La goma xantana es una unidad de repetición de pentasacáridos formada por D-glucosa, D-manosa, ácido D-glucurónico, ácido acético y ácido pirúvico. (La proporción molar de glucosa, manosa y ácido glucurónico es de 2,8:3,0:2,0).
Se elabora mediante un medio de fermentación que contiene azúcares (como glucosa, sacarosa, almidón, almidón hidrolizado, etc.), en presencia de una fuente de nitrógeno adecuada, hidrogenofosfato dipotásico y una cantidad apropiada de oligoelementos, por la acción de cepas de Xanthomonas campestris de colza silvestre, fermentación, y después de extracción, secado, trituración y otros procesos.
Es insípido, inodoro, no tóxico, seguro para el consumo y fácilmente soluble en agua. Es fácilmente soluble en agua y tiene propiedades fisicoquímicas únicas en solución acuosa.
En la producción industrial, se utiliza principalmente como agente espesante, también se puede utilizar como agente de suspensión, emulsionante, estabilizador. Hasta ahora, la goma xantana está considerada como la goma biológica más superior en el mercado internacional, y se utiliza ampliamente en alimentación, zumos, bebidas, piensos, maquillaje, medicina, cerámica, extinción de incendios, petróleo y otras industrias, y su potencial de crecimiento en el mercado supera al de todas las gomas hidrófilas.
Este artículo ofrece una visión general de la estructura, propiedades y producción de la goma xantana y describe su aplicación en la industria alimentaria.
La goma xantana es un polvo blanco pálido o beige claro, formado por cinco unidades de azúcar repetidas, su cadena principal es la misma que la celulosa, es decir, compuesta por glucosa unida por enlaces glucosídicos ?-1,4, tres monosacáridos unidos forman su cadena lateral: manosa - glucosa - manosa. La manosa unida a la cadena principal suele estar modificada por un grupo acetilo, el extremo de la cadena lateral se modifica por reacción acetal con piruvato, y la glucosa del medio se oxida a ácido glucurónico.
La goma xantana tiene una estructura primaria regular, pero también tiene una estructura secundaria, según lo determinado por difracción de rayos X y microscopía electrónica, las moléculas de goma xantana se basan en enlaces de hidrógeno para formar una estructura helicoidal regular. La estructura de doble hélice depende de la fuerza débil entre la formación de la estructura tridimensional de la red, que es la estructura terciaria de la goma xantana, es en solución acuosa a la forma de cristal líquido.
La goma xantana, conocida como "glutamato monosódico industrial", es actualmente el polisacárido microbiano más importante y utilizado en el mundo. La goma xantana tiene las siguientes propiedades.
La goma xantana es insípida, inodora, segura y fuerte, de alta viscosidad, la viscosidad de la solución acuosa 1% es equivalente a 100 veces la de la gelatina, que se puede utilizar como un buen espesante y agente estabilizador.
Bajo cizallamiento, la viscosidad de la solución disminuirá rápidamente y, una vez levantado el cizallamiento, la viscosidad de la solución se restablecerá inmediatamente. Esta propiedad da buen sabor a alimentos como helados, salchichas de jamón, zumos de fruta, bebidas de proteínas vegetales y productos de panadería. Esta propiedad también hace que la goma xantana se utilice ampliamente en la perforación petrolífera y la minería.
La goma xantana tiene una buena estabilidad térmica y mantiene su función única en un amplio rango de temperaturas (de -18 a 130?), lo que la convierte en un buen excipiente para la producción de alimentos congelados y productos de panadería.
Su viscosidad básicamente no se ve afectada por ácidos ni álcalis, y puede mantener sus propiedades originales dentro del intervalo de valores de pH de 1 a 12, lo que hace que tenga una amplia gama de aplicaciones.
Incluso en presencia de hipoclorito sódico, peróxido de hidrógeno y enzimas bioactivas, puede seguir desempeñando un papel.
La mezcla con goma guar y goma garrofín puede producir efectos sinérgicos beneficiosos. Esta goma estructural puede producir gelificación en determinadas condiciones.
Con altas concentraciones de sales, la coexistencia de azúcar, todavía mantiene un sistema de espesamiento estable.
Buena suspensión de partículas sólidas insolubles y gotas de aceite.
Ni siquiera la descongelación en el horno microondas afectará al rendimiento del sistema estable que se ha formado.
Buena compatibilidad con sales, ácidos y bases, y buena reactividad con el galactomanano.
Las cepas utilizadas en la producción de goma xantana es xanthomonas género varias especies, la producción industrial actual de las cepas de bacterias es principalmente la podredumbre negro de la col xanthomonas, además de la colza xanthomonas, malva xanthomonas y xanthomonas zanahoria también se puede utilizar como cepas de fermentación.
En la producción de goma xantana influyen la composición del medio de cultivo, las condiciones del medio (temperatura, pH, oxígeno disuelto, etc.), el tipo de reactor, el modo de funcionamiento (continuo o intermitente) y otros factores.
La cepa puede cultivarse a 25??30?, la temperatura de fermentación más adecuada es 28?, y los investigadores han propuesto ecuaciones específicas para la relación entre temperatura y velocidad de crecimiento.
En comparación, el coste de recuperar el producto del caldo de fermentación es elevado. En general, los componentes del caldo de fermentación final son: goma xantana: 10-30L, células: 1-10g/L, nutrientes residuales 3-10L, y otros metabolitos.
Debido a la presencia de altas concentraciones de goma xantana, la concentración de la solución es grande, lo que aumenta la dificultad de la operación de extracción, por lo que conviene hacer primero la dilución. Las principales etapas de la extracción son la precipitación de las células intercaladas, la precipitación de la goma xantana, la deshidratación, el secado y la molienda.
La goma xantana como aditivo alimentario ha sido aceptada por muchos países. Se ha convertido en un importante estabilizador, agente de suspensión, emulsionante, espesante, aglutinante y material de procesamiento de alto valor añadido y alta calidad en la elaboración de bebidas, pastelería, gelatinas, conservas, marisco y productos cárnicos, entre otros campos. Puede resumirse como sigue.
Se utiliza en diversas bebidas de zumo, zumos concentrados, condimentos (como salsa de soja, salsa de ostras, aliño de ensaladas) de alimentos.
El efecto estabilizador de la goma xantana es obviamente mejor que el de otras gomas, tiene una fuerte estabilidad térmica, la esterilización general a alta temperatura no tendrá ningún impacto sobre ella, se puede utilizar en todo tipo de bebidas de zumo de frutas, bebidas de frutas, bebidas de proteínas vegetales, etc, dosificación 0,08 ~ 0,3%.
La goma xantana tiene una excelente resistencia a la sal, el ácido y el álcali, y puede sustituir por completo al agente espesante tradicional, el almidón, en la salsa de soja. Puede superar las deficiencias de la precipitación del almidón, y hacer que la salsa de soja tenga una fina uniformidad, mejorar la pared y el color, y prolongar la vida útil.
El uso de goma xantana como estabilizador espesante en mermeladas, pasta de judías y otras salsas que modifican el sabor hace que la salsa sea uniforme y fácil de rellenar sin grumos, y mejora el sabor.
Puede utilizarse como emulsionante en diversas bebidas proteicas y lácteas para evitar la estratificación del aceite y el agua, mejorar la estabilidad de las proteínas y evitar su precipitación, así como utilizar su capacidad emulsionante como agente espumante y estabilizador de la espuma, por ejemplo para la fabricación de cerveza.
Tras añadir goma xantana 0,02% al sistema de emulsificación a base de proteína de soja, la emulsificabilidad mejora significativamente y el sistema mezclado presenta características de alta velocidad de cizallamiento y alta viscosidad inducida por calor.
Como relleno estable de alta viscosidad, puede utilizarse ampliamente en la elaboración de diversos tipos de aperitivos, pan, galletas, caramelos y otros productos alimenticios.
Bajo la premisa de no cambiar el sabor tradicional de los alimentos, puede hacer que éstos tengan una mejor conservación de la forma, una vida útil más larga y un mejor sabor, lo que favorece la diversificación y la producción a escala industrial de estos alimentos.
En la producción de todo tipo de alimentos congelados, la goma xantana tiene la función de evitar la pérdida de agua, retrasar el envejecimiento y prolongar la vida útil.
Como estabilizador de emulsiones utilizado en alimentos congelados, la goma xantana puede ajustar la viscosidad de la mezcla en helados y helados para que tenga una composición uniforme y estable, y la organización sea lisa y suave.
Como la viscosidad de la goma xantana tiene plasticidad y propiedad de cizallamiento según la temperatura, la viscosidad disminuye y la resistencia disminuye durante la operación de procesamiento, lo que es favorable para el proceso; mientras que durante la etapa de enfriamiento y envejecimiento, la viscosidad se restablece, lo que es favorable para aumentar la tasa de expansión y evitar la formación de grandes cristales de hielo en el helado y hacer que el helado tenga un sabor lúbrico y delicado.
Al mismo tiempo, mejora la estabilidad de congelación-descongelación del producto, y la nata y el agua se mezclan uniformemente al fundirse, por lo que no se produce el fenómeno de separación de la pasta.
El tiempo de envejecimiento general es de 2~3h, la dosificación es de 0,2%~0,4%.
La goma xantana se utiliza para reticular polvos hidrosolubles como el fucoidán sódico, la caseína, la metilcelulosa y las sales sódicas de polietilenglicolcelulosa para formar un aglutinante.
Este aglutinante se utiliza en la elaboración de alimentos para mejorar la textura y aumentar las propiedades filmógenas.
Esta propiedad de la goma xantana puede utilizarse para producir pastas granuladas. En comparación con las pastas tradicionales, las pastas elaboradas con goma xantana presentan menor dispersión, alta uniformidad y solubilidad, buenas propiedades de fluidez y relleno, y excelente conservación de sólidos debido a la falta de cohesión.
(1) La goma xantana tiende a reforzar y luego debilitar el gluten, y el efecto sobre la capacidad de retención de agua afectará a otros indicadores del gluten.
(2) La goma xantana tiene un buen efecto en la mejora de las propiedades del polvo y un efecto debilitador en las propiedades de tracción.
(3) La goma xantana tiene poco efecto sobre el potencial de hinchamiento del almidón, y la temperatura de gelatinización inicial de la harina disminuye regularmente, y el pico de viscosidad es mayor cuando la cantidad añadida de goma es de 0,2%.
(4) La goma xantana tiene un buen efecto sobre las características de cocción, con el aumento de la proporción de goma, las características de cocción de los índices disminuyeron.
(5) La adición de goma aumenta la dureza, adherencia, masticabilidad, adherencia y elasticidad de los fideos, y reduce la adherencia y recuperación de los fideos en comparación con el blanco.
La goma xantana mejora la retención de agua de la carne de vacuno basándose en dos aspectos principales.
Una es que la propia goma xantana es un coloide hidrófilo, y su penetración en los tejidos de la carne de vacuno aumenta la capacidad del músculo para retener agua.
En segundo lugar, la retención de agua de la carne puede demostrarse por la estructura gelatinosa de las proteínas y las interacciones electrostáticas, en las que la miosina, la proteína estructural del músculo, desempeña un papel decisivo en la retención de agua.
El pH es un parámetro importante para medir la calidad de la carne de vacuno. No sólo afecta a la palatabilidad, la terneza, la pérdida de cocción y la vida útil, sino que también tiene una correlación significativa con la capacidad de retención de agua, el color de la carne y el sabor.
Cuando el pH del músculo está cerca de su punto isoeléctrico proteico (5,0-5,5), la carne tiene mayor resistencia mecánica, menos terneza y menor retención de agua.
La producción suele requerir que el pH de la carne se desvíe de su punto isoeléctrico.
El remojo de la carne de vacuno en una solución de goma xantana aumenta el pH del músculo, por lo que la adición de goma xantana ayudará a mejorar la retención de agua y la calidad de la textura de la carne.
La terneza es una función de la fuerza de cizallamiento máxima de la carne de vacuno, y cuanto menor es la fuerza de cizallamiento, más tierna es la carne de vacuno. Por lo tanto, una solución de remojo de goma xantana de 0,5% mejora la terneza de la carne de vacuno.
La razón de ello puede ser que la goma xantana quela el Ca2+, lo que puede inducir la transferencia de Ca2+ de las células musculares al plasma muscular, activando así las enzimas activadoras del calcio en el plasma muscular, promoviendo la hidrólisis de las proteínas musculares, lo que provoca la desintegración de la hebra z en la estructura de las fibras musculares hasta su desaparición, así como la disrupción de los segmentos musculares y la fragmentación de las miofibrillas, ablandando así el músculo.
La solución acuosa de goma xantana tiene propiedades reológicas únicas - adelgazamiento por cizallamiento, a medida que aumenta la velocidad de cizallamiento, la viscosidad aparente de la solución disminuye significativamente.
Tiene propiedades de formación de viscosidad, con mayor viscosidad a concentraciones más bajas.
Tiene buena solubilidad en agua, estabilidad al calor y a los ácidos y álcalis, y buena compatibilidad con muchas sales.
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Estas numerosas características hacen que mejore significativamente la textura, el sabor y el aspecto de los alimentos mediante el control del comportamiento reológico del producto, y que mejore su valor comercial, por lo que tiene unas perspectivas de aplicación muy amplias en la alimentación.
Espero que este artículo le ayude a saber más sobre los usos de la goma xantana en la alimentación.
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