Ксантановая камедь
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Е 415 | |
| Идентификаторы | |
| ХимическийПаук |
|
| Информационная карта ECHA | 100.031.255 |
| Номер ЕС |
|
| номер Е | Е415 (загустители, ...) |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 35 Н 49 О 29 (мономер) | |
| Молярная масса | 933.748 g·mol −1 |
| Опасности | |
| Паспорт безопасности (SDS) | Паспорт безопасности |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Ксантановая камедь ( / ˈ z æ n θ ə n / ) представляет собой полисахарид , имеющий множество промышленных применений, в том числе в качестве обычной пищевой добавки . Это эффективный загуститель и стабилизатор , предотвращающий разделение ингредиентов. Его можно производить из сахаров путем ферментации , а свое название он получил от вида бактерий простых используемого Xanthomonas Campestris .
История
[ редактировать ]Ксантановая камедь была открыта Аллен Розалинд Джинс и ее исследовательской группой в Министерстве сельского хозяйства США и введена в коммерческое производство компанией CP Kelco под торговой маркой Kelzan в начале 1960-х годов. [2] [3] Он был одобрен для использования в пищевых продуктах в 1968 году и признан безопасной пищевой добавкой в США, Канаде, европейских странах и многих других странах под номером E E415 и номером CAS 11138-66-2.
Ксантановая камедь получила свое название от вида бактерий, используемых в процессе ферментации, Xanthomonas Campestris . [4]
Использование
[ редактировать ]Ксантановая камедь, 1%, может привести к значительному увеличению вязкости жидкости . [5]
В пищевых продуктах ксантановая камедь часто встречается в заправках для салатов и соусах. Он помогает предотвратить отделение масла за счет стабилизации эмульсии , хотя и не является эмульгатором . Ксантановая камедь также помогает суспендировать твердые частицы, такие как специи. Ксантановая камедь помогает создать желаемую текстуру многих видов мороженого. Зубная паста часто содержит ксантановую камедь в качестве связующего вещества, обеспечивающего однородность продукта. Ксантановая камедь также помогает загустить коммерческие заменители яиц, изготовленные из яичных белков, чтобы заменить жир и эмульгаторы, содержащиеся в желтках. Это также предпочтительный метод загущения жидкостей для людей с нарушениями глотания, поскольку он не меняет цвет и вкус продуктов питания или напитков при обычных уровнях использования. [6] При выпечке без глютена ксантановая камедь используется для придания тесту липкости, которая в противном случае была бы достигнута с помощью глютена . В большинстве пищевых продуктов он используется в концентрации 0,5% или менее. Ксантановая камедь используется в широком спектре пищевых продуктов, таких как соусы, заправки, продукты из мяса и птицы, хлебобулочные изделия, кондитерские изделия, напитки, молочные продукты и другие.
В нефтяной промышленности ксантановая камедь в больших количествах используется для загущения бурового раствора . [7] Эти жидкости выносят твердые частицы, вырезанные буровым долотом, на поверхность. Ксантановая камедь обеспечивает улучшенную реологию «низкого уровня» . Когда циркуляция прекращается, твердые частицы остаются во взвешенном состоянии в буровом растворе. Широкое использование горизонтального бурения и потребность в хорошем контроле выбуриваемой твердой фазы привели к его более широкому использованию. Его добавляют в бетон , заливаемый под водой, для увеличения его вязкости и предотвращения вымывания .
В косметике ксантановую камедь используют для приготовления водных гелей. [8] Он также используется в эмульсиях масло в воде для улучшения коалесценции капель . [9] Ксантановая камедь находится на стадии предварительных исследований на предмет ее потенциального использования в тканевой инженерии для создания гидрогелей и каркасов, поддерживающих формирование трехмерных тканей. [8] Кроме того, тиолированная ксантановая камедь (см. «Тиомеры ») продемонстрировала потенциал для доставки лекарств . [10] [11] поскольку за счет ковалентного присоединения тиоловых групп к этому полисахариду могут быть приданы высокие мукоадгезивные свойства и усиление проницаемости. [12]
Сдвиговое истончение
[ редактировать ]Вязкость растворов ксантановой камеди снижается с увеличением скорости сдвига. Это называется сдвиговым истончением или псевдопластичностью. Это означает, что продукт, подвергнутый сдвигу, будь то в результате смешивания, встряхивания или жевания, станет жидким. Когда силы сдвига исчезнут, пища снова загустеет. В заправке для салата добавление ксантановой камеди делает ее достаточно густой в состоянии покоя в бутылке, чтобы смесь оставалась достаточно однородной, но силы сдвига, возникающие при встряхивании и разливании, разжижают ее, поэтому ее можно легко разлить. Когда он выходит из бутылки, силы сдвига устраняются, и он снова загустевает, поэтому прилипает к салату. Реология водных растворов ксантана становится вязкоупругой при более высоких концентрациях ксантановой камеди в воде. [13]
Используемые концентрации
[ редактировать ]Чем выше концентрация ксантановой камеди в жидкости, тем гуще становится жидкость. Эмульсия может быть образована при содержании всего лишь 0,1% (по массе). Увеличение концентрации камеди дает более густую и стабильную эмульсию до 1% ксантановой камеди. Чайная ложка ксантановой камеди весит около 2,5 граммов и доводит ее концентрацию до 1% в одной чашке (250 мл) воды. [6] [14]
Для изготовления пены обычно используют 0,2–0,8% ксантановую камедь. Большие количества приводят к образованию более крупных пузырьков и более плотной пены. Порошок яичного белка (0,2–2,0%) с 0,1–0,4% ксантановой камеди образует пузыри, похожие на мыльные.
Безопасность
[ редактировать ]Согласно обзору безопасности, проведенному научной группой Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов (EFSA) в 2017 году, ксантановая камедь (европейская пищевая добавка номер E 415) хорошо переваривается во время кишечного брожения и не вызывает побочных эффектов даже при больших количествах потребления. [15] Комиссия EFSA не выявила никаких опасений по поводу генотоксичности при длительном употреблении. [15] EFSA пришло к выводу, что употребление ксантановой камеди в качестве пищевой добавки не представляет опасности для населения в целом . [15]
Подготовка
[ редактировать ]камедь производится путем ферментации глюкозы . и сахарозы Ксантановая [4] Среду хорошо аэрируют и перемешивают, и ксантановый полимер вырабатывается в среде внеклеточно. Через один-четыре дня полимер осаждается из среды добавлением изопропилового спирта , осадок сушат и измельчают с получением порошка, легко растворимого в воде или рассоле. [15]
Он состоит из повторяющихся единиц пентасахарида, включающих глюкозу, маннозу и глюкуроновую кислоту в молярном соотношении 2:2:1. [15] [16]
Был разработан штамм X. Campestris , который будет расти на лактозе, что позволяет использовать его для переработки сыворотки , отхода производства сыра. При этом на каждые 40 г/л порошковой сыворотки можно получить 30 г/л ксантановой камеди. Ксантановая камедь, полученная из сыворотки, обычно используется во многих коммерческих продуктах, таких как шампуни и заправки для салатов. [17]
Деталь биосинтеза
[ редактировать ]Синтез происходит из глюкозы как субстрата для синтеза предшественников сахарных нуклеотидов УДФ-глюкозы , УДФ-глюкуроната и ВВП-маннозы , которые необходимы для построения повторяющейся единицы пентасахарида. [15] Это связывает синтез ксантана с углеводным обменом . Повторяющиеся единицы формируются на липидных носителях ундекапренилфосфата, которые закрепляются в цитоплазматической мембране . [ нужна ссылка ]
Специфические гликозилтрансферазы последовательно переносят сахарные фрагменты нуклеотидных сахаров-предшественников ксантана на липидные носители. Ацетильные и пировиловые остатки добавляются в качестве неуглеводных украшений. Зрелые повторяющиеся единицы полимеризуются и экспортируются способом, напоминающим Wzy-зависимый механизм синтеза полисахаридов Enterobacteriaceae . Продукты кластера генов камеди стимулируют синтез, полимеризацию и экспорт повторяющихся единиц. [18]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Sicherheitsdatenblatt des Herstellers Carl-Roth» [Паспорт безопасности от производителя Carl-Roth] (PDF) (на немецком языке). Архивировано (PDF) из оригинала 18 июля 2011 г. Проверено 18 апреля 2011 г.
- ^ Уистлер Р.Л., БеМиллер Дж.Н. (1973). Промышленные камеди, полисахариды и их производные (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-746252-3 .
- ^ «КЕЛЗАН Ксантановая камедь – CP Kelco» . cpkelco.com . КП Келко. 18 февраля 2019 г. . Проверено 18 февраля 2019 г.
CP Kelco предлагает ряд биополимеров для загущения, суспендирования и стабилизации эмульсий и других систем на водной основе. Линия промышленных продуктов ксантановой камеди KELZAN может использоваться для изменения текстуры промышленных продуктов и для стабилизации бытовых чистящих средств, средств по уходу за тканями, суспензий, эмульсий типа «масло в воде» и пен от расслоения.
- ^ Перейти обратно: а б Баррер Г.К., Барбер С.Э., Дэниелс М.Дж. (декабрь 1986 г.). «Молекулярное клонирование генов, участвующих в производстве внеклеточного полисахарида ксантана Xanthomonas Campestris pv. Campestris». Международный журнал биологических макромолекул . 8 (6): 372–374. дои : 10.1016/0141-8130(86)90058-9 .
- ^ Дэвидсон Р.Л. (1980). Справочник по водорастворимым камедам и смолам . МакГроу Хилл. ISBN 978-0-07-015471-1 .
- ^ Перейти обратно: а б кухня, м. (2014). Ксантановая камедь. Из модернистской кухни: «Ксантановая камедь» . 27 ноября 2012 г. Архивировано из оригинала 18 июня 2014 г. Проверено 21 июня 2014 г.
- ^ «Нефтепромысловый словарь - ксантановая камедь» . www.glossary.oilfield.slb.com . Шлюмберже. Архивировано из оригинала 12 февраля 2017 года . Проверено 30 апреля 2017 г. .
- ^ Перейти обратно: а б Кумар А., Рао К.М., Хан С.С. (январь 2018 г.). «Применение ксантановой камеди в качестве полисахарида в тканевой инженерии: обзор». Углеводные полимеры . 180 : 128–144. дои : 10.1016/j.carbpol.2017.10.009 . ПМИД 29103488 .
- ^ Йе А, Хемар Й, Сингх Х (август 2004 г.). «Влияние полисахаридов на скорость коалесценции в эмульсиях масло в воде, образованных высокогидролизованными сывороточными белками». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 52 (17): 5491–5498. дои : 10.1021/jf030762o . ПМИД 15315390 .
- ^ Бхатия М., Ахуджа М., Мехта Х. (октябрь 2015 г.). «Тиоловая дериватизация ксантановой камеди и ее оценка как мукоадгезивного полимера». Углеводные полимеры . 131 : 119–124. дои : 10.1016/j.carbpol.2015.05.049 . ПМИД 26256167 .
- ^ Альхаками Н.А., Навин Н.Р., Горитьала С., Куракула М., Хосни К.М., Сафхи А.Ю. и др. (август 2022 г.). «Разработка новых S-защитных мукоадгезивных таблеток на тиолированной основе для репаглинида: фармакокинетическое исследование» . Полимеры . 14 (17): 3529. doi : 10.3390/polym14173529 . ПМЦ 9460926 . ПМИД 36080604 .
- ^ Лейхнер С., Йелькманн М., Бернкоп-Шнурх А. (2019). «Тиолированные полимеры: биоинспирированные полимеры, использующие одну из наиболее важных мостиковых структур в природе». Обзоры расширенной доставки лекарств . 151–152: 191–221. дои : 10.1016/j.addr.2019.04.007 . ПМИД 31028759 . S2CID 135464452 .
- ^ Бирун М.Х., Хаворт Л., Абдолнежад Х., Хосрави А., Агравал П., Макхейл Г. и др. (апрель 2023 г.). «Динамика воздействия неньютоновских капель на супергидрофобные поверхности» . Ленгмюр . 39 (16): 5793–5802. doi : 10.1021/acs.langmuir.3c00043 . ПМЦ 10134492 . ПМИД 37041655 .
- ^ Рубензал М. «Ксантановая камедь: преодолейте странное, и это волшебно» . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 2 января 2016 г. Тесты и измерения ксантановой камеди
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Мортенсен А., Агилар Ф., Кребелли Р., Ди Доменико А., Фрутос М.Дж., Галтье П. и др. (июль 2017 г.). «Переоценка ксантановой камеди (Е 415) как пищевой добавки» . Журнал EFSA . 15 (7). Европейское управление по безопасности пищевых продуктов: e04909. дои : 10.2903/j.efsa.2017.4909 . ПМК 7009887 . PMID 32625570 .
- ^ Гарсиа-Очоа Ф., Сантос В.Е., Касас Х.А., Гомес Э. (ноябрь 2000 г.). «Ксантановая камедь: производство, извлечение и свойства». Достижения биотехнологии . 18 (7): 549–579. дои : 10.1016/S0734-9750(00)00050-1 . ПМИД 14538095 .
- ^ Тортора Г.Дж., Функе Б.Р., Дело К.Л. (2010). Микробиология: Введение (10-е изд.). Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс. п. 801.
- ^ Беккер А., Форхолтер Ф.Дж. (2009). «Биосинтез ксантана бактериями Xanthomonas: обзор современных биохимических и геномных данных». В Реме Б.Х. (ред.). Микробное производство биополимеров и полимерных предшественников . Кайстер Академик Пресс. ISBN 978-1-904455-36-3 .
Виды углеводов |
|---|
