מתילצלולוזה (MC) הוא סוג של אתר תאית. תרכובות אתר תאית הן נגזרות המתקבלות על ידי שינוי כימי של תאית טבעית, ומתילצלולוזה היא נגזרת תאית חשובה שנוצרת על ידי מתילציה (תחליף מתיל) של החלק ההידרוקסיל של תאית. לכן, מתיל צלולוז הוא לא רק נגזרת תאית, אלא גם אתר תאית טיפוסי.
1. הכנת מתילצלולוזה
מתילצלולוזה מוכנה על ידי תגובת תאית עם חומר מתילציה (כגון מתיל כלוריד או דימתיל סולפט) בתנאים אלקליים כדי לבצע מתילציה של החלק ההידרוקסיל של תאית. תגובה זו מתרחשת בעיקר על קבוצות ההידרוקסיל בעמדות C2, C3 ו-C6 של תאית ליצירת מתילצלולוזה עם דרגות שונות של החלפה. תהליך התגובה הוא כדלקמן:
תאית (פוליסכריד המורכב מיחידות גלוקוז) מופעל לראשונה בתנאים אלקליים;
לאחר מכן מוכנס חומר מתילציה שיעבור תגובת אתריפיקציה לקבלת מתילצלולוזה.
שיטה זו יכולה לייצר מוצרי מתילצלולוזה בעלי צמיגות ותכונות מסיסות שונות על ידי ויסות תנאי התגובה ומידת המתילציה.
2. תכונות מתילצלולוזה
למתילצלולוזה יש את התכונות העיקריות הבאות:
מסיסות: בניגוד לתאית טבעית, מתילצלולוזה ניתן להמיס במים קרים אך לא במים חמים. הסיבה לכך היא שהחדרת תחליפי מתיל הורסת את קשרי המימן בין מולקולות תאית, ובכך מפחיתה את הגבישיות שלה. מתילצלולוזה יוצרת תמיסה שקופה במים ומציגה מאפייני ג'לציה בטמפרטורות גבוהות, כלומר התמיסה מתעבה בחימום ומחזירה נזילות לאחר הקירור.
אי רעילות: מתילצלולוזה אינו רעיל ואינו נספג במערכת העיכול האנושית. לכן, הוא משמש לעתים קרובות בתוספי מזון ותרופות כחומר מעבה, מתחלב ומייצב.
ויסות צמיגות: מתילצלולוזה יש תכונות ויסות צמיגות טובות, וצמיגות התמיסה שלה קשורה לריכוז התמיסה ולמשקל המולקולרי. על ידי שליטה במידת ההחלפה בתגובת האתריפיקציה, ניתן להשיג מוצרי מתילצלולוזה בטווחי צמיגות שונים.
3. שימושים במתילצלולוזה
בשל תכונותיו הפיזיקליות והכימיות הייחודיות, נעשה שימוש נרחב במתילצלולוזה בתעשיות רבות.
3.1 תעשיית המזון
מתילצלולוזה הוא תוסף מזון נפוץ המשמש במגוון עיבודי מזון, בעיקר כחומר מעבה, מתחלב ומייצב. מכיוון שמתילצלולוזה יכולה לג'ל בעת חימום ולהחזיר נזילות לאחר קירור, הוא משמש לעתים קרובות במזונות קפואים, מאפים ומרקים. בנוסף, האופי דל הקלוריות של מתילצלולוזה הופך אותו למרכיב חשוב בכמה פורמולות מזון דלות קלוריות.
3.2 תעשיות פרמצבטיות ורפואה
מתילצלולוזה נמצא בשימוש נרחב בתעשיית התרופות, במיוחד בייצור טבליות, כחומר עזר וכחומר מקשר. בשל יכולת התאמת הצמיגות הטובה שלו, הוא יכול לשפר ביעילות את החוזק המכני ואת תכונות הפירוק של טבליות. בנוסף, מתילצלולוזה משמשת גם כמרכיב דמעות מלאכותיות ברפואת עיניים לטיפול בעיניים יבשות.
3.3 תעשיית הבנייה והחומרים
בין חומרי בניין, מתילצלולוזה נמצא בשימוש נרחב במלט, גבס, ציפויים ודבקים כחומר מעבה, שומר מים ויוצר סרטים. בשל החזקת המים הטובה שלו, מתילצלולוזה יכולה לשפר את הנזילות והתפעול של חומרי הבנייה ולהימנע מהיווצרות סדקים וחללים.
3.4 תעשיית הקוסמטיקה
מתילצלולוזה נפוץ גם בתעשיית הקוסמטיקה כחומר מעבה ומייצב כדי לסייע ביצירת תחליבים וג'לים עמידים לאורך זמן. זה יכול לשפר את התחושה של המוצר ולשפר את אפקט הלחות. הוא היפואלרגני ומתון, ומתאים לעור רגיש.
4. השוואה של מתילצלולוזה עם אתרים תאית אחרים
אתרים תאית הם משפחה גדולה. בנוסף למתילצלולוזה, יש גם אתיל תאית (EC), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), הידרוקסיאתיל תאית (HEC) וסוגים נוספים. ההבדל העיקרי ביניהם טמון בסוג ובמידת ההחלפה של תחליפים על מולקולת התאית, שקובע את מסיסותם, צמיגותם ואזורי היישום שלהם.
מתילצלולוזה לעומת הידרוקסיפרופיל מתילצלולוזה (HPMC): HPMC היא גרסה משופרת של מתילצלולוזה. בנוסף לתחליף המתיל, מוכנס גם הידרוקסיפרופיל, מה שהופך את המסיסות של HPMC למגוונת יותר. ניתן להמיס את HPMC בטווח טמפרטורות רחב יותר, וטמפרטורת הג'ל התרמית שלו גבוהה מזו של מתילצלולוזה. לכן, בתעשיות חומרי הבניין והתרופות, ל- HPMC מגוון רחב יותר של יישומים.
מתיל צלולוז לעומת תאית אתיל (EC): תאית אתיל אינו מסיס במים, אך מסיס בממיסים אורגניים. הוא משמש לעתים קרובות בחומרי ממברנה בשחרור ממושך לציפויים ותרופות. מתיל תאית מסיס במים קרים ומשמש בעיקר כחומר מעבה ושומר מים. אזורי היישום שלו שונים מאלה של תאית אתיל.
5. מגמת התפתחות של אתרי תאית
עם הביקוש הגובר לחומרים ברי קיימא וכימיקלים ירוקים, תרכובות אתר תאית, כולל מתיל תאית, הופכות בהדרגה למרכיב חשוב בחומרים ידידותיים לסביבה. הוא מופק מסיבים צמחיים טבעיים, מתחדש וניתן להתפרק באופן טבעי בסביבה. בעתיד, תחומי היישום של אתרי תאית עשויים להתרחב עוד יותר, כגון באנרגיה חדשה, מבנים ירוקים וביו-רפואה.
כסוג של אתר תאית, מתיל תאית נמצא בשימוש נרחב בתעשיות רבות בשל תכונותיו הפיזיקליות והכימיות הייחודיות. יש לו לא רק מסיסות טובה, חוסר רעילות ויכולת התאמת צמיגות טובה, אלא גם ממלא תפקיד חשוב במזון, רפואה, בנייה וקוסמטיקה. בעתיד, עם הביקוש הגובר לחומרים ידידותיים לסביבה, סיכויי היישום של מתיל תאית יהיו רחבים יותר.
זמן פרסום: 23 באוקטובר 2024