La carboximetilcelulosa sódica (CMC), un derivado carboximetilado de la celulosa, también conocido como goma de celulosa, es la goma de celulosa iónica más dominante.

La CMC suele ser un compuesto polimérico aniónico obtenido por reacción de celulosa natural con sosa cáustica y ácido monocloroacético, y su peso molecular oscila entre unos pocos miles y un millón. La estructura unitaria de la molécula se muestra en la figura 1.
La CMC pertenece a la modificación de la celulosa natural, y ahora la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) la han denominado oficialmente "celulosa modificada". El método de síntesis de la carboximetilcelulosa sódica fue inventado por el alemán E. Jansen en 1918 y patentado en 1921, y desde entonces se produce comercialmente en Europa.

CMC era sólo un producto bruto, utilizado como un coloide y aglutinante. 1936-1941, la investigación de la aplicación industrial de la carboximetilcelulosa sódica es bastante activa, publicó unas cuantas patentes bastante inspiradoras, durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania se utilizará en detergentes sintéticos como agente anti-redeposición, y como sustituto de algunas gomas naturales (como la gelatina, la goma arábiga), por lo que la industria de la CMC se ha desarrollado enormemente. La industria de CMC se ha desarrollado enormemente.

La empresa estadounidense Hercules Company inició la producción industrial de CMC en 1943 y produjo carboximetilcelulosa sódica refinada en 1946, que fue reconocida como aditivo alimentario seguro.

El CMC tiene muchas propiedades especiales, como espesante, aglutinante, formador de película, retención de agua, emulsificación, suspensión, etc., y su carácter no tóxico, inodoro, no fácil de fermentar, buena estabilidad térmica y otras características se utilizan ampliamente en petróleo, geología, química diaria, alimentación, medicina y otras industrias, conocido como "glutamato monosódico industrial".

Características estructurales del CMC

El CMC es un polvo blanco o amarillento, sólido granular o fibroso, es un tipo de sustancia química macromolecular, puede absorber agua e hincharse, puede formar gel viscoso transparente cuando se disuelve en agua, y el valor de pH de la suspensión en agua es de 6,5-8,5, es insoluble en disolventes orgánicos, como etanol, éter, acetona y cloroformo, etc. El CMC sólido tiene una buena estabilidad térmica, y se utiliza ampliamente en las industrias petrolera y geológica, alimentaria y química, y farmacéutica.

El CMC sólido es más estable a la luz y a la temperatura ambiente, y puede almacenarse durante mucho tiempo en un entorno seco.El CMC es un tipo de éter de celulosa, que suele fabricarse a partir de pelusa de algodón corta (el contenido de celulosa es de hasta 98%) o pulpa de madera, y luego se hace reaccionar con monocloroacetato de sodio tras el tratamiento con hidróxido de sodio, y el peso molecular del compuesto es de 6400 (±1000). Por lo general, existen dos métodos de preparación: el método del hidrocarbón y el método del disolvente. También se utilizan otras fibras vegetales para preparar CMC.

Propiedades funcionales y aplicaciones

La CMC no sólo es un buen estabilizador de emulsiones y espesante en aplicaciones alimentarias, sino que también tiene una excelente estabilidad de congelación y fusión, y puede mejorar el sabor del producto y prolongar el tiempo de almacenamiento.

En 1974, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) aprobaron el uso de CMC puro en los alimentos tras rigurosos estudios y pruebas biológicas y toxicológicas, y la ingesta segura (IDA) de la norma internacional es de 25mg/kg de peso corporal/día.

1. Espesamiento y estabilidad de emulsificación
El consumo de CMC puede tener un efecto estabilizador de la emulsión en las bebidas que contienen proteínas grasas. Esto se debe a CMC disuelto en agua se convierte en un coloide estable transparente, las partículas de proteína en la membrana coloide bajo la protección de las partículas con la misma carga, puede hacer que las partículas de proteína en un estado estable. También tiene un cierto efecto emulsionante, por lo que al mismo tiempo puede reducir la tensión superficial entre la grasa y el agua, de modo que la grasa se emulsiona completamente.

La CMC puede mejorar la estabilidad del producto, esto se debe a que cuando el valor del pH del producto se desvía del punto isoeléctrico de la proteína, la carboximetilcelulosa sódica puede formar una estructura compuesta con la proteína, y esta estructura puede hacer que mejore la estabilidad del producto.

2. Mejorar la hinchazón
CMC utilizado en helados, puede mejorar la expansión de los helados, mejorar la velocidad de fusión, dar una buena forma y sabor, y puede controlar el tamaño y el crecimiento de los cristales de hielo durante el transporte y almacenamiento, la cantidad de uso de acuerdo a la cantidad total de 0,5% de la relación añadida.

Esto se debe a que la CMC tiene una buena retención de agua, dispersión, las partículas de proteína en el coloide, bolas de grasa, moléculas de agua orgánicamente combinados para formar un sistema uniforme y estable.

3. Hidrofilia y rehidratación
Esta propiedad funcional de CMC se utiliza generalmente en la producción de pan, que puede hacer que el panal uniforme, aumentar el volumen, reducir los posos, y al mismo tiempo, también tiene la función de conservación del calor; añadir CMC fideos con buena capacidad de retención de agua, resistencia a la ebullición y buen gusto.

Esto viene determinado por la estructura molecular de la CMC, es un derivado de la celulosa, hay un gran número de grupos hidrófilos en la cadena molecular: grupo -OH, grupo -COONa, por lo que la CMC tiene una mejor hidrofilia y retención de agua que la celulosa.

4.Gelificación
CMC tixotrópico se refiere a la cadena macromolecular tiene un cierto número de interacciones, tiende a formar una estructura tridimensional, después de la formación de la estructura tridimensional, el rendimiento de viscosidad de la solución aumenta, después de romper la estructura tridimensional, el rendimiento de viscosidad disminuye, el fenómeno tixotrópico es el cambio de viscosidad aparente dependiente del tiempo. CMC con tixotropía tiene un papel importante en el sistema de gelificación, se puede utilizar para hacer jalea, mermelada y otros alimentos.

5. Puede utilizarse como agente clarificante, estabilizador de espuma y para aumentar el sabor.
La CMC se puede utilizar en la producción de alcohol, para que el sabor sea más suave, rico, de largo regusto; en la producción de cerveza se puede utilizar como estabilizador de espuma, para que la espuma sea rica y duradera, mejorar el sabor.

La CMC es un tipo de polielectrolito, que puede intervenir en la reacción de mantenimiento del equilibrio de varios tipos de cuerpos vínicos en el vino y, al mismo tiempo, también se combina con los cristales ya formados y cambia la estructura de los cristales, de modo que se modifican las condiciones de existencia de los cristales en el vino y se provoca la agregación de precipitados.