カルボキシメチルセルロースナトリウム

カルボキシメチルセルロース (CMC) またはセルロースガムは、セルロース骨格を構成するグルコピラノースモノマーのヒドロキシル基の一部にカルボキシメチル基 (-CH2-COOH) が結合したセルロース誘導体です。多くの場合、そのナトリウム塩であるカルボキシメチルセルロースナトリウムとして使用されます。

これはセルロースとクロロ酢酸のアルカリ触媒反応によって合成されます。極性（有機酸）カルボキシル基はセルロースを可溶性と化学反応性にします。CMC の機能特性は、セルロース構造の置換度（つまり、置換反応に関与したヒドロキシル基の数）、セルロース骨格構造の鎖長、およびカルボキシメチル置換基のクラスター化度によって異なります。

用途CMCは、食品科学において粘度調整剤または増粘剤として、またアイスクリームを含むさまざまな製品のエマルジョンを安定させるために使用されます。食品添加物としてのE番号はE466です。また、K-Yゼリー、歯磨き粉、下剤、ダイエット薬、水性塗料、洗剤、繊維サイズ剤、さまざまな紙製品など、多くの非食品製品の成分でもあります。主に粘度が高く、毒性がなく、低刺激性であるため使用されています。洗濯用洗剤では、綿やその他のセルロース繊維に沈着するように設計された汚れ懸濁ポリマーとして使用され、洗浄液中の汚れに対して負に帯電したバリアを形成します。CMCは、非揮発性点眼薬（人工涙液）の潤滑剤として使用されます。メチルセルロース（MC）が使用されることもありますが、その非極性メチル基（-CH3）は、ベースセルロースに溶解性や化学反応性を追加しません。

最初の反応の後、結果として生じる混合物には、約 60% の CMC と 40% の塩 (塩化ナトリウムとグリコール酸ナトリウム) が生成されます。この製品は、洗剤に使用されるいわゆるテクニカル CMC です。さらに精製プロセスを使用してこれらの塩を除去し、食品、医薬品、歯磨き粉 (歯磨き粉) に使用される純粋な CMC を生成します。中間の「半精製」グレードも生成され、通常は紙の用途に使用されます。

CMC は、医薬品の増粘剤としても使用されます。また、CMC は石油掘削業界で掘削泥水の成分として使用され、粘度調整剤および保水剤として機能します。ポリアニオンセルロースまたは PAC はセルロースから派生し、油田の実践にも使用されます。CMC は確かにカルボン酸であり、PAC はエーテルです。CMC と PAC は同じ原材料 (セルロース) から製造されますが、使用される材料の量と種類によって最終製品が異なります。CMC と PAC の最初の主な違いは、ラジカル化ステップにあります。カルボキシメチルセルロース (CMC) は、化学的にも物理的にもポリアニオンセルロースとは明確に区別されます。

不溶性の微粒子カルボキシメチルセルロースは、タンパク質の精製のためのイオン交換クロマトグラフィーで陽イオン交換樹脂として使用されます。おそらく誘導体化のレベルははるかに低く、微粒子セルロースの溶解特性は保持され、正に帯電したタンパク質に結合するのに十分な負に帯電したカルボキシレート基が追加されます。

CMC は、共晶混合物を形成するためにアイスパックにも使用され、その結果、氷点が低くなり、氷よりも冷却能力が高まります。

水溶液 CMC はカーボンナノチューブを分散させるためにも使用されています。長い CMC 分子がナノチューブを包み込むことで、水中に分散できると考えられています。

酵素学CMC は、エンドグルカナーゼ (セルラーゼ複合体の一部) の酵素活性を特徴付けるためにも広く使用されています。CMC は、セルロースを脱結晶化し、エンドグルカナーゼの作用に理想的な非晶質部位を作り出すように構造が設計されているため、エンド作用セルラーゼの非常に特異的な基質です。CMC が望ましいのは、触媒生成物 (グルコース) が 3,5 ジニトロサリチル酸などの還元糖アッセイを使用して簡単に測定できるためです。酵素アッセイで CMC を使用することは、より効率的なセルロースエタノール変換に必要なセルラーゼ酵素のスクリーニングに関して特に重要です。ただし、CMC は、セルラーゼ酵素に関する以前の研究で、多くの悪い結果が CMC 加水分解と全セルラーゼ活性を関連付けたため、誤用されてきました。セルロース脱重合のメカニズムがより理解されるにつれて、エキソセルラーゼは結晶性 (アビセルなど) セルロースの分解では優勢であり、可溶性 (CMC など) セルロースの分解では優勢ではないことに注意する必要があります。