Karboxi-metil-cellulóz

A CMC hidrofób poliszacharid gerincet és sok hidrofil karboxilcsoportot tartalmaz, és ezért amfifil tulajdonságokat mutat.

Kapcsolódó kifejezések:

  • Proteáz
  • Pektin
  • Xantán gumi
  • Kitozán
  • Enzimek
  • Polimerek
  • Fehérjék
  • Poliszacharidok
  • Peptidázok
  • Cellulóz

Letöltés PDF formátumban

Erről az oldalról

Cellulóz

R. Ergun,. B. Huebner-Keese, az Élelmiszer és Egészség enciklopédiájában, 2016

Karboxi-metil-cellulóz

A karboxi-metil-cellulóz (CMC) egy anionos, vízben oldódó cellulóz-származék. A CMC oldhatósága függ a DP-től, a szubsztitúció mértékétől és a szubsztitúció eloszlásának egyenletességétől. A CMC vízoldhatósága növekedne a csökkent DP és a karboximetil szubsztitúció és a szubsztitúció egyenletességének növekedésével. Az oldat viszkozitása növekszik a DP növekedésével és a koncentráció növekedésével.

A CMC bármilyen hőmérsékleten vízben oldódik. Nagyon higroszkópos jellege miatt a CMC gyorsan hidratálódik. A gyors hidratálás agglomerációt és csomóképződést okozhat, amikor a CMC port vízbe juttatják. A csomóképződés kiküszöbölhető nagy keverés mellett, miközben a port a vízbe adják, vagy a CMC port előkeverjük más száraz összetevőkkel, például cukorral, mielőtt vízbe adnánk.

Magas oldékonyságának és tisztaságának köszönhetően a CMC-t általában italokban és száraz italkeverékekben használják, hogy gazdag szájérzetet biztosítsanak. Savanyított fehérje italokban is használják, hogy stabilizálják a fehérjét és megakadályozzák annak kicsapódását. CMC-t adnak a sziruphoz és a szószkészítményekhez is a viszkozitás növelése érdekében. A pékség egy másik alkalmazás, ahol a CMC-t általában a végtermék minőségének és konzisztenciájának javítására használják. A tortilla kenyerekben például a tészta feldolgozási képességének és a végtermék texturális tulajdonságainak javítására használják, beleértve az összecsukhatóságot és a tekerhetőséget.

Természetes polimerek

Aja Aravamudhan,. Sangamesh G. Kumbar, a természetes és szintetikus orvosbiológiai polimerekben, 2014

4.6.2.2.2 Cellulóz-éterek

A karboxi-metil-cellulóz (CMC) a fő cellulóz-éter. A cellulóz nem kristályos régióinak aktiválásával az alkilező reagensek szelektív régiói megtámadhatják a cellulózt. Ezt nevezik reaktív szerkezeti frakciók fogalmának, és széles körben használják a CMC előállítására. Ugyanezen reakció végrehajtásának másik útja a cellulóz derivatizálása reaktív mikrostruktúrákban, amelyet indukált fázisszétválasztás képez. Ez az eljárás magában foglalja a NaOH vízmentes állapotban való alkalmazását olyan oldószerekkel, mint a DMA/LiCl. Ezeknek a CMC-termékeknek olyan szubsztituens-eloszlása ​​van, amely elméletileg jelentősen eltér a termék statisztikai előrejelzésétől.

A CMC-t számos gyógyszerbeviteli és szövetmérnöki célra használják. Az apomorfin felszabadulását, a Parkinson-kórban a motoros válaszok szabályozására használt gyógyszert sikeresen beépítették a CMC por készítménybe, és tartós orr-felszabadulást mutatott, és jobban teljesített, mint a keményítőalapú szállító hordozó [179]. A nátrium CMC-t sikeresen alkalmazták a gyomor-bélrendszerben történő gyógyszeradagolásban [180]. Ennélfogva a CMC-t a nyálkahártya szövetének sikeres gyógyszerbeviteli rendszerének tekintik [181]. A gyógyszerbeadáson kívül a CMC hasznos állványként a szövettechnikában. A pH-függő duzzadási jellemzőkkel rendelkező CMC hidrogélek képesek voltak az elakadt gyógyszer felszabadítására a megfelelő pH-érték mellett, amely jelen volt a kérdéses szövetben, és sebészeti kötőanyagként nagy potenciált mutattak ki [182]. A CMC hidrogélek felhasználhatók a pulposis sejt sejtjeinek kapszulázására, és ezáltal potenciálisan helyettesíthetik az intervertebrális lemez degenerációját [183]. A CMC-t kitozánnal [184] és hidroxi-apatittal [185] kombinálták csont- és fogregenerációs célokra is.

Cellulázok

James E. McDonald,. Alan J. McCarthy, Methods in Enzymology, 2012

2.6. Karboxi-metil-cellulóz (CMC)

A CMC egy cellulózszármazék, amely karboxi-metil-csoportokat tartalmaz, amelyek a cellulóz és az alkáli-klór-acetát reakciójával jönnek létre, és szubsztitúciókat hoznak létre a glükóz egységek C2, C3 vagy C6 helyzetében (Gelman, 1982). Ennek eredményeként a CMC vízoldékony és jobban alkalmazkodik a cellulázok hidrolitikus aktivitásához. A CMC ezért hasznos adalék mind a folyékony, mind a szilárd közeghez a celluláz aktivitás kimutatásához, és hidrolízisét később meghatározhatjuk az érintetlen β-d-glükánokhoz kötődő Congo red festékkel. A CMC-t tartalmazó szilárd táptalajon növekvő, később Kongó-vörösrel festett telepek körüli ürítési zónák hasznos vizsgálati lehetőséget nyújtanak a CMC hidrolízisének, tehát a β-d-glükanáz aktivitásának kimutatására (Teather és Wood, 1982). Az izolátumok beoltása a CMC agarlemezek felületén elhelyezett membránszűrőkre ennek a technikának a hasznos módosítása, mivel a szűrőt később eltávolíthatjuk, lehetővé téve a tiszta zónák megjelenítését az agarban a cellulolitikus telepek alatt.

Poliszacharid-összetevők

Tulajdonságok és alkalmazás: CMC

CMC - általában tiszta, színtelen és íztelen oldatot képez. Hideg vízben oldódik, és néhány fokozat tolerálja a magas cukorkoncentrációt. Széles viszkozitási tartományban kapható és jó hőstabilitással rendelkezik. A CMC jó filmalkotó.

Fagylalt: A CMC a jégkrémben gyakori stabilizátor. Hideg vízben oldódik, és ez előnyt jelent olyan fagylaltkeverékekben, amelyek nincsenek kitéve magas hőmérsékletnek. A sáska babgumival ellentétben a CMC nem ad hozzá a jégkrémnek olvadási ellenállást. A CMC-t gyakrabban használják az USA-ban, mint Európában, és ez összefüggésben lehet azzal, hogy az európai piac nagyobb hányada olyan újdonság cikk, amely javítja az olvadási ellenállást.

Pékség: A CMC-t általában süteményekben, muffinokban és tortillákban használják, hogy javítsák a termék textúráját a nedvesség visszatartás növelésével.

Italok: A CMC-t stabilizátorként használják a gyümölcsitalokban és az italkoncentrátumokban. A gyümölcsitalok jellemzően vízzel hígított gyümölcsléből állnak. Az ital ízének és állagának javítása érdekében általában citromsav/citrát puffert adnak hozzá, némi extra cukrot és CMC-t adhatunk az ital szájérzetének javítása érdekében. Az alacsony kalóriatartalmú italok, amelyeknek nincs hozzáadott viszkozitása a hozzáadott cukorból, nagyon vékony és vizes szájérzetet mutatnak, viszkozitás-módosító hozzáadása nélkül. A CMC szintén lassítja a gyümölcspép ülepedését (5. ábra), és még leülepedve is megakadályozza, hogy a pép kemény, nehezen diszpergálódó réteget képezzen.

áttekintés ScienceDirect témákról

5. ábra Példák a módosított cellulózok kulcsfontosságú alkalmazásaira. A CMC-t a gyümölcsitalok stabilizálására használják, a HPMC-t és az MC-t a megtöltött sütemények kiforrásának megakadályozására használják, valamint a gluténmentes pékségekben is. Az MCC egyedülálló zsírpótló tulajdonságokkal rendelkezik, és csökkentett zsírtartalmú önteteknél alkalmazzák.

Cellulóz és cellulóz alapú hidrokolloidok

Karboxi-metil-cellulózok

Karboxi-metil-cellulóz (CMC), a cellulóz (10) karboxi-metil-éter nátriumsóját széles körben használják hidrokolloidként. A CMC előállításához az alkáli cellulózt a klór-ecetsav nátrium-sójával reagáltatjuk. (Az alábbiakban látható, hogy az alkáli cellulóz 100% -ban ionizált, de lehet, hogy nem. Cellulóz esetében sokkal erősebb nátrium-hidroxid-oldatot használnak, így kétségtelenül több hidroxilcsoport van az alkoxi (R – O‾) formában. mint a keményítő esetében.

A legtöbb élelmiszeripari nátrium CMC-termék szubsztitúciós fokának (DS) értéke 0,7–0,8 tartományban van, de egyes termékek DS-je akár 0,4-es is lehet. (A vízoldékonyság érdekében a CMC DS-nek legalább 0,4-nek kell lennie.) A DS 0,7–0,8 szokásos CMC-i gyorsan hidratálódnak, mert meglehetősen ionosak. Ezért a sima (azaz csomók nélküli) megoldás elkészítéséhez be kell tartani az 5. fejezetben leírt szétszórási módszereket. Ahogy a CMC DS-je növekszik, a sótolerancia, a higroszkóposság és az alkohol-tolerancia növekszik, és thixotrop jellege (lásd alább) csökken.

8.4. Ábra Vázlatos magyarázat arra, hogy a nem egyenletesen szubsztituált karboxi-metil-cellulóz oldata nyugalmi állapotban gyenge gél, és keverés, szivattyúzás vagy lenyelés esetén nyíróhígításon megy keresztül (vagyis tixotróp). A diagram olyan helyzetet ábrázol, amikor elegendő nyírást alkalmazunk (A) az összes asszociáció megszakítására és (B) a disszociált molekulák teljes kiterjesztett, lineáris elrendezésben történő igazítására. Egyik sem fog teljesen bekövetkezni alacsony nyírósebesség mellett.

A CMC a viszkozitástípusok széles skálájában áll rendelkezésre, és amint már említettük, az oldat viszkozitása főként a vízoldható poliszacharid átlagos MW-jától függ (5. fejezet). A nagyobb MW (magasabb viszkozitású) termékek oldatai szintén nagyobb pszeudoplaszticitást vagy tixotropiát mutatnak. Mivel erősen ionos hidrokolloid, a CMC oldhatóságát és oldatainak viszkozitását a sók befolyásolják. Amint azt az 5. fejezet (5.13. Ábra) kifejtette, a CMC-t fel kell oldani vízben, mielőtt más oldott anyagot adnának hozzá (nem diszpergálva sóoldatban), hogy teljes mértékben kihasználják tulajdonságait. A sók CMC oldatokra gyakorolt ​​hatása a CMC típusának (DS és viszkozitási típus), a só típusának és koncentrációjának, valamint a pH függvénye. Az egyértékű kationok általában oldható CMC-sókat képeznek; a kétértékű kationok ködös diszperziókat eredményeznek; és a háromértékű kationok sói oldhatatlanok (vagyis az alumíniumionok kicsapódást okoznak, de az élelmiszerekben nem találkoznak alumíniumionokkal).

Mivel a CMC hosszú, meglehetősen merev, negatív töltéseket hordozó molekulákból áll, oldatban lévő molekulái kinyújtódnak a láncszegmensek elektrosztatikus taszítása miatt (vagyis a lánc hajtogatása korlátozott, mert bármilyen hajtogatás közelebb hozná a karboxilátcsoportokat, ahol negatív töltéseik taszítják egymást). Ezen túlmenően, mivel a molekulák taszítják egymást, monodiszperz, 11 nagyon viszkózus, stabil oldat keletkezik. A pH-érték 4-nél kevesebbre történő csökkentése elnyomja a karboxilcsoportok ionizációját, így egyesek elveszítik töltésüket (-COO - → -COOH). Ezután molekuláris asszociáció lép fel, és a viszkozitás egy ideig növekszik, de a viszkozitás a hidrolízis (depolimerizáció) miatt nem tartható hosszú távon 4-nél alacsonyabb pH-értéken. PH 3-nál az oldhatatlanság (kicsapódás) a negatív töltés nagymértékű elvesztése miatt következik be, az anionos polimert semleges polimerré változtatva, ami lehetővé teszi a lánc társulások kialakulását. A CMC hidrolízisen megy keresztül viszkozitásvesztéssel, amikor annak savas oldatait visszavágják.

A CMC-t széles körben használják élelmiszeripari termékekben a víz felszívására és visszatartására, a kristályok növekedésének szabályozására, kötőanyagként megvastagodásra, az eltarthatóság növelésére, valamint a kívánt textúra vagy test biztosítására. A legnagyobb mennyiségű felhasználás száraz háziállatok eledeleinek előállítására szolgál, amelyek meleg víz hozzáadásával saját mártást alkotnak. Második legnagyobb felhasználása fagylalt, sörbet és más fagyasztott desszertek elkészítésében rejlik. Ez a legtöbb fagylalttermék elsődleges stabilizátora, ahol a jégkristályok szaporodásának megakadályozására használják (lásd a 13. fejezetet). A jégkristályok kicsiben tartása fenntartja a termék sima, krémes állagát. A CMC szabályozza a cukorkristály méretét a fondánsokban is.

A CMC-t akkor alkalmazzák, amikor a fehérjéket stabilizálni kell, például joghurtban, gyümölcsben, szójában és más fehérjét tartalmazó savas italokban. A CMC, egy többértékű anion, stabilizálhatja a fehérje diszperzióit, főleg izoelektromos pH-értékük közelében, ahol a legkevésbé oldódnak, mert a fehérjemolekuláknak több pozitív töltése lesz, és meg tudnak kötődni a CMC molekulákhoz. A CMC alkalmazásával a tejtermékek stabilizálhatók a kazein kicsapódása ellen, amikor a tejet savanyítják, mivel a CMC stabil oldható komplexeket képez a kazeinnel 3–6 pH-értéken, ahol a kazein nem oldódik.

Gyors hidratációja miatt befolyásolja a száraz keverék egyéb komponenseinek hidratáltságát. Kötőanyag és extrudáló segédeszköz állateledelek és más extrudált termékek előállításához. A pékárukhoz, például süteményekhez, CMC-t adnak a tészta konzisztenciájának beállításához, a termék mennyiségének növeléséhez, a késztermék minőségének javításához, a nedvesség visszatartásához és a frissesség meghosszabbításához. A CMC számos alkalmazásának egy részét a 8.2. És a 8.4. Táblázat tartalmazza .

8.4. Táblázat A karboxi-metil-cellulózok tipikus alkalmazásai