Carboxymethyl Cellulose (CMC) dan metil cellulose (MC) adalah dua derivatif selulosa yang digunakan secara meluas dalam banyak industri. Walaupun kedua-duanya berasal daripada selulosa semula jadi, disebabkan oleh proses pengubahsuaian kimia yang berbeza, CMC dan MC mempunyai perbezaan yang ketara dalam struktur kimia, sifat fizikal dan kimia, dan bidang aplikasi.
1. Sumber dan gambaran keseluruhan asas
Carboxymethylcellulose (CMC) disediakan dengan bertindak balas selulosa semula jadi dengan asid kloroasettik selepas rawatan alkali. Ia adalah terbitan selulosa larut air anionik. CMC biasanya wujud dalam bentuk garam natrium, jadi ia juga dipanggil Sodium Carboxymethyl Cellulose (Na-CMC). Oleh kerana keterlarutan yang baik dan fungsi pelarasan kelikatan, CMC digunakan secara meluas dalam industri makanan, farmaseutikal, penggerudian minyak, tekstil dan kertas.
Metilselulosa (MC) disediakan dengan metilasi selulosa dengan metil klorida (atau reagen metilasi lain). Ia adalah terbitan selulosa bukan ionik. MC mempunyai sifat gel termal, larutan menjadi pejal apabila dipanaskan dan larut apabila disejukkan. Oleh kerana sifatnya yang unik, MC digunakan secara meluas dalam bahan binaan, persediaan farmaseutikal, salutan, makanan dan industri lain.
2. Struktur kimia
Struktur asas CMC ialah pengenalan kumpulan karboksimetil (–CH2COOH) pada unit glukosa ikatan β-1,4-glukosid selulosa. Kumpulan karboksil ini menjadikannya anionik. Struktur molekul CMC mempunyai sejumlah besar kumpulan natrium karboksilat. Kumpulan ini mudah dipisahkan dalam air, menjadikan molekul CMC bercas negatif, sekali gus memberikan keterlarutan air yang baik dan sifat penebalan.
Struktur molekul MC ialah pengenalan kumpulan metoksi (–OCH3) ke dalam molekul selulosa, dan kumpulan metoksi ini menggantikan sebahagian daripada kumpulan hidroksil dalam molekul selulosa. Tiada kumpulan terion dalam struktur MC, jadi ia bukan ionik, bermakna ia tidak berpisah atau menjadi bercas dalam larutan. Sifat gel terma yang unik disebabkan oleh kehadiran kumpulan metoksi ini.
3. Keterlarutan dan sifat fizikal
CMC mempunyai keterlarutan yang baik dalam air dan boleh larut dengan cepat dalam air sejuk untuk membentuk cecair likat yang telus. Oleh kerana ia adalah polimer anionik, keterlarutan CMC dipengaruhi oleh kekuatan ionik dan nilai pH air. Dalam persekitaran garam tinggi atau keadaan asid kuat, keterlarutan dan kestabilan CMC akan berkurangan. Di samping itu, kelikatan CMC agak stabil pada suhu yang berbeza.
Keterlarutan MC dalam air bergantung pada suhu. Ia boleh larut dalam air sejuk tetapi akan membentuk gel apabila dipanaskan. Sifat gel terma ini membolehkan MC memainkan fungsi khas dalam industri makanan dan bahan binaan. Kelikatan MC berkurangan apabila suhu meningkat, dan ia mempunyai rintangan yang baik terhadap degradasi dan kestabilan enzimatik.
4. Ciri kelikatan
Kelikatan CMC adalah salah satu sifat fizikalnya yang paling penting. Kelikatan berkait rapat dengan berat molekulnya dan tahap penggantian. Kelikatan larutan CMC mempunyai kebolehlarasan yang baik, biasanya menghasilkan kelikatan yang lebih tinggi pada kepekatan rendah (1%-2%), jadi ia sering digunakan sebagai pemekat, penstabil dan agen penggantungan.
Kelikatan MC juga berkaitan dengan berat molekul dan tahap penggantian. MC dengan darjah penggantian yang berbeza mempunyai ciri kelikatan yang berbeza. MC juga mempunyai kesan pemekatan yang baik dalam larutan, tetapi apabila dipanaskan pada suhu tertentu, larutan MC akan gel. Sifat pembentuk gel ini digunakan secara meluas dalam industri pembinaan (seperti gipsum, simen) dan pemprosesan makanan (Seperti penebalan, pembentukan filem, dll.).
5. Kawasan permohonan
CMC biasanya digunakan sebagai pemekat, pengemulsi, penstabil, dan agen penggantungan dalam industri makanan. Contohnya, dalam aiskrim, yogurt dan minuman buah-buahan, CMC boleh menghalang pemisahan bahan dengan berkesan dan meningkatkan rasa dan kestabilan produk. Dalam industri petroleum, CMC digunakan sebagai agen rawatan lumpur untuk membantu mengawal kecairan dan kehilangan bendalir cecair penggerudian. Selain itu, CMC juga digunakan untuk pengubahsuaian pulpa dalam industri kertas dan sebagai agen pensize dalam industri tekstil.
MC digunakan secara meluas dalam industri pembinaan, terutamanya dalam mortar kering, pelekat jubin dan serbuk dempul. Sebagai agen pemekat dan ejen penahan air, MC boleh meningkatkan prestasi pembinaan dan kekuatan ikatan. Dalam industri farmaseutikal, MC digunakan sebagai pengikat tablet, bahan pelepasan berterusan dan bahan dinding kapsul. Sifat termogelnya membolehkan pelepasan terkawal dalam formulasi tertentu. Selain itu, MC juga digunakan dalam industri makanan sebagai pemekat, penstabil dan pengemulsi untuk makanan, seperti sos, inti, roti, dll.
6. Keselamatan dan biodegradasi
CMC dianggap sebagai bahan tambahan makanan yang selamat. Kajian toksikologi yang meluas telah menunjukkan bahawa CMC tidak berbahaya kepada tubuh manusia pada dos yang disyorkan. Memandangkan CMC adalah derivatif berasaskan selulosa semula jadi dan mempunyai kebolehbiodegradan yang baik, ia agak mesra alam sekitar dan boleh terdegradasi oleh mikroorganisma.
MC juga dianggap sebagai bahan tambahan yang selamat dan digunakan secara meluas dalam ubat-ubatan, makanan dan kosmetik. Sifat bukan ioniknya menjadikannya sangat stabil dalam vivo dan in vitro. Walaupun MC tidak boleh terbiodegradasi seperti CMC, ia juga mampu didegradasi oleh mikroorganisma di bawah keadaan tertentu.
Walaupun karboksimetil selulosa dan metil selulosa kedua-duanya berasal daripada selulosa semula jadi, ia mempunyai ciri-ciri yang berbeza dalam aplikasi praktikal kerana struktur kimia, sifat fizikal dan bidang aplikasi yang berbeza. CMC digunakan secara meluas dalam bidang makanan, farmaseutikal dan perindustrian kerana sifat keterlarutan air, penebalan dan penggantungan yang baik, manakala MC menduduki kedudukan penting dalam industri pembinaan, farmaseutikal dan makanan kerana sifat gel terma dan kestabilannya. Kedua-duanya mempunyai aplikasi unik dalam industri moden, dan kedua-duanya adalah bahan hijau dan mesra alam.
Masa siaran: 18-Okt-2024