درباره هیدروکلویید صمغ زانتان

 

منشاء مواد اولیه و کیفیت

صمغ زانتان اولین بار در دهه 1960 کشف و در دهه 1970 تجاری شد. از تخمیر هوازی محلول های گلوکز یا ساکارز با کشت خالص Xanthomonas campestris یا Phaseoli تولید می شود. پس از تلقیح اولیه با سویه انتخاب شده، تخمیر به مدت تقریباً 3 روز در دمای 30 درجه سانتیگراد (86 درجه فارنهایت) ادامه می یابد. در پایان تخمیر، آبگوشت تحت فرآیند استریلیزاسیون قرار می گیرد تا هر گونه میکروارگانیسم زنده را از بین ببرد. سپس اجزای سلولی با سانتریفیوژ حذف می شوند. در نهایت صمغ زانتان از طریق رسوب با ایزوپروپیل الکل بازیابی می شود. پس از جداسازی الیاف توسط سانتریفیوژ یا فیلتراسیون، قبل از بسته بندی خشک و آسیاب می شوند. تولید سالانه زانتان تقریباً 50000 تن است که 50 درصد آن در مصارف غذایی استفاده می شود. صمغ زانتان به صورت پودری سفید رنگ با رطوبت حدود 11 درصد و میزان خاکستر 6 تا 9 درصد عرضه می شود .

ساختار شیمیایی

  زانتان یک پلی ساکارید با زنجیره بلند با تعداد زیادی زنجیره جانبی تری ساکارید است. بلوک های ساختمانی D-گلوکز، D-مانوز و D-گلوکورونیک اسید در نسبت مولکولی حدود 3: 3: 2 وجود دارند. ساختار اولیه زانتان متشکل از یک ستون اصلی سلولزی از واحدهای D-گلوکز متصل به β-(1، 4) است که روی گلوکز جایگزین با یک زنجیره جانبی تری ساکارید جایگزین شده است. زنجیره تری ساکارید از دو واحد مانوز تشکیل شده است که توسط اسید گلوکورونیک از هم جدا شده اند. تقریباً نیمی از واحدهای مانوز انتهایی به یک گروه پیروات (حدود 3.5٪) متصل هستند و باقیمانده غیر پایانی معمولاً یک گروه استیل (حدود 4.7٪) را حمل می کند. گروه های کربوکسیل در زنجیره های جانبی مولکول ها را آنیونی می کنند. صمغ زانتان دارای وزن مولکولی متوسط حدود 2000 کیلو دالتون است.

حلالیت، ویسکوزیته و خواص

 صمغ زانتان یک هیدروکلوئید محلول در آب با جذب آب سریع است که می تواند در دمای اتاق حل شود. برای هیدراتاسیون موثر، ذرات صمغ باید جداگانه به خوبی در حلال پراکنده شوند. زمان هیدراتاسیون با افزایش سرعت اختلاط کاهش می یابد. با افزایش اندازه ذرات، پراکندگی زانتان آسان تر می شود اما هیدراته شدن آن کندتر می شود. به طور کلی، قدرت یونی بالا (> 1-2٪) یا محتوای جامد بالا، هیدراتاسیون را کند می کند. با اختلاط با سرعت بالا، هیدراتاسیون بین 15 تا 30 دقیقه و با همزن با سرعت پایین تا 1 ساعت طول می کشد. در محلول، زنجیره های جانبی زانتان به دور ستون اصلی سلولز مانند پیچیده می شود و در نتیجه از آن محافظت می کند. محلول‌های آن در طول گرمایش تحت یک انتقال ساختاری قرار می‌گیرند، که اعتقاد بر این است که با تغییر از حالت منظم در دمای پایین به حالت انعطاف‌پذیرتر و بی‌نظم‌تر در دماهای بالا مرتبط است.

به طور معمول، برای کاربردهای مواد غذایی با نمک کم، دمای بالای 90 درجه سانتیگراد (194 درجه فارنهایت) توصیه می شود. وجود مقادیر کم نمک به حفظ ترکیب منظم صمغ زانتان کمک می کند، که به نوبه خود باعث عدم حساسیت نسبی ویسکوزیته به نمک اضافی و افزایش دما می شود.

محلول‌های خالص رفتار جریان نیوتنی را در نرخ‌های برشی بسیار کم نشان می‌دهند، به دنبال آن یک ناحیه شبه پلاستیک با افزایش نرخ برش و در نهایت، ویسکوزیته نیوتنی بالایی در نرخ‌های برشی بسیار بالا نشان می‌دهند. محلول‌های زانتان خاصیت ویسکوالاستیک یک ژل ضعیف را دارند که ویژگی‌های تعلیق مؤثری را در غذاهای مایع مانند سس‌ها، سس‌ها یا کیک‌ها قبل از پخت می‌دهند. این صمغ توانایی ایجاد ویسکوزیته بسیار بالا را حتی در غلظت های پایین دارد.

دمای استریلیزاسیون ویسکوزیته سرد را 10 تا 20 درصد کاهش می دهد. محلول ها در محدوده وسیعی از pH مستقل هستند (PH 3-10). زانتان با اکثر اسیدهای آلی سازگار است و نسبت به سایر قوام دهنده ها پایدارتر است. می توان آن را مستقیماً در محلول اسیدی هیدراته کرد، اما با تهیه محلول صمغ ابتدا و سپس افزودن اسید، نتایج بهتری حاصل می شود. از آنجایی که نمک ها سرعت هیدراتاسیون را کاهش می دهند، توصیه می شود قبل از افزودن نمک، زانتان را در آب هیدراته کنید. پس از هیدراته شدن، زانتان تا 20 تا 30 درصد نمک را بدون تغییر ویسکوزیته تحمل می کند. به طور کلی، صمغ در حلال های آلی محلول نیست، اگرچه مستقیماً در گلیسرول در دمای 65 درجه سانتیگراد (149 درجه فارنهایت) هیدراته می شود. پس از هیدراتاسیون، محلول زانتان تا 50 درصد اتانول یا ایزوپروپانول را تحمل می کند.

این ماده با سایر هیدروکلوئیدهای غذایی سازگار است و در برابر آنزیم ها (مانند آمیلازها، پروتئازها، پکتینازها و سلولازها) بسیار مقاوم است. صمغ زانتان با گالاکتومانان‌هایی مانند صمغ لوبیا لوکاست (LBG)، صمغ گوار، صمغ تارا، صمغ کاسیا و گلوکومانان‌هایی مانند صمغ کنجاک هم‌افزایی قوی دارد. در محلول، مناطق بدون گالاکتوز (صاف) ستون اصلی مانوز با مارپیچ‌های زانتان مرتب شده را تشکیل می‌دهند که منجر به افزایش ویسکوزیته هم افزایی در مورد گوار یا ژل شدن در مورد LBG می‌شود. Konjac پس از گرم شدن و سرد شدن در مخلوط با صمغ زانتان، ژل های الاستیک قوی ایجاد می کند. صمغ آکاسیا رفتاری مشابه LBG از خود نشان می دهد و صمغ تارا ، هم افزایی متوسطی نسبت به گوار و LBG دارد.

منابع:

Source: General Overview of Food Hydrocolloids