1. Агляд
Карбоксиметил цэлюлоза (CMC)-гэта водарастваральны аніённы поліцукрыд, які шырока выкарыстоўваецца ў харчовых прадуктах, фармацэўтычных прэпаратах, касметыцы, здабычы нафтавых радовішчах і вырабу паперы. Ключавым уласцівасцю CMC з'яўляецца яго глейкасць, але ў практычных прыкладаннях яго глейкасць часта трэба рэгуляваць для задавальнення канкрэтных патрабаванняў да апрацоўкі і прадукцыйнасці.
2. Структура і глейкасць характарыстыкі CMC
CMC - гэта карбоксиметилированная вытворная цэлюлозы, а яго малекулярная структура вызначае яго характарыстыкі глейкасці ў растворы. Глейкасць CMC залежыць ад яго малекулярнай масы, ступені замены (DS), тэмпературы і рН раствора. Высокая малекулярная маса і высокая ДС звычайна павялічваюць глейкасць CMC, у той час як падвышаная тэмпература і экстрэмальныя ўмовы рН могуць знізіць яго глейкасць.
3. Механізмы ўплыву дабавак на глейкасць CMC
3.1 Эфект электраліта
Электраліты, такія як солі (NaCl, KCl, Cacl₂ і г.д.), могуць паменшыць глейкасць CMC. Электраліты адмежаваліся ў іёны ў вадзе, што можа засцерагчы адштурхванне зарада паміж малекулярнымі ланцужкамі CMC, знізіць пашырэнне і заблытанне малекулярных ланцугоў і, такім чынам, знізіць глейкасць раствора.
Эфект іённай трываласці: Павышэнне іённай трываласці ў растворы можа нейтралізаваць зарад на малекулах CMC, аслабіць адштурхванне паміж малекуламі, зрабіць малекулярныя ланцугі больш кампактнымі і, такім чынам, памяншаюць глейкасць.
Шматлентны эфект катыёнаў: напрыклад, Ca²⁺, каардынуючы з негатыўна зараджанымі групамі на некалькіх малекулах CMC, можа больш эфектыўна нейтралізаваць зарад і ўтвараць межмолекулярныя сшыты, тым самым значна зніжаючы глейкасць.
3.2 Эфект арганічнага растваральніка
Даданне нізкапалярных або непалярных арганічных растваральнікаў (напрыклад, этанолу і пропанолу) можа змяніць палярнасць воднага раствора і знізіць узаемадзеянне паміж малекуламі CMC і малекуламі вады. Узаемадзеянне паміж малекуламі растваральніка і малекуламі CMC таксама можа змяніць канфармацыю малекулярнай ланцуга, тым самым зніжаючы глейкасць.
Эфект растварэння: арганічныя растваральнікі могуць змяніць размяшчэнне малекул вады ў растворы, так што гідрафільная частка малекул СМК абгортваецца растваральнікам, аслабляючы пашырэнне малекулярнай ланцуга і памяншэнне глейкасці.
3,3 Змены PH
CMC - гэта слабая кіслата, і змены рН могуць паўплываць на стан зарадкі і міжмалекулярныя ўзаемадзеянні. У кіслых умовах карбоксільныя групы на малекулах CMC становяцца нейтральнымі, зніжаючы адштурхванне зарада і, такім чынам, памяншаючы глейкасць. У шчолачных умовах, хоць зарад павялічваецца, экстрэмальная шчолачнасць можа прывесці да дэпалімерызацыі малекулярнай ланцуга, тым самым зніжаючы глейкасць.
Ізаэлектрычны эфект: ва ўмовах, блізкіх да ізаэлектрычнай кропкі CMC (pH ≈ 4,5), чысты зарад малекулярнай ланцуга нізкі, зніжаючы адштурхванне зарада і, такім чынам, зніжаючы глейкасць.
3.4 Ферментатыўны гідроліз
Спецыфічныя ферменты (напрыклад, целлюлаза) могуць разрэзаць малекулярную ланцужок CMC, што значна зніжае яго глейкасць. Ферментатыўны гідроліз - гэта вельмі спецыфічны працэс, які можа дакладна кантраляваць глейкасць.
Механізм ферментатыўнага гідролізу: ферменты гідралізуюць глікозідныя сувязі на малекулярнай ланцугу CMC, так што высокая малекулярная маса CMC разбіта на меншыя фрагменты, памяншаючы даўжыню малекулярнай ланцуга і глейкасць раствора.
4. Агульныя дабаўкі і іх прыкладанні
4.1 Неарганічныя солі
Хларыд натрыю (NaCl): шырока выкарыстоўваецца ў харчовай прамысловасці для карэкціроўкі тэкстуры ежы за кошт памяншэння глейкасці раствора CMC.
Хларыд кальцыя (CACL₂): выкарыстоўваецца пры бурэнні алею для рэгулявання глейкасці свідравання, якая дапамагае пераносіць дрыфты і стабілізаваць сценку свідравіны.
4,2 Арганічныя кіслоты
Воцатная кіслата (воцатная кіслата): выкарыстоўваецца ў касметыцы для рэгулявання глейкасці CMC для адаптацыі да розных тэкстур прадукту і сэнсарных патрэбаў.
Цытрынавая кіслата: звычайна выкарыстоўваецца ў харчовай апрацоўцы для рэгулявання кіслотнасці і шчолачнасці раствора для кантролю глейкасці.
4.3 Растваральнікі
Этанол: выкарыстоўваецца ў фармацэўтычных прэпаратах і касметыцы для карэкціроўкі глейкасці CMC для атрымання адпаведных рэалагічных уласцівасцей прадукту.
Propanol: выкарыстоўваецца ў прамысловай апрацоўцы для зніжэння глейкасці раствора CMC для зручнага патоку і апрацоўкі.
4,4 Ферменты
Цэлюлаза: выкарыстоўваецца ў перапрацоўцы тэкстылю для памяншэння глейкасці завісі, што робіць пакрыццё і друк больш раўнамернай.
Амілаза: Часам выкарыстоўваецца ў харчовай прамысловасці для карэкціроўкі глейкасці CMC для адаптацыі да патрэбаў у перапрацоўцы розных прадуктаў харчавання.
5. Фактары, якія ўплываюць на эфектыўнасць дабавак
На эфектыўнасць дабавак ўплывае мноства фактараў, у тым ліку малекулярную масу і ступень замены CMC, пачатковую канцэнтрацыю раствора, тэмпературу і наяўнасць іншых інгрэдыентаў.
Малекулярная маса: CMC з высокай малекулярнай масай патрабуе больш высокіх канцэнтрацый дабавак, каб значна знізіць глейкасць.
Ступень замены: CMC з высокай ступенню замены менш адчувальная да дабавак і можа запатрабаваць больш моцных умоў або больш высокіх канцэнтрацый дабавак.
Тэмпература: Падвышаная тэмпература звычайна павышае эфектыўнасць дабавак, але занадта высокая тэмпература можа выклікаць дэградацыю або пабочныя рэакцыі дабавак.
Узаемадзеянне сумесі: іншыя інгрэдыенты (напрыклад, павярхоўна -актыўныя рэчывы, загушчальнікі і г.д.) могуць паўплываць на эфектыўнасць дабавак і павінны разглядацца ўсебакова.
6. Напрамкі будучага развіцця
Даследаванні і прымяненне зніжэння глейкасці CMC рухаюцца да зялёнага і ўстойлівага кірунку. Распрацоўка новых дабавак з высокай эфектыўнасцю і нізкай таксічнасцю, аптымізацыя ўмоў для выкарыстання існуючых дабавак, а таксама вывучэнне прымянення нанатэхналогій і разумных рэагавых матэрыялаў у рэгуляванні глейкасці CMC - усе будучыя тэндэнцыі развіцця.
Зялёныя дабаўкі: Шукайце натуральна атрыманыя або біяраскладальныя дабаўкі для зніжэння ўздзеяння на навакольнае асяроддзе.
Нанатэхналогіі: выкарыстоўвайце эфектыўную паверхню і унікальны механізм узаемадзеяння нанаматэрыялаў, каб дакладна кантраляваць глейкасць CMC.
Разумныя спагадлівыя матэрыялы: распрацаваць дабаўкі, якія могуць рэагаваць на стымулы навакольнага асяроддзя (напрыклад, тэмпература, рН, святло і г.д.) для дасягнення дынамічнай рэгуляцыі глейкасці CMC.
Дабаўкі гуляюць важную ролю ў рэгуляванні глейкасці CMC. Рацыянальна выбіраючы і прымяняючы дабаўкі, патрэбы розных галін і спажывецкіх прадуктаў могуць быць эфектыўна задаволены. Аднак для дасягнення ўстойлівага развіцця будучыя даследаванні павінны засяроджвацца на развіцці зялёных і эфектыўных дабавак, а таксама на прымяненне новых тэхналогій у рэгуляванні глейкасці.
Час паведамлення: 17 лютага