Karboksymetyloceluloza sodowa | 9000-11-7

Karboksymetyloceluloza (CMC) lub guma celulozowa to pochodna celulozy z grupami karboksymetylowymi (-CH2-COOH) związanymi z niektórymi grupami hydroksylowymi monomerów glukopiranozy tworzących szkielet celulozy. Jest często stosowany w postaci soli sodowej, karboksymetylocelulozy sodowej.

Jest syntetyzowany w katalizowanej alkaliami reakcji celulozy z kwasem chlorooctowym. Polarne (kwasy organiczne) grupy karboksylowe sprawiają, że celuloza jest rozpuszczalna i reaktywna chemicznie. Właściwości funkcjonalne CMC zależą od stopnia podstawienia struktury celulozy (tj. ile grup hydroksylowych wzięło udział w reakcji podstawienia), a także od długości łańcucha struktury szkieletu celulozy i stopnia skupienia podstawniki karboksymetylowe.

ZastosowanieCMC jest stosowany w nauce o żywności jako modyfikator lepkości lub zagęszczacz oraz do stabilizacji emulsji w różnych produktach, w tym w lodach. Jako dodatek do żywności ma numer E E466. Jest także składnikiem wielu produktów nieżywnościowych, takich jak galaretka KY, pasta do zębów, środki przeczyszczające, tabletki odchudzające, farby na bazie wody, detergenty, klejonka do tekstyliów i różne produkty papierowe. Stosowany jest przede wszystkim ze względu na wysoką lepkość, jest nietoksyczny i hipoalergiczny. W detergentach do prania stosowany jest jako polimer zawieszający zabrudzenia, przeznaczony do osadzania się na bawełnie i innych tkaninach celulozowych, tworząc ujemnie naładowaną barierę dla zabrudzeń w roztworze piorącym. CMC stosuje się jako środek nawilżający w nielotnych kroplach do oczu (sztuczne łzy). Czasami stosuje się metylocelulozę (MC), ale jej niepolarne grupy metylowe (-CH3) nie zwiększają rozpuszczalności ani reaktywności chemicznej podstawowej celulozy.

Po początkowej reakcji powstała mieszanina wytwarza około 60% CMC plus 40% soli (chlorek sodu i glikolan sodu). Produkt ten to tzw. techniczny CMC, stosowany w detergentach. W celu usunięcia tych soli stosuje się dalszy proces oczyszczania w celu wytworzenia czystego CMC, który jest stosowany w żywności, farmaceutykach i środkach do czyszczenia zębów (pastach do zębów). Produkowany jest również gatunek pośredni, „półoczyszczony”, zwykle stosowany w zastosowaniach papierniczych.

CMC jest również stosowany w farmaceutykach jako środek zagęszczający. CMC stosowany jest także w przemyśle wiertniczym jako składnik płuczki wiertniczej, gdzie pełni funkcję modyfikatora lepkości i środka zatrzymującego wodę. Celuloza polianionowa lub PAC pochodzi z celulozy i jest również stosowana w praktyce na polach naftowych. CMC to zdecydowanie kwas karboksylowy, gdzie PAC to eter. CMC i PAC, chociaż są wytwarzane z tych samych surowców (celuloza, ilość i rodzaj użytych materiałów prowadzą do różnych produktów końcowych. Pierwsza i najważniejsza różnica między CMC i PAC istnieje na etapie radykalizacji. Karboksymetyloceluloza (CMC) jest zarówno chemiczna, jak i fizycznie odróżniany od celulozy polianionowej.

Nierozpuszczalna mikrogranulowana karboksymetyloceluloza jest stosowana jako żywica kationowymienna w chromatografii jonowymiennej do oczyszczania białek. Prawdopodobnie poziom derywatyzacji jest znacznie niższy, tak że właściwości rozpuszczalności mikrogranulki celulozy są zachowane przy jednoczesnym dodaniu wystarczającej liczby ujemnie naładowanych grup karboksylanowych, aby związać się dodatnio naładowane białka.

CMC stosuje się również w okładach lodowych, tworząc mieszaninę eutektyczną, co powoduje niższą temperaturę zamarzania, a tym samym większą wydajność chłodzenia niż lód.

Do dyspergowania nanorurek węglowych stosowano także roztwory wodne CMC. Uważa się, że długie cząsteczki CMC owijają się wokół nanorurek, umożliwiając ich rozproszenie w wodzie.

EnzymologiaCMC jest również szeroko stosowana do charakteryzowania aktywności enzymów endoglukanaz (część kompleksu celulazy). CMC jest wysoce specyficznym substratem dla celulaz działających endo, ponieważ jego struktura została zaprojektowana tak, aby dekrystalizować celulozę i tworzyć miejsca amorficzne, które są idealne do działania endglukanazy. CMC jest pożądana, ponieważ produkt katalizy (glukozę) można łatwo zmierzyć za pomocą testu cukru redukującego, takiego jak kwas 3,5-dinitrosalicylowy. Stosowanie CMC w testach enzymatycznych jest szczególnie ważne w odniesieniu do badań przesiewowych pod kątem enzymów celulazowych, które są potrzebne do bardziej wydajnej konwersji etanolu celulozowego. Jednakże CMC była również niewłaściwie stosowana we wcześniejszych pracach z enzymami celulazowymi, ponieważ wiele z nich wiązało aktywność całej celulazy z hydrolizą CMC. W miarę lepszego poznania mechanizmu depolimeryzacji celulozy należy zauważyć, że egzocelulazy dominują w degradacji celulozy krystalicznej (np. Avicel) i nierozpuszczalnej (np. CMC).