Nghiên cứu về Carboxymethyl Cellulose: Tính chất và ứng dụng | Phụ gia thực phẩm | Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

Nguồn gốc
Lần đầu tiên được sản xuất vào năm 1918. Kể từ khi được giới thiệu thương mại tại Hoa
Kì bởi Hercules Incorporated vào năm 1946. Carboxymethyl cellulose là một
polysaccharide bán tổng hợp, thành phần chính của nó là thành tế bào của cây xanh và
tảo. Trong thương mại có thể được điều chế từ gỗ và biến đổi hóa học với chloroacetic.
Nó tạo ra một loại bột màu trắng nhạt và khi hòa tan trong nước sẽ hình thành chất keo
được sử dụng như chất làm dày, chất tạo nhũ tương trong nhiều sản phẩm thực phẩm
CMC bán tinh khiết và tinh khiết đều được sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực
phẩm và chất tẩy rửa,… Cấu tạo
Carboxymethyl cellulose là một polymer, là dẫn xuất cellulose với các nhóm
carboxymethyl (-CH2COOH) liên kết với một số nhóm hydroxyl của các glucopyranose
monomer tạo nên khung sườn cellulose, nó thường được sử dụng dưới dạng muối natri carboxymethyl cellulose.
Dạng natri carboxymethyl cellulose có công thức phân tử là: [C6H7O2(OH)x(OCH COONa) 2 y]n
Trong đó: n là mức độ trùng hợp, y là mức độ thay thế
x =1.50-2.80; y = 0.20-1.50: x+y = 3
 Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 0.20 là 178.14 đvC
 Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 1.50 là 282.18 đvC
 Phân tử kích thước lớn khoảng 17,000 đvC (n khoảng 100) Đặc điểm
• Là phụ gia thực phẩm ở dạng bột trắng, hơi vàng, hầu như không mùi và hút ẩm. CMC
tạo dung dịch dạng keo với nước, không hòa tan trong ethanol.
•Có phân tử lượng từ 40.000 đến 200.000
• Phân tử ngắn hơn so với cenllulose
• Dể tan trong nước và rượu.
• Dùng trong thực phẩm với liều lượng 0,5-0,75%.
• Cả dạng muối và acid đều là tác nhân tạo đông tốt.
•Muối natri của CMC cũng là chất tạo đông, nó có khả năng tạo đông thành khối vững
chắc với độ ẩm cao rất cao (98%).
• Độ chắc và độ tạo đông còn phụ thuộc vào hàm lượng acetat nhôm.
• Hầu hết các CMC tan nhanh trong nước lạnh.
• Giữ nước ở bất cứ nhiệt độ nào.
• Chất ổn định nhũ tương, sử dụng để kiểm soát độ nhớt mà không gel.
• Chất làm đặc và chất ổn định nhũ tương.
• CMC được sử dụng như chất kết dính khuôn mẫu cho các cải tiến dẻo.
• Là một chất kết dính và ổn định, hiệu lực phân tán đặc biệt cao khi tác dụng trên các chất màu
-Ngưỡng sử sụng: ADI 0-25mg/kg
-Liều dùng: 25mg/kg thể trọng
-Các chế phẩm có tính chất như CMC: methylcellulose, hydromethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose
CMC trong dung dịch nước không chỉ đặc biệt là chất làm đặc, chất kết dính, chất nhũ
hóa và chất ổn định, mà còn là một giải pháp tạo màng. Màng CMC có độ bền vừa phải,
độ trong suốt, độ hòa tan trong nước tốt, khả năng chống dầu, chất béo và độ ẩm
CMC thường pha trộn với cellulose polyme, polysaccharide, protein, lipid và các chất tan
trong nước khác polyme do trọng lượng phân tử cao và khả năng tương thích tốt với các cấu tử polyme khác. Tính chất
1.Độ tan và nhiệt độ
Phụ thuộc vào giá trị DS tức là mức độ thay thế, giá trị DS cao cho độ hòa tan thấp và
nhiệt độ tạo kết tủa thấp hơn do sự cản trở của các nhóm hydroxyl phân cực. Tan tốt ở 40 °C và 50°C
Cách tốt nhất để hòa tan nó trong nước là đầu tiên chúng ta trộn bột trong nước nóng, để
các hạt cellulose methyl được phân tán trong nước, khi nhiệt độ hạ xuống chúng ta khuấy
các hạt này sẽ bị tan ra. Dẫn xuất dưới 0.4 CMC không hòa tan trong nước 2. Độ nhớt
Với CMC dẫn xuất 0.95 và nồng độ tối thiểu 2% cho độ nhớt 25Mpa tại 25 °C. CMC lầ
các anion polymer mạch thẳng cho chất lỏng gọi là dung dịch giả
Dung dich 1% thông thường có pH=7-8.5, ở pH<3 độ nhớt tăng, thậm chí kết tủa. Do đó
không sử dụng được CMC cho các sản phẩm có pH thấp, pH>7 độ nhớt giảm ít. Độ nhớt
CMC giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại
Độ nhớt còn chịu ảnh hưởng bởi các ion kim loại:
 Cation hóa trị I: ít tác dụng ở điều kiện thường (trừ Agar+)
 Cation hóa trị II: Ca2+, Mg2+ làm giảm độ nhớt
 Cation hóa trị III: Al3+, Cr3+, Fe3+ tạo gel,…
3. Khả năng tạo đông
CMC có khả năng tạo đông thành khối vững chắc với độ ẩm rất cao (98%). Nồng độ
Cellulose gum, độ nhớt của dung dịch và lượng nhóm acetat là những yếu tố quyết định
độ chắc và tốc độ tạo đông khi được thêm vào để tạo đông. Nồng độ tối thiểu để
Cellulose gum tạo đông là 0,2% và của nhóm Acetat là 7% so với Cellulose gum. Quy trình sản xuất
1.Cách điều chế CMC từ quả sầu riêng
1.1. Quá trình tách cellulose từ quả sầu riêng
Vỏ sầu riêng đầu tiên được phơi nắng và sau đó được nghiền thành bột. Sử dụng máy
nghiền hóa, bột được nấu chín trong 10g/100ml NaOH ở 100°C. Ta thu được bột màu
đen sau khi lọc và rửa bằng nước. Sau đó được sấy khô 55°C trong 24h ta thu được xơ
celulose. Sau đó được tách ra và tẩy trắng bằng hydrogen và nghiền lại để có được bột có
thể đi qua lỗ sàn có kích thước <70
1.2.Quá trình tổng hợp CMC
CMC được chuẩn bị bằng cách kích hoạt bột cellulose với NaOH trong dung dịch hữu cơ
tạo thành Alcalicelluose (CLL-ONa). Tiếp tục tác dụng với Natri cloaxetat (Cl-CH2-CO-
ONa) tạo thành CMC thô, đi làm sạch ta thu được Carboxymethyl cellulose (CMC)
2.Điều chế CMC từ lục bình
-Giai đoạn 1: thu nhận celluose của cây lục bình để loại bỏ hàm lượng sáp có trong cây,
cuối cùng được bột lục bình được tẩy trắng bằng dung dich NaClO 1%
-Giai đoạn 2: tổng hợp cellulose vào CMC gồm 3 quy trình chính là:
+Kiềm hóa: ethanol và hỗn hợp isobutanol là dung môi được sử dụng trong quá trình này
+Trung hòa: trung hòa Natri hidrocid với NaOH là 5%, 10%, 20%
+Carboxymethylation: Acid natri clorooctetic được thêm trong suốt quá trình ở nhiệt độ 60°C
Sau khi hoàn thành hai giai đoạn, tiến hành rửa sạch cellulose và vô hiệu hóa bằng cách
sử dụng acid acetic và nước ấm CMC
Nguồn: foodnk.com: https://www.foodnk.com/phu-gia-lam-day-lam-dac-cmc.html
ELSEVIER: Màng carboxymethyl cellulose từ vỏ sầu riêng
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0023643812001077?via%3Dihub
The Optimization of Sodium Carboxymethyl Cellulose (NA-CMC) Synthesized from Water Hyacinth :
https://www.academia.edu/55277945/
The_Optimization_of_Sodium_Carboxymethyl_Cellulose_NA_CMC_Synthesized_from
_Water_Hyacinth_Eichhornia_crassipes_Mart_Solm_Cellulose