稳定性。遇铁、铜不变色,但如有碱存在可转为粉红色。

特丁基对苯二酚对多数油脂,尤其是植物油,有良好的抗氧稳定性,也可抑制细菌、霉菌和黄曲霉素B1等微生物产生。酸性和氯化钠可增强特丁基对苯二酚的抑菌效果。工业上以对苯二酚为原料,分别与2-甲基丙烯2-甲基-2-丙醇甲基叔丁基醚(MTBE),在酸性催化剂溶剂中进行反应得到特丁基对苯二酚。美国于1972年批准特丁基对苯二酚作为食品添加剂使用,中国于1991年批准使用。特丁基对苯二酚在食品领域作为抗氧化剂,用于多种油脂、腌肉制品及膨化食品等,最大使用量为0.2g/kg。特丁基对苯二酚还可用于动物饲料、生物柴油、化妆品、香精香料等不同领域。

发展历史

1972年,美国FDA批准TBHQ用作食品添加剂,之后世界上其它国家也批准TBHQ作为食品添加剂使用,中国在1991年批准使用。日本未批准TBHQ作为油脂抗氧化剂,并以此作为一种技术壁垒手段,要求方法检出限值达到1mg/kg。

应用领域

食品领域

TBHQ的抗氧化性能优于丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯2,6-二叔丁基对甲酚)、没食子酸丙酯(PG),可作为抗氧化剂在食品领域广泛使用,用于食用油脂、油炸食品、饼干、快餐面、腌肉制品及膨化食品等,最大使用量为0.2g/kg。TBHQ在油煎食品时,会随油脂进入食品中而起作用,但在食品焙烤过程中则作用较差。TBHQ对其他的抗氧化剂和合剂有增效作用。在其他的酚类抗氧化剂都不起作用的油脂中,它依旧有效。TBHQ可有效防止冷冻馅饼、鱼和鱼肉馅产生腐败气味。TBHQ和丁基羟基茴香醚配合使用可防止切块猪肉和牛肉退色,产生腐败气味。

化妆品领域

TBHQ作为抗氧化剂可用于化妆品领域。化妆品由油脂、蜡类、表面活性剂和香料等物质组成,在加工、贮存、使用过程中极易受到光、热、酶、金属离子等作用而发生氧化,导致酸败而变质、变味,产生刺激等安全性问题。在化妆品中添加TBHQ可防止化妆品氧化酸败,保证化妆品质量安全。

香精香料领域

TBHQ作为抗氧化剂可用于香精香料领域。香精香料是用多种香料、适量溶剂以及其他成分调配而成,广泛用于食品、国产日化品牌、烟草等行业,而在生产香精香料的过程中,添加TBHQ抗氧化剂以延缓香精的氧化变质,同时提高其稳定性,并延长储存时间。

化工领域

在化工领域,TBHQ可作为有机合成中间体。将TBHQ链接到有机高分子化合物母体上,形成高分子抗氧化剂。TBHQ与2-甲基丙烯2-甲基-2-丙醇反应,可生成2,5—二叔丁基对苯二酚。由TBHQ还可以合成食品抗氧剂丁基羟基茴香醚(BHA)。

其它领域

TBHQ作为抗氧化剂可用于动物饲料。饲料中脂肪含量比较丰富,添加TBHQ可保证安全。TBHQ可用于生物柴油。因为生物柴油自身氧化安定性较差,添加TBHQ后能显著提高生物柴油的抗氧化能力。TBHQ也可用作感光剂和化妆品添加剂。

理化性质

特丁基对苯二酚外观呈白色至淡灰色结晶或结晶性粉末,有极轻微特殊气味。溶于乙醇、乙酸、乙酯、异丙醇、乙醚及油脂等,几乎不溶于水,25℃时,在水中的溶解度小于1%;95℃时,在水中的溶解度为5%。沸点为300℃,熔点为126.5℃~128.5℃。TBHQ对热稳定。遇铁、铜不变色,但如有碱存在可转为粉红色。TBHQ对多数油脂,尤其是植物油,有良好的抗氧稳定性,但不能稳定油脂的颜色和气味。

制备方法

以叔丁醇为烷基化试剂的合成法

对苯二酚和叔丁醇为原料,以浓硫酸、磷酸、苯磺酸等液体酸为催化剂,在水与有机溶剂组成的混合溶剂中进行反应,产物可通过结晶法进行提纯。反应如下图所示

以异丁烯为烷基化试剂的合成法

以对苯二酚和异丁烯为原料,以不同的酸为催化剂,在不同的溶剂中进行基化反应。反应如下图所示

以甲基叔丁醚为烷基化试剂的合成法

以对苯二酚和甲基叔丁醚(甲基叔丁基醚)为原料,以酸为催化剂,在溶剂中进行反应得产物HBHQ。反应如下图所示。由于MTBE法对人体与环境的毒害较大,几乎只限于实验室的理论研究,其工业应用无法推广。

检测方法

TBHQ与二甲胺通过酰胺化反应会形成新的物质,以此可进行定性检测。将样品溶于甲醇中,向其滴入几滴25%的二甲胺水溶液,溶液颜色变粉红色至红色。TBHQ也可采用气相色谱法和高效液相色谱法进行检测。

安全事宜

毒理学依据

LD50:0.7~1.0g/kg,大鼠,经口。

健康危害

TBHQ的毒性特点是急性毒低,属于安全A(Ⅰ)类产品,对皮肤和眼睛轻微刺激性,未发现蓄积性。TBHQ及其活性代谢产物特丁基对苯(TBBQ)均对人单核细胞白血病U937细胞具有细胞毒性,且TBBQ细胞毒性更强。虽然没有关于TBHQ对人类致癌性的流行病学研究。但动物实验证明,高剂量的TBHQ与致癌作用相关。同时有研究表明,TBHQ能导致DNA损伤。

相关规定

欧盟的大部分国家、中国香港等都不允许在食品中添加TBHQ。

参考资料