Μικροκρυσταλλική κυτταρίνη

Η μικροκρυσταλλική κυτταρίνη (αγγλ. microcrystalline cellulose) είναι τεχνικός όρος για ένα τύπο ειδικά επεξεργασμένου πολτού (wood pulp) ο οποίος χρησιμοποιείται ως πυκνωτικό και υποκατάστατο λίπους, καθώς και ως γαλακτωματοποιητής, πρόσθετη ουσία ή/και διογκωτική κατά την παρασκευή τροφίμων.

Η πιο κοινή μορφή της χρησιμοποιείται σε συμπληρώματα βιταμινών και φαρμακευτικά δισκία. Αξιοποιείται επίσης σε προσδιορισμούς ποσοτικοποίησης για μέτρηση ιών και ως εναλλακτική ουσία για την καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη.

Χαρακτηριστικά δομής

Η μικροκρυσταλλική κυτταρίνη είναι ένα φυσικόπολυμερές, προϊόν χημικο-μηχανικής επεξεργασίας της φυσικής κυτταρίνης, που αποτελείται από μονάδες γλυκόζης οι οποίες χημικά συνδέονται με τυπικούς 1-->4 β- γλυκοζιτικούς δεσμούς.

Αυτές οι γραμμικές αλυσίδες κυτταρίνης είναι δεσμευμένες ως μικροϊνίδια που σπειροειδώς ενώνονται μεταξύ τους στα κυτταρικά τοιχώματα των ανώτερων φυτών.

Κάθε μικροϊνίδιο εμφανίζει υψηλό βαθμό τρισδιάστατων εσωτερικών δεσμών με αποτέλεσμα μια αμιγώς κρυσταλλική δομή που είναι αδιάλυτη στο νερό και πολύ ανθεκτική στα χημικά αντιδραστήρια. Υπάρχουν, ωστόσο, σχετικά αδύναμες περιοχές εντός των μικροϊνιδίων με ασθενέστερους δεσμούς.

Αυτές ονομάζονται άμορφες περιοχές. Η κρυσταλλική περιοχή απομονώνεται -ουσιαστικά- για να παραχθεί η μικροκρυσταλλική κυτταρίνη.

Χρήσεις

Η εξευγενισμένη αυτή κυτταρίνη είναι εγκεκριμένη στην Ευρωπαϊκή Ένωση για χρήσεις ως πυκνωτικό, σταθεροποιητής, ή γαλακτωματοποιητής. Η μικροκρυσταλλική κυτταρίνη έχει λάβει τη σήμανση με τον αριθμό Ε E460(i), με κύρια σήμανση για τη φυσική κυτταρίνη, τον αριθμό E460.

Πρόσθετα χρησιμοποιείται σε καλλυντικά ως αντικνησμικό, απορροφητικό, υδατικό μέσο αύξησης του ιξώδους, συνδετικό, ογκωτικό, όπως και ως σταθεροποιητής γαλακτώματος, και τροποποιητής ολίσθησης, κατάλληλα για διάφορους τύπους μαλλιών ή τύπους δέρματος σε προϊόντα περιποίησης, καθώς και μακιγιάζ.

Αποτελεί ακόμα ένα πολύτιμο πρόσθετο (additive) σε βιομηχανίες φαρμάκων, τροφίμων, καλλυντικών. Διαφορετικές ιδιότητες αυτού του τύπου της κυτταρίνης μετρώνται για να προσδιοριστεί η καταλληλότητά του σε τέτοια χρήση, συγκεκριμένα μέγεθος σωματιδίων, πυκνότητα, δείκτης συμπιεστότητας, γωνία ανάπαυσης, πορώδες σκόνης, ικανότητα διόγκωσης ενυδάτωσης, ικανότητα ρόφησης υγρασίας, περιεκτικότητα σε υγρασία, δείκτης κρυσταλλικότητας, μέγεθος κρυσταλλίτη και μηχανικές ιδιότητες όπως η σκληρότητα και η αντοχή σε εφελκυσμό.

Παρασκευή

Είναι καθαρή και μερικώς αποπολυμερισμένη κυτταρίνη που συντίθεται από πρόδρομη α-κυτταρίνη. Η μικροκρυσταλλική κυτταρίνη μπορεί να παρασκευασθεί με διάφορες διεργασίες, όπως εξώθηση, ενζυματική κατεργασία, μηχανική άλεση, επεξεργασία με χρήση υπερήχων, υπερπίεση με ατμό, και όξινη υδρόλυση. Η υδρολυτική διεργασία μπορεί να γίνει με χρήση ανόργανων οξέων, όπως π.χ. H₂SO₄, HCl, ή/και HBr καθώς και ιοντικών υγρών. Ο χημικός ρόλος αυτών των δραστικών ενώσεων είναι να καταστρέφουν τις άμορφες περιοχές του υποστρώματος, αφήνοντας έτσι καθαρές και μόνες τις κρυσταλλικές περιοχές.

Ιστορικά, ο Αμερικανός χημικός O. A. Battista υπήρξε ο πρώτος που με ελεγχόμενη όξινη υδρόλυση κυτταρίνης και κατεργασία με υπερήχους παρήγαγε ικανοποιητικής ποιότητας μικροκρυσταλλική κυτταρίνη το 1950 στο Textile Research Institute (Princeton).

Σήμερα, ο βαθμός πολυμερισμού της μικροκρυσταλλικής κυτταρίνης, που παράγεται, είναι συνήθως μικρότερος από 400. Τα σωματίδια της μικροκρυσταλλικής κυτταρίνης με μέγεθος μικρότερο από 5 μm, δεν πρέπει να υπερβαίνει το ποσοστό 10%.

Αναλυτικές μέθοδοι, όπως π.χ. θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA) και διαφορική θερμική ανάλυση (DTA), ή ακόμα και διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC), είναι επίσης σημαντικές για την πρόβλεψη της θερμικής συμπεριφοράς της παραγόμενης μικροκρυσταλλικής κυτταρίνης σε θερμικές καταπονήσεις.

Αλλεργικότητα

Τουλάχιστον μία περίπτωση αλλεργικής αντίδρασης στη μικροκρυσταλλική κυτταρίνη έχει τεκμηριωθεί.