La goma xantana ( / ˈzænθən / ) es un polisacárido con muchos usos industriales, incluido como aditivo alimentario común . Es un agente espesante y estabilizador eficaz que evita que los ingredientes se separen. Se puede producir a partir de azúcares simples por fermentación y deriva su nombre de la especie de bacteria utilizada, Xanthomonas campestris .
La goma xantana fue descubierta por Allene Rosalind Jeanes y su equipo de investigación en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos , y puesta en producción comercial por CP Kelco bajo el nombre comercial Kelzan a principios de la década de 1960. [2] [3] Fue aprobada para su uso en alimentos en 1968 y es aceptada 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]
La goma xantana, al 1%, puede producir un aumento significativo en 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 al estabilizar la emulsión , aunque no es un emulsionante . La goma xantana también ayuda a suspender 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 xantana como aglutinante para mantener el producto uniforme. La goma xantana también ayuda a espesar los sustitutos de huevo comerciales hechos a partir 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 ni el sabor de los alimentos o bebidas en los niveles de uso típicos. [6] En la repostería sin gluten , la goma xantana se utiliza para dar a la masa o al batido la pegajosidad que de otro modo se lograría con gluten . En la mayoría de los alimentos, se utiliza en concentraciones del 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 y 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 de perforación a la superficie. La goma xantana proporciona una reología de "extremo bajo" mejorada . 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 expandido. Se ha agregado 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 gotitas . [9] La goma xantana se encuentra bajo investigación preliminar por sus posibles usos en ingeniería de tejidos para construir hidrogeles y andamios que favorezcan la formación de tejidos tridimensionales . [8] Además, la goma xantana tiolada (ver tiómeros ) ha mostrado potencial para la administración de fármacos , [10] [11] ya que mediante la unión covalente de grupos tiol a este polisacárido se pueden introducir altas propiedades mucoadhesivas y de mejora de la permeación. [12]
La viscosidad de las soluciones de goma xantana 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, el alimento se espesará nuevamente. En el aliño de ensaladas, la adición de goma xantana lo hace lo suficientemente espeso en reposo en la botella para mantener la mezcla bastante homogénea, pero las fuerzas de cizallamiento generadas por agitar y verter lo adelgazan, por lo que se puede verter fácilmente. Cuando sale de la botella, las fuerzas de cizallamiento se eliminan y se espesa nuevamente, por lo que se adhiere a la ensalada. La reología de las soluciones de agua xantana se vuelve viscoelástica a concentraciones más altas de goma xantana en agua. [13]
Cuanto mayor sea la concentración de goma xantana en un líquido, más espeso será. Se puede formar una emulsión con tan solo un 0,1 % (en peso). Si se aumenta la concentración 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 concentración del 1 % a una taza (250 ml) de agua. [6] [14]
Para hacer espuma, se suele utilizar entre un 0,2 % y un 0,8 % de goma xantana. Las cantidades mayores dan como resultado burbujas más grandes y una espuma más densa. El polvo de clara de huevo (entre un 0,2 % y un 2,0 %) con entre un 0,1 % y un 0,4 % de goma xantana produce burbujas similares a las de jabón.
Según una revisión de seguridad de 2017 realizada por un panel científico de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA), la goma xantana (número de aditivo alimentario europeo E 415) se digiere ampliamente durante la fermentación intestinal y no causa efectos adversos , incluso en cantidades elevadas. [15] El panel de la AESA no encontró ninguna preocupación sobre la genotoxicidad por el consumo a largo plazo. [15] La AESA concluyó que no existe ninguna preocupación de seguridad para la población general cuando la goma xantana se consume como aditivo alimentario . [15]
La goma xantana se produce por fermentación de glucosa y sacarosa . [4] El medio se airea y se agita bien, y el polímero 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 se muele para dar un polvo que es fácilmente soluble en agua o salmuera. [15]
Está compuesto de unidades repetidas de pentasacárido, que comprenden glucosa, manosa y ácido glucurónico en una proporción molar de 2:2:1. [15] [16]
Se ha desarrollado una cepa de X. campestris que crece en lactosa, lo que permite utilizarla 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 utiliza comúnmente en muchos productos comerciales, como champús y aderezos para ensaladas. [17]
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 son necesarios para construir la unidad repetida de pentasacárido. [15] Esto vincula la síntesis de xantano con el metabolismo de carbohidratos . Las unidades repetidas se construyen en portadores lipídicos de undecaprenilfosfato que están anclados en la membrana citoplasmática . [ cita requerida ]
Las glicosiltransferasas específicas transfieren secuencialmente las fracciones de azúcar de los precursores de la goma xantana del azúcar nucleótido a los transportadores lipídicos. Los residuos de acetilo y piruvilo se añaden como decoraciones no carbohidrato. Las unidades repetidas maduras se polimerizan y exportan de una manera similar al mecanismo de síntesis de polisacáridos dependiente de Wzy de Enterobacteriaceae . Los productos del grupo de genes gum impulsan la síntesis, polimerización y exportación de la unidad repetida. [18]
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 para estabilizar limpiadores domésticos, productos para el cuidado de telas, suspensiones, emulsiones de aceite en agua y espumas contra la separación.