La goma de xantano ( / z æ n theta ə n / ) es un polisacárido con muchos usos industriales, incluyendo como un común aditivo alimentario . Es un agente espesante y estabilizador eficaz para evitar que los ingredientes se separen. Se puede producir a partir de azúcares simples mediante un proceso de fermentación , y su nombre deriva de la especie de bacteria utilizada, Xanthomonas campestris .
Nombres | |
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Otros nombres E 415 | |
Identificadores | |
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ChemSpider |
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Tarjeta de información ECHA | 100.031.255 |
Número e | E415 (espesantes, ...) |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
Propiedades | |
C 35 H 49 O 29 (monómero) | |
Masa molar | 933,748 g · mol −1 |
Peligros | |
Frases R (desactualizadas) | Ninguno |
Frases S (desactualizadas) | Ninguno |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Historia
La goma xantana fue descubierta por Allene Rosalind Jeanes y su equipo de investigación en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos , y CP Kelco la introdujo en la producción comercial con el nombre comercial de Kelzan a principios de la década de 1960. [2] [3] Fue aprobado para su uso en alimentos en 1968 y se acepta como aditivo alimentario seguro en los EE. UU., Canadá, países europeos y muchos otros países, con el número E E415 y el número CAS 11138-66-2 .
La goma xantana deriva su nombre de la especie de bacteria utilizada durante el proceso de fermentación, Xanthomonas campestris . [4] Esta es la misma bacteria responsable de la formación de podredumbre negra en el brócoli, la coliflor y otras verduras de hoja.
Usos
La goma xantana, al 1%, puede producir un aumento significativo de la viscosidad de un líquido. [5]
En los alimentos, la goma xantana es común en aderezos para ensaladas y salsas. Ayuda a prevenir la separación del aceite estabilizando la emulsión , aunque no es un emulsionante . La goma xantana también ayuda a suspender las partículas sólidas, como las especias. La goma xantana ayuda a crear la textura deseada en muchos helados. La pasta de dientes a menudo contiene goma de xantano como aglutinante para mantener el producto uniforme. La goma xantana también ayuda a espesar los sustitutos de huevo comerciales hechos de claras de huevo, para reemplazar la grasa y los emulsionantes que se encuentran en las yemas. También es un método preferido para espesar líquidos para aquellos con trastornos de la deglución, ya que no cambia el color o el sabor de los alimentos o bebidas en los niveles de uso típicos. [6] En el horneado sin gluten , la goma xantana se usa para darle a la masa o rebozado la pegajosidad que de otro modo se lograría con el gluten . En la mayoría de los alimentos se utiliza en concentraciones de 0,5% o menos. La goma xantana se utiliza en una amplia gama de productos alimenticios, como salsas, aderezos, productos cárnicos y avícolas, productos de panadería, productos de confitería, bebidas, productos lácteos, otros.
En la industria petrolera , la goma xantana se utiliza en grandes cantidades para espesar el lodo de perforación . [7] Estos fluidos transportan los sólidos cortados por la broca a la superficie. La goma xantana proporciona una excelente reología de "gama baja" . Cuando se detiene la circulación, los sólidos permanecen suspendidos en el fluido de perforación. El uso generalizado de la perforación horizontal y la demanda de un buen control de los sólidos perforados ha llevado a su uso ampliado. Se ha añadido al hormigón vertido bajo el agua para aumentar su viscosidad y evitar el lavado .
En cosmética , la goma xantana se utiliza para preparar geles de agua. [8] También se utiliza en emulsiones de aceite en agua para mejorar la coalescencia de las gotas . [9] La goma xantana se encuentra bajo investigación preliminar por sus usos potenciales en ingeniería de tejidos para construir hidrogeles y andamios que apoyan la formación de tejido tridimensional . [8]
Adelgazamiento por cizalla
La viscosidad de las soluciones de goma de xantano disminuye con velocidades de cizallamiento más altas. Esto se llama adelgazamiento por cizallamiento o pseudoplasticidad. Esto significa que un producto sometido a cizallamiento, ya sea por mezcla, agitación o masticación, se adelgazará. Cuando se eliminan las fuerzas de cizallamiento, la comida volverá a espesarse. En el aderezo para ensaladas, la adición de goma xantana hace que esté lo suficientemente espesa en reposo en la botella para mantener la mezcla bastante homogénea, pero las fuerzas de cizallamiento generadas al agitar y verter la adelgazan, por lo que se puede verter fácilmente. Cuando sale de la botella, las fuerzas de cizallamiento se eliminan y vuelve a espesarse, por lo que se adhiere a la ensalada.
Cantidades utilizadas
Cuanto mayor sea la proporción de goma xantana añadida a un líquido, más espeso se volverá el líquido. Se puede formar una emulsión con tan solo un 0,1% (en peso). Al aumentar la cantidad de goma se obtiene una emulsión más espesa y estable hasta un 1% de goma xantana. Una cucharadita de goma xantana pesa aproximadamente 2,5 gramos y aporta una taza (250 ml) de agua a una concentración del 1%. [6] [10]
Para hacer una espuma, generalmente se usa goma de xantano al 0.2-0.8%. Cantidades mayores dan como resultado burbujas más grandes y espuma más densa. Polvo de clara de huevo (0,2–2,0%) con goma de xantano al 0,1–0,4% produce burbujas similares a las de jabón.
Salud
La evaluación de los trabajadores expuestos al polvo de goma xantana encontró evidencia de un vínculo con los síntomas respiratorios. [11]
El 20 de mayo de 2011, la FDA emitió un comunicado de prensa sobre SimplyThick, un aditivo espesante de alimentos que contiene goma xantana como ingrediente activo, advirtiendo a los padres, cuidadores y proveedores de atención médica que no alimenten con SimplyThick a bebés prematuros. [12] La preocupación es que el producto puede causar que los bebés prematuros sufran enterocolitis necrotizante . [ cita requerida ]
Seguridad
Según una revisión de seguridad de 2017 realizada por un panel científico de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), la goma xantana (aditivo alimentario europeo número E 415) se digiere ampliamente durante la fermentación intestinal y no causa efectos adversos , incluso en cantidades elevadas. [13] El panel de la EFSA no encontró ninguna preocupación sobre la genotoxicidad del consumo a largo plazo. [13] La EFSA concluyó que no existe ningún problema de seguridad para la población en general cuando se consume goma xantana como aditivo alimentario . [13]
Preparación
La goma xantana se produce mediante la fermentación de glucosa y sacarosa . [13] El polisacárido se prepara mediante la inoculación de las bacterias en una solución acuosa estéril de carbohidratos, una fuente de nitrógeno, fosfato dipotásico y algunos oligoelementos. [13] El medio está bien aireado y agitado, y el polímero de xantano se produce extracelularmente en el medio. Después de uno a cuatro días, el polímero se precipita del medio mediante la adición de alcohol isopropílico y el precipitado se seca y muele para dar un polvo que es fácilmente soluble en agua o salmuera. [13]
Está compuesto por unidades repetidas de pentasacárido, que comprenden glucosa , manosa y ácido glucurónico en la proporción molar 2: 2: 1. [13] [14]
Se ha desarrollado una cepa de X. campestris que crecerá con lactosa, lo que permite que se utilice para procesar suero , un producto de desecho de la producción de queso. Esto puede producir 30 g / L de goma xantana por cada 40 g / L de suero en polvo. La goma xantana derivada del suero se usa comúnmente en muchos productos comerciales, como champús y aderezos para ensaladas. [15]
Detalle de la biosíntesis
La síntesis se origina a partir de la glucosa como sustrato para la síntesis de los precursores de nucleótidos de azúcar UDP-glucosa , UDP-glucuronato y GDP-manosa que se requieren para construir la unidad de repetición de pentasacárido. [13] Esto vincula la síntesis de xantano con el metabolismo de los carbohidratos . Las unidades repetidas se acumulan en los portadores de lípidos de undecaprenilfosfato que están anclados en la membrana citoplasmática . [ cita requerida ]
Las glicosiltransferasas específicas transfieren secuencialmente los restos de azúcar de los precursores de xantano de azúcar de nucleótido a los portadores de lípidos. Los residuos de acetilo y piruvilo se agregan como decoraciones sin carbohidratos. Las unidades de repetición maduras se polimerizan y exportan de una manera que se asemeja al mecanismo de síntesis de polisacáridos dependiente de Wzy de Enterobacteriaceae . Los productos del grupo de genes de la goma de mascar impulsan la síntesis, polimerización y exportación de la unidad repetida. [dieciséis]
Referencias
- ^ "Sicherheitsdatenblatt des Herstellers Carl-Roth" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 18 de julio de 2011 . Consultado el 18 de abril de 2011 .
- ^ Whistler, Roy, L y BeMiller, James N., eds Industrial Gums: polisacáridos y sus derivados Academic Press (1973) ISBN 0-12-746252-X .
- ^ "Goma xantana KELZAN - CP Kelco" . cpkelco.com . CP Kelco. 18 de febrero de 2019 . Consultado el 18 de febrero de 2019 .
CP Kelco ofrece una gama de biopolímeros para espesar, suspender y estabilizar emulsiones y otros sistemas a base de agua. La línea de productos industriales de goma xantana KELZAN se puede utilizar para modificar la textura de productos industriales y estabilizar limpiadores domésticos, productos para el cuidado de telas, suspensiones, emulsiones de aceite en agua y espumas contra la separación.
- ^ Barrére, GC, CE Barber y MJ Daniels (1986) Intl. J. Macromoléculas biológicas, 8 (6): 372-374
- ^ Davidson, Robert L. (1980). Manual de gomas y resinas solubles en agua . McGraw Hill. ISBN 978-0-07-015471-1.
- ^ a b cocina, m. (2014). Goma xantana. Obtenido de la cocina modernista: "Goma xantana" . 2012-11-27. Archivado desde el original el 18 de junio de 2014 . Consultado el 21 de junio de 2014 .
- ^ "Glosario de campos petrolíferos - goma xantana" . www.glossary.oilfield.slb.com . Schlumberger. Archivado desde el original el 12 de febrero de 2017 . Consultado el 30 de abril de 2017 .
- ^ a b Kumar, A .; Rao, KM; Han, SS (2018). "Aplicación de goma de xantano como polisacárido en ingeniería de tejidos: una revisión". Polímeros de carbohidratos . 180 : 128-144. doi : 10.1016 / j.carbpol.2017.10.009 . PMID 29103488 .
- ^ Ye, Aiqian; Hemar, Yacine; Singh, Harjinder (25 de agosto de 2004). "Influencia de los polisacáridos en la tasa de coalescencia en emulsiones de aceite en agua formadas con proteínas de suero altamente hidrolizadas". Revista de Química Agrícola y Alimentaria . 52 (17): 5491–5498. doi : 10.1021 / jf030762o . ISSN 0021-8561 . PMID 15315390 .
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- ^ Tortora, GJ, Funke, BR y Case, CL (2010). Microbiología: Introducción, décima edición. San Francisco: Benjamin Cummings. Pág. 801.
- ^ Becker y Vorholter (2009). "Biosíntesis de xantano por bacterias Xanthomonas: una visión general de los datos bioquímicos y genómicos actuales". Producción microbiana de biopolímeros y precursores de polímeros . Prensa Académica Caister. ISBN 978-1-904455-36-3.