CELULOSA Y DERIVADOS

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

ÍNDICE

CELULOSA Y DERIVADOS............................................................................................2

1. ¿QUÉ ES?......................................................................................................................2

2. ORIGEN.......................................................................................................................... 3

3. ESTRUCTURA...............................................................................................................3

4. CARACTERÍSTICAS (QUÍMICAS Y FÍSICAS).........................................................4

5. USOS...............................................................................................................................4

5.1 DERIVADOS DE LA CELULOSA.........................................................................4

5.1.1 CARBOXIMETILCELULOSA..........................................................................5

5.1.2 HIDROXIETILCELULOSA...............................................................................7

5.1.3 HIDROXIETILPROPILCELULOSA................................................................8

6. BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................10

1

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

CELULOSA Y DERIVADOS

1. ¿QUÉ ES?

Es el polisacárido estructural de todo el reino vegetal por ser considerado el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza y constituir una fuente de glucosa prácticamente inagotable. Los herbívoros son los únicos capaces de aprovechar la celulosa en su metabolismo; para el organismo humano, la celulosa es parte de la fibra cruda, por lo que se elimina en las heces sin haber sido aprovechada. La celulosa se encuentra en las frutas, las hortalizas y los cereales como constituyente estructural de las paredes celulares, y también la producen ciertos microorganismos.

2

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

2. ORIGEN

El nombre de celulosa  es dado a una substancia cuyos orígenes son muy diversos como el algodón, la madera, las algas,  la túnica de ciertos animales marinos, las membranas formadas por diversas bacterias en la superficie del medio de cultivo etc.

Según su origen las celulosas presentan un aspecto diverso y son más o menos atacables por diversos reactivos, aunque todas tienen la misma composición su fórmula es (C6H10O5 )n además producen los mismos derivados de substitución y los mismos productos de hidrólisis de degradación .

3. ESTRUCTURA

La celulosa es un homopolisacárido lineal de unidades de D-glucopiranosas, pero con la diferencia de que los monómeros se unen mediante enlaces glucosídicos  β (1,4).

La celulosa tiene una estructura lineal fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de glucosa, originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales.

La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40 % de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón, con un porcentaje mayor al 90 %.

3

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

4. CARACTERÍSTICAS (QUÍMICAS Y FÍSICAS)

Es insoluble en agua.

Su peso molecular llega a ser hasta de varios millones.

Tiene alta resistencia mecánica y química debido a que las cadenas paralelas se alinean sobre un eje longitudinal y establecen un gran número de puentes de hidrógeno intermoleculares, lo que da origen a microfibrillas altamente estructuradas.

Puede ser hidrolizada a residuos de D-glucosa por la acción de ácidos como el sulfúrico y el clorhídrico a una temperatura de más de 125ºC.

No tiene sabor, es inolora, hidrofilia, es insoluble en agua y en la mayoría de los solventes orgánicos, es quiral y biodegradable. 

5. USOS

La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales.

Se utiliza en la fabricación de explosivos (nitrocelulosa), celuloide, seda artificial, barnices y se utiliza como aislamiento térmico y acústico, como producto derivado del papel reciclado triturado.

5.1 DERIVADOS DE LA CELULOSA

Carboximetilcelulosa

Hidroxietilcelulosa

Hidroximetilpropilcelulosa

4

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

5.1.1 CARBOXIMETILCELULOSA

También llamada CMC es un compuesto orgánico, derivado de la celulosa, compuestos por grupos carboximetil, enlazados a algunos grupos hidroxilos presente en polímeros de la glucopiranosa

Se obtiene mediante el tratamiento de la celulosa del algodón o de maderas, también además se producen como subproducto de cloruro de sodio y glicolato de sodio, los cuales se separan y se obtiene la CMC.

Datos Físico-químicos

Fórmula: RnOCH2-COOH

Punto de descomposición: 274 °C

Densidad: 0,7-0,9

Solubilidad: 20 mg/ml

Es similar a la celulosa, pero a diferencia de ella, es soluble en agua; se disuelve en azucares (sacarosa, fructosa).

Importancia

Es fabricada por muchas compañías alrededor del mundo, destaca su producción en Europa y América.

La producción de CMC es más simple que la de otros éteres de celulosa debido a que todos los reactivos que se emplean son sólidos o líquidos y permiten trabajar a presión atmosférica

5

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

A causa de su versatilidad como espesante, formador de películas, coloide protector y agente retenedor de agua, la CMC ha llegado a ser el principal éter de celulosa producido industrialmente.

Aplicaciones

6

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

5.1.2 HIDROXIETILCELULOSA

La hidroxietilcelulosa (HEC) Es un polímero de celulosa y etileno, que forma un gel viscoso soluble en agua y en etanol, se puede usar en sustitución del CMC, cumpliendo una función similar a este.

La HEC tiene características buenas como engrosamiento, suspensión, dispersión, emulsificación, adhesión y formación de película.

Es utilizado ampliamente en las zonas como la exploración petrolera, revestimiento, construcción, medicamento, alimentación, fabricación del papel y la polimerización de macromoléculas.

En la figura se muestra una molécula de la celulosa en la que se observa el adicionamiento de los grupos óxido de etileno en los lugares de los grupos hidroxilo.

Proceso de obtencion:

La celulosa se hace reaccionar inicialmente con hidróxido sódico y al álcali-celulosa resultante se le adiciona óxido de etileno para dar la hidroxietilcelulosa. Una de las dificultades es conseguir que la adición de óxido de etileno se realice de manera homogenea.

7

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

Aplicaciones

Podemos utilizarlo como el gel hidrófilo, el material de refuerzo como un tipo de esqueleto.

También es espesante de látex en la industria de pinturas.

Es retardador y el agente de retención de agua del cemento en Industria de la construcción

Agente de recubrimiento y adhesivo de pasta de dientes en la industria cerámica

Las propiedades de formación de película de la HEC son utilizado para fabricar las pilas y baterías.

Forma geles muy transparentes y con una buena consistencia

semisólida.

También se puede incorporar un humectante para evitar su desecación.

El pH de estabilidad es de 2 – 11, siendo muy resistentes a principios

activos ácidos, como el ácido glicólico.

También presentan una elevada reistencia a la mayoría de los electrolitos

(salvo si están a saturación).

Se utiliza también como agente para aumentar la viscosidad y además,

como recubrimiento de pastillas y agente endurecedor y suspensor.

Está presente en preparaciones lubricantes para ojos resecos, para el

cuidado de lentes de contacto, y para la sequedad bucal.

Incompatibilidad: Incompatible en medios alcalinos, con

alcohol etílico (en más del 30%), y con electrolitos a

saturación. Es parcialmente compatible con caseína,

almidón, metilcelulosa alcohol polivinílico y gelatina. Es

incompatible con zeína (proteína del maíz).

8

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

5.1.3 HIDROXIETILPROPILCELULOSA

La hidroximetilpropil-celulosa (HPMC) es una metilcelulosa que ha sido modificada por tratamiento con álcali y óxido de propileno, por lo cual se considera una modificación sintética de un polímero natural, la celulosa.

Es un polvo blanco o casi blanco, con forma de gránulos o de finas fibras y que se hincha en el agua formando soluciones coloidales viscosas.

La viscosidad de la HPMC se relaciona directamente con los grupos metoxi que contiene, a mayor concentración de estos grupos su viscosidad será mayor.

No se digiere por el intestino humano y tampoco puede ser fermentada por la flora intestinal, por lo tanto se considera una fibra dietética no fermentable.

Importancia

La glucemia postprandial es la elevación de las concentraciones de glucosa en sangre después de comer.

La HPMC causa una disminución de la respuesta glucémica postprandial, debido a que genera soluciones viscosas en el tracto gastrointestinal.

La razón por la que las fibras dietéticas producen este efecto parece ser el retraso del vaciamiento gástrico.

Este efecto retardante resulta muy beneficioso para personas diabéticas

En personas sanas, que tienen una tolerancia normal a la glucosa favorecería la prevención de algunas enfermedades como la diabetes tipo 2 o el hígado graso. Mantenimiento de los niveles adecuados de colesterol.

9

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

La fibra soluble HPMC, especialmente en grados de alta viscosidad, puede disminuir significativamente los niveles de colesterol total y LDL plasmáticos.

¿Cómo funciona?

El mecanismo por el cual el HPMC tiene efecto hipocolesterolémico es que al formar geles viscosos dificulta el contacto entre la pared intestinal y el contenido luminal. Así de la misma forma que otras fibras solubles, la HPMC podría reducir o disminuir la absorción de colesterol, ácidos biliares e hidratos de carbono.

Uso y Aplicación de la HPMC

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (ESFA), indica que la cantidad necesaria para producir el efecto beneficioso debe ser de 4 gr por comida, en el caso de la disminución de la respuesta glucémica postprandial y de 5 gr por día repartidos en dos o más servicios, para el caso del mantenimiento de los niveles plasmáticos adecuados de colesterol.

10

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS – EQUIPO I

6. BIBLIOGRAFÍAhttp://www.ugr.es/~iquimica/PROYECTO_FIN_DE_CARRERA/lista_proyectos/p140.htm

http://www.acofarma.com/admin/uploads/descarga/4372-74eb60d9b12c61189d9ec629354449f0f73b7724/main/files/Hidroxietilcelulosa.pdf

https://www.nutritienda.com/es/wiki/hidroxipropilmetilcelulosa

11