A goma xantana é uma unidade de repetição pentassacarídica constituída por D-glucose, D-manose, ácido D-glucurónico, ácido acético e ácido pirúvico. (A proporção molar de glucose, manose e ácido glucurónico é de 2,8:3,0:2,0).
É produzido por um meio de fermentação que contém açúcares (tais como glucose, sacarose, amido, amido hidrolisado, etc.), na presença de uma fonte de azoto adequada, hidrogenofosfato dipotássico e uma quantidade adequada de oligoelementos, pela ação de estirpes de Xanthomonas campestris de colza selvagem, fermentação e, em seguida, após extração, secagem, trituração e outros processos.
É insípido, inodoro, não tóxico, seguro para consumo e facilmente solúvel em água. É facilmente solúvel em água e tem propriedades físico-químicas únicas em solução aquosa.
Na produção industrial, é principalmente utilizada como agente espessante, podendo também ser utilizada como agente de suspensão, emulsionante, estabilizador. Até agora, a goma xantana é considerada a goma biológica mais superior no mercado internacional e é amplamente utilizada em alimentos, sumos, bebidas, rações, maquilhagem, medicina, cerâmica, combate a incêndios, petróleo e outras indústrias, e o seu potencial de crescimento de mercado excede o de todas as gomas hidrofílicas.
Este artigo fornece uma visão geral da estrutura, propriedades e produção da goma xantana e descreve a sua aplicação na indústria alimentar.
A goma xantana é um pó branco pálido ou bege claro, constituído por cinco unidades de açúcar repetidamente, a sua cadeia principal é a mesma que a celulose, ou seja, composta por glucose ligada por ligações β-1,4 glicosídicas, três monossacáridos ligados formam a sua cadeia lateral: manose - glucose - manose. A manose ligada à cadeia principal é normalmente modificada por um grupo acetilo, a extremidade da cadeia lateral é modificada por reação de acetal com piruvato e a glucose no meio é oxidada a ácido glucurónico.
A goma xantana tem uma estrutura primária regular, mas também tem uma estrutura secundária, determinada por difração de raios X e microscopia eletrónica, as moléculas de goma xantana dependem da ligação de hidrogénio para formar uma estrutura helicoidal regular. A estrutura de dupla hélice depende da força fraca entre a formação da estrutura tridimensional da rede, que é a estrutura terciária da goma xantana, está em solução aquosa para a forma de cristais líquidos.
A goma xantana, conhecida como "glutamato monossódico industrial", é atualmente o maior polissacárido microbiano e o mais utilizado no mundo. A goma xantana tem as seguintes propriedades
A goma xantana é insípida, inodora, segura e forte, de elevada viscosidade, a viscosidade da solução aquosa 1% é equivalente a 100 vezes a da gelatina, que pode ser utilizada como um bom agente espessante e estabilizador.
Sob cisalhamento, a viscosidade da solução cai rapidamente e, uma vez levantado o cisalhamento, a viscosidade da solução é restaurada imediatamente. Esta propriedade confere bom sabor a alimentos como gelados, salsichas de fiambre, sumos de fruta, bebidas à base de proteínas vegetais e produtos de panificação. Esta propriedade também faz com que a goma xantana seja amplamente utilizada na perfuração de petróleo e na exploração mineira.
A goma xantana tem boa estabilidade térmica e mantém sua função única em uma ampla faixa de temperatura (-18 a 130 ℃), tornando-a um bom excipiente para a produção de alimentos congelados e produtos de panificação.
A sua viscosidade não é praticamente afetada por ácidos e álcalis e pode manter as suas propriedades originais na gama de valores de pH 1 a 12, o que lhe confere uma vasta gama de aplicações.
Mesmo na presença de hipoclorito de sódio, peróxido de hidrogénio e enzimas bioactivas, pode ainda desempenhar um papel.
A mistura com goma de guar e goma de alfarroba pode produzir efeitos sinérgicos benéficos. Esta goma estrutural pode produzir gelificação em determinadas condições.
Com concentrações elevadas de sais e coexistência de açúcar, mantém um sistema de espessamento estável.
Boa suspensão de partículas sólidas insolúveis e gotículas de óleo.
Mesmo a descongelação no forno micro-ondas não afectará o desempenho do sistema estável que foi formado.
Boa compatibilidade com sais, ácidos e bases, e boa reatividade com galactomanano.
As estirpes utilizadas na produção de goma xantana são do género xanthomonas de várias espécies, a atual produção industrial de estirpes de bactérias é principalmente a podridão negra das couves xanthomonas, para além das xanthomonas da colza, as xanthomonas da malva e as xanthomonas da cenoura também podem ser utilizadas como estirpes de fermentação.
A produção de goma xantana é influenciada pela composição do meio de cultura, pelas condições do meio (temperatura, pH, oxigénio dissolvido, etc.), pelo tipo de reator, pelo modo de funcionamento (contínuo ou intermitente) e por outros factores.
A cepa pode ser cultivada a 25 ℃ ～ 30 ℃, a temperatura de fermentação mais adequada é 28 ℃, e os pesquisadores propuseram equações específicas para a relação entre temperatura e taxa de crescimento.
Em comparação, o custo da recuperação do produto do caldo de fermentação é elevado. Em geral, os componentes do caldo de fermentação final são: Goma xantana: 10-30L, células: 1-10g/L, nutrientes residuais 3-10L, e outros metabólitos.
Devido à presença de concentrações elevadas de goma xantana, a concentração da solução é grande, aumentando assim a dificuldade da operação de extração, pelo que é conveniente proceder primeiro à diluição. As principais etapas da extração são a precipitação das células intercalares, a precipitação da goma xantana, a desidratação, a secagem e a moagem.
A goma xantana como aditivo alimentar foi aceite por muitos países. Tornou-se um importante estabilizador, agente de suspensão, emulsionante, espessante, aglutinante e material de processamento de alto valor acrescentado e de alta qualidade em bebidas, pastelaria, geleia, comida enlatada, marisco e processamento de produtos de carne e outros campos. Pode ser resumido da seguinte forma.
É utilizado em várias bebidas à base de sumo, sumo concentrado, condimentos (como molho de soja, molho de ostras, molhos para salada) de alimentos.
O efeito estabilizador da goma xantana é obviamente melhor do que o de outras gomas, tem uma forte estabilidade térmica, a esterilização geral a alta temperatura não terá impacto sobre ela, pode ser utilizada em todos os tipos de bebidas de sumo de fruta, bebidas de fruta, bebidas de proteína vegetal, etc., dosagem 0,08 ~ 0,3%.
A excelente resistência da goma xantana ao sal, aos ácidos e aos álcalis pode substituir completamente o agente espessante tradicional - amido no molho de soja, pode ultrapassar as deficiências da precipitação do amido e pode tornar o molho de soja mais uniforme, melhorar a parede e a coloração e prolongar o prazo de validade.
A utilização de goma xantana como estabilizador espessante em compota, pasta de feijão e outros molhos modificadores de sabor torna o molho uniforme e fácil de encher sem grumos, e melhora o sabor.
Pode ser utilizado como emulsionante em várias bebidas proteicas e bebidas lácteas para evitar a estratificação do óleo e da água, melhorar a estabilidade das proteínas e evitar a precipitação das proteínas, bem como utilizar a sua capacidade emulsionante como agente espumante e estabilizador de espuma, como no fabrico de cerveja.
Após a adição de goma xantana 0,02% ao sistema de emulsificação à base de proteína de soja, a emulsificabilidade é significativamente melhorada e o sistema misto tem caraterísticas de alta taxa de cisalhamento e alta viscosidade induzida pelo calor.
Como um enchimento estável de alta viscosidade, pode ser amplamente utilizado no processamento de vários tipos de snacks, pão, biscoitos, doces e outros produtos alimentares.
Sob a premissa de não alterar o sabor tradicional dos alimentos, pode fazer com que os alimentos tenham uma melhor preservação da forma, um prazo de validade mais longo e um melhor sabor, o que favorece a diversificação e a produção à escala industrial destes alimentos.
Na produção de todos os tipos de alimentos congelados, a goma xantana tem a função de evitar a perda de água, retardar o envelhecimento e prolongar o prazo de validade.
Como estabilizador de emulsão utilizado em alimentos congelados, a goma xantana pode ajustar a viscosidade da mistura no gelado e no sorvete para que tenha uma composição uniforme e estável, e a organização é suave e macia.
Como a viscosidade da goma xantana tem plasticidade e propriedade de cisalhamento de acordo com a temperatura, a viscosidade diminui e a resistência diminui durante a operação de processamento, o que é favorável para o processo; enquanto que durante a fase de arrefecimento e envelhecimento, a viscosidade é restaurada, o que é favorável para aumentar a taxa de expansão e evitar a formação de grandes cristais de gelo no gelado e tornar o sabor do gelado lubrificante e delicado.
Ao mesmo tempo, melhora a estabilidade de congelação-descongelação do produto, e o creme e a água são misturados uniformemente ao derreter, pelo que não há fenómeno de separação da pasta.
O tempo de envelhecimento geral é de 2~3h, a dosagem é de 0,2%~0,4%.
A goma xantana é utilizada para reticular pós solúveis em água, como o fucoidano de sódio, a caseína, a metilcelulose e os sais de sódio da polietilenoglicolcelulose, para formar um aglutinante.
Este aglutinante é utilizado no processamento de alimentos para melhorar a textura e aumentar as propriedades de formação de película.
Esta propriedade da goma xantana pode ser utilizada para produzir pastas granulares. Em comparação com as pastas tradicionais, as pastas feitas com goma xantana têm menos dispersão, alta uniformidade e solubilidade, boa fluidez e propriedades de enchimento, e excelente conservação sólida devido à falta de coesão.
(1) A goma xantana tem tendência para reforçar e depois enfraquecer o glúten, e o efeito sobre a capacidade de retenção de água afectará outros indicadores do glúten.
(2) A goma xantana tem um bom efeito na melhoria das propriedades do pó e um efeito de enfraquecimento nas propriedades de tração.
(3) A goma xantana tem pouco efeito sobre o potencial de inchamento do amido, e a temperatura inicial de gelatinização da farinha diminui regularmente, e o pico de viscosidade é maior quando a quantidade adicionada de goma é 0,2%.
(4) A goma xantana tem um bom efeito nas caraterísticas de cozedura, com o aumento da proporção de goma, as caraterísticas de cozedura dos índices diminuíram.
(5) A adição de goma aumenta a dureza, a aderência, a mastigabilidade, a aderência e a elasticidade da massa, e reduz a aderência e a recuperação da massa em comparação com o branco.
A goma xantana melhora a retenção de água da carne de bovino com base em dois aspectos principais.
Uma delas é que a goma xantana é um coloide hidrofílico e a sua penetração nos tecidos da carne aumenta a capacidade do músculo para reter água.
Em segundo lugar, a retenção de água da carne pode ser demonstrada pela estrutura gelatinosa das proteínas e pelas interações electrostáticas, em que a miosina, a proteína estrutural do músculo, desempenha um papel decisivo na retenção de água.
O pH é um parâmetro importante para medir a qualidade da carne de bovino. Não só afecta a palatabilidade, a tenrura, a perda na cozedura e o prazo de validade, como também tem uma correlação significativa com a capacidade de retenção de água, a cor e o sabor da carne.
Quando o pH do músculo está próximo do seu ponto isoelétrico proteico (5,0-5,5), a carne tem maior resistência mecânica, menor maciez e menor retenção de água.
A produção exige normalmente que o pH da carne se desvie do seu ponto isoelétrico.
A imersão da carne de bovino em solução de goma xantana aumenta o pH do músculo, pelo que a adição de goma xantana ajudará a melhorar a retenção de água e a qualidade da textura da carne de bovino.
A tenrura é uma função da força máxima de cisalhamento da carne de bovino, e quanto menor a força de cisalhamento, mais tenra é a carne de bovino. Por conseguinte, uma solução de imersão em goma xantana de 0,5% melhora a tenrura da carne de bovino.
A razão para tal pode ser o facto de a goma xantana quelatar Ca2+, o que pode induzir a transferência de Ca2+ das células musculares para o plasma muscular, activando assim enzimas activadoras de cálcio no plasma muscular, promovendo a hidrólise das proteínas musculares, resultando na desintegração da cadeia z na estrutura das fibras musculares até ao seu desaparecimento, bem como na rutura dos segmentos musculares e na fragmentação das miofibrilas, amaciando assim o músculo.
A solução aquosa de goma xantana tem propriedades reológicas únicas - diluição por cisalhamento, à medida que a taxa de cisalhamento aumenta, a viscosidade aparente da solução diminui significativamente.
Tem propriedades de aumento de viscosidade, com maior viscosidade em concentrações mais baixas.
Tem boa solubilidade em água, estabilidade ao calor e aos ácidos e álcalis, e boa compatibilidade com muitos sais.
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Estas muitas caraterísticas fazem com que melhore significativamente a textura, o sabor e o aspeto dos alimentos, controlando o comportamento reológico do produto, e melhore o seu valor comercial, pelo que tem uma perspetiva de aplicação muito ampla nos alimentos.
Espero que este artigo possa ajudá-lo a saber mais sobre as utilizações da goma xantana nos alimentos.
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