Η καρβοξυμεθυλο κυτταρίνη (CMC) και η μεθυλ κυτταρίνη (MC) είναι δύο παράγωγα κυτταρίνης που χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλές βιομηχανίες. Παρόλο που και οι δύο προέρχονται από φυσική κυτταρίνη, λόγω διαφορετικών διεργασιών χημικής τροποποίησης, η CMC και η MC έχουν σημαντικές διαφορές στη χημική δομή, τις φυσικές και χημικές ιδιότητες και τα πεδία εφαρμογής.
1. Πηγή και βασική επισκόπηση
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC) παρασκευάζεται αντιδρώντας φυσική κυτταρίνη με χλωροξικό οξύ μετά από θεραπεία αλκαλίων. Πρόκειται για ένα ανιονικό υδατοδιαλυτό παράγωγο κυτταρίνης. Το CMC υπάρχει συνήθως με τη μορφή άλατος νατρίου, επομένως ονομάζεται επίσης καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου (NA-CMC). Λόγω της καλής συνάρτησης ρύθμισης διαλυτότητας και ιξώδους, η CMC χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανίες τροφίμων, φαρμακευτικών, πετρελαϊκών, κλωστοϋφαντουργικών και χαρτιού.
Η μεθυλοκυτταρίνη (MC) παρασκευάζεται με μεθυλιωμένη κυτταρίνη με μεθυλοχλωρίδιο (ή άλλα αντιδραστήρια μεθυλιωδών). Πρόκειται για ένα μη ιονικό παράγωγο κυτταρίνης. Το MC έχει ιδιότητες θερμικής πηκτής, το διάλυμα στερεοποιείται όταν θερμαίνεται και διαλύεται όταν ψύχεται. Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων της, το MC χρησιμοποιείται ευρέως σε δομικά υλικά, φαρμακευτικά παρασκευάσματα, επικαλύψεις, τρόφιμα και άλλες βιομηχανίες.
2. Χημική δομή
Η βασική δομή του CMC είναι η εισαγωγή μιας ομάδας καρβοξυμεθυλίου (-Ch2COOH) στη μονάδα γλυκόζης του β-1,4-γλυκοσιδικού δεσμού κυτταρίνης. Αυτή η καρβοξυλική ομάδα το καθιστά ανιονικό. Η μοριακή δομή του CMC έχει μεγάλο αριθμό ομάδων καρβοξυλικού νατρίου. Αυτές οι ομάδες διαχωρίζονται εύκολα στο νερό, καθιστώντας τα μόρια CMC αρνητικά φορτισμένα, δίνοντάς του έτσι καλές ιδιότητες διαλυτότητας και πάχυνσης.
Η μοριακή δομή του MC είναι η εισαγωγή ομάδων μεθοξυ (-ΟΟ3) στα μόρια κυτταρίνης και αυτές οι ομάδες μεθοξυ αντικαθιστούν μέρος των ομάδων υδροξυλίου στα μόρια κυτταρίνης. Δεν υπάρχουν ιονισμένες ομάδες στη δομή MC, επομένως είναι μη-ιονική, που σημαίνει ότι δεν διαχωρίζεται ή χρεώνεται σε λύση. Οι μοναδικές ιδιότητες θερμικής γέλης προκαλούνται από την παρουσία αυτών των μεθοξυ ομάδων.
3. Διαλυτότητα και φυσικές ιδιότητες
Το CMC έχει καλή διαλυτότητα στο νερό και μπορεί γρήγορα να διαλύεται σε κρύο νερό για να σχηματίσει ένα διαφανές ιξώδες υγρό. Δεδομένου ότι είναι ένα ανιονικό πολυμερές, η διαλυτότητα του CMC επηρεάζεται από την ιοντική αντοχή και την τιμή του ρΗ του νερού. Σε περιβάλλοντα υψηλής άλατος ή σε ισχυρές συνθήκες οξέος, η διαλυτότητα και η σταθερότητα του CMC θα μειωθούν. Επιπλέον, το ιξώδες του CMC είναι σχετικά σταθερό σε διαφορετικές θερμοκρασίες.
Η διαλυτότητα του MC στο νερό εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Μπορεί να διαλυθεί σε κρύο νερό, αλλά θα σχηματίσει ένα πήκτωμα όταν θερμαίνεται. Αυτή η ιδιότητα Thermal Gel επιτρέπει στο MC να παίζει ειδικές λειτουργίες στη βιομηχανία τροφίμων και τα δομικά υλικά. Το ιξώδες του MC μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και έχει καλή αντίσταση στην ενζυματική αποικοδόμηση και σταθερότητα.
4. Χαρακτηριστικά ιξώδους
Το ιξώδες του CMC είναι μία από τις σημαντικότερες φυσικές του ιδιότητες. Το ιξώδες συνδέεται στενά με το μοριακό του βάρος και τον βαθμό υποκατάστασης. Το ιξώδες του διαλύματος CMC έχει καλή προσαρμογή, συνήθως παράγοντας υψηλότερο ιξώδες σε χαμηλή συγκέντρωση (1%-2%), έτσι χρησιμοποιείται συχνά ως πυκνωτής, σταθεροποιητής και παράγοντας αναστολής.
Το ιξώδες του MC σχετίζεται επίσης με το μοριακό του βάρος και τον βαθμό υποκατάστασης. Το MC με διαφορετικούς βαθμούς υποκατάστασης έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά ιξώδους. Το MC έχει επίσης ένα καλό φαινόμενο πάχυνσης στο διάλυμα, αλλά όταν θερμαίνεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία, το διάλυμα MC θα γεμίσει. Αυτή η ιδιοκτησία πηκτής χρησιμοποιείται ευρέως στον κατασκευαστικό κλάδο (όπως ο γύψος, το τσιμέντο) και η επεξεργασία τροφίμων (όπως η πάχυνση, ο σχηματισμός φιλμ κ.λπ.).
5.
Το CMC χρησιμοποιείται συνήθως ως πυκνωτής, γαλακτωματοποιητής, σταθεροποιητής και αναστολής στον κλάδο των τροφίμων. Για παράδειγμα, σε παγωτά, γιαούρτι και ποτά φρούτων, το CMC μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά τον διαχωρισμό των συστατικών και να βελτιώσει τη γεύση και τη σταθερότητα του προϊόντος. Στη βιομηχανία πετρελαίου, το CMC χρησιμοποιείται ως παράγοντας επεξεργασίας λάσπης για να βοηθήσει στον έλεγχο της ρευστότητας και της απώλειας υγρών υγρών γεώτρησης. Επιπλέον, το CMC χρησιμοποιείται επίσης για την τροποποίηση του πολτού στη βιομηχανία χαρτιού και ως παράγοντα μεγέθους στον κλωστοϋφαντουργικό κλωστοϋφαντουργικό κλάδο.
Το MC χρησιμοποιείται ευρέως στον κλάδο των κατασκευών, ειδικά σε ξηρά κονιάματα, συγκολλητικά κεραμίδια και σκόνες στόκου. Ως παράγοντας πάχυνσης και παράγοντα συγκράτησης νερού, το MC μπορεί να βελτιώσει την απόδοση των κατασκευών και τη δύναμη συγκόλλησης. Στη φαρμακευτική βιομηχανία, το MC χρησιμοποιείται ως συνδετικά δισκίων, υλικά παρατεταμένης απελευθέρωσης και υλικά τοίχων κάψουλας. Οι ιδιότητες θερμογόνου του επιτρέπουν την ελεγχόμενη απελευθέρωση σε ορισμένες συνθέσεις. Επιπλέον, το MC χρησιμοποιείται επίσης στη βιομηχανία τροφίμων ως πυκνωτής, σταθεροποιητής και γαλακτωματοποιητής για φαγητό, όπως σάλτσες, γεμίσεις, ψωμιά κ.λπ.
6. Ασφάλεια και βιοαποικοδόμηση
Το CMC θεωρείται ένα ασφαλές πρόσθετο τροφίμων. Εκτεταμένες τοξικολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι η CMC είναι αβλαβής για το ανθρώπινο σώμα στη συνιστώμενη δοσολογία. Δεδομένου ότι το CMC είναι ένα παράγωγο που βασίζεται στη φυσική κυτταρίνη και έχει καλή βιοαποικοδομότητα, είναι σχετικά φιλικό στο περιβάλλον και μπορεί να υποβαθμιστεί από μικροοργανισμούς.
Το MC θεωρείται επίσης ασφαλές πρόσθετο και χρησιμοποιείται ευρέως σε φάρμακα, τρόφιμα και καλλυντικά. Η μη ιοντική φύση του το καθιστά εξαιρετικά σταθερό in vivo και in vitro. Παρόλο που το MC δεν είναι τόσο βιοαποικοδομήσιμο όσο το CMC, είναι επίσης σε θέση να υποβαθμιστεί από μικροοργανισμούς υπό συγκεκριμένες συνθήκες.
Αν και η καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη και η μεθυλ κυτταρίνη προέρχονται και από τη φυσική κυτταρίνη, έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά σε πρακτικές εφαρμογές λόγω των διαφορετικών χημικών δομών, των φυσικών ιδιοτήτων τους και των πεδίων εφαρμογής. Το CMC χρησιμοποιείται ευρέως στα τρόφιμα, τα φαρμακευτικά και βιομηχανικά πεδία λόγω της καλής υδατοδιαλυτότητας, της πάχυνσης και των ανάρτησης, ενώ η MC κατέχει σημαντική θέση στην κατασκευή, τις φαρμακευτικές και τις βιομηχανίες τροφίμων λόγω των θερμικών ιδιοτήτων και της σταθερότητας των θερμικών πηκτώματος. Και οι δύο έχουν μοναδικές εφαρμογές στη σύγχρονη βιομηχανία, και οι δύο είναι πράσινα και φιλικά προς το περιβάλλον υλικά.
Χρόνος δημοσίευσης: Οκτ-18-2024