Карбоксиметилцеллюлоза натрия

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) или целлюлозная камедь — производное целлюлозы с карбоксиметильными группами (-CH2-COOH), связанными с некоторыми гидроксильными группами мономеров глюкопиранозы, составляющих целлюлозный остов. Часто используется в виде натриевой соли, натриевой карбоксиметилцеллюлозы.

Синтезируется в ходе щелочно-катализируемой реакции целлюлозы с хлоруксусной кислотой. Полярные (органические кислоты) карбоксильные группы делают целлюлозу растворимой и химически реакционноспособной. Функциональные свойства КМЦ зависят от степени замещения структуры целлюлозы (т. е. от того, сколько гидроксильных групп приняло участие в реакции замещения), а также от длины цепи основной структуры целлюлозы и степени кластеризации карбоксиметильных заместителей.

ИспользованиеКМЦ используется в пищевой промышленности в качестве модификатора вязкости или загустителя, а также для стабилизации эмульсий в различных продуктах, включая мороженое. Как пищевая добавка, она имеет номер E466. Она также является компонентом многих непищевых продуктов, таких как желе K-Y, зубная паста, слабительные, диетические таблетки, краски на водной основе, моющие средства, текстильные проклейки и различные бумажные изделия. Она используется в первую очередь потому, что имеет высокую вязкость, нетоксична и гипоаллергенна. В стиральных порошках она используется в качестве полимера для суспензии загрязнений, предназначенного для осаждения на хлопчатобумажных и других целлюлозных тканях, создавая отрицательно заряженный барьер для загрязнений в моющем растворе. КМЦ используется в качестве смазки в нелетучих глазных каплях (искусственные слезы). Иногда используется метилцеллюлоза (МЦ), но ее неполярные метильные группы (-СН3) не добавляют никакой растворимости или химической реактивности базовой целлюлозе.

После первоначальной реакции полученная смесь дает приблизительно 60% КМЦ плюс 40% солей (хлорид натрия и гликолят натрия). Этот продукт является так называемой технической КМЦ, которая используется в моющих средствах. Дальнейший процесс очистки используется для удаления этих солей с целью получения чистой КМЦ, которая используется в пищевых, фармацевтических и зубных пастах приложениях. Также производится промежуточный «полуочищенный» сорт, обычно используемый в бумажных приложениях.

КМЦ также используется в фармацевтике в качестве загустителя. КМЦ также используется в нефтяной промышленности в качестве ингредиента бурового раствора, где она действует как модификатор вязкости и агент для удержания воды. Полианионная целлюлоза или ПАЦ получается из целлюлозы и также используется в практике нефтедобычи. КМЦ определенно является карбоновой кислотой, где ПАЦ — это эфир. КМЦ и ПАЦ, хотя они и производятся из одного и того же сырья (целлюлозы), количество и тип используемых материалов приводят к разным конечным продуктам. Первое и главное различие между КМЦ и ПАЦ существует на этапе радикализации. Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) как химически, так и физически отличается от полианионной целлюлозы.

Нерастворимая микрогранулированная карбоксиметилцеллюлоза используется в качестве катионообменной смолы в ионообменной хроматографии для очистки белков. Предположительно уровень дериватизации намного ниже, так что свойства растворимости микрогранулированной целлюлозы сохраняются при добавлении достаточного количества отрицательно заряженных карбоксилатных групп для связывания положительно заряженных белков.

КМЦ также используется в пакетах со льдом для образования эвтектической смеси, которая имеет более низкую температуру замерзания и, следовательно, большую охлаждающую способность, чем лед.

Водные растворы КМЦ также использовались для диспергирования углеродных нанотрубок. Считается, что длинные молекулы КМЦ обволакивают нанотрубки, позволяя им диспергироваться в воде.

ЭнзимологияКМХ также широко использовалась для характеристики ферментативной активности эндоглюканаз (часть комплекса целлюлазы). КМХ является высокоспецифичным субстратом для эндоглюканаз, поскольку ее структура была разработана для декристаллизации целлюлозы и создания аморфных участков, которые идеально подходят для действия эндоглюканазы. КМХ желательна, поскольку продукт катализа (глюкоза) легко измеряется с помощью анализа восстанавливающего сахара, такого как 3,5-динитросалициловая кислота. Использование КМХ в ферментативных анализах особенно важно в отношении скрининга ферментов целлюлаз, которые необходимы для более эффективного преобразования целлюлозного этанола. Однако КМХ также неправильно использовалась в более ранних работах с ферментами целлюлазы, поскольку многие плохо связывали активность всей целлюлазы с гидролизом КМХ. Поскольку механизм деполимеризации целлюлозы стал более понятным, следует отметить, что экзоцеллюлазы доминируют в деградации кристаллической (например, Avicel) и нерастворимой (например, CMC) целлюлозы.