Metilcellulosa è un composto chimico polisaccaride, il componente principale della struttura delle piante e fonte abbondante e importante di carboidrati complessi. E' l'etere metilico della cellulosa prodotto per via sintetica da fibre di cotone o per eterificazione della cellulosa alcalina con cloruro di metile per formare gli eteri della cellulosa.

La metilcellulosa è un derivato chimico della cellulosa, ottenuto attraverso la metilazione della cellulosa naturale. Viene ampiamente utilizzata nell'industria alimentare, farmaceutica e cosmetica come addensante, emulsionante, stabilizzante e agente di sospensione. La metilcellulosa è apprezzata per le sue proprietà gelificanti e per la sua capacità di formare soluzioni viscose, migliorando la texture e la stabilità dei prodotti.

Composizione chimica e struttura

La metilcellulosa è prodotta sostituendo i gruppi idrossilici (–OH) della cellulosa con gruppi metilici (–CH₃), il che conferisce alla molecola caratteristiche uniche come solubilità in acqua fredda e la capacità di formare gel a temperature elevate. Il livello di sostituzione dei gruppi metilici influenza le proprietà fisiche della metilcellulosa, inclusa la viscosità e la capacità gelificante.

Proprietà fisiche

Si presenta come una polvere bianca o giallastra, solubile in acqua fredda ma insolubile in acqua calda. A temperature elevate, forma gel che possono essere utili in una varietà di applicazioni. È insapore e inodore, rendendola un ingrediente versatile in molteplici settori.

Processo di produzione industriale

La produzione di gel di cellulosa, comunemente utilizzato come additivo alimentare per le sue proprietà addensanti e stabilizzanti, comporta un processo che modifica la cellulosa, un polimero naturale presente nelle pareti cellulari delle piante. Questo processo ne migliora la funzionalità in vari prodotti alimentari e farmaceutici. Ecco una descrizione dettagliata del processo:

• Selezione e preparazione della materia prima. La cellulosa viene estratta da fonti vegetali come cotone o legno, che sono accuratamente selezionati e preparati per garantire la purezza.
• Pulizia e purificazione. La cellulosa grezza viene pulita e purificata per rimuovere impurità come resine, grassi e altre sostanze naturali.
• Trattamento chimico. La cellulosa purificata subisce un trattamento chimico, spesso con idrossido di sodio e/o monossido di carbonio, per rompere le strutture interne e aumentare la sua capacità di formare gel.
• Acidificazione e formazione di gel. Dopo il trattamento chimico, si aggiunge un acido per neutralizzare l'alcali e iniziare il processo di gelificazione.
• Omogeneizzazione. Il gel di cellulosa viene omogeneizzato per assicurare una consistenza uniforme e ridurre qualsiasi grumo.
• Sterilizzazione. Il gel viene sterilizzato per eliminare eventuali microrganismi e garantire la sicurezza nel suo utilizzo alimentare o farmaceutico.

Si presenta in forma di polvere biancastra solubile in acqua calda o fredda.

A cosa serve e dove si usa

• Alimentazione: Ingrediente inserito nella lista degli additivi alimentari europei come E461, emulsionante, stabilizzante, addensante, gelificante e legante. Metilcellulosa può produrre interessanti applicazioni in alimentazione quali stabilizzazione della schiuma, formazione di film nei cibi fritti, stabilizzazione dell'impasto di torte di frutta.

• Farmaceutica: Nell'industria farmaceutica, la metilcellulosa è utilizzata come agente di sospensione e legante nelle formulazioni di compresse. Viene impiegata anche nei lassativi come fibra solubile che aiuta a migliorare il transito intestinale.

• Cosmetici: Nei prodotti cosmetici, la metilcellulosa è impiegata come addensante e stabilizzante in creme, lozioni ed emulsioni. Migliora la consistenza del prodotto e ne facilita l'applicazione.

Funzioni INCI:

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 emulsioni. Le emulsioni sono termodinamicamente instabili. Gli stabilizzatori di emulsione migliorano la formazione e la stabilità delle emulsioni singole e doppie. nonché la loro shelf-life. Va notato che nella relazione struttura-funzione, la massa molare dell'ingrediente utilizzato gioca un ruolo importante.

Light stabilizer. Impedisce alla luce di degradare i componenti sensibili alla luce e rallenta le reazioni di degradazione già iniziate. Il meccanismo è, in un certo senso, simile agli antiossidanti e l'efficacia dipende dalla complessità della formulazione e dalla densità del prodotto.

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

Sicurezza d'uso

L'E461 è considerato sicuro per l'uso negli alimenti ed è approvato da vari enti regolatori internazionali, come l'Unione Europea e la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti. Non sono noti effetti collaterali significativi quando viene utilizzato nelle dosi raccomandate. 

Una eccessiva assunzione di cellulose come E461 può essere associata a rischi elevati di malattie cardiovascolari (CVD) (1).

Sicurezza sull'alimentazione animale.

Il Gruppo di esperti scientifici dell'EFSA sugli additivi alimentari ha concluso che la metilcellulosa è considerata sicura per tutte le specie animali. L'uso della metilcellulosa nell'alimentazione animale non è preoccupante per la sicurezza dei consumatori.  L'uso della metilcellulosa come additivo per mangimi è considerato sicuro per l'ambiente. L'additivo è considerato efficace nell'alimentazione di tutte le specie animali (2).

• Formula molecolare         C₂₀H₃₈O₁₁
• Peso molecolare      454.5
• CAS  9004-67-5
• UNII    4GFU244C4J    100 MPA.S
• EC Number   232-674-9    618-391-7
• IUPAC  (5R)-2,3,4-trimethoxy-6-(methoxymethyl)-5-[(2S)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxyoxane
• InChl=1S/C20H38O11/c1-21-9-11-13(23-3)15(24-4)18(27-7)20(30-11)31-14-12(10-22-2)29-19(28-8)17(26-6)16(14)25-5/h11-20H,9-10H2,1-8H3/t11?,12?,13?,14-,15?,16?,17?,18?,19?,20+/m1/s1
• InChl Key      YLGXILFCIXHCMC-JHGZEJCSSA-N
• SMILES  COCC1C(C(C(C(O1)OC2C(OC(C(C2OC)OC)OC)COC)OC)OC)OC
• MDL number  MFCD00081763
• RTECS  FJ5959000
• NCI    C29253
• RXCUI     6873
• Metabolomics Workbench   44118
• FEMA    2696

Bibliografia_____________________________________________________________________

(1) Sellem L, Srour B, Javaux G, Chazelas E, Chassaing B, Viennois E, Debras C, Salamé C, Druesne-Pecollo N, Esseddik Y, de Edelenyi FS, Agaësse C, De Sa A, Lutchia R, Louveau E, Huybrechts I, Pierre F, Coumoul X, Fezeu LK, Julia C, Kesse-Guyot E, Allès B, Galan P, Hercberg S, Deschasaux-Tanguy M, Touvier M. Food additive emulsifiers and risk of cardiovascular disease in the NutriNet-Santé cohort: prospective cohort study. BMJ. 2023 Sep 6;382:e076058. doi: 10.1136/bmj-2023-076058. PMID: 37673430; PMCID: PMC10480690.

(2) EFSA Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed (FEEDAP), Bampidis, V., Azimonti, G., Bastos, M.D.L., Christensen, H., Dusemund, B., Kos Durjava, M., Kouba, M., López‐Alonso, M., López Puente, S. and Marcon, F., 2020. Safety and efficacy of methyl cellulose for all animal species. Efsa Journal, 18(7), p.e06212.

Abstract. Following a request from the European Commission, the Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed (FEEDAP) was asked to deliver a scientific opinion on methyl cellulose as a feed additive for all animal species. Methyl cellulose is intended for use as a technological additive (functional groups: emulsifier, stabiliser, thickener, gelling agent and binder) in premixtures and feedingstuffs for all animal species with no minimum and maximum content. A proper identification and characterisation of methyl cellulose as required for a feed additive is not available and the occurrence of potential toxic impurities cannot be assessed. The following conclusions apply only to methyl cellulose meeting the food additive specifications. The FEEDAP Panel concluded that methyl cellulose is considered safe for all animal species. The use of methyl cellulose in animal nutrition is of no concern for consumer safety. In the absence of data, the FEEDAP Panel was not in the position to conclude on the safety of methyl cellulose for the user. The use of methyl cellulose as a feed additive is considered safe for the environment. The additive is considered to be efficacious in feedingstuffs for all animal species.