Натрий карбоксиметилцеллюлоза что это польза и вред
Добавка E 466 — наиболее распространенный эфир целлюлозы.
Более 25% от общей массы произведенного продукта идет на нужды пищевой отрасли.
Вещество относится к балластным и пользы для организма не несет, как и ощутимого вреда.
Название продукта
Карбоксиметилцеллюлоза — наименование продукта, закрепленное национальным стандартом 33310–2015. Международное название — Carboxymethyl cellulose.
В качестве пищевой добавки обычно применяют натриевую соль, отсюда второе наименование продукта — карбоксиметилцеллюлоза натриевая соль (Sodium Carboxy Methyl Cellulose). Его можно встретить в СанПиН, справочных изданиях Министерства здравоохранения.
Синонимы:
- Е 466 (Е–466), индекс в европейской кодификации пищевых добавок;
- натрийкарбоксиметилцеллюлоза;
- КМЦ (международный вариантCMC);
- carboxymethylcellulose de sodium, французский.
Тип вещества
Добавка E 466 входит в категорию загустителей пищевых продуктов.
Водный раствор вещества представляет собой тягучую клейкую жидкость, степень вязкости которой напрямую зависит от количества замещенных гидроксильных групп в молекуле целлюлозы. Показатель замещения для пищевой КМЦ должен быть в пределах 0,65–0,95 единиц. Это позволяет получать растворы средней и высокой вязкости, обеспечивающих нужную консистенцию продуктов питания, повышающих их органолептические и вкусовые свойства.
По химическому строению карбоксиметилцеллюлоза — это полиэлектролит, простой ионогенный эфир целлюлозы и галогенкарбоновой кислоты.
Путь получения добавки Е 466 основан на химической реакции взаимодействия монохлоруксусной кислоты со специально подготовленной алкилцеллюлозой.
Свойства
| Показатель | Стандартные значения |
| Цвет | от белого до светло-бежевого |
| Состав | этерифицированная целлюлоза, примеси (соль натрия и гликолевой кислоты, хлористый натрий); эмпирическая формула (C6H10O5)n • (-CH2-COOH/Na)m |
| Внешний вид | волокнистый порошок или гранулы |
| Запах | отсутствует |
| Растворимость | хорошо в холодной и горячей воде, щелочи; средне в глицерине, кислотах; не растворяется в минеральных маслах, органических жидкостях |
| Содержание основного вещества | 99,5% |
| Вкус | отсутствует |
| Плотность | 1,59 г/см³ |
| Другие | высокая светоустойчивость |
Упаковка
Карбоксиметилцеллюлоза натриевая соль поступает на предприятия в многослойных бумажных мешках или навивных барабанах из картона с дополнительным полиэтиленовым вкладышем.
Применение
Популярность добавки E 466 в самых различных областях человеческой деятельности объясняется возможностью решать широкий ряд технологических задач путем искусственного регулирования вязкости:
- модификация молекулы вещества позволяет создавать растворы различной степени густоты;
- с повышением температуры вязкость уменьшается без образования геля;
- вязкость возрастает при pH меньше 3 единиц, уменьшается при показателе выше 10;
- в зависимости от вида растворы могут обладать тиксотропными либо псевдопластичными свойствами.
В пищевой промышленности добавку используют в качестве загустителя и стабилизатора консистенции в продуктах быстрого приготовления, соусах, мороженом, плавленом сыре. Часто карбоксиметилцеллюлозув составе кондитерских начинок, мармелада, желе применяют вместе с гидроксипропилцеллюлозой (Е 463) для усиления действия друг друга.
В сливках и молочных десертах на растительной основе загуститель Е 466 может играть роль наполнителя, придающего продукту сливочный вкус.
Карбоксиметилцеллюлоза входит в состав защитных оболочек для рыбных и мясных изделий, орехов, продуктов глубокой заморозки. Добавка удерживает влагу, защищает от высыхания и потери полезных активных веществ, продлевает срок хранения, препятствует разрушению волокон при размораживании.
В Кодексе Алиментариус добавка E 466 имеет допуск в 8 стандартах: маргарины, консервированные сардины и скумбрия, ароматизированный йогурт, маргарин.
В составе продуктов питания концентрация натрийкарбоксиметилцеллюлозы не превышает 8 г/кг (для обработки поверхности — 20 г/кг). Это безопасная доза, не способная нанести вред здоровью.
Добавка Е 466 — популярный компонент косметических средств и товаров бытовой химии. Производители частично заменяют карбоксиметилцеллюлозой поверхностно-активные вещества, негативно влияющие на человеческие клетки. Эфир целлюлозы не является аллергеном, нейтрален в плане экологической безопасности. Добавку включают в состав зубных паст, шампуней, кремов для бритья, гелей для душа, кремов по уходу за кожей.
Загуститель E 466 не оказывает биологически полезного воздействия. Применяют его исключительно для облегчения технологического процесса и улучшения текстуры продукта.
Карбоксиметилцеллюлозу использует фармацевтическая отрасль для изготовления защитных оболочек. Пленки на основе добавки устойчивы к воздействию кислой среды, но растворяются в щелочной. Это очень важно для защиты желудка от негативного воздействия некоторых лекарств: пленка высвобождает активное вещество только в слабощелочной среде кишечника.
Загуститель Е 466 применяют для изготовления глазных капель. Он увеличивает время высвобождения активного вещества, тем самым продлевает его действие.
Техническую карбоксиметилцеллюлозу вводят в состав строительных смесей, отделочных материалов для улучшения адгезии, предупреждения образования трещин.
Польза и вред
Добавка E 466, попадая с продуктами в ЖКТ, не участвует в обменном процессе. Выводится из организма в неизменном виде естественным путем.
Вещество можно воспринимать как источник пищевых волокон, но количество поступающей клетчатки слишком мало, чтобы говорить о какой-то пользе.
Натрийкарбоксиметилцеллюлоза относится к умеренно опасным веществам (3 класс опасности).
Влияние добавки на организм мало изучено. Доказано, что разовое употребление более 5 г продукта может вызвать нарушение перистальтики кишечника.
Некоторые эксперты (например, группа «Кедр») говорят о канцерогенных свойствах добавки, но научные материалы по этому вопросу не опубликованы.
Загуститель Е411 широко используется в изготовлении шоколадного молока и прочих ароматизированных какао-напитков.
Что такое винная кислота и где она используется? Об этом вы можете узнать в нашей статье.
Какими свойствами обладает краситель криптоксантин? Полезный материал по данному вопросу есть здесь.
Основные производители
Единственным предприятием в России, выпускающим пищевую карбоксиметилцеллюлозу является «Нитол–Эфиры целлюлозы», дочерняя компания группы «Нитол». Завод находится в городе Усолье-Сибирское (Иркутская область).
Техническую карбоксиметилцеллюлозу производит ЗАО “Полицелл” (город Санкт-Петербург).
На отечественный рынок добавку Е 466 поставляют компании:
- Hercules Ins. (совместное предприятие США и Франции);
- Noviant Oy (Финляндия);
- Daicel Chemical Jndustries Ltd (Япония);
- Wolff Walsrode AG (Германия).
Можно было бы не обращать внимания на безопасный в целом индекс E 466 в составе продуктов, если бы с экранов телевизоров потребителя не пугали генно-модифицированной карбоксиметилцеллюлозой.
К сожалению, журналисты нередко путают два понятия: организм с искусственно измененным генотипом (ГМО) и модифицированное вещество.
Карбоксиметилцеллюлоза натриевая соль относится ко второй группе. Молекулу (не ген!) вещества изменили для улучшения физико-химических качеств продукта (вязкости, растворимости). К достижениям генной инженерии добавка отношения не имеет.
Карбоксиметилцеллюлоза, или натрийкарбоксиметилцеллюлоза – это пищевая добавка, которая имеет свойства загущать, эмульгировать, формировать, сохранять свежесть продуктов, и может использоваться вместо пищевых добавок, таких как желатин, 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 воде, 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 (органические кислоты) 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 сгущенном молоке;
- спредах;
- колбасных оболочках;
- заварных кремах;
- приправах и специях;
- супах и бульонах;
- соусах;
- пиве, сидрах.
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.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Натрий карбоксиметилцеллюлоза находит широкое применение в промышленности, фармацевтике и производстве пищевых продуктов. Данное соединение изготавливается на основе древесины и является биологически инертным материалом, то есть не участвует в физиологических процессах. Благодаря особым свойствам растворов с этим компонентом можно регулировать вязкость веществ и другие технические параметры.
Описание
Натрий карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) – это натриевая соль целлюлозогликолевой кислоты. Химическое название соединения по номенклатуре ИЮПАК: поли-1,4-β-О-карбоксиметил-Д-пиранозил-Д-гликопираноза натрия.
Эмпирическая формула натрий карбоксиметилцеллюлозы технической: [С6Н7 O2 (OH)3-x (OCH2 COONa)x]n. В этом выражении x – это степень замещения по группам CH2-COOH, а n – степень полимеризации.
Структурная формула изображена на рисунке ниже.
Свойства
По внешнему виду техническая натрий карбоксиметилцеллюлоза представляет собой порошкообразный, мелкозернистый или волокнистый материал без запаха с насыпной плотностью 400–800 кг/м3.
Na-КМЦ обладает следующими характеристиками:
молекулярная масса соединения – [236]n;
быстро растворяется как в горячей, так и в холодной воде, не растворима в минеральных маслах и органических жидкостях;
формирует пленки, устойчивые к воздействию масел, смазок и органических растворителей;
увеличивает вязкость растворов и придает им тиксотропность – при росте механического воздействия происходит снижение сопротивления потоку;
хорошо поглощает водяные пары из воздуха, поэтому вещество необходимо хранить в сухих помещениях (в обычных условиях содержит 9-11 % влаги);
соединение нетоксично, не взрывоопасно, но в пылевидном состоянии способно воспламеняться (температура самовоспламенения +212 °C);
в растворах проявляет свойства анионного полиэлектролита.
При изменении температуры лабораторная вязкость натрий карбоксиметилцеллюлозы в растворах сильно варьирует. Это является одной из важнейших характеристик данного соединения, которая предопределяет области его применения. Высокая степень полимеризации обеспечивает большую вязкость и наоборот. При pH<6 или более 9 снижение сопротивления потоку значительно падает. Поэтому данную соль целесообразно применять в нейтральных и слабощелочных средах. Изменения вязкости при нормальных условиях являются обратимыми.
Натрий карбоксиметилцеллюлоза также обладает химической совместимостью со многими другими веществами (крахмал, желатин, глицерин, водорастворимые смолы, латексы). При нагревании до температуры свыше 200 °C происходит разложение соли до карбоната натрия.
Основным фактором, влияющим на характеристики этого соединения, является степень полимеризации. От молекулярного веса зависят растворимость, стабильность, механические свойства и гигроскопичность. Вещество выпускают семи марок по степени полимеризации и двух сортов по содержанию основного вещества.
Получение
В промышленных масштабах натрий карбоксиметилцеллюлоза изготавливается с 1946 г. Производство КМЦ в настоящее время составляет не менее 47 % от общего объема эфиров целлюлозы.
Основным сырьем для синтеза данного соединения является древесная целлюлоза – самый распространенный органический полимер. Его преимуществами являются невысокая цена, биологическая разлагаемость, отсутствие токсичности и простота технологического процесса переработки.
Натрий карбоксиметилцеллюлозу получают при реакции щелочной целлюлозы с C₂H₃ClO₂ (монохлоруксусная кислота) или ее натриевой солью. В последние годы ведутся работы по изысканию новых источников для добычи сырья (лен, солома, злаки, джут, сизаль и другие), так как потребности в этом материале постоянно растут. Для улучшения качества вещества применяют отмывку готовой соли от примеси, производят активацию целлюлозы или воздействуют на нее микроволновым излучением.
Натрий карбоксиметилцеллюлоза: применение в промышленности
Благодаря своим особенным свойствам КМЦ применяется в следующих целях:
загущение различных составов, желатинирование;
связывание мелкодисперсных частиц в лакокрасочных пленках (пленкообразование);
использование в качестве водоудерживающего агента;
стабилизация физических и химических свойств;
увеличение вязкости растворов для равномерного распределения их ингредиентов;
модификация реологических характеристик;
предохранение от коагуляции (слипания взвешенных частиц).
Одним из крупнейших потребителей натрий карбоксиметилцеллюлозы является нефтегазодобывающая промышленность, в которой это соединение используется для улучшения характеристик буровых растворов.
Вещество также применяется при изготовлении следующих технических продуктов:
моющие средства;
полиграфическая продукция;
растворы для строительных отделочных работ;
клеевые составы, шлихтовальные материалы;
сухие строительные смеси, цемент (для предупреждения образования трещин);
лакокрасочные материалы;
смазочно-охлаждающие жидкости;
среды для закалки рельсов;
обмазка сварочных электродов и другие.
Для стабилизации пены натрий карбоксиметилцеллюлоза применяется в пожаротушении, пищевой промышленности, при изготовлении парфюмерных средств и керамических изделий. По оценкам технических специалистов, это соединение используется более чем в 200 областях техники и медицины.
Защитные покрытия
Одним из перспективных направлений является введение наночастиц, синтезированных из суспензий КМЦ, в качестве добавок-стабилизаторов в коррозионностойкие покрытия. Это позволяет изменить структуру полимеров, повысить адгезию с основным материалом, улучшить физико-механические свойства покрытия без существенного удорожания состава. Наночастицы формируют микрокластеры, позволяя получить композиты с ценными техническими свойствами.
Преимуществом такой добавки также является то, что она экологически безвредна и биоразлагаема. Для ее производства не требуется применения органических растворителей, поэтому уменьшается риск загрязнения сточных вод и атмосферы, не нужно использовать специализированное оборудование и высокий диапазон температур.
Пищевая добавка
Натрий карбоксиметилцеллюлоза применяется в качестве пищевой добавки (E-466) в концентрации не более 8 г/кг. Вещество выполняет в продуктах несколько функций:
загущение;
стабилизация свойств;
удержание влаги;
продление срока хранения;
сохранение пищевых волокон после размораживания.
Чаще всего это соединение добавляют в фастфуд, мороженое, кондитерские изделия, мармелад, желе, плавленые сыры, маргарин, йогурты, рыбные консервы.
Медицина и косметология
В фармацевтической промышленности натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы используют в таких группах препаратов, как:
глазные капли, растворы для инъекций – для пролонгирования терапевтического действия;
оболочки таблеток – для регулирования высвобождения активного вещества;
эмульсии, гели и мази – для стабилизации формообразующих веществ;
антацидные препараты – в качестве ионнообменных и комплексообразующих компонентов.
В производстве гигиенических и косметических средств это соединение применяют в составе зубных паст, шампуней, гелей для бритья и душа, кремов. Основная функция – стабилизация свойств и улучшение текстуры.
Влияние на организм человека и животных
Натрий карбоксиметилцеллюлоза гипоаллергенна, биологически неактивна, не обладает канцерогенным действием и не ухудшает репродуктивную функцию живых организмов. Употребление в качестве пищевых добавок в безопасной концентрации не приводит к негативным последствиям. Пыль соединения может вызвать раздражение при попадании в глаза и верхние дыхательные пути (ПДК аэрозоля составляет 10 мг/м3).
Пленки с содержанием натриевой соли высвобождают активный компонент в щелочной среде кишечника. Соединение выводится из организма человека и животных в неизменном виде. В водных объектах хозяйственного назначения вещество относится к третьему классу опасности (умеренно опасное). ПДК в этом случае составляет 2 мг/л.