Karboksimetil Selulosa (CMC) dan metil selulosa (MC) merupakan dua turunan selulosa yang banyak digunakan di banyak industri. Meskipun sama-sama berasal dari selulosa alami, namun karena proses modifikasi kimia yang berbeda, CMC dan MC memiliki perbedaan yang signifikan dalam struktur kimia, sifat fisik dan kimia, serta bidang penerapannya.
1. Sumber dan gambaran dasar
Karboksimetilselulosa (CMC) dibuat dengan mereaksikan selulosa alami dengan asam kloroasetat setelah perlakuan alkali. Ini adalah turunan selulosa anionik yang larut dalam air. CMC biasanya ada dalam bentuk garam natrium sehingga disebut juga Sodium Carboxymethyl Cellulose (Na-CMC). Karena fungsi penyesuaian kelarutan dan viskositasnya yang baik, CMC banyak digunakan dalam industri makanan, farmasi, pengeboran minyak, tekstil dan kertas.
Metilselulosa (MC) dibuat dengan metilasi selulosa dengan metil klorida (atau reagen metilasi lainnya). Ini adalah turunan selulosa non-ionik. MC mempunyai sifat thermal gel, larutan akan mengeras jika dipanaskan dan larut jika didinginkan. Karena sifatnya yang unik, MC banyak digunakan dalam bahan bangunan, sediaan farmasi, pelapis, makanan dan industri lainnya.
2. Struktur kimia
Struktur dasar CMC adalah masuknya gugus karboksimetil (–CH2COOH) pada unit glukosa dari ikatan β-1,4-glukosidik selulosa. Gugus karboksil ini menjadikannya anionik. Struktur molekul CMC memiliki sejumlah besar gugus natrium karboksilat. Gugus-gugus ini mudah terdisosiasi dalam air, membuat molekul CMC bermuatan negatif, sehingga memberikan kelarutan dalam air yang baik dan sifat mengental.
Struktur molekul MC adalah masuknya gugus metoksi (–OCH3) ke dalam molekul selulosa, dan gugus metoksi ini menggantikan sebagian gugus hidroksil dalam molekul selulosa. Tidak ada gugus terionisasi dalam struktur MC, sehingga bersifat non-ionik, artinya tidak berdisosiasi atau bermuatan dalam larutan. Sifat gel termalnya yang unik disebabkan oleh adanya gugus metoksi ini.
3. Kelarutan dan sifat fisik
CMC memiliki kelarutan yang baik dalam air dan dapat dengan cepat larut dalam air dingin membentuk cairan kental transparan. Karena merupakan polimer anionik, kelarutan CMC dipengaruhi oleh kekuatan ionik dan nilai pH air. Pada lingkungan tinggi garam atau kondisi asam kuat, kelarutan dan stabilitas CMC akan menurun. Selain itu, viskositas CMC relatif stabil pada temperatur yang berbeda.
Kelarutan MC dalam air bergantung pada suhu. Dapat dilarutkan dalam air dingin tetapi akan membentuk gel jika dipanaskan. Properti gel termal ini memungkinkan MC memainkan fungsi khusus dalam industri makanan dan bahan bangunan. Viskositas MC menurun seiring dengan meningkatnya suhu, dan memiliki ketahanan yang baik terhadap degradasi dan stabilitas enzimatik.
4. Karakteristik viskositas
Viskositas CMC adalah salah satu sifat fisik terpentingnya. Viskositas berhubungan erat dengan berat molekul dan derajat substitusi. Viskositas larutan CMC mempunyai kemampuan penyesuaian yang baik, biasanya menghasilkan viskositas yang lebih tinggi pada konsentrasi rendah (1%-2%), sehingga sering digunakan sebagai pengental, penstabil dan zat pensuspensi.
Viskositas MC juga berhubungan dengan berat molekul dan derajat substitusi. MC dengan derajat substitusi yang berbeda mempunyai karakteristik viskositas yang berbeda pula. MC juga mempunyai efek pengentalan yang baik pada larutan, namun bila dipanaskan sampai suhu tertentu larutan MC akan menjadi gel. Sifat pembentuk gel ini banyak digunakan dalam industri konstruksi (seperti gipsum, semen) dan pengolahan makanan (seperti pengentalan, pembentukan film, dll).
5. Area aplikasi
CMC umumnya digunakan sebagai pengental, pengemulsi, penstabil, dan zat pensuspensi dalam industri makanan. Misalnya, pada es krim, yogurt, dan minuman buah, CMC dapat secara efektif mencegah pemisahan bahan serta meningkatkan rasa dan stabilitas produk. Dalam industri perminyakan, CMC digunakan sebagai agen pengolahan lumpur untuk membantu mengontrol fluiditas dan kehilangan cairan pada cairan pengeboran. Selain itu, CMC juga digunakan untuk modifikasi pulp pada industri kertas dan sebagai sizing agent pada industri tekstil.
MC banyak digunakan dalam industri konstruksi, terutama pada mortar kering, perekat ubin, dan bubuk dempul. Sebagai bahan pengental dan bahan penahan air, MC dapat meningkatkan kinerja konstruksi dan kekuatan ikatan. Dalam industri farmasi, MC digunakan sebagai pengikat tablet, bahan lepas lambat dan bahan dinding kapsul. Sifat thermogellingnya memungkinkan pelepasan terkontrol dalam formulasi tertentu. Selain itu MC juga digunakan dalam industri makanan sebagai pengental, penstabil dan pengemulsi makanan, seperti saus, isian, roti, dll.
6. Keamanan dan kemampuan terurai secara hayati
CMC dianggap sebagai bahan tambahan makanan yang aman. Studi toksikologi ekstensif menunjukkan bahwa CMC tidak berbahaya bagi tubuh manusia pada dosis yang dianjurkan. Karena CMC merupakan turunan berbahan dasar selulosa alami dan memiliki biodegradabilitas yang baik, maka CMC relatif ramah lingkungan dan dapat terdegradasi oleh mikroorganisme.
MC juga dianggap sebagai bahan tambahan yang aman dan banyak digunakan dalam obat-obatan, makanan dan kosmetik. Sifat non-ioniknya membuatnya sangat stabil in vivo dan in vitro. Meskipun MC tidak dapat terurai secara hayati seperti CMC, MC juga dapat terdegradasi oleh mikroorganisme dalam kondisi tertentu.
Meskipun karboksimetil selulosa dan metil selulosa sama-sama berasal dari selulosa alami, keduanya memiliki karakteristik berbeda dalam penerapan praktisnya karena perbedaan struktur kimia, sifat fisik, dan bidang penerapannya. CMC banyak digunakan dalam bidang makanan, farmasi dan industri karena kelarutannya yang baik dalam air, sifat pengental dan suspensinya, sedangkan MC menempati posisi penting dalam industri konstruksi, farmasi dan makanan karena sifat dan stabilitas gel termalnya. Keduanya memiliki aplikasi unik dalam industri modern, dan keduanya merupakan bahan ramah lingkungan dan ramah lingkungan.
Waktu posting: 18 Oktober 2024