Cellulosa è un biopolimero polisaccaride sintetizzato nel regno vegetale dove si trova come parte strutturale nelle piante verdi dentro la loro parete cellulare primaria. Si trova in omiceti, una pecie di pseudo funghi ed in alghe. In chimica si ottiene dal legno, in special modo conifere, mescolato a paglia e ad altre materie prime vegetali, ma la cellulosa batterica è ottenuta con la produzione più efficiente tramite la specie Komagataeibacter xylinus, un batterio Gram-negativo, aerobico e non patogeno appartenente alla famiglia dei batteri acetici.
Viene comunemente utilizzata in alimenti, prodotti farmaceutici e cosmetici come agente addensante, stabilizzante e riempitivo. La cellulosa è apprezzata per la sua capacità di formare gel, fornire texture e stabilizzare le emulsioni, rendendola un additivo versatile in vari prodotti.
Composizione chimica e struttura
La cellulosa è un carboidrato complesso costituito da unità di glucosio legate da legami β-1,4-glicosidici. La sua struttura lineare forma lunghe catene insolubili in acqua, ma che possono gonfiarsi formando gel in determinate condizioni. Questa struttura unica conferisce alla cellulosa rigidità e la capacità di fornire volume e texture ai prodotti.
Proprietà fisiche
Si presenta sotto forma di polvere bianca o biancastra o in forma fibrosa. È insolubile in acqua ma può assorbire grandi quantità di acqua, permettendole di agire come addensante o stabilizzante in diverse formulazioni. È insapore, inodore e non reattiva, il che la rende un additivo ideale in alimenti, prodotti farmaceutici e cosmetici.
Processo di produzione
Viene estratta da materiali vegetali come legno o cotone. La materia vegetale grezza subisce processi meccanici e chimici per isolare e purificare le fibre di cellulosa. Una volta estratta, la cellulosa può essere ulteriormente lavorata in diverse forme, come la cellulosa microcristallina, per adattarsi a specifiche applicazioni.
Estrazione della cellulosa: Il primo passo consiste nell'estrazione della cellulosa da fonti vegetali, come legno, cotone o paglia. Questo può avvenire attraverso un processo di macerazione e trattamento chimico con soluzioni alcaline per rimuovere lignina e emicellulosa.
Raffinazione: La cellulosa estratta viene quindi raffinata per ottenere un materiale purificato. Questo può comportare l'uso di acidi o ulteriori trattamenti chimici per migliorare la purezza e la qualità della cellulosa.
Modificazione: A seconda dell'applicazione desiderata, la cellulosa può essere ulteriormente modificata chimicamente per migliorarne le proprietà funzionali. Questo può includere la derivatizzazione per ottenere forme specifiche di cellulosa, come cellulosa microcristallina o idrossipropilcellulosa.
Essiccazione e macinazione: Una volta che la cellulosa è stata purificata e modificata, viene essiccata e macinata in polvere fine per facilitarne l'uso nelle formulazioni alimentari.
Controllo qualità e confezionamento: Infine, la cellulosa E460 viene sottoposta a controlli di qualità per verificarne la purezza e la conformità agli standard. Dopo l'analisi, viene confezionata per la distribuzione e l'uso nei prodotti alimentari.
Vengono ricavati dalla cellulosa:
- produzione di biocarburanti
- carta
- fibre tessili
- plastiche
- esplosivi
- vernici
- biomateriali
Applicazioni
Industria alimentare: La cellulosa (E460) è utilizzata come addensante, stabilizzante e agente di carica in prodotti come salse, condimenti e alimenti a basso contenuto calorico. Fornisce texture e previene la separazione degli ingredienti nelle emulsioni. I suoi vantaggi alimentari consistono in biocompatibilità, l'abbondanza dei gruppi ossidrilici, struttura cristallina, solubilità e bagnabilità. Possiede tutte le caratteristiche di un'ottima fibra alimentare.
Farmaceutica: Nell'industria farmaceutica, la cellulosa è utilizzata come legante, riempitivo e disgregante nelle formulazioni di compresse. Aiuta a mantenere la forma delle compresse e consente un rilascio controllato dei principi attivi.
Cosmetici: Nei cosmetici, la cellulosa è utilizzata come addensante e stabilizzante in creme, lozioni ed emulsioni, migliorando la texture e la consistenza dei prodotti.
Funzioni INCI:
Assorbente. Assorbe sostanze disperse o disciolte in soluzioni acquose, acqua/olio, olio/acqua.
Agente di carica. Regola il contenuto di acqua, diluisce altri solidi, può aumentare il volume di un prodotto per un miglior flusso, agisce come tampone contro gli acidi organici, aiuta a mantenere il pH della miscela entro un livello determinato.
Agente opacizzante. E' utile in formulazioni che possono rivelarsi traslucide o trasparenti per renderle opache e meno permeabili alla luce.
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.
Studi
In questi ultimi anni è stata data particolare attenzione alle nanofibre di cellulosa come componenti rinnovabili ed ecocompatibili (1) e sono facilmente disponibili nella biomassa vegetale (2). Inoltre presentano prestazioni meccaniche notevoli a causa della loro elevata cristallinità e proporzioni (3).
Medicina
In campo medico, le nanofibre di cellulosa sono state utilizzate come biomateriali di rinforzo nell'ingegneria tissutale (4).
Considerazioni sulla salute e sicurezza
Sicurezza d'uso
La cellulosa (E460) è considerata sicura per il consumo e per l'uso topico. È non tossica, non allergenica e biocompatibile, rendendola adatta all'uso in alimenti, farmaci e cosmetici.
Reazioni allergiche
Le reazioni allergiche alla cellulosa sono estremamente rare, poiché è una sostanza naturalmente presente negli alimenti di origine vegetale. Generalmente è ben tollerata dall'organismo e sicura per l'uso in tutte le fasce d'età.
Tossicità e cancerogenicità
È stata ampiamente valutata dalle autorità per la sicurezza alimentare ed è riconosciuta come un additivo alimentare sicuro (E460) se utilizzata entro i limiti regolamentati.
Una eccessiva assunzione di eE460 può essere associata a rischi elevati di malattie cardiovascolari (CVD) (5).
Considerazioni ambientali e di sicurezza
La cellulosa è biodegradabile e non si accumula nell'ambiente. La sua produzione da fonti vegetali rinnovabili la rende ecologicamente sostenibile. Lo smaltimento corretto e l'uso dei prodotti a base di cellulosa non comportano rischi significativi per l'ambiente.
Stato normativo
La cellulosa (E460) è approvata come additivo alimentare dalle principali autorità regolatorie, tra cui l'Unione Europea e la Food and Drug Administration (FDA) negli Stati Uniti. È classificata come un additivo sicuro e non reattivo ed è ampiamente utilizzata in alimenti, prodotti farmaceutici e cosmetici.
Su questo ingrediente sono stati selezionati gli studi più rilevanti con una sintesi dei contenuti:
- Formula molecolare: (C6H10O5)n C12H22O11
- Peso molecolare: 342.297 g/mol
- CAS: 9004-34-6 9004-34-6
- EC Number: 232-674-9
- MDL number MFCD00081512
Sinonimi:
- Cellulose, 2-(diethylamino)ethyl ether
- (5S)-6-(hydroxymethyl)-5-{[(2S)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy}oxane-2,3,4-triol
- (5S,2R,3R,4R,6R)-5-[(2S,4S,5S,3R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)(2H-3,4 ,5,6-tetrahydropyran-2-yloxy)]-6-(hydroxymethyl)-2H-3,4,5,6-tetrahydropyran-2, 3,4-triol
- (6S)-2-(hydroxymethyl)-6-[(3S)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)tetrahydropyran-3-yl]oxy-tetrahydropyran-3,4,5-triol
