La Gomma di Cellulosa o Carbossimetilcellulosa (Carboxymethylcellulose, CMC) è un derivato della cellulosa, un polisaccaride naturale presente nelle pareti cellulari delle piante. È utilizzata nei prodotti cosmetici e per la cura personale come addensante, stabilizzante e agente filmogeno. Grazie alla sua capacità di migliorare la viscosità e la consistenza delle formulazioni, la CMC è ampiamente impiegata in creme, lozioni, gel e prodotti per capelli. Viene apprezzata anche per le sue proprietà idratanti e per la capacità di formare un film protettivo sulla pelle.

Composizione chimica e struttura
La Carbossimetilcellulosa è un derivato della cellulosa, modificata chimicamente attraverso l'aggiunta di gruppi carbossimetilici (-CH2-COOH) ai suoi polimeri. La sua formula chimica varia in base al grado di sostituzione (numero di gruppi carbossimetilici aggiunti) e alla lunghezza della catena di cellulosa. La CMC è idrosolubile, il che la rende ideale per l'uso in una vasta gamma di prodotti cosmetici a base d'acqua.

Proprietà fisiche
La Carbossimetilcellulosa si presenta sotto forma di polvere bianca o giallastra, solubile in acqua fredda o calda, dove forma una soluzione viscosa. Grazie alla sua capacità di legarsi all'acqua, la CMC può aumentare la viscosità delle formulazioni e fornire una texture più ricca e cremosa, rendendola ideale per i prodotti cosmetici idratanti.

Processo di produzione
La Carbossimetilcellulosa viene prodotta attraverso un processo di modificazione chimica della cellulosa naturale. Questa cellulosa viene trattata con acido monocloroacetico in presenza di alcali, che porta all'introduzione di gruppi carbossimetilici lungo la catena polimerica della cellulosa, migliorando la solubilità e le proprietà funzionali della cellulosa.

Il nome definisce la struttura della molecola

• "Carboxy" si riferisce al gruppo funzionale carbossilico (-COOH) che viene introdotto nella molecola di cellulosa. Questo gruppo conferisce alla molecola proprietà anioniche o negative.
• "Methyl" indica l'introduzione di un gruppo metile (-CH₃) insieme al gruppo carbossilico durante la derivatizzazione. Questo gruppo è legato al gruppo carbossilico, formando il gruppo carbossimetilico.
• "Cellulose" è il polimero di zucchero naturale da cui viene derivato il CMC. La cellulosa è un polisaccaride composto da unità di glucosio e si trova nelle pareti cellulari delle piante.

Descrizione delle materie prime utilizzate nella produzione

• Cellulosa estratta da fonti vegetali come legno o fibre di cotone.
• Anidride monocloroacetica che fornisce il gruppo carbossimetilico.

Processo di sintesi chimica industriale passo per passo

• La cellulosa viene purificata e ridotta in polvere.
• La cellulosa in polvere viene poi trattata con una soluzione alcalina, solitamente idrossido di sodio, per attivare i gruppi idrossilici.
• L'anidride monochloroacetica viene poi aggiunta alla miscela, dove reagisce con i gruppi idrossilici attivati della cellulosa per formare il gruppo carbossimetilico.
• La reazione viene controllata per ottenere il grado di sostituzione desiderato.
• Il prodotto viene poi neutralizzato, solitamente con acido cloridrico.
• La CMC viene poi purificata, filtrata e essiccata per ottenere la forma finale desiderata.

Si presenta come una polvere bianca-grigia-gialla inodore e insapore.

A cosa serve e dove si usa

Alimentazione

Nel settore alimentare (1) è un agente addensante e stabilizzante e, dagli anni 80 è entrata in campo nell'enologia (2).

Ingrediente inserito nella lista degli additivi alimentari europei come E466.

Cosmetica

Binder. Composto legante che è utilizzato in prodotti cosmetici, alimentari e farmaceutici come antiagglomerante con la funzione di rendere setoso, compatto e omogeneo il prodotto in cui è inserito. Il legante, naturale come mucillagini, gomme e amidi oppure chimico, può avere forma di polvere o di liquido.

Stabilizzatore di emulsione. Le emulsioni sono termodinamicamente instabili. Gli stabilizzatore di emulsione migliorano la formazione e la stabilità delle singole e delle doppie emulsioni. E' da notare che nella relazione struttura-funzione, la massa molare svolge un ruolo importante.

Agente filmogeno. Produce una pellicola sottilissima continua con un  bilanciamento ottimale  di coesione, adesione ed adesività  su pelle o capelli per contrastare o limitare danni da fenomeni esterni come prodotti chimici, raggi UV e inquinamento.

Fragranza. Ha un ruolo decisivo e importante nella formulazione di prodotti cosmetici in quanto fornisce la possibilità di migliorare, mascherare o aggiungere profumo al prodotto finale aumentandone la commerciabilità.  Il consumatore si aspetta sempre di trovare un profumo gradevole o particolare in un prodotto cosmetico.

Agente di controllo della viscosità. Controlla e adatta la viscosità al livello richiesto per ottenere una stabilità ottimale chimica e fisica del prodotto e del dosaggio in gel, sospensioni, emulsioni, soluzioni. 

Altri usi

Nel settore minerario è utilizzata come Additivo per fanghi di trivellazione ed è largamente usata nella produzione della carta, stoffe, vernici ed altro.

Considerazioni sulla salute e sulla sicurezza

Sicurezza d'uso
La Carbossimetilcellulosa è considerata sicura per l'uso nei prodotti cosmetici e per la cura personale. È ben tollerata dalla pelle e non è noto che causi irritazioni o sensibilizzazioni significative. È inoltre utilizzata in ambito alimentare e farmaceutico, confermandone l'elevato profilo di sicurezza.

Reazioni allergiche
Le reazioni allergiche alla CMC sono estremamente rare. Tuttavia, è sempre consigliato effettuare un patch test prima di utilizzare prodotti contenenti questo ingrediente, specialmente per persone con pelle molto sensibile.

Tossicità e cancerogenicità
Non ci sono prove che la Carbossimetilcellulosa sia tossica o cancerogena. È ampiamente utilizzata sia in campo cosmetico che alimentare senza rischi noti per la salute umana, se utilizzata nelle concentrazioni raccomandate.

Considerazioni ambientali e di sicurezza
La CMC è biodegradabile e considerata sicura per l'ambiente, essendo derivata da una risorsa naturale rinnovabile. Il processo di produzione ha un impatto ambientale relativamente basso, rendendola un ingrediente ecocompatibile per le formulazioni cosmetiche.

Stato normativo
La Carbossimetilcellulosa è approvata per l'uso nei prodotti cosmetici in molte regioni, tra cui l'Unione Europea e gli Stati Uniti. È anche approvata per l'uso negli alimenti e nei farmaci, confermando il suo ampio utilizzo e la sua sicurezza.

Gomma di cellulosa studi

• Formula molecolare: C₈H₁₆O₈
• Peso molecolare: 240.208 g/mol
• CAS:    9000-11-7
• EC Number:618-326-2
• FEMA Number: 2239

Sinonimi: 

• Carboxymethyl Cellulose
• Cellulose, Carboxymethyl
• Carboxymethylcellulose
• carmellose sodium
• Carboxymethylcellulose Sodium
• Cellolax
• Carboxymethylcellulose, Sodium

Bibliografia________________________________________________________________________

(1) Regolamento (CE) N° 1333/2008 del 16 dicembre 2008 sugli additivi alimentari.

Determination of carboxyméthycellulose in food products - H.D Graham, Journal of food science 1971, p 1052-1055.

(2) Stabilisation tartrique des vins par la carboxyméthylcellulose - Bulletin de l’OIV 2001, vol 74, n°841-842, p151-159.