Natriumcarboxymethylcellulose | 9000-11-7

Carboxymethylcellulose (CMC) oder Cellulosegummi ist ein Cellulosederivat mit Carboxymethylgruppen (-CH2-COOH), die an einige der Hydroxylgruppen der Glucopyranose-Monomere gebunden sind, die das Celluloserückgrat bilden. Es wird häufig als Natriumsalz, Natriumcarboxymethylcellulose, verwendet.

Es wird durch die alkalikatalysierte Reaktion von Cellulose mit Chloressigsäure synthetisiert. Die polaren (organischen Säuren) Carboxylgruppen machen die Cellulose löslich und chemisch reaktiv. Die funktionellen Eigenschaften von CMC hängen vom Substitutionsgrad der Cellulosestruktur (d. h. wie viele der Hydroxylgruppen an der Substitutionsreaktion teilgenommen haben) sowie von der Kettenlänge der Cellulose-Rückgratstruktur und dem Grad der Clusterbildung ab die Carboxymethyl-Substituenten.

Verwendung CMC wird in der Lebensmittelwissenschaft als Viskositätsmodifikator oder Verdickungsmittel sowie zur Stabilisierung von Emulsionen in verschiedenen Produkten, einschließlich Eiscreme, verwendet. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt es die E-Nummer E466. Es ist auch Bestandteil vieler Non-Food-Produkte wie KY Jelly, Zahnpasta, Abführmitteln, Diätpillen, Farben auf Wasserbasis, Reinigungsmitteln, Textilleimungsmitteln und verschiedenen Papierprodukten. Es wird hauptsächlich verwendet, weil es eine hohe Viskosität aufweist, ungiftig und hypoallergen ist. In Waschmitteln wird es als Schmutzsuspensionspolymer verwendet, das sich auf Baumwolle und anderen Zellulosestoffen ablagert und eine negativ geladene Barriere gegen Schmutz in der Waschlösung bildet. CMC wird als Gleitmittel in nichtflüchtigen Augentropfen (künstliche Tränen) verwendet. Manchmal wird Methylcellulose (MC) verwendet, deren unpolare Methylgruppen (-CH3) der Basiscellulose jedoch keine Löslichkeit oder chemische Reaktivität verleihen.

Nach der ersten Reaktion erzeugt die resultierende Mischung etwa 60 % CMC plus 40 % Salze (Natriumchlorid und Natriumglykolat). Bei diesem Produkt handelt es sich um das sogenannte technische CMC, das in Waschmitteln verwendet wird. Durch einen weiteren Reinigungsprozess werden diese Salze entfernt, um reines CMC herzustellen, das für Lebensmittel-, Pharma- und Zahnputzmittelanwendungen (Zahnpasta) verwendet wird. Es wird auch eine mittlere „halbgereinigte“ Qualität hergestellt, die typischerweise in Papieranwendungen verwendet wird.

CMC wird auch in Arzneimitteln als Verdickungsmittel verwendet. CMC wird auch in der Ölbohrindustrie als Bestandteil von Bohrschlamm verwendet, wo es als Viskositätsmodifikator und Wasserrückhaltemittel wirkt. Polyanionische Cellulose oder PAC wird aus Cellulose gewonnen und wird auch in der Ölfeldpraxis verwendet. CMC ist definitiv eine Carbonsäure, während PAC Ether ist. Obwohl CMC und PAC aus den gleichen Rohstoffen hergestellt werden (Cellulose, Menge und Art der verwendeten Materialien), führen sie zu unterschiedlichen Endprodukten. Der erste und wichtigste Unterschied zwischen CMC und PAC besteht im Radikalisierungsschritt. Carboxymethylcellulose (CMC) ist sowohl chemisch als auch chemisch physikalisch von polyanionischer Cellulose unterschieden.

Unlösliche mikrogranulare Carboxymethylcellulose wird als Kationenaustauschharz in der Ionenaustauschchromatographie zur Reinigung von Proteinen verwendet. Vermutlich ist der Derivatisierungsgrad viel geringer, so dass die Löslichkeitseigenschaften der mikrogranularen Cellulose erhalten bleiben und gleichzeitig ausreichend negativ geladene Carboxylatgruppen für eine positive Bindung hinzugefügt werden geladene Proteine.

CMC wird auch in Eisbeuteln verwendet, um eine eutektische Mischung zu bilden, die zu einem niedrigeren Gefrierpunkt und damit zu einer höheren Kühlkapazität als Eis führt.

Wässrige CMC-Lösungen wurden auch zum Dispergieren von Kohlenstoffnanoröhren verwendet. Es wird angenommen, dass sich die langen CMC-Moleküle um die Nanoröhren wickeln und so deren Dispergierung im Wasser ermöglichen.

EnzymologyCMC wurde auch häufig zur Charakterisierung der Enzymaktivität von Endoglucanasen (Teil des Cellulasekomplexes) eingesetzt. CMC ist ein hochspezifisches Substrat für endoaktive Cellulasen, da seine Struktur so konstruiert wurde, dass sie Cellulose dekristallisiert und amorphe Stellen schafft, die ideal für die Endglucanase-Wirkung sind. CMC ist wünschenswert, da das Katalyseprodukt (Glukose) leicht mit einem reduzierenden Zuckertest wie 3,5-Dinitrosalicylsäure gemessen werden kann. Der Einsatz von CMC in Enzymtests ist besonders wichtig im Hinblick auf das Screening nach Cellulase-Enzymen, die für eine effizientere Zellulose-Ethanol-Umwandlung benötigt werden. Allerdings wurde CMC auch in früheren Arbeiten mit Cellulase-Enzymen missbraucht, da viele die Aktivität der gesamten Cellulase mit der CMC-Hydrolyse in Verbindung brachten. Da der Mechanismus der Cellulose-Depolymerisation immer besser verstanden wird, sollte beachtet werden, dass Exo-Cellulasen beim Abbau von kristalliner (z. B. Avicel) und nicht löslicher (z. B. CMC) Cellulose dominieren.