La carboximetilcelulosa ( CMC ) o goma de celulosa [1] es un derivado de celulosa con grupos carboximetilo (-CH 2 -COOH) unidos a algunos de los grupos hidroxilo de los monómeros de glucopiranosa que forman el esqueleto de la celulosa . A menudo se utiliza como su sal de sodio, carboximetilcelulosa de sodio. Solía comercializarse con el nombre Tylose, una marca registrada de SE Tylose.
Nombres | |
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Otros nombres Carboximetilcelulosa; carmelosa; E466 | |
Identificadores | |
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CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider |
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Tarjeta de información ECHA | 100.120.377 |
Número e | E466 (espesantes, ...) |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
Propiedades | |
variable | |
Masa molar | variable |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Preparación
Se sintetizó por el álcali - catalizado de reacción de la celulosa con ácido cloroacético . [2] Los grupos carboxilo polares ( ácido orgánico ) hacen que la celulosa sea soluble y químicamente reactiva.
Después de la reacción inicial, la mezcla resultante produce aproximadamente un 60% de CMC más un 40% de sales ( cloruro de sodio y glicolato de sodio ). Este producto es el llamado CMC técnico que se utiliza en detergentes . Se utiliza un proceso de purificación adicional para eliminar estas sales y producir la CMC pura utilizada para aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y dentífricas (pasta de dientes). También se produce un grado intermedio "semipurificado", que normalmente se utiliza en aplicaciones de papel, como la restauración de documentos de archivo.
Las propiedades funcionales de la CMC dependen del grado de sustitución de la estructura de la celulosa (es decir, cuántos de los grupos hidroxilo han participado en la reacción de sustitución), así como de la longitud de la cadena de la estructura del esqueleto de la celulosa y el grado de agrupación de los sustituyentes carboximetilo.
Usos
La CMC se utiliza en alimentos con el número E E466 o E469 (cuando se hidroliza enzimáticamente ) como modificador de viscosidad o espesante , y para estabilizar emulsiones en diversos productos, incluido el helado . También es un componente de muchos productos no alimenticios, como pasta de dientes , laxantes , pastillas para adelgazar, pinturas a base de agua , detergentes , aprestos textiles , compresas térmicas reutilizables y diversos productos de papel . Se utiliza principalmente porque tiene alta viscosidad , no es tóxico y generalmente se considera hipoalergénico, ya que la principal fuente de fibra es la pulpa de madera blanda o la fibra de algodón . [3] [4] La CMC se utiliza ampliamente en productos alimenticios sin gluten y con contenido reducido de grasas. [5] En los detergentes para ropa, se utiliza como un polímero de suspensión de la suciedad diseñado para depositarse sobre el algodón y otras telas celulósicas, creando una barrera con carga negativa para la suciedad en la solución de lavado. En oftalmología , la CMC se utiliza como lubricante en lágrimas artificiales para tratar los ojos secos. Es posible que se requiera un tratamiento extenso para tratar el síndrome del ojo seco severo o la disfunción de la glándula de Meibomio (DGM).
La CMC también se utiliza como agente espesante, por ejemplo, en la industria de la perforación petrolífera como ingrediente del lodo de perforación , donde actúa como modificador de la viscosidad y agente de retención de agua. La CMC sódica (Na CMC), por ejemplo, se utiliza como agente de control negativo para la alopecia en conejos.
Los tejidos de punto hechos de celulosa (por ejemplo, algodón o rayón viscosa) pueden convertirse en CMC y utilizarse en diversas aplicaciones médicas. [ cita requerida ]
- Dispositivo para epistaxis (hemorragia nasal). Un globo de cloruro de polivinilo (PVC) está cubierto por tejido de punto CMC reforzado con nailon . El dispositivo se empapa en agua para formar un gel, este se inserta en la nariz y se infla el globo. La combinación del balón inflado y el efecto terapéutico del CMC detiene el sangrado.
- Tejido utilizado como apósito después de procedimientos quirúrgicos de oído, nariz y garganta.
- Se agrega agua para formar un gel y este gel se inserta en la cavidad sinusal después de la cirugía.
La CMC microgranular insoluble se utiliza como resina de intercambio catiónico en cromatografía de intercambio iónico para la purificación de proteínas. [6] Presumiblemente, el nivel de derivatización es mucho menor, por lo que se retienen las propiedades de solubilidad de la celulosa microgranular, mientras se agregan suficientes grupos carboxilato cargados negativamente para unirse a proteínas cargadas positivamente.
La CMC también se usa en paquetes de hielo para formar una mezcla eutéctica que da como resultado un punto de congelación más bajo y, por lo tanto, una mayor capacidad de enfriamiento que el hielo. [7]
También se han utilizado soluciones acuosas de CMC para dispersar nanotubos de carbono. Se cree que las moléculas largas de CMC se envuelven alrededor de los nanotubos, lo que les permite dispersarse en agua. En conservación-restauración, se utiliza como adhesivo o fijador (nombre comercial Walocel, Klucel).
La CMC se utiliza para lograr tartrato o estabilidad en frío en el vino. Esta innovación puede ahorrar megavatios de electricidad utilizados para enfriar vino en climas cálidos. Es más estable que el ácido metatartárico y es muy eficaz para inhibir la precipitación de tartrato. Se informa que los cristales de KHT , en presencia de CMC, crecen más lentamente y cambian su morfología. [8] Su forma se vuelve más plana porque pierden 2 de las 7 caras, cambiando sus dimensiones. Las moléculas de CMC, cargadas negativamente al pH del vino, interactúan con la superficie electropositiva de los cristales, donde se acumulan los iones de potasio. El crecimiento más lento de los cristales y la modificación de su forma son causados por la competencia entre las moléculas de CMC y los iones bitartrato por unirse a los cristales de KHT (Cracherau et al. 2001).
En medicina veterinaria, la CMC se usa en cirugías abdominales en animales grandes, particularmente caballos, para prevenir la formación de adherencias intestinales.
La CMC se utiliza a veces como aglutinante de electrodos en aplicaciones de baterías avanzadas (es decir, baterías de iones de litio ), especialmente con ánodos de grafito . La solubilidad en agua de CMC permite un procesamiento menos tóxico y costoso que con aglutinantes no solubles en agua, como el fluoruro de polivinilideno tradicional (PVDF), que requiere n-metilpirrolidona (NMP) tóxica para su procesamiento. La CMC se usa a menudo junto con caucho de estireno-butadieno (SBR) para electrodos que requieren flexibilidad adicional, por ejemplo, para usar con ánodos que contienen silicio. [9]
Usos culinarios
El polvo de CMC se usa ampliamente en la industria de los helados, para hacer helados sin batir o temperaturas extremadamente bajas, eliminando así la necesidad de batidoras convencionales o mezclas de hielo salado. [10] La CMC se utiliza en la preparación de productos de panadería como pan y pasteles. El uso de CMC le da al pan una calidad mucho mejor a un costo reducido para el panadero, al economizar el componente graso. La CMC también se utiliza como emulsionante en galletas de alta calidad. Al dispersar la grasa de manera uniforme en la masa, se mejora el desprendimiento de la masa de los moldes y cortadores, logrando bizcochos bien formados sin bordes deformados. También puede ayudar a reducir la cantidad de yema de huevo o grasa utilizada en la elaboración de las galletas, consiguiendo así economía. El uso de CMC en la preparación de dulces asegura una suave dispersión en los aceites aromatizantes y mejora la textura y la calidad. La CMC se utiliza en gomas de mascar, margarinas y mantequilla de maní como emulsionante. También se utiliza en la elaboración de cuero para pulir los bordes. [11]
Enzimología
La CMC también se ha utilizado ampliamente para caracterizar la actividad enzimática de las endoglucanasas (parte del complejo de celulasa ). La CMC es un sustrato altamente específico para las celulasas de acción endo, ya que su estructura ha sido diseñada para decristalizar la celulosa y crear sitios amorfos que son ideales para la acción de la endoglucanasa. La CMC es deseable porque el producto de catálisis ( glucosa ) se mide fácilmente usando un ensayo de azúcar reductor , como el ácido 3,5-dinitrosalicílico . El uso de CMC en ensayos enzimáticos es especialmente importante con respecto al cribado de las enzimas celulasa necesarias para una conversión de etanol celulósico más eficaz . Sin embargo, la CMC también se ha utilizado incorrectamente en trabajos anteriores con enzimas celulasa, ya que muchas habían asociado la actividad de la celulasa completa con la hidrólisis de CMC. Como el mecanismo de despolimerización de la celulosa se ha vuelto mejor comprendido, las exocelulasas son dominantes en la degradación de la celulosa cristalina (por ejemplo, Avicel) y no soluble (por ejemplo, CMC).
Reacciones adversas
Aunque se cree que es poco común, existen informes de casos de reacciones graves a la carboximetilcelulosa. En uno de esos casos, se sabía que una mujer experimentaba anafilaxia después de la exposición. [12] Se cree que las pruebas cutáneas son una herramienta de diagnóstico útil para este propósito. [12]
Los efectos sobre la inflamación , el síndrome metabólico relacionado con la microbiota y la colitis son objeto de investigación. [13] Se ha descubierto que la carboximetilcelulosa causa inflamación del intestino, altera la microbiota y es un factor desencadenante de enfermedades inflamatorias del intestino como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn . [14]
Ver también
- Croscarmelosa sódica
- Hidroxipropilcelulosa
- Metilcelulosa
Referencias
- ^ Comisión del Codex Alimentarius (2016). "Carboximetilcelulosa de sodio (goma de celulosa)" . GFSA en línea . FAO.
- ^ Hollabaugh, CB; Burt, Leland H .; Walsh, Anna Peterson (octubre de 1945). "Carboximetilcelulosa. Usos y aplicaciones". Química industrial y de ingeniería . 37 (10): 943–947. doi : 10.1021 / ie50430a015 .
- ^ "Goma de celulosa CP Kelco / carboximetilcelulosa" .
- ^ "Carboximetilcelulosa de sodio: el hidrocoloide ideal para productos de panadería y masa" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de junio de 2015.
- ^ Stanford, John (enero de 2012). "Tecnologías de procesamiento de alimentos para la reducción de grasas en productos" (PDF) . Servicio de Innovación Alimentaria y Sanitaria . Escocia Comida y bebida. Archivado desde el original (PDF) el 23 de octubre de 2014.
- ^ "Filtros Whatman y colección de muestras" . Consultado el 9 de noviembre de 2016 .
- ^ Uso en bolsas de hielo. Archivado el 8 de julio de 2011 en Wayback Machine.
- ^ Gerbaud, Vincent (18 de octubre de 1996). Determinación del estado de sobresaturación y efecto de los polisacáridos sobre la cristalización del bitartrato de potasio en los vinos [ Determinación del estado de sobresaturación y efecto de los polisacáridos sobre la cristalización del bitartrato de potasio en los vinos ] (PDF) (Ph.D.) (en francés). Institut National Polytechnique de Talouse . Expediente 961NP1030G . Consultado el 7 de mayo de 2017 .
- ^ [1] Aplicaciones de carboximetilcelulosa de sodio como aglutinante en baterías
- ^ Bahramparvar, Maryam; Mazaheri Tehrani, Mostafa (octubre de 2011). "Aplicación y Funciones de los Estabilizadores en Helados". Food Reviews International . 27 (4): 389–407. doi : 10.1080 / 87559129.2011.563399 . S2CID 43187328 .
- ^ "Glosario de Cmc - Recetas con Cmc - Tarladalal.com" . Consultado el 9 de noviembre de 2016 .
- ^ a b Lieberman, Phil. "Anafilaxia a carboximetilcelulosa" . Academia Estadounidense de Alergia, Asma e Inmunología . Archivado desde el original el 12 de julio de 2017 . Consultado el 12 de julio de 2017 .
- ^ Healy, Melissa (25 de febrero de 2015). "¿Es el aditivo alimentario común el culpable del aumento de las tasas de enfermedad intestinal?" . Los Angeles Times . Archivado desde el original el 12 de julio de 2017 . Consultado el 12 de julio de 2017 .
- ^ Martino, John Vincent; Van Limbergen, Johan; Cahill, Leah E. (1 de mayo de 2017). "El papel de la carragenina y la carboximetilcelulosa en el desarrollo de la inflamación intestinal" . Fronteras en pediatría . 5 : 96. doi : 10.3389 / fped.2017.00096 . PMC 5410598 . PMID 28507982 .
enlaces externos
- Estructura química y propiedades de CMC
- MC y CMC: preparaciones comerciales y diversos usos, incluida la conservación del papel; bibliografía