Carboxylmethylcellulose (CMC) oder Cellulosegummi ist ein Cellulosederivat mit Carboxymethylgruppen (-CH2-COOH), die an einige der Hydroxylgruppen der Glucopyranose-Monomere gebunden sind, die das Zelluloserückgrat bilden. Es wird oft als Natriumsalz, Natriumcarboxymethylcellulose verwendet.
Es wird durch die alkalisch-katalysierte Reaktion von Cellulose mit Chloressigsäure synthetisiert. Die polaren (organischen Säure-) Carboxylgruppen machen die Zellulose löslich und chemisch reaktiv. Die funktionellen Eigenschaften des CMC hängen vom Substitutionsgrad der Zellulosestruktur ab (d.h., wie viele Hydroxylgruppen an der Substitutionsreaktion beteiligt waren), sowie von der Kettenlänge der Zellulosestruktur und dem Clusterungsgrad der Carboxymethyl-Substituenten.
AnwendungenCMC wird in der Lebensmittelwissenschaft als Viskositätsmodifikator oder Verdicker verwendet und zur Stabilisierung von Emulsionen in verschiedenen Produkten, einschließlich Eiscreme. Als Lebensmittelzusatzstoff hat es die E-Nummer E466. Es ist auch ein Bestandteil vieler Non-Food-Produkte, wie K-Y-Gelee, Zahnpasta, Abführmittel, Diätpillen, Farben auf Wasserbasis, Reinigungsmittel, Textilauslegung und verschiedene Papierprodukte. Es wird hauptsächlich verwendet, weil es eine hohe Viskosität hat, ungiftig ist und hypoallergen ist. In Waschmitteln wird es als Bodensuspension-Polymer verwendet, das sich auf Baumwolle und andere Zellulose-Gewebe ablagern soll und so eine negativ geladene Barriere für Böden in der Waschlösung bildet. CMC wird als Schmiermittel in nicht flüchtigen Augentropfen (künstliche Tränen) verwendet. Manchmal wird Methylcellulose (MC) verwendet, aber seine unpolaren Methylgruppen (-CH3) fügen der Basiscellulose keine Löslichkeit oder chemische Reaktivität hinzu.
Nach der ersten Reaktion produziert das resultierende Gemisch ca. 60% CMC plus 40% Salze (Natriumchlorid und Natriumglykolat). Dieses Produkt ist der sogenannte Technische CMC, der in Waschmitteln verwendet wird. Ein weiteres Reinigungsverfahren wird verwendet, um diese Salze zu entfernen und reines CMC zu produzieren, das für Lebensmittel-, Pharma- und Zahnpasta-Anwendungen verwendet wird. Es wird auch eine Zwischenqualität „halbgereinigt“ hergestellt, die typischerweise in Papieranwendungen verwendet wird.
CMC wird auch in Pharmazeutika als Verdickungsmittel verwendet. CMC wird auch in der Ölbohrindustrie als Bestandteil von Bohrschlamm verwendet, wo es als Viskositätsmodifikator und Wasserrückhaltemittel wirkt. Poly-anionische Cellulose oder PAC wird aus Cellulose gewonnen und auch in der Ölfeldpraxis eingesetzt. CMC ist definitiv eine Carbonsäure, wobei PAC Äther ist. CMC und PAC, obwohl sie aus gleichen Rohstoffen (Zellulose, Menge und Art der verwendeten Materialien hergestellt werden, führt verschiedene Endprodukte. Der erste und der führende Unterschied zwischen CMC und PAC besteht in der Radikalisierung. Carboxymethylcellulose (CMC) wird chemisch und physikalisch von Polyanionic Cellulose unterschieden.
Unlösliche mikrogranulare Carboxymethylcellulose wird als Kation-Austausch-Harz in der Ionenaustauschchromatographie zur Reinigung von Proteinen verwendet.vermutlich ist der Grad der Derivatisierung viel niedriger, so dass die Löslichkeitseigenschaften der mikrogranularen Cellulose beibehalten werden, während genügend negative geladene Carboxylatgruppen hinzugefügt werden, um positiv geladene Proteine zu binden.
CMC wird auch in Eispacks verwendet, um ein eutektisches Gemisch zu bilden, was zu einem niedrigeren Gefrierpunkt und damit mehr Kühlleistung als Eis führt.
Wässrige Lösungen CMC wurden auch verwendet, um Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu dispergieren. Es wird angenommen, dass die langen CMC-Moleküle sich um die Nanoröhrchen wickeln, so dass sie in Wasser verteilt werden können.
EnzymologieCMC wurde auch ausgiebig verwendet, um Enzymaktivität von Endoglucanasen (Teil des Zellulasekomplexes) zu charakterisieren. CMC ist ein hochspezifisches Substrat für endo-wirkende Zellulasen, da seine Struktur entwickelt wurde, um Zellulose zu entkristallisieren und amorphe Stellen zu schaffen, die ideal für endglucanase-Maßnahmen sind. CMC ist wünschenswert, da das Katalyseprodukt (Glukose) leicht mit einem reduzierenden Zuckertest wie 3,5-Dinitrosalicylsäure gemessen werden kann. Die Verwendung von CMC in Enzymtests ist besonders wichtig für das Screening auf Zellulaseenzyme, die für eine effizientere Zellulose-Ethanol-Umwandlung benötigt werden. CMC wurde jedoch auch in früheren Arbeiten mit Zellulaseenzymen missbraucht, da viele die gesamte Zellulaseaktivität mit der CMC-Hydrolyse in Verbindung gebracht hatten. Da der Mechanismus der Cellulose-Depolymerisation mehr verstanden wurde, ist zu beachten, dass Exo-Cellulasen beim Abbau von kristallinen (z.B. Avicel) und nicht löslich (z. B. CMC) Zellulose.
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