La Gomma di cellulosa, un composto chimico, noto anche come Carbossimetilcellulosa, Croscarmellosa,  CMC, è un derivato della cellulosa modificata chimicamente. È ampiamente utilizzata come addensante, stabilizzante, emulsionante e agente gelificante nelle industrie alimentare, farmaceutica e cosmetica. È apprezzata per la sua capacità di aumentare la viscosità e stabilizzare le formulazioni, rendendola un ingrediente versatile. La croscarmellosa è una forma reticolata della CMC, utilizzata principalmente nei prodotti farmaceutici come agente disgregante.

Composizione chimica e struttura

La carbossimetilcellulosa si ottiene sostituendo i gruppi idrossilici della cellulosa naturale con gruppi carbossimetilici (-CH₂COOH), che migliorano la solubilità in acqua e la capacità di formare gel. La croscarmellosa, una forma reticolata della CMC, ha una struttura simile, ma la sua modificazione chimica permette di agire principalmente come disgregante nelle compresse farmaceutiche.

Proprietà fisiche

La CMC si presenta come una polvere bianca o crema, inodore e insapore. È altamente solubile in acqua, dove forma soluzioni viscose o gel, rendendola utile come addensante e stabilizzante. La croscarmellosa, invece, è insolubile in acqua, ma si espande rapidamente in presenza di liquidi, favorendo la disgregazione delle compresse. 

Processo di produzione

La CMC è prodotta trattando la cellulosa con acido cloroacetico in presenza di una base, che sostituisce i gruppi idrossilici della cellulosa con gruppi carbossimetilici. La croscarmellosa si ottiene attraverso un processo di reticolazione chimica della CMC, conferendole proprietà uniche di disgregazione nelle applicazioni farmaceutiche.

• Estrazione della cellulosa: La cellulosa viene estratta da fonti vegetali come legno o cotone. Questo processo di estrazione può includere la macerazione e il trattamento chimico con soluzioni alcaline per rimuovere lignina e emicellulosa.

• Modificazione chimica: La cellulosa estratta viene sottoposta a un processo di carbossimetilazione, in cui gruppi carbossimetilici (-CH₂COOH) vengono aggiunti alla cellulosa. Questo avviene trattando la cellulosa con acido cloracetico in presenza di una base, come l'idrossido di sodio. Questo processo trasforma la cellulosa in carbossimetilcellulosa.

• Purificazione: La carbossimetilcellulosa prodotta viene purificata per rimuovere eventuali impurezze e residui chimici. Questo può includere lavaggi e filtrazioni per garantire un prodotto di alta qualità.

• Essiccazione e macinazione: Una volta purificata, la carbossimetilcellulosa viene essiccata e macinata in polvere fine per facilitare il suo utilizzo nelle formulazioni.

• Controllo qualità e confezionamento: Infine, la carbossimetilcellulosa viene sottoposta a controlli di qualità per verificarne la purezza e le proprietà funzionali. Dopo l'analisi, viene confezionata per la distribuzione e l'uso.

Applicazioni

• Industria alimentare: La carbossimetilcellulosa (E466) è ampiamente utilizzata come addensante e stabilizzante in una varietà di prodotti alimentari, come salse, bevande, gelati e prodotti da forno. Aiuta a migliorare la consistenza e a stabilizzare le emulsioni e le sospensioni.

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

È stata valutata dalle autorità regolatorie ed è considerata un additivo alimentare sicuro (E466) se utilizzata entro i limiti prescritti. Il suo uso diffuso nei farmaci conferma ulteriormente il suo profilo di sicurezza.

Una eccessiva assunzione di cellulose come E466 può essere associata a rischi elevati di malattie cardiovascolari (CVD) (3).

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.

Sicurezza d'uso

La carbossimetilcellulosa (E466) è considerata sicura per il consumo e per l'uso topico. È non tossica e ben tollerata dall'organismo. È ampiamente utilizzata in prodotti alimentari, farmaceutici e cosmetici, ed è sicura anche per l'uso in quantità elevate negli alimenti.

Reazioni allergiche

Le reazioni allergiche alla CMC e alla croscarmellosa sono rare, ma in alcune persone possono verificarsi irritazioni cutanee o intestinali. Tuttavia, è generalmente ben tollerata e sicura per l'uso in tutti i tipi di pelle e per il consumo.

Considerazioni ambientali e di sicurezza

La CMC e la croscarmellosa sono biodegradabili e derivate da fonti naturali come la polpa di legno o il cotone. Non presentano rischi significativi per l'ambiente e sono considerate ecologicamente sostenibili. Tuttavia, è importante smaltirle correttamente per evitare un accumulo eccessivo.

Stato normativo

La carbossimetilcellulosa (E466) e la croscarmellosa sono approvate dalle principali autorità regolatorie, tra cui l'Unione Europea e la Food and Drug Administration (FDA) negli Stati Uniti, per l'uso in alimenti, farmaci e cosmetici. Sono regolamentate per garantire l'uso sicuro in varie applicazioni.

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.

(3) 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.

Arca HC, Mosquera-Giraldo LI, Bi V, Xu D, Taylor LS, Edgar KJ. Pharmaceutical Applications of Cellulose Ethers and Cellulose Ether Esters. Biomacromolecules. 2018 Jul 9;19(7):2351-2376. doi: 10.1021/acs.biomac.8b00517. 

Abstract. Cellulose ethers have proven to be highly useful natural-based polymers, finding application in areas including food, personal care products, oil field chemicals, construction, paper, adhesives, and textiles. They have particular value in pharmaceutical applications due to characteristics including high glass transition temperatures, high chemical and photochemical stability, solubility, limited crystallinity, hydrogen bonding capability, and low toxicity. With regard to toxicity, cellulose ethers have essentially no ability to permeate through gastrointestinal enterocytes and many are already in formulations approved by the U.S. Food and Drug Administration. We review pharmaceutical applications of these valuable polymers from a structure-property-function perspective, discussing each important commercial cellulose ether class; carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, and ethyl cellulose, and cellulose ether esters including hydroxypropyl methyl cellulose acetate succinate and carboxymethyl cellulose acetate butyrate. We also summarize their syntheses, basic material properties, and key pharmaceutical applications.