in primo piano

Descrizione dei prodotti

La carbossimetilcellulosa (CMC) o gomma di cellulosa è un derivato della cellulosa con gruppi carbossimetilici (-CH2-COOH) legati ad alcuni dei gruppi idrossilici dei monomeri di glucopiranosio che costituiscono la struttura portante della cellulosa. Viene spesso usato come sale sodico, la carbossimetilcellulosa di sodio.

È sintetizzato dalla reazione alcalino-catalizzata della cellulosa con l'acido cloroacetico. I gruppi carbossilici polari (acidi organici) rendono la cellulosa solubile e chimicamente reattiva. Le proprietà funzionali della CMC dipendono dal grado di sostituzione della struttura della cellulosa (cioè quanti gruppi idrossilici hanno preso parte alla reazione di sostituzione), nonché dalla lunghezza della catena della struttura principale della cellulosa e dal grado di clustering dei sostituenti carbossimetilici.

Usi La CMC viene utilizzata nelle scienze alimentari come modificatore o addensante della viscosità e per stabilizzare le emulsioni in vari prodotti, incluso il gelato. Come additivo alimentare, ha il numero E E466. È anche un componente di molti prodotti non alimentari, come K-Y Jelly, dentifricio, lassativi, pillole dimagranti, vernici a base d'acqua, detergenti, appretto tessile e vari prodotti di carta. Viene utilizzato principalmente perché ha un'elevata viscosità, non è tossico ed è ipoallergenico. Nei detersivi per bucato viene utilizzato come polimero in sospensione dello sporco progettato per depositarsi su cotone e altri tessuti cellulosici creando una barriera carica negativamente contro lo sporco nella soluzione di lavaggio. La CMC è utilizzata come lubrificante nei colliri non volatili (lacrime artificiali). Talvolta viene utilizzata la metilcellulosa (MC), ma i suoi gruppi metilici non-polari (-CH3) non aggiungono alcuna solubilità o reattività chimica alla cellulosa di base.

Dopo la reazione iniziale la miscela risultante produce circa il 60% di CMC più il 40% di sali (cloruro di sodio e glicolato di sodio). Questo prodotto è il cosiddetto CMC tecnico utilizzato nei detergenti. Un ulteriore processo di purificazione viene utilizzato per rimuovere questi sali e produrre CMC puro che viene utilizzato per applicazioni alimentari, farmaceutiche e dentifricie (dentifricio). Viene prodotto anche un grado intermedio “semi-purificato”, tipicamente utilizzato nelle applicazioni cartarie.

La CMC è utilizzata anche in ambito farmaceutico come agente addensante. La CMC viene utilizzata anche nell'industria della perforazione petrolifera come ingrediente del fango di perforazione, dove agisce come modificatore di viscosità e agente di ritenzione idrica. La cellulosa poli-anionica o PAC è derivata dalla cellulosa e viene utilizzata anche nella pratica dei giacimenti petroliferi. CMC è sicuramente un acido carbossilico, dove PAC è etere. CMC e PAC, sebbene siano fabbricati con le stesse materie prime (cellulosa, quantità e tipo di materiali utilizzati, portano a prodotti finali diversi. La prima e principale differenza tra CMC e PAC esiste nella fase di radicalizzazione. La carbossimetilcellulosa (CMC) è chimicamente e fisicamente distinta dalla cellulosa polianionica.

La carbossimetilcellulosa microgranulare insolubile viene utilizzata come resina a scambio cationico nella cromatografia a scambio ionico per la purificazione delle proteine. Presumibilmente il livello di derivatizzazione è molto inferiore in modo che le proprietà di solubilità della cellulosa microgranulare vengano mantenute aggiungendo al contempo sufficienti gruppi carbossilato a carica negativa per legare le proteine a carica positiva.

La CMC viene utilizzata anche negli impacchi di ghiaccio per formare una miscela eutettica con conseguente punto di congelamento inferiore e quindi maggiore capacità di raffreddamento rispetto al ghiaccio.

Soluzioni acquose CMC sono state utilizzate anche per disperdere i nanotubi di carbonio. Si pensa che le lunghe molecole CMC si avvolgano attorno ai nanotubi, consentendo loro di disperdersi in acqua.

Enzimologia La CMC è stata ampiamente utilizzata anche per caratterizzare l'attività enzimatica delle endoglucanasi (parte del complesso della cellulasi). La CMC è un substrato altamente specifico per le cellulasi ad azione endo-in quanto la sua struttura è stata progettata per decristallizzare la cellulosa e creare siti amorfi ideali per l'azione dell'endglucanasi. La CMC è desiderabile perché il prodotto della catalisi (glucosio) viene facilmente misurato utilizzando un dosaggio dello zucchero riducente come l'acido 3,5-dinitrosalicilico. L'utilizzo della CMC nei test enzimatici è particolarmente importante per quanto riguarda lo screening degli enzimi cellulasi necessari per una conversione più efficiente dell'etanolo cellulosico. Tuttavia, la CMC è stata utilizzata in modo improprio anche in lavori precedenti con enzimi cellulasi poiché molti avevano associato l'intera attività della cellulasi all'idrolisi della CMC. Man mano che il meccanismo di depolimerizzazione della cellulosa è diventato più compreso, si dovrebbe notare che le eso-cellulasi sono dominanti nella degradazione della cellulosa cristallina (ad esempio Avicel) e non solubile (ad esempio CMC).

Specifica