Микрокристаллическая целлюлоза

Целлюлоза - наиболее распространенный растительный полисахарид. Она обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений. Наиболее чистая природная целлюлоза - хлопковое волокно - содержит 85 - 90 % целлюлозы. В древесине хвойных деревьев целлюлозы содержится около 50 %.

Структурной единицей целлюлозы является D-глюкопираноза, звенья которой связаны бета(1-4)-гликозидными связями:

Целлюлоза

Биозный фрагмент целлюлозы представляет собой целлобиозу. Макромолекулярная цепь не имеет разветвлений, в ней содержится от 2500 до 12 000 глюкозных остатков, что соответствует молекулярной массе от 400 000 до 1 - 2 млн.

Бета-конфигурация аномерного атома углерода приводит к тому, что макромолекула целлюлозы имеет строго линейное строение. Этому способствует образование водородных связей внутри цепи, а также между соседними цепями.

Такая упаковка цепей обеспечивает высокую механическую прочность, волокнистость, нерастворимость в воде и химическую инертность, что делает целлюлозу прекрасным материалом для построения клеточных стенок растений.

Целлюлоза не расщепляется обычными ферментами желудочно- кишечного тракта, но она является необходимым для питания баластным веществом.

Микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) - это продукт химической деструкции целлюлозы, отличающийся высокой степенью чистоты с кристаллографической ориентацией молекул. МКЦ обладает структурой и свойствами, отличающими ее от традиционных волокнистых и порошковых целлюлоз [77].

По сравнению со всеми известными целлюлозными материалами МКЦ имеет максимальную степень кристалличности и плотность, обладая при этом высокой удельной поверхностью и уникальной способностью образовывать устойчивые гидрогели [78, 79]. МКЦ имеет порошкообразную морфологию и состоит из частиц, являющихся агрегатами микрокристаллитов целлюлозы, деструктированной до так называемой «предельной» полимеризации (рис. 44) [79].

Одно из характерных свойств МКЦ - способность диспергироваться в воде с образованием устойчивых гелеобразных дисперсий под воздействием высоких сдвиговых напряжений.

Наиболее эффективный способ диспергирования МКЦ - ультразвуковое облучение. Благодаря способности диспергироваться в водной среде МКЦ имеет высокоразвитую гидрофильную поверхность, содержащую очень большое число активных гидроксильных групп. Г ели МКЦ обладают высокой способностью удерживать воду. Благодаря высокоразвитой активной поверхности МКЦ обладает высокой сорбционной способностью, которая определяется, главным образом, дисперсностью ее частиц и микропористостью [81].

Микрокристаллическая целлюлоза под микроскопом

Рис. 44. Микрокристаллическая целлюлоза под микроскопом

Высокая химическая чистота и физиологическая инертность МКЦ в сочетании с другими ценными качествами (химическая стойкость, нерастворимость в воде и органических растворителях, отсутствие вкуса, запах и окраски) позволяют использовать ее в качестве наполнителя, стабилизатора и эмульгатора в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности [82]. МКЦ используют как наполнитель в производстве пластических масс, керамических огнеупоров и фарфора, стабилизатор водных красок и различных эмульсий, для получения фильтрующих материалов, как связующее при получении бумаги сухим способом и нетканных материалов. В аналитической химии МКЦ используют в колоночной и тонкослойной хроматографии [83].

МКЦ можно использовать в качестве исходного материала для получения различных производных целлюлозы - сложных и простых эфиров, привитых сополимеров, в качестве матрицы для получения целлюлозных нанокомпозитов.

В фармацевтической и медицинской промышленности МКЦ используется в качестве наполнителя, проявляющего связующие и улучшающие скольжение свойства в производстве твердых лекарственных форм. Она увеличивает прочность таблеток и используется как материал для создания нетоксичной биорезорбируемой (биосовмести- мой, заменяющий биологический) продукции медицинского назначения.

В последнее время в России и за рубежом МКЦ стала широко использоваться в качестве наполнителя и стабилизатора в производстве суспензионных лекарственных форм - гелей, мазей и кремов [84].

Высокая сорбционная способность МКЦ позволяет использовать ее в качестве энтеросорбента, обладающего неспецифическим де- зинтоксикационным действием, и диетической добавки, уменьшающей всасывание жиров и холестерина [85]. МКЦ физиологически инертна, поэтому специальных ограничений при ее использовании в качестве пищевой добавки не требуется.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >