Carbossimetilcellulosa (CMC), nota anche come carbossimetilcellulosa sodica, è un derivato anionico solubile in acqua della cellulosa. È ampiamente utilizzata come idrocolloide versatile in applicazioni alimentari, farmaceutiche e industriali grazie alle sue proprietà addensanti, stabilizzanti e filmogene.

Struttura chimica e sintesi

La CMC è derivata dalla cellulosa nativa, un polimero lineare β-(1→4)-D-glucopiranosio, mediante attivazione alcalina dei gruppi idrossilici (ordine di reattività C6 > C2 > C3), seguita da eterificazione con acido monocloroacetico (ClCH₂COOH). Questo processo introduce sostituenti carbossimetil (–CH₂COO⁻) lungo la catena della cellulosa, con gradi di sostituzione tipici da 0,4 a 1,5 (prodotti commerciali di grado alimentare generalmente 0,65–0,95). L'unità ripetitiva [C₆H₇O₂(OH)₃₋ₓ(CH₂COONa)ₓ]ₙ (n ≈ 500–3000; Mw ≈ 90–700 kDa) conserva lo scheletro polisaccaridico conferendo comportamento polielettrolitico.

Proprietà fisico-chimiche

La carbossimetilcellulosa presenta elevata solubilità in acqua (>10 % p/v in acqua fredda e calda) e forma soluzioni viscose pseudoplastiche caratterizzate da comportamento shear-thinning (indice di legge di potenza < 1). La viscosità può essere modulata controllando il peso molecolare, il grado di sostituzione e il tipo di controione, con i sali di sodio che generalmente forniscono la viscosità più alta. La CMC si rigonfia irreversibilmente in condizioni alcaline e precipita in mezzi acidi o etanolo (pKa ≈ 4,3). Mostra buona tolleranza ai sali fino a circa 0,5 M, stabilità termica fino a circa 120 °C e attività superficiale moderata, consentendo la formazione e stabilizzazione di emulsioni. I gradi ad alta purezza sono prodotti con basso contenuto di metalli pesanti (<10 ppm) e livelli microbici controllati per soddisfare i requisiti di qualità alimentare e farmaceutica.