Ксантана қоюлартқышы: тағамдық қоспа және қолданылуы

Кіріспе

Тағамдық қоспа және қалыңдатушы ретінде қолданылатын полисахарид.

Ксантан гум ("/zæ/nθ/ə/n/") – көптеген өнеркәсіптік қолданыстары бар полисахарид, оның ішінде тағамдық қоспа ретінде кеңінен қолданылады. Бұл тиімді қалыңдатушы және тұрақтандырғыш, ингредиенттердің бөлінуін болдырмайды. Оны қарапайым қанттарды ферментация арқылы өндіруге болады және оның атауы қолданылатын бактерия түрі – Xanthomonas campestris-тен шыққан.

Тарих

Ксантанды желімді Allene Rosalind Jeanes және оның зерттеу тобы АҚШ Ауыл шаруашылығы департаментінде ашқан, ал 1960 жылдардың басында CP Kelco компаниясы оны Kelzan саудалық атауымен коммерциялық өндіріске енгізген. 1968 жылы тамақ өнімдерінде қолдануға бекітілді және АҚШ, Канада, Еуропа елдері және көптеген басқа елдерде E415 нөмірімен және CAS 11138-66-2 ретінде қауіпсіз тамақ қоспасы ретінде мойындалған. Ксантан желімінің атауы ферментация процесінде қолданылатын Xanthomonas campestris бактериясының түрінен шыққан.

Қолданылуы

Ксантан желімінің 1%-ы сұйықтықтың тұтқырлығын айтарлықтай арттыра алады. Тағамдық өнімдерде ксантан желімі салат соустары мен соустарда кеңінен қолданылады. Ол эмульсияны тұрақтандыру арқылы майдың бөлінуін болдырмауға көмектеседі, бірақ ол эмульгатор емес. Ксантан желімі сонымен қатар дәмдеуіштер сияқты қатты бөлшектерді де тоқтата тұруға көмектеседі. Ксантан желімі көптеген балмұздақтардың қажетті текстурасын жасауға көмектеседі. Тіс пастасы өнімнің біртектілігін сақтау үшін көбінесе ксантан желімін қосады. Ксантан желімі жұмыртқаның сарызында болатын май мен эмульгаторларды алмастыру үшін жұмыртқаның ағынан жасалған коммерциялық жұмыртқа алмастырғыштарды қалыңдатуға да көмектеседі. Бұл жұту қиындықтары бар адамдар үшін сұйықтықты қалыңдатудың тиімді тәсілі болып табылады, себебі ол тағам мен сусындардың әдеттегі мөлшерде дәмін немесе түсін өзгертпейді. Глютенсіз нан пісіруде ксантан желімі қамырға немесе тестоға глютенмен қол жеткізілетін жабысқақтық қасиетін береді. Көптеген тағамдық өнімдерде оның концентрациясы 0,5% немесе одан аз болады. Ксантан желімі соустар, салат соустары, ет және құс өнімдері, нан өнімдері, кондитерлік өнімдер, сусындар, сүт өнімдері және тағы да басқа көптеген тағамдық өнімдерде қолданылады. Мұнай өнеркәсібінде ксантан желімі бұрғылау ерітіндісін қалыңдату үшін үлкен көлемде қолданылады. Бұл сұйықтықтар бұрғылау ұшымен кесілген қатты бөлшектерді жер бетіне тасымалдайды. Ксантан желімі реологияның «төменгі» деңгейін жақсартады. Айналым тоқтағанда қатты бөлшектер бұрғылау ерітіндісінде тоқтап қалады. Көлденең бұрғылаудың кеңінен таралуы және бұрғыланған қатты бөлшектерді жақсы бақылау қажеттілігі оның қолданылу аясын кеңейтті. Ол су астына құйылған бетонның тұтқырлығын арттыру және оның таралуын болдырмау үшін қосылады. Косметикада ксантан желімі сулы гельдерді дайындау үшін қолданылады. Ол сонымен қатар май-су эмульсияларында тамшылардың бірігуін күшейту үшін де қолданылады. Ксантан желімінің тіндік инженерияда үш өлшемді тінді құруға қолдау көрсететін гидрогельдер мен мұқтаждар жасау үшін әлеуетті қолданылуы алдын ала зерттеуде, себебі тиол тобының ковалентті байланысы арқылы осы полисахаридке жоғары жабысу және өткізу қабілетін арттыру қасиеттерін енгізуге болады.

Xanthan gum, 1%, can produce a significant increase in the viscosity of a liquid. In foods, xanthan gum is common in salad dressings and sauces. It helps to prevent oil separation by stabilizing the emulsion, although it is not an emulsifier. Xanthan gum also helps suspend solid particles, such as spices. Xanthan gum helps create the desired texture in many ice creams. Toothpaste often contains xanthan gum as a binder to keep the product uniform. Xanthan gum also helps thicken commercial egg substitutes made from egg whites, to replace the fat and emulsifiers found in yolks. It is also a preferred method of thickening liquids for those with swallowing disorders, since it does not change the color or flavor of foods or beverages at typical use levels. In gluten free baking, xanthan gum is used to give the dough or batter the stickiness that would otherwise be achieved with gluten. In most foods, it is used at concentrations of 0.5% or less. Xanthan gum is used in a wide range of food products, such as sauces, dressings, meat and poultry products, bakery products, confectionery products, beverages, dairy products, and others. In the oil industry, xanthan gum is used in large quantities to thicken drilling mud. These fluids carry the solids cut by the drilling bit to the surface. Xanthan gum provides improved "low end" rheology. When circulation stops, the solids remain suspended in the drilling fluid. The widespread use of horizontal drilling and the demand for good control of drilled solids has led to its expanded use. It has been added to concrete poured underwater, to increase its viscosity and prevent washout. In cosmetics, xanthan gum is used to prepare water gels. It is also used in oil in water emulsions to enhance droplet coalescence. Xanthan gum is under preliminary research for its potential uses in tissue engineering to construct hydrogels and scaffolds supporting three dimensional tissue formation. since by the covalent attachment of thiol groups to this polysaccharide high mucoadhesive and permeation enhancing properties can be introduced.

Қалқаның жұқаруы

Ксантан гомуының тұтқырлығы жоғары қию жылдамдықтарында төмендейді. Бұл қиып жұқару немесе псевдопластикалық қасиет деп аталады. Бұл араластыру, шайқау немесе шайнау сияқты қию әсеріне ұшыраған өнімнің жұқаратынын білдіреді. Қию күштері тоқтатылғанда, тағам қайтадан қалыңдайды. Салатқа қосылған ксантан гомуы оны бөтелкеде тұрғанда қоспаның біртекті болуын қамтамасыз ететіндей қалың етеді, бірақ шайқау және құю кезінде туындайтын қию күштері оны жұқартады, осылайша оны құю оңай болады. Бөтелкеден шыққанда қию күштері жойылады және ол қайтадан қалыңдайды, сондықтан салатқа жабысады. Ксантанның сулы ерітінділерінің реологиясы судағы ксантан гомуының жоғары концентрациясында вискоэластикалық болады.

Пайдаланылған концентрациялар

Сұйықтықтағы ксантан қоюлағыштың концентрациясы жоғарылаған сайын, сұйықтық қаттырақ болады. Эмульсияны 0,1% (салмақ бойынша) мөлшерінде жасауға болады. Қоюлағыш концентрациясын арттыру 1% ксантан қоюлағышқа дейін қалың және тұрақты эмульсия береді. Ксантан қоюлағыштың бір шай қасығының салмағы шамамен 2,5 грамм, ал ол бір стакан (250 мл) суды 1% концентрацияға дейін жеткізеді. Көбік жасау үшін әдетте 0,2–0,8% ксантан қоюлағышы қолданылады. Көбірек мөлшерде ірі көпіршіктер мен тығыз көбік пайда болады. Жұмыртқа ағызының ұнтағы (0,2–2,0%) 0,1–0,4% ксантан қоюлағышымен бірге сабын көпіршіктеріне ұқсас көпіршіктерді тудырады.

Қауіпсіздік

2017 жылғы Еуропалық тамақ қауіпсіздігі агенттігінің (EFSA) ғылыми тобы жүргізген қауіпсіздік сараптамасына сәйкес, ксантан қоюлағышы (Еуропалық тамақ қоспасының нөмірі E 415) ішектегі ашыту процесінде толыққанды қорытылады және тіпті көп мөлшерде қолданған жағдайда да ешқандай зиянды әсер көрсетпейді. EFSA тобы ұзақ мерзімді тұтынудың генотоксикалық әсеріне қатысты қандай да бір алаңдаушылықты анықтаған жоқ. Лактозада өсетін X. campestris штаммы жасалған, бұл оны ірімшік өндірісінің қалдық өнімі – сарысуды өңдеуге мүмкіндік береді. Бұл әдіс 40 г/л сарысу ұнтағынан 30 г/л ксантан қоюлағышын өндіруге мүмкіндік береді. Сарысудан алынған ксантан қоюлағышы көптеген тауарлық өнімдерде, мысалы, шампуньдер мен салатқа арналған соустарда кеңінен қолданылады.

Биосинтездің егжей-тегжейі

Синтез глюкозадан басталады, ол пентасахаридті қайталама бірлігін құруға қажетті UDP-глюкоза, UDP-глюкуронат және GDP-маноза сияқты қант нуклеотидтерінің прекурсорларын синтездеуге субстрат ретінде қолданылады.