Carboxymethylcellulose (CMC), ook bekend als natriumcarboxymethylcellulose, is een in water oplosbaar anionisch derivaat van cellulose. Het wordt veel gebruikt als veelzijdig hydrocolloïde in voedingsmiddelen-, farmaceutische en industriële toepassingen vanwege de verdikkende, stabiliserende en filmvormende eigenschappen.

Chemische structuur en synthese

CMC wordt verkregen uit inheemse cellulose, een lineair β-(1→4)-D-glucopyranose-polymeer, door alkalische activering van hydroxylgroepen (reactiviteitsvolgorde C6 > C2 > C3), gevolgd door verethering met monochloorazijnzuur (ClCH₂COOH). Dit proces introduceert carboxymethyl-(-CH₂COO⁻)-substituenten langs de celluloseketen, met typische substitutiegraad van 0,4 tot 1,5 (commerciële voedingsmiddelenkwaliteit meestal 0,65–0,95). De herhalingseenheid [C₆H₇O₂(OH)₃₋ₓ(CH₂COONa)ₓ]ₙ (n ≈ 500–3000; Mw ≈ 90–700 kDa) behoudt het polysacharideframewerk terwijl het polyelectrolytisch gedrag verleent.

Fysisch-chemische eigenschappen

Carboxymethylcellulose vertoont hoge wateroplosbaarheid (>10 % w/v in koud en warm water) en vormt viskeuze, pseudoplastische oplossingen met shear-thinning gedrag (power-law index < 1). De viscositeit kan worden aangepast door controle van molecuulgewicht, substitutiegraad en type tegenion, waarbij natriumzouten over het algemeen de hoogste viscositeit geven. CMC zwelt irreversibel in alkalische omstandigheden en precipiteert in zure media of ethanol (pKa ≈ 4,3). Het toont goede zouttolerantie tot ongeveer 0,5 M, thermische stabiliteit tot ongeveer 120 °C en matige oppervlakte-activiteit, waardoor emulsievorming en -stabilisatie mogelijk is. Hoogzuivere kwaliteiten worden geproduceerd met laag gehalte aan zware metalen (<10 ppm) en gecontroleerde microbiële niveaus om te voldoen aan voedsel- en farmaceutische kwaliteitsvereisten.