Carboxymethylcellulose – Wikipedia

Posted on by

Carboxymethylcellulose ((CMC) oder Zellulosegummi[1] ist ein Cellulosederivat mit Carboxymethylgruppen (-CH2-COOH) an einige der Hydroxylgruppen der Glucopyranose-Monomere gebunden, aus denen das Celluloserückgrat besteht. Es wird häufig als Natriumsalz, Natriumcarboxymethylcellulose, verwendet. Früher wurde es unter dem Namen Tylose, einer eingetragenen Marke von SE Tylose, vermarktet.

Vorbereitung[edit]

Es wird durch die alkalikatalysierte Reaktion von Cellulose mit Chloressigsäure synthetisiert.[2] Die polaren (organischen Säure) Carboxylgruppen machen die Cellulose löslich und chemisch reaktiv.

Nach der anfänglichen Reaktion erzeugt die resultierende Mischung etwa 60% CMC plus 40% Salze (Natriumchlorid und Natriumglykolat). Dieses Produkt ist das sogenannte technische CMC, das in Waschmitteln verwendet wird. Ein weiteres Reinigungsverfahren wird verwendet, um diese Salze zu entfernen und das reine CMC herzustellen, das für Lebensmittel-, Pharma- und Zahnputzmittelanwendungen (Zahnpasta) verwendet wird. Es wird auch eine Zwischenstufe “halbgereinigt” hergestellt, die typischerweise in Papieranwendungen wie der Wiederherstellung von Archivdokumenten verwendet wird.

Die funktionellen Eigenschaften von CMC hängen vom Substitutionsgrad der Cellulosestruktur (dh wie viele der Hydroxylgruppen an der Substitutionsreaktion teilgenommen haben) sowie von der Kettenlänge der Celluloserückgratstruktur und dem Grad der Clusterbildung von ab die Carboxymethylsubstituenten.

CMC wird in Lebensmitteln unter der E-Nummer E466 oder E469 (wenn es enzymatisch hydrolysiert wird) als Viskositätsmodifikator oder Verdickungsmittel und zur Stabilisierung von Emulsionen in verschiedenen Produkten einschließlich Eiscreme verwendet. Es ist auch Bestandteil vieler Non-Food-Produkte wie Zahnpasta, Abführmittel, Diätpillen, Farben auf Wasserbasis, Reinigungsmittel, Textilgrößen, wiederverwendbare Wärmepackungen und verschiedene Papierprodukte. Es wird hauptsächlich verwendet, weil es eine hohe Viskosität aufweist, ungiftig ist und allgemein als hypoallergen angesehen wird, da die Hauptquellenfaser entweder Weichholzzellstoff oder Baumwollliner ist.[3][4] CMC wird häufig in glutenfreien und fettarmen Lebensmitteln verwendet.[5] In Waschmitteln wird es als Bodensuspensionspolymer verwendet, das sich auf Baumwolle und anderen Zellulosegeweben ablagert und eine negativ geladene Barriere gegen Böden in der Waschlösung bildet. CMC wird als Schmiermittel bei künstlichen Tränen verwendet.

CMC wird auch als Verdickungsmittel verwendet, beispielsweise in der Ölbohrindustrie als Bestandteil von Bohrschlamm, wo es als Viskositätsmodifikator und Wasserrückhaltemittel wirkt. Natrium-CMC (Na-CMC) wird beispielsweise als Negativkontrollmittel für Alopezie bei Kaninchen verwendet.

Gewirke aus Zellulose (z. B. Baumwolle oder Viskose) können in CMC umgewandelt und in verschiedenen medizinischen Anwendungen verwendet werden.[citation needed]

  1. Gerät für Nasenbluten (Nasenbluten). Ein Polyvinylchlorid (PVC) -Ballon ist mit einer mit Nylon verstärkten CMC-Strickware überzogen. Das Gerät wird in Wasser eingeweicht, um ein Gel zu bilden. Dieses wird in die Nase eingeführt und der Ballon aufgeblasen. Die Kombination des aufgeblasenen Ballons und der therapeutischen Wirkung der CMC stoppt die Blutung.
  2. Stoff, der nach chirurgischen Eingriffen an Hals, Nasen und Ohren als Verband verwendet wird.
  3. Wasser wird hinzugefügt, um ein Gel zu bilden, und dieses Gel wird nach der Operation in die Sinushöhle eingeführt.

Unlösliches mikrogranulares CMC wird als Kationenaustauscherharz in der Ionenaustauschchromatographie zur Reinigung von Proteinen verwendet.[6] Vermutlich ist der Derivatisierungsgrad viel geringer, so dass die Löslichkeitseigenschaften von mikrogranularer Cellulose erhalten bleiben, während ausreichend negativ geladene Carboxylatgruppen hinzugefügt werden, um an positiv geladene Proteine ​​zu binden.

CMC wird auch in Eispackungen verwendet, um eine eutektische Mischung zu bilden, die zu einem niedrigeren Gefrierpunkt und damit zu einer höheren Kühlleistung als Eis führt.[7]

Wässrige Lösungen von CMC wurden auch verwendet, um Kohlenstoffnanoröhren zu dispergieren. Es wird angenommen, dass sich die langen CMC-Moleküle um die Nanoröhren wickeln und sie in Wasser dispergieren lassen. Bei der Konservierungsrestaurierung wird es als Klebstoff oder Fixiermittel verwendet (Handelsname Walocel, Klucel).

CMC wird verwendet, um Tartrat- oder Kältestabilität in Wein zu erreichen. Diese Innovation kann Megawatt Strom sparen, der zum Kühlen von Wein in warmen Klimazonen verwendet wird. Es ist stabiler als Metatartarsäure und hemmt sehr wirksam die Tartratfällung. Es wird berichtet, dass KHT-Kristalle in Gegenwart von CMC langsamer wachsen und ihre Morphologie ändern.[8] Ihre Form wird flacher, weil sie 2 der 7 Gesichter verlieren und ihre Abmessungen ändern. CMC-Moleküle, die bei Wein-pH negativ geladen sind, interagieren mit der elektropositiven Oberfläche der Kristalle, wo sich Kaliumionen ansammeln. Das langsamere Wachstum der Kristalle und die Veränderung ihrer Form werden durch die Konkurrenz zwischen CMC-Molekülen und Bitartrationen um die Bindung an die KHT-Kristalle verursacht (Cracherau et al. 2001).

In der Veterinärmedizin wird CMC bei Bauchoperationen bei großen Tieren, insbesondere bei Pferden, eingesetzt, um die Bildung von Darmadhäsionen zu verhindern.

CMC wird manchmal als Elektrodenbindemittel in fortgeschrittenen Batterieanwendungen (dh Lithiumionenbatterien) verwendet, insbesondere bei Graphitanoden. Die Wasserlöslichkeit von CMC ermöglicht eine weniger toxische und kostspielige Verarbeitung als bei nicht wasserlöslichen Bindemitteln wie dem herkömmlichen Polyvinylidenfluorid (PVDF), für dessen Verarbeitung toxisches n-Methylpyrrolidon (NMP) erforderlich ist. CMC wird häufig in Verbindung mit Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) für Elektroden verwendet, die zusätzliche Flexibilität erfordern, z. B. zur Verwendung mit siliciumhaltigen Anoden.[9]

Kulinarische Anwendungen[edit]

CMC-Pulver wird in der Eiscremeindustrie häufig verwendet, um Eiscreme ohne Umwälzen oder extrem niedrige Temperaturen herzustellen, wodurch die Notwendigkeit herkömmlicher Umwälzpumpen oder Salzeismischungen entfällt.[10] CMC wird zur Herstellung von Backwaren wie Brot und Kuchen verwendet. Die Verwendung von CMC verleiht dem Brot eine deutlich verbesserte Qualität zu reduzierten Kosten für den Bäcker, indem die Fettkomponente eingespart wird. CMC wird auch als Emulgator in hochwertigen Keksen verwendet. Durch gleichmäßiges Verteilen von Fett im Teig wird die Freisetzung des Teigs aus den Formen und Schneidern verbessert, wodurch gut geformte Kekse ohne verzerrte Kanten erhalten werden. Es kann auch dazu beitragen, die Menge an Eigelb oder Fett zu reduzieren, die bei der Herstellung der Kekse verwendet wird, und so eine Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Die Verwendung von CMC bei der Zubereitung von Süßigkeiten gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung in Aromaölen und verbessert die Textur und Qualität. CMC wird in Kaugummis, Margarinen und Erdnussbutter als Emulgator verwendet. Es wird auch in der Lederherstellung verwendet, um die Kanten zu polieren.[11]

Enzymologie[edit]

CMC wurde auch ausgiebig verwendet, um die Enzymaktivität von Endoglucanasen (Teil des Cellulasekomplexes) zu charakterisieren. CMC ist ein hochspezifisches Substrat für endo-wirkende Cellulasen, da seine Struktur so konstruiert wurde, dass Cellulose dekristallisiert und amorphe Stellen erzeugt werden, die für die Endoglucanase-Wirkung ideal sind. CMC ist wünschenswert, da das Katalyseprodukt (Glucose) leicht unter Verwendung eines reduzierenden Zuckertests wie 3,5-Dinitrosalicylsäure gemessen werden kann. Die Verwendung von CMC in Enzymtests ist besonders wichtig im Hinblick auf das Screening auf Cellulaseenzyme, die für eine effizientere Umwandlung von Celluloseethanol erforderlich sind. CMC wurde jedoch auch in früheren Arbeiten mit Cellulaseenzymen missbraucht, da viele die Aktivität der gesamten Cellulase mit der CMC-Hydrolyse in Verbindung gebracht hatten. Da der Mechanismus der Cellulosedepolymerisation besser verstanden wurde, dominieren Exo-Cellulasen beim Abbau von kristalliner (z. B. Avicel) und nicht löslicher (z. B. CMC) Cellulose.

Nebenwirkungen[edit]

Obwohl dies als ungewöhnlich angesehen wird, gibt es Fallberichte über schwere Reaktionen auf Carboxymethylcellulose. In einem solchen Fall war bekannt, dass eine Frau nach der Exposition eine Anaphylaxie hatte.[12] Es wird angenommen, dass Hauttests ein nützliches Diagnosewerkzeug für diesen Zweck sind.[12]

Auswirkungen auf Entzündungen, Mikrobiota-bedingte metabolische Syndrome und Kolitis sind Gegenstand der Forschung.[13] Es wurde festgestellt, dass Carboxymethylcellulose eine Entzündung des Darms verursacht und die Mikrobiota verändert, und es wurde festgestellt, dass sie ein auslösender Faktor für entzündliche Darmerkrankungen wie Colitis ulcerosa und Morbus Crohn ist.[14]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Codex Alimentarius-Kommission (2016). Natriumcarboxymethylcellulose (Cellulosegummi). GFSA Online. FAO.
  2. ^ Hollabaugh, CB; Burt, Leland H.; Walsh, Anna Peterson (Oktober 1945). “Carboxymethylcellulose. Verwendungen und Anwendungen”. Industrie- und Ingenieurchemie. 37 (10): 943–947. doi:10.1021 / ie50430a015.
  3. ^ CP Kelco Cellulosegummi / Carboxymethylcellulose.
  4. ^ “Natriumcarboxymethylcellulose – das ideale Hydrokolloid für Back- und Teigprodukte” (PDF). Archiviert von das Original (PDF) am 26.06.2015.
  5. ^ Stanford, John (Januar 2012). “Lebensmittelverarbeitungstechnologien zur Reduzierung von Fett in Produkten” (PDF). Innovationsservice für Lebensmittel und Gesundheit. Schottland Essen & Trinken. Archiviert von das Original (PDF) am 23.10.2014.
  6. ^ “Whatman Filter & Probensammlung”. Abgerufen 9. November 2016.
  7. ^ Verwendung in Eisbeuteln Archiviert 8. Juli 2011 an der Wayback-Maschine
  8. ^ Gerbaud, Vincent (18. Oktober 1996). Bestimmung der Sättigungssättigung und des Effekts der Polysaccharide bei der Kristallisation des Bitartrats des Kaliums in den Vins [Determination of the state of supersaturation and effect of polysaccharides on the crystallization of potassium bitartrate in wines] (PDF) (Ph.D.) (auf Französisch). Institut National Polytechnique de Talouse. Docket 961NP1030G. Abgerufen 2017-05-07.
  9. ^ [1] Anwendungen von Natriumcarboxymethylcellulose als Bindemittel in Batterien
  10. ^ Bahramparvar, Maryam; Mazaheri Tehrani, Mostafa (Oktober 2011). “Anwendung und Funktionen von Stabilisatoren in Eiscreme”. Food Reviews International. 27 (4): 389–407. doi:10.1080 / 87559129.2011.563399. S2CID 43187328.
  11. ^ “Cmc Glossar – Rezepte mit Cmc – Tarladalal.com”. Abgerufen 9. November 2016.
  12. ^ ein b Lieberman, Phil. “Anaphylaxie gegen Carboxymethylcellulose”. Amerikanische Akademie für Allergie, Asthma und Immunologie. Archiviert vom Original am 12.07.2017. Abgerufen 2017-07-12.
  13. ^ Healy, Melissa (25.02.2015). “Ist der übliche Lebensmittelzusatzstoff für die steigenden Raten von Darmerkrankungen verantwortlich?”. Los Angeles Zeiten. Archiviert vom Original am 12.07.2017. Abgerufen 2017-07-12.
  14. ^ Martino, John Vincent; Van Limbergen, Johan; Cahill, Leah E. (1. Mai 2017). “Die Rolle von Carrageenan und Carboxymethylcellulose bei der Entwicklung von Darmentzündungen”. Grenzen in der Pädiatrie. 5: 96. doi:10.3389 / fped.2017.00096. PMC 5410598. PMID 28507982.

Externe Links[edit]