Selüloz sakızı olarak da bilinen selülozun karboksimetillenmiş bir türevi olan sodyum karboksimetil selüloz (CMC), en baskın iyonik selüloz sakızıdır.

CMC genellikle doğal selülozun kostik soda ve monokloroasetik asit ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilen anyonik bir polimer bileşiğidir ve bileşiğin molekül ağırlığı birkaç bin ila bir milyon arasında değişmektedir. Molekülün birim yapısı Şekil 1'de gösterilmiştir.
CMC doğal selülozun modifikasyonuna aittir ve şimdi Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) ve Dünya Sağlık Örgütü (WHO) onu resmi olarak "modifiye selüloz" olarak adlandırmıştır. Sodyum karboksimetil selülozun sentez yöntemi 1918 yılında Alman E. Jansen tarafından icat edilmiş ve 1921 yılında patenti alınmış olup, o tarihten bu yana Avrupa'da ticari olarak üretilmektedir.

CMC sadece kolloid ve bağlayıcı olarak kullanılan ham bir üründü. 1936-1941, sodyum karboksimetil selüloz endüstriyel uygulama araştırması oldukça aktiftir, İkinci Dünya Savaşı sırasında oldukça ilham verici birkaç patent yayınladı, Almanya sentetik deterjanlarda yeniden çökelmeyi önleyici bir ajan olarak ve bazı doğal sakızların (jelatin, arap zamkı gibi) yerine kullanılacak, böylece CMC endüstrisi büyük ölçüde geliştirildi. CMC endüstrisi büyük ölçüde gelişmiştir.

Amerikan Hercules Şirketi 1943 yılında CMC'nin endüstriyel üretimine başlamış ve 1946 yılında güvenli bir gıda katkı maddesi olarak kabul edilen rafine sodyum karboksimetil selüloz üretmiştir.

CMC, koyulaştırma, yapıştırma, film oluşturma, su tutma, emülsifikasyon, süspansiyon vb. gibi birçok özel özelliğe sahiptir ve toksik olmayan, kokusuz, fermente edilmesi kolay olmayan, iyi termal stabilite ve diğer özellikleri petrol, jeoloji, günlük kimyasallar, gıda, ilaç ve "endüstriyel monosodyum glutamat" olarak bilinen diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

CMC'nin Yapısal Özellikleri

CMC beyaz veya sarımsı toz, granül veya lifli katıdır, bir tür makromoleküler kimyasal maddedir, suyu emebilir ve şişebilir, suda çözündüğünde şeffaf viskoz jel oluşturabilir ve su süspansiyonunun pH değeri 6.5-8.5'tir, etanol, eter, aseton ve kloroform gibi organik çözücülerde çözünmez. Katı CMC iyi termal stabiliteye sahiptir ve petrol ve jeoloji endüstrilerinde, gıda ve kimya endüstrilerinde ve ilaç endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Katı CMC ışığa ve oda sıcaklığına karşı daha stabildir ve kuru bir ortamda uzun süre saklanabilir.CMC, genellikle kısa pamuk tiftiğinden (selüloz içeriği 98%'ye kadar) veya odun hamurundan yapılan ve daha sonra sodyum hidroksit ile muameleden sonra sodyum monokloroasetat ile reaksiyona giren bir tür selüloz eterdir ve bileşiğin moleküler ağırlığı 6400'dür (± 1000). Genellikle iki hazırlama yöntemi vardır: hidrokömür yöntemi ve çözücü yöntemi. CMC hazırlamak için diğer bitki lifleri de kullanılır.

Fonksiyonel özellikler ve uygulamalar

CMC, gıda uygulamalarında sadece iyi bir emülsiyon stabilizatörü ve kıvam arttırıcı olmakla kalmaz, aynı zamanda mükemmel donma ve erime stabilitesine sahiptir ve ürünün lezzetini artırabilir ve saklama süresini uzatabilir.

1974 yılında Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) ve Dünya Sağlık Örgütü (WHO), titiz biyolojik ve toksikolojik çalışmalar ve testlerden sonra saf CMC'nin gıdalarda kullanımını onaylamıştır ve uluslararası standardın güvenli alım miktarı (ADI) 25mg/kg vücut ağırlığı/gündür.

1. Kalınlaşma ve emülsifikasyon kararlılığı
CMC tüketimi, yağlı proteinler içeren içecekler üzerinde emülsiyon stabilize edici bir etkiye sahip olabilir. Bunun nedeni, suda çözünen CMC'nin şeffaf ve stabil bir kolloid haline gelmesi, kolloid membrandaki protein partiküllerinin aynı yüke sahip partiküllerin koruması altında olması, protein partiküllerini stabil bir duruma getirebilmesidir. Ayrıca belirli bir emülsifiye edici etkiye sahiptir, bu nedenle aynı zamanda yağ ve su arasındaki yüzey gerilimini azaltabilir, böylece yağ tamamen emülsifiye edilir.

CMC ürünün stabilitesini artırabilir, bunun nedeni ürünün pH değeri proteinin izoelektrik noktasından saptığında, sodyum karboksimetilselülozun protein ile kompozit bir yapı oluşturabilmesi ve bu yapının ürünün stabilitesini artırabilmesidir.

2. Şişkinliği iyileştirin
Dondurmada kullanılan CMC, dondurmanın genleşmesini artırabilir, erime hızını artırabilir, iyi bir şekil ve tat verebilir ve taşıma ve depolama sırasında buz kristallerinin boyutunu ve büyümesini kontrol edebilir, toplam miktara göre kullanım miktarı 0.5% oran eklendi.

Bunun nedeni CMC'nin iyi su tutma, dağılma, kolloiddeki protein partikülleri, yağ topları, su moleküllerinin organik olarak birleşerek düzgün ve kararlı bir sistem oluşturmasıdır.

3. Hidrofiliklik ve rehidrasyon
CMC'nin bu işlevsel özelliği genellikle ekmek üretiminde kullanılır, bu da peteği tekdüze hale getirebilir, hacmi artırabilir, tortuları azaltabilir ve aynı zamanda ısı koruma işlevine de sahiptir; iyi su tutma kapasitesi, haşlanma direnci ve iyi tadı olan CMC erişteleri ekleyin.

Bu, CMC'nin moleküler yapısı tarafından belirlenir, bir selüloz türevidir, moleküler zincirde çok sayıda hidrofilik grup vardır: -OH grubu, -COONa grubu, bu nedenle CMC, selülozdan daha iyi bir hidrofilikliğe ve su tutma özelliğine sahiptir.

4. Jelleşme
Tiksotropik CMC, makromoleküler zincirin belirli sayıda etkileşime sahip olduğunu, üç boyutlu bir yapı oluşturma eğiliminde olduğunu, üç boyutlu yapının oluşmasından sonra çözelti viskozite performansının arttığını, üç boyutlu yapının kırılmasından sonra viskozite performansının düştüğünü, tiksotropik fenomenin zamana bağlı görünür viskozite değişimi olduğunu ifade eder. Tiksotropili CMC jelleşme sisteminde önemli bir role sahiptir, jöle, reçel ve diğer gıdaların yapımında kullanılabilir.

5. Berraklaştırıcı ajan, köpük stabilizatörü olarak kullanılabilir ve tadı arttırır.
CMC, alkol üretiminde kullanılabilir, böylece tadı daha yumuşak, zengin, uzun tat bırakır; bira üretiminde köpük stabilizatörü olarak kullanılabilir, böylece köpük zengin ve uzun ömürlü olur, tadı iyileştirir.

CMC, şarapta çeşitli şarap gövdesi türlerinin dengesini koruma reaksiyonuna dahil olabilen bir tür polielektrolittir ve aynı zamanda halihazırda oluşmuş kristallerle birleşerek kristallerin yapısını değiştirir, böylece kristallerin şarapta var olma koşulları değişir ve çökeltilerin toplanmasına neden olur.