Карбоксиметилцеллюлоза, или натрийкарбоксиметилцеллюлоза – это пищевая добавка, которая имеет свойства загущать, эмульгировать, формировать, сохранять свежесть продуктов, и может использоваться вместо пищевых добавок, таких как , агар и альгинат натрия. Впервые карбоксиметилцеллюлоза получена в 1918 году, коммерчески выпускается с 1920. В современных условиях синтезируется путем химических реакций из не пищевого природного сырья.

Физические свойства

В сухом виде карбоксиметилцеллюлоза представляет собой белый или слегка желтоватый, янтарный или сероватый порошок, без запаха и без вкуса. Карбоксиметилцеллюлоза легко растворяется в , но нерастворима в большинстве органических растворителей, таких как этанол, метанол или ацетон. Ее можно растворить в смесях, если содержание органического растворителя составляет менее 40%.

Карбоксиметилцеллюлоза гигроскопична, то есть имеет свойство удерживать влагу, также обладает превосходной водосвязывающей способностью. Количество поглощенной воды зависит от вязкости и типа замещения в реакции, а также от температуры. Чем ниже степень замещения и выше вязкость, тем выше водопоглощающая способность вещества. Гигроскопические свойства частично отвечают за успех КМЦ в качестве пищевой и лекарственной добавки.

Синтезирование карбоксиметилцеллюлозы

Карбоксимтилцеллюлоза синтезируется щелочно-катализируемой реакцией целлюлозы с хлоруксусной кислотой. Во время этой реакции полярные () карбоксильные группы делают целлюлозу растворимой и химически реакционной. Функциональные свойства КМЦ зависят от степени замещения целлюлозной структуры (количества гидроксильных групп, участвующих в реакции замещения), а также длины структуры целлюлозной цепи и степени кластеризации карбоксиметильных заместителей.

После исходной реакции полученная смесь дает приблизительно 60% карбоксиметилцеллюлозы плюс 40% солей (хлорид натрия и гликолят натрия). Этот продукт представляет собой так называемую техническую КМЦ, которая используется в детергентах. Еще один способ очистки используется для удаления этих солей для получения чистой карбоксиметилцеллюлозы, которая используется в пищевых продуктах, фармацевтических препаратах и зубной пасте.

Применение в качестве пищевой добавки

Карбоксиметилцеллюлоза содержится в:

• шоколадном молоке;
• какао;
• сухом и ;
• спредах;
• колбасных оболочках;
• заварных кремах;
• приправах и специях;
• супах и бульонах;
• соусах;

Карбоксиметилцеллюлозы натриевую соль часто добавляют в продукты питания в качестве стабилизатора, как общепризнанный безопасный ингредиент. Используется для изготовления мороженого, благодаря способности удерживать смесь в определенной форме. Она также добавляется в качестве наполнителя, эмульгатора, укрепляющего и гелеобразующего агента, увлажнителя и загустителя.

Использование в качестве загустителя

Карбоксиметилцеллюлозу добавляют к некоторым продуктам в качестве загустителя и диспергатора. В качестве загустителя она облегчает равномерное диспергирование ингредиентов по всей смеси. Это помогает удерживать твердые вещества, взвешенные в жидкостях, и действует как эмульгатор, удерживая при этом лосьоны и кремы в нужной консистенции.

Она также является составной частью многих непродовольственных товаров, таких как слабительные средства, таблетки для похудения, краски на водной основе, моющие средства и различные бумажные изделия.

Добавление натрийкарбоксиметилцеллюлозы в жидкость изменяет её вязкость. Это свойство достигается тем, что карбоксиметилцеллюлозные молекулы связываются друг с другом, вода сжимает и разрывает облигации. Вязкость, или стойкость к разливанию жидкости зависит от количества добавленной карбоксиметилцеллюлозы натриевой соли. Карбоксиметилцеллюлозу можно использовать для изготовления густых, медленно выливающихся гелей, глазных каплей с эффектом искусственной слезы, также в нефтедобывающей промышленности в качестве ингредиента бурового раствора, где он действует как модификатор вязкости и удерживающий воду агент.

Безопасность карбоксиметилцеллюлозы

Карбоксиметилцеллюлоза обычно считается довольно безопасной пищевой добавкой. Известно о аллергической реакции данную пищевую добавку, которая наблюдалась у одной женщины в форме анафилактического шока, но это исключение. Она не имеет никакой питательной ценности или пользы для организма, поскольку не всасывается в пищеварительной системе, является балластным веществом, но может быть очень полезной пищевой добавкой для всех видов продуктов.

Добавление карбоксиметилцеллюлозы натриевой соли в пищу может снизить стоимость производства продуктов питания, улучшить вкус пищевого продукта и увеличить его срок годности, так что это идеальная добавка в пищевой промышленности, которая может широко использоваться в производстве различных видов твердых и жидких напитков, консерв, конфет, тортов, лапши быстрого приготовления, полуфабрикатов, соевого молока и фруктового сока. Поэтому нет повода избегать карбоксиметилцеллюлозу, или ограничивать ее потребление.

КМЦ. Свойства КМЦ. Принцип действия.

Общая характеристика КМЦ

Карбоксиметилцеллюлоза – это высоко полимерный ионный электролит в нейтральном или слабом щелочном эфире целлюлозы. Чистый продукт представляет собой белые или кремовые волокнистые гранулы или порошок, которые гигроскопичны, не имеют запаха, не ядовиты, устойчивы, растворимы в воде и нерастворимы в кислоте, метиловом спирте, этаноле, бензоле, хлороформе и других органических растворителях. КМЦ не подвержена воздействию животных/растительных масел, а также воздействию яркого света.

Основным свойством карбоксиметилцеллюлозы является то, что она может образовывать очень вязкий коллоидный раствор, который не утрачивает вязкость в течение длительного времени.

Преимущества КМЦ перед другими стабилизаторами – это ее эффективность при незначительных концентрациях, способность значительно улучшить консистенцию, существенно снизить влияние термических перепадов.

Физико-химические свойства КМЦ.

Физико-химические показатели КМЦ представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Физико-химические свойства КМЦ

Внешний вид	Белые или кремовые волокнистые гранулы или порошок
Молекулярная масса
Вязкость (mPa . s 1% водный раствор)
Потери при сушке
РН (1% водный раствор)
Соответствие
Свинец
Железо
Мышьяк

Легко растворяется в воде, способствуют загустению всех водных растворов;

Вязкость не изменяется в течение длительного времени;

Удерживает воду;

Обладает устойчивыми стабилизирующими и связывающими свойствами;

Образует прозрачную и прочную пленку;

Не растворяется в органических растворителях, маслах и жирах;

Не имеет запаха и вкуса, физиологически безвредна;

КМЦ содержит соединение дегидрированной глюкозы с карбоксиметилом.

Порошкообразные эфиры целлюлозы являются основными модифицирующими добавками практически для всех видов сухих смесей.

Принцип действия КМЦ

При незначительной дозировке к массе смеси они обеспечивают значительное удержание воды в массе раствора. Водный раствор КМЦ не уходит бесконтрольно в основу и атмосферу, он служит скользящей смазкой между частицами компонентов. Благодаря этому смесь дольше сохраняет пластичную консистенцию и клеящую способность при оптимальном водогипсовом отношении (что очень важно именно для штукатурных составов). Также КМЦ обладает загущающими свойствами, тем самым, препятствуя седиментации частиц наполнителя, поэтому при отверждении смесь набирает большую прочность, как при сжатии, так и при изгибе.

Однако, одно из важнейших свойств КМЦ – водоудерживающая способность. С увеличением вязкости наблюдается эффект повышения водоудерживающей способности. Такой же эффект наблюдается при увеличении содержания КМЦ в композиции.

При введении незначительных количеств стандартных эфиров целлюлозы 0,1-0,5 масс. %, проблема быстрого обезвоживания раствора снижается (рис.5.1).

Зависимость водоудерживающей способности(1) и прочности сцепления с основанием(2) композиции от содержания метилцеллюлозы.

Рис. 5.1

Введение специальных марок эфиров целлюлозы (КМЦ) приводит к повышению фиксирующей способности составов и увеличению прочности их сцепления с бетоном. Как видно из рисунка 5.1, модифицированная таким способом сухая смесь обладает прочностью сцепления с гипсом до 0,5 МПа.

Такая степень модификации достаточна для кладочных клеевых составов, выравнивающих штукатурок для клеевых работ, клеев для укладки плитки при внутренних работах в сухих помещениях и др.

На рисунке 5.2 наглядно представлен механизм действия КМЦ на ССС.

Механизм действия КМЦ на ССС

Рис. 5.2

На рисунке 5.2 наблюдается образование скользящей смазки (плёнки) между частицами, благодаря которой смесь дольше сохраняет пластичную консистенцию и клеящую способность при оптимальном водогипсовом отношении, тем самым, увеличивая сроки схватывания.

Вещество карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) буквально окружает нас со всех сторон. Оно входит в состав лекарств в капсулах, мазей, зубных паст, шапуней, йогуртов, и даже макарон. Обои в вашей комнате, скорее всего, приклеены клеем на основе КМЦ.

Карбоксиметилцеллюлоза — настоящая находка для человечества. Она недорога в производстве, совершенно не токсична, химически нейтральна и обладает множеством полезных свойств, а потому широко применяется в медицине, фармацевтической, химической и пищевой промышленности. Она безопасна настолько, что даже такая крайне строгая организация, как FDA, не регламентирует предельные нормы её содержания (в том числе, даже в лекарствах). Можно сказать, что карбоксиметилцеллюлоза, как пчёлка, неустанно трудится на наше благо где только может.

Однако у карбоксиметилцеллюлозы есть две проблемы, из-за которых она пугает людей…

Во-первых, у неё длинное название. Кар-бок-си-ме-тил-цел-лю-ло-за . Девять слогов, двадцать две буквы. Людям кажется, что такое длинное название может быть только у какой-то страшной химии. Однако это не так. Достаточно вспомнить, что всем известный витамин B3 у химиков называется 3-пиридинкарбоновой кислотой, а витамин B12 и того хуже — цианокобаламином. Длинное название не признак чего-то вредного. Длина названия вещества и его вред вообще никак не связаны.

Но есть ещё одна «проблема» — карбоксиметилцеллюлоза внесена в список пищевых добавок под номером E466. То есть, тех самых пресловутых «ешек». И этого уже достаточно, чтобы не слишком образованная публика обвинила это вещество во всех смертных грехах. Впрочем, люди, страшащиеся кода «Е», скорее всего даже не знают, что в «страшный» список внесён даже кислород с кодом Е948. Наш родной кислород. И это правильно — всё, что добавляется в продукты, является пищевой добавкой, поэтому попадает в список. Но это ещё не повод отказаться от кислорода.

Карбоксиметилцеллюлоза — что это?

Карбоксиметилцеллюлоза — вещество, производное целлюлозы. В химическом плане представляет собой простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты, кислый полисахарид. Внешне — это светлый или светло-бежевый кристаллический порошок, не имеющий запаха и вкуса.

Прекрасно растворяется в воде, впитывает её и образует вязкий гелеподобный раствор. Именно это свойство, в сочетании с нетоксичностью, и является самым ценным в ней для разнообразных отраслей промышленности, включая фармацевтическую. На практике чаще используется натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-карбоксиметилцеллюлоза, Na-КМЦ).

Натуральное ли это вещество?

Оно не натуральное (в том смысле, что не встречается в природе), но произведено из натуральных ингредиентов. Примерно, как домашний борщ, который тоже в природе не встречается.

Производится карбоксиметилцеллюлоза из α-целлюлозы (наименее растворимая часть обычной хлопковой целлюлозы), которую замачивают в сильно щелочном растворе и затем обрабатывают монохлоруксусной кислотой. Монохлоруксусная кислота, в свою очередь, производится из обычной уксусной.

Польза карбоксиметилцеллюлозы

КМЦ используется в пищевой, парфюмерной и фармацевтической промышленности как эмульгатор, стабилизатор и загуститель. Являясь по своей сути нерастворимым полисахаридом, то есть, пищевым волокном, он способен стимулировать работу желудочно кишечного тракта.

При производстве лекарств входит в состав средств для капсулирования и таблетирования, как важный вспомогательный элемент. Особенно велико значение КМЦ при создании разнообразных мазей, поскольку придаёт им нужную консистенцию и позволяет «держать форму» на протяжении долгого времени. Активно используется при создании гелеобразных диетических добавок, в том числе Reserve компании Jeunesse.

С точки зрения здоровья, основным достоинством КМЦ является её нейтральность и безвредность.

Вред карбоксиметилцеллюлозы

Говоря о возможном вреде КМЦ, следует сразу оговориться — никаких научно подтверждённых сведений о таковом обнаружить не удалось. Весь негатив, который можно встретить в Интернете, — от вреда для ЖКТ до прямо-таки возникновения рака, — содержится в популярных статьях, обычно посвящённых вреду «ешек». Утверждения о том, что КМЦ рассматривается как кандидат на запрещение, являются вымыслом.

В научной литературе дискуссия о вреде карбоксиметилцеллюлозы даже не ведётся. Её безопасность давно известна, доказана и не вызывает сомнений. Желающие проверить это утверждения, могут воспользоваться интернет-сервисом «Академия GOOGLE» , который позволяет производить поиск по научным изданиям.

Проведенный нами поиск по ключевым словам «Карбоксиметилцеллюлоза» и «Вред карбоксиметилцеллюлозы», показал, что все научные статьи, посвященные этому веществу, носят чисто технический характер, — получение, использование, упрощение производства и т.п. Научные статьи о вреде КМЦ отсутствуют , и скорее всего по той причине, что исследования в этом направлении бесперспективны. Напротив, приводятся всё новые и новые доказательства безвредности КМЦ для здоровья.

Вот так выглядят заголовки некоторых, произвольно выбранных научных статей о карбоксиметилцеллюлозе (см. рис):

Как видите, ничего о вреде этого вещества не пишется. И это не случайно. Карбоксиметилцеллюлоза — обычная «рабочая лошадка», и учёные изучают в основном вопрос, как её лучше и эффективнее использовать.

В англоязычном сегменте Интернета ситуация аналогична. Поиск по научным изданиям по запросу «Carboxymethyl cellulose» или «Carboxymethyl cellulose harmfull» дали аналогичные результаты.

Поэтому мы склонны считать, что все сведения о вреде КМЦ являются выдумками малограмотных журналистов. Конечно, если кому-то известны научные публикации в рейтинговых журналах, утверждающие обратное, убедительно просим дать на них ссылки.

Впрочем, от вред от карбоксиметилцеллюлозы действительно может быть. Поскольку это обычное пищевое волокно, то съев его больше килограмма, можно вызвать у себя расстройство желудка. Это всё.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).

КМЦ является эфиром целлюлозы и монохлоруксусной кислоты.

Физические свойства. КМЦ представляет собой белый или слегка желтоватый аморфный порошок или волокнистый продукт без запаха и вкуса. В воде набухает.

Доброкачественность КМЦ определяют следующие показатели: размер частиц волокнистого продукта (способность проходить через сито с отверстиями размером 8x8 мм, не менее 90%) и порошка (способность проходить через сито с отверстиями размером 2x2 мм, не менее 90%). Влажность волокнистого продукта должна составлять не более 15%, а порошка - не более 10%. Содержание основного вещества в волокнистом продукте не менее 40%, в порошке - не менее 40-45%. Растворимость - не менее 98%, степень замещения - 80-90%, степень полимеризации, вязкость 0,5% водного раствора и др.

Растворы КМЦ, также как и растворы метилцеллюлозы, физиологически индифферентны, при закапывании в глаза не вызывают слезотечения. Обладая гидрофильными свойствами, они полностью смешиваются со слезными и конъюнктивальными секретами. Противопоказаний к применению растворов не установлено. КМЦ обладает разрыхляющими свойствами и используется в производстве таблетированных лекарственных форм как вспомогательное вещество, улучшающее распадаемость таблеток при применении. В фармацевтической практике применяется также в качестве загустителя, эмульгатора, пленочного покрытия и др. КМЦ нетоксична и широко используется в парфюмерной и кондитерской промышленности .

Натрий-карбоксиметилцеллюлоза (Na-КМЦ).

Na-КМЦ представляет собой натриевую соль простого эфира целлюлозы и гликолевой кислоты, получаемую путем взаимодействия щелочной целлюлозы с монохлоруксусной кислотой или натриевой солью монохлоруксусной кислоты. Степень замещения Na-КМЦ зависит от соотношения реагентов.

Физические свойства. Белый или слегка желтоватый порошок или волокнистый продукт без запаха и вкуса, плотностью 1,59 г/см3, слабо гигроскопичен и может храниться в течение долгого времени. Na-КМЦ устойчива к различным химическим реагентам, обладает биологической устойчивостью, нетоксична и физиологически инертна .

Доброкачественность Na-КМЦ определяют следующие показатели: потеря в весе при высушивании (не более 13%); рН 1% раствора определяют потенциометрическим методом со стеклянным электродом (рН=6,0-8,0); вязкость 2% раствора; содержание натрия в препарате 6,9-8,5% .

Na-КМЦ в холодной и горячей воде набухает с последующим растворением, а также легко растворима в 50% водном растворе этанола. Образует высоковязкие водные растворы, в которых является полиэлектролитом и обладает свойствами защищенных коллоидов. Совместима с желатином, трагакантом, водорастворимыми эфирами целлюлозы, крахмалом, глицерином, некоторыми гликолями и их производными.

При добавлении к водным растворам Na-КМЦ минеральных кислот выпадает осадок. При добавлении растворов солей тяжелых металлов осаждаются соответствующие труднорастворимые соли. Na-КМЦ, как коллоидный электролит, способна к ионным реакциям. Большинство катионных веществ, относящихся к солям, катионы которых являются органическими основаниями, способно к взаимодействию с Na-КМЦ с образованием ионной связи.

Взаимодействие Na-КМЦ с различными веществами в значительной мере зависит от степени ее замещения, а также от структуры и свойств лекарственных веществ. Если такие низкомолекулярные катионные соединения, как эфедрина гидрохлорид и новокаина гидрохлорид, не взаимодействуют с Na-КМЦ, то соединения с большой молекулярной массой (неомицина сульфат, хинина гидрохлорид, антигистаминные вещества и др.) проявляют значительную способность к комплексообразованию.

Na-КМЦ образует осадки с резерпином, хинина гидрохлоридом, аминазином, акридина гидрохлоридом, неомицина сульфатом, гиосциамина гидрохлоридом и др. Кроме образования осадков, взаимдействие между Na-КМЦ и лекарственными веществами может сопровождаться изменениями вязкости растворов полимера, повышением растворимости вещества и др.

Анионные вещества (соли с остатками органических кислот) вследствие электролитического отталкивания не взаимодействуют с Na-КМЦ или взаимодействие незначительно.

Высокоэффективными консервантами растворов Na-КМЦ являются (концентрация до 0,025%): ртути фенилнитрат, 8-оксихинолин, октахлорциклогексанон, тетрадецилпиридиний бромид, цетилтриметиламмоний брмид и др. .

В фармацевтической практике Na-КМЦ находит применение во всех мазях и эмульсиях в качестве эмульгатора и стабилизатора. Как связывающее и разрыхляющее вещество используется в таблеточном производстве .

Карбоксиметилцеллюлоза известна в медицине, косметологии, а также в пищевой и химической промышленности. При изготовлении продуктов питания добавка Е466 выполняет функцию загустителя и стабилизатора, а в других отраслях ее используют как пластификатор. Относительно вредного воздействия этого вещества на организм данных нет и потому она считается безопасной.

Химические и физические свойства

Карбоксиметилцеллюлоза, или натрий карбоксиметилцеллюлоза, — добавка под индексом Е466.
Ее физические и химические характеристики следующие:

• являет собою бесцветную слабую кислоту, которая по природе представлена в виде высокополимерного ионного электролита;
• хорошо растворяется в водной среде;
• в маслах животного и растительного происхождения не растворима;
• какой-либо запах отсутствует;
• ядовитым веществом не является;
• характеризуется стойкостью к интенсивному солнечному свету.

Принцип образования данного вещества следующий: из каустической соды и целлюлозы получают алкилцеллюлозу, которая после вступает в реакцию с монохлоруксусной кислотой и в результате образуется карбоксиметилцеллюлоза.

Технологические функции

Добавка Е466 являет собою поверхностно-активное вещество, которое способно выполнять функцию эмульгатора, другими словами, помогает смешиванию несмешиваемых веществ.
Кроме того, карбоксиметилцеллюлоза – это вещество технологическое, обладающее свойствами загустителя, которое помогает регулировать вязкость продукта и поддерживать сохранность его структуры.

Отрасли использования

Карбоксиметилцеллюлоза нашла активное применение в таких отраслях промышленности, как медицина, косметология, химическая промышленность и производство продуктов питания.

Медицина, косметология и химическая промышленность

В этих отраслях карбоксиметилцеллюлоза применяется в качестве натриевой соли. Водные растворы на ее основе являются вязкими и им присуща псевдопластичность.

На заметку! Псевдопластичность – это способность смесей становиться более жидкими при увеличении напряжений сдвига и после возвращаться к исходной консистенции.

Некоторые водные растворы натрийкарбоксицеллюлозы обладают тиксотропией.

На заметку! Тиксотропия – это способность смеси разжижаться в результате какого-либо механического воздействия, а при возвращении в состояние покоя вновь приобретать первоначальную вязкость!

Натриевая соль в непищевой промышленности выступает как ресорбент, пластификатор и загуститель.

Она может входить в состав:

• кремов для бритья;
• шампуней;
• кондиционеров для волос;
• лака для волос;
• зубных паст;
• химических бытовых средств;
• слабительных препаратов;
• клея.

Пищевая промышленность

Добавка под индексом Е466 при изготовлении продуктов питания используется в качестве загустителя и регулятора консистенции. Ее можно обнаружить на этикетках следующих товаров продовольственного назначения:

• майонез;
• желе;
• паста;
• крема;
• мороженое;
• творожные десерты;
• мясные и рыбные оболочки.

Влияние на организм

Достоверных данных и научно обоснованных фактов относительно вреда карбоксиметилцеллюлозы на данный момент нет.

Некоторые источники говорят о том, что злоупотребление продуктами с содержанием данного вещества может привести к увеличению уровня холестерина, а также повышает риск развития злокачественных новообразований.

Все материалы на сайте сайт представлены исключительно для ознакомления в информационных целях. Перед применением любых средств консультация с врачом ОБЯЗАТЕЛЬНА!