キサンタンガムの食品への利用：知っておくべき5つの有用な部分

管理者
9? 23, 2020
午後6時4分

キサンタンガムとは？キサンタンガムの食品への利用？

キサンタンガムは、D-グルコース、D-マンノース、D-グルクロン酸、酢酸、ピルビン酸からなる五糖の繰り返し単位である（グルコース、マンノース、グルクロン酸のモル比は2.8：3.0：2.0）。(グルコース、マンノース、グルクロン酸のモル比は2.8：3.0：2.0である）。

糖類（グルコース、スクロース、デンプン、加水分解デンプンなど）を含む発酵培地で、適当な窒素源、リン酸水素二カリウム、適量の微量元素の存在下、野生のナタネ科キサントモナス・カンペストリス株の作用により発酵させ、抽出、乾燥、粉砕などの工程を経て製造される。

無味、無臭、無毒で、食用としても安全であり、水に溶けやすい。水に溶けやすく、水溶液中でユニークな物理化学的特性を持つ。

工業生産では、主に増粘剤として使用され、懸濁剤、乳化剤、安定剤としても使用できる。これまでのところ、キサンタンガムは国際市場で最も優れた生物学的ガムと考えられており、食品、ジュース、飲料、飼料、化粧品、医薬品、セラミック、消防、石油などの産業で広く使用されており、その市場成長可能性はすべての親水性ガムを上回っている。

この記事では、キサンタンガムの構造、特性、製造の概要を説明し、食品産業における応用について述べる。

1 パート : 構造

キサンタンガムは淡い白色または淡いベージュ色の粉末で、5つの糖単位が繰り返し結合したもので、主鎖はセルロースと同じ、つまりグルコースが?-1,4グリコシド結合で結合したもので、3つの単糖が結合したマンノース-グルコース-マンノースが側鎖を形成している。主鎖に結合したマンノースは通常アセチル基によって修飾され、側鎖の末端はピルビン酸とのアセタール反応によって修飾され、中間のグルコースは酸化されてグルクロン酸になる。

キサンタンガムは規則的な一次構造を持っていますが、X線回折と電子顕微鏡によって決定されるように、二次構造も持っている、キサンタンガム分子は、規則的ならせん構造を形成するために水素結合に依存しています。二重らせん構造は、キサンタンガムの三次構造であるネットワークの三次元構造の形成の間の弱い力に依存し、それは液晶の形態に水溶液である。

2 プロパティ

キサンタンガムは "工業用グルタミン酸ナトリウム "として知られ、現在世界最大かつ最も広く使用されている微生物多糖類である。キサンタンガムには以下の特性がある。

2.1 高粘度

キサンタンガムは無味、無臭で安全性が高く、粘度が高く、1%水溶液の粘度はゼラチンの100倍に相当し、増粘安定剤として使用できる。

2.2 独自のレオロジー

剪断を受けると、溶液の粘度は急速に低下し、剪断が解除されると、溶液の粘度は直ちに回復する。この性質は、アイスクリーム、ハム・ソーセージ、フルーツジュース、植物性タンパク質飲料、ベーカリー製品などの食品に良い味を与える。また、この性質により、キサンタンガムは石油掘削や採掘にも広く使用されている。

2.3 優れた熱安定性

キサンタンガムは熱安定性に優れ、広い温度範囲（-18～130℃）で独自の機能を維持するため、冷凍食品やベーカリー製品の製造に適した賦形剤である。

2.4 酸/アルカリ安定性

その粘度は基本的に酸やアルカリに影響されず、pH値1～12の範囲内で本来の特性を維持できるため、幅広い用途に使用できる。

2.5 強い抗酸化作用と抗酵素作用

次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、生物活性酵素の存在下でも、その役割を果たすことができる。

2.6 幅広い相溶性を持つ

グアーガムとローカストビーンガムとの混合は、有益な相乗効果をもたらす。この構造ガムは、特定の条件下でゲル化をもたらすことができる。

2.7 安定した増粘システム

高濃度の塩、糖が共存しても、安定した増粘システムを維持する。

2.8 優れたサスペンション

不溶性の固体粒子や油滴の懸濁性が良い。

2.9 マイクロ波の安定性

電子レンジで解凍しても、形成された安定系の性能には影響しない。

2.10 良好な互換性

塩、酸、塩基との相溶性が良く、ガラクトマンナンとの反応性が良い。

3 Part : プロダクション

3.1 キサンタンガム生産に使用される菌株

キサンタンガムの生産に使用される菌株は、キサントモナス属の数種類であり、現在工業的に生産されている菌株は、主にキャベツの黒腐病キサントモナスであり、菜種キサントモナスのほか、アオイ属キサントモナス、ニンジン属キサントモナスも発酵菌株として使用することができる。

キサンタンガムの生産は、培養液の組成、培養液の条件（温度、pH、溶存酸素など）、反応器のタイプ、運転モード（連続か間欠か）、その他の要因に影響される。

この菌株は25℃～30℃で生育可能で、最も適した発酵温度は28℃で、研究者たちは温度と生育速度の関係について具体的な方程式を提案している。

3.2 キサンタンガムの抽出

それに比べ、発酵ブロスから生成物を回収するコストは高い。一般的に、最終発酵ブロスの成分は以下の通りである：キサンタンガム：10～30L、細胞：1～10g/L、残留栄養素3～10L、その他の代謝産物。

高濃度のキサンタンガムが含まれるため、溶液の濃度が大きくなり、抽出操作の難易度が上がるため、最初に希釈を行うのが適切である。抽出の主な工程は、間充織細胞の沈殿、キサンタンガムの沈殿、脱水、乾燥、粉砕である。

4 Part : キサンタンガムの食品への利用

食品添加物としてのキサンタンガムは多くの国に受け入れられている。飲料、菓子、ゼリー、缶詰、水産物、肉製品加工などの分野で、安定剤、懸濁剤、乳化剤、増粘剤、結合剤、高付加価値・高品質の加工材料として重要な地位を占めている。その概要は以下の通りである。

4.1 耐酸性・耐塩性食品増粘安定剤

様々なジュース飲料、濃縮ジュース、食品の調味料（醤油、オイスターソース、サラダドレッシングなど）に使用される。

キサンタンガムの安定効果は、他のガムよりも明らかに優れている、強い熱安定性を持っており、一般的な高温滅菌はそれに影響を与えることはありません、果汁飲料、果実飲料、植物性タンパク質飲料などのすべての種類の用量0.08〜0.3%に使用することができます。

キサンタンガムの優れた耐塩性、耐酸性、耐アルカリ性は、完全に伝統的な増粘剤 - 醤油の澱粉を置き換えることができ、澱粉の沈殿の欠点を克服することができ、醤油の微細な均一性を作ることができ、壁や着色を改善し、賞味期限を延長することができます。

キサンタンガムを増粘安定剤としてジャムや餡、その他の風味を変えるソースに使用すると、ソースがダマにならず均一で充填しやすくなり、味も良くなる。

4.2 食品用乳化剤

乳化剤として各種プロテイン飲料や乳飲料に使用し、油分と水分の層状化を防ぎ、タンパク質の安定性を向上させ、タンパク質の沈殿を防止することができるほか、乳化能力を利用して発泡剤や泡安定剤としてビール製造などに使用することもできる。

0.02%キサンタンガムを大豆タンパク質ベースの乳化系に添加した後、乳化性は著しく改善され、混合系は高い剪断速度と熱誘導高粘度特性を有する。

4.3 詰め物

安定した高粘度フィラーとして、様々な種類のスナック菓子、パン、ビスケット、キャンディーなどの食品加工に広く使用できる。

食品の伝統的な風味を変えないという前提の下で、食品の形状保存性を高め、保存期間を長くし、味を良くすることができる。

あらゆる種類の冷凍食品の製造において、キサンタンガムは水分の損失を防ぎ、老化を遅らせ、賞味期限を延ばす機能を持つ。

4.4 食品乳化安定剤

冷凍食品に使用される乳化安定剤として、キサンタンガムはアイスクリームやアイスクリームの混合物の粘度を調整し、均一で安定した組成にすることができ、組織は滑らかで柔らかい。

キサンタンガムの粘度は温度によって可塑性と剪断性を持つので、加工作業中は粘度が低下して抵抗が減少し、加工に有利である。一方、冷却熟成段階では粘度が回復し、膨張率を高め、アイスクリーム中の大きな氷結晶の形成を防止し、アイスクリームの味を潤滑で繊細にするのに有利である。

同時に、製品の凍結融解安定性を向上させ、融解時にクリームと水が均一に混合されるため、スラリー分離現象が起こらない。

一般的な熟成時間は2~3時間で、投与量は0.2%~0.4%である。

4.5 フード・バインダー

キサンタンガムは、フコイダンナトリウム、カゼイン、メチルセルロース、ポリエチレングリコールセルロースナトリウム塩などの水溶性粉末を架橋してバインダーを形成するために使用される。

このバインダーは食品加工において、食感を改善し、フィルム形成特性を高めるために使用される。

キサンタンガムのこの性質を利用して、粒状ペーストを製造することができる。従来のペーストに比べ、キサンタンガムを使用したペーストは、分散性が少なく、均一性と溶解性が高く、流動性と充填性に優れ、凝集性がないため固形保存性に優れている。

4.6 特定の食品プロセスにおけるキサンタンガムの応用

4.6.1 麺の品質に及ぼすキサンタンガムの影響

(1)キサンタンガムはグルテンを強くし、その後弱くする傾向があり、保水力への影響はグルテンの他の指標に影響する。

(2)キサンタンガムは、粉体物性を改善する効果があり、引張特性を弱める効果がある。

(3) キサンタンガムは澱粉の膨潤性にほとんど影響を与えず、小麦粉のゲル化開始温度は規則的に低下し、ガムの添加量が0.2%のときに粘度のピークが最も大きくなる。

(4)キサンタンガムは調理特性に良い影響を与え、ガムの割合が増えると、調理特性の指標が低下する。

(5)ガムの添加は、ブランクに比べ、麺の硬さ、粘着性、噛み応え、付着性、弾力性を高め、麺の付着性、回復性を低下させる。

4.6.2 牛肉の品質向上に及ぼすキサンタンガムの効果

キサンタンガムは、主に2つの側面から牛肉の保水性を向上させる。

ひとつは、キサンタンガム自体が親水性のコロイドであり、牛肉の組織に浸透することで筋肉の保水能力が高まることだ。

第二に、肉の保水性はタンパク質のゼラチン構造と静電的相互作用によって示すことができ、その中で筋肉の構造タンパク質であるミオシンは保水性に決定的な役割を果たしている。

pHは牛肉の品質を測る重要なパラメータである。食べやすさ、柔らかさ、調理ロス、保存性に影響するだけでなく、保水力、肉の色、風味とも大きな相関関係がある。

筋肉のpHがタンパク質の等電点（5.0～5.5）に近いと、肉の機械的強度が最も高くなり、柔らかさ、保水性が低下する。

製造には通常、肉のpHが等電点からずれることが必要である。

キサンタンガム溶液に牛肉を浸すと、筋肉のpHが上昇するため、キサンタンガムを加えることで牛肉の保水性と食感の質を向上させることができる。

柔らかさは牛肉の最大せん断力の関数であり、せん断力が低いほど牛肉は柔らかくなる。したがって、0.5%のキサンタンガム浸漬液は牛肉の柔らかさを向上させる。

その理由は、キサンタンガムがCa2+をキレートし、筋細胞から筋漿へのCa2+の移行を誘導し、それによって筋漿中のカルシウム活性化酵素が活性化され、筋タンパク質の加水分解が促進され、その結果、筋線維の構造中のZ鎖が消失するまで分解され、筋セグメントの崩壊と筋原繊維の断片化が起こり、それによって筋肉が柔らかくなるためと考えられる。

5 パート：結論

キサンタンガムの水溶液は独特のレオロジー特性（せん断減粘性）を持っており、せん断速度が大きくなると溶液の見かけの粘度は著しく低下する。

粘度を高める性質があり、低濃度では粘度が高くなる。

水溶性に優れ、熱や酸・アルカリに安定し、多くの塩類との相溶性も良い。

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これらの多くの特性により、製品のレオロジー的挙動を制御することで食品の食感、味、外観を大幅に改善し、商品価値を向上させるので、食品への応用の見込みは非常に広い。

この記事が、食品におけるキサンタンガムの用途について、より詳しく知っていただく一助となれば幸いである。

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