La goma xantana ( / ˈ z æ n θ ə n / ) es un polisacárido con muchos usos industriales, incluso como aditivo alimentario común . Es un agente espesante y estabilizador eficaz que evita que los ingredientes se separen. Puede producirse a partir de azúcares simples mediante fermentación y debe su nombre a 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 CP Kelco la introdujo en la producción comercial con el nombre comercial Kelzan a principios de los años 1960. [2] [3] Fue aprobado para su uso en alimentos en 1968 y está aceptado como un 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 de la viscosidad de un líquido. [5]
En los alimentos, la goma xantana es común en aderezos y salsas para ensaladas. Ayuda a prevenir la separación del aceite estabilizando 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 suele contener goma xantana como aglutinante para mantener el producto uniforme. La goma xantana también ayuda a espesar los sustitutos comerciales del huevo elaborados con 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 personas 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 cocción sin gluten , la goma xantana se utiliza para darle a la masa la pegajosidad que de otro modo se lograría con el 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 a la superficie. La goma xantana proporciona una reología mejorada de "gama baja" . Cuando se detiene la circulación, los sólidos quedan 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 acuosos. [8] También se utiliza en emulsiones de aceite en agua para mejorar la coalescencia de las gotas . [9] La goma xantana está bajo investigación preliminar por sus usos potenciales en ingeniería de tejidos para construir hidrogeles y andamios que apoyan la formación de tejido tridimensional . [8] Además, la goma xantana tiolada (ver tiomeros ) 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 que mejoran 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 al mezclarlo, agitarlo o masticarlo, se adelgazará. Cuando se eliminen las fuerzas de corte, la comida volverá a espesarse. En el aderezo para 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 corte generadas al agitar y verter la diluyen, por lo que se puede verter fácilmente. Cuando sale de la botella, se eliminan las fuerzas cortantes y vuelve a espesarse, por lo que se adhiere a la ensalada. La reología de las soluciones acuosas de xantano 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 se volverá el líquido. Se puede formar una emulsión con tan solo 0,1% (en peso). Al aumentar la concentración de goma se obtiene una emulsión más espesa y estable con hasta un 1% de goma xantana. Una cucharadita de goma xantana pesa alrededor de 2,5 gramos y equivale a una taza (250 ml) de agua a una concentración del 1%. [6] [14]
Para hacer una espuma, normalmente se utiliza goma xantana entre un 0,2% y un 0,8%. Cantidades mayores dan como resultado burbujas más grandes y una espuma más densa. La clara de huevo en polvo (0,2–2,0%) con 0,1–0,4% de goma xantana produce burbujas similares a las de jabón.
Según una revisión de seguridad realizada en 2017 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 con una ingesta elevada. [15] El panel de la EFSA no encontró preocupación alguna sobre la genotoxicidad del consumo a largo plazo. [15] La EFSA concluyó que no existe ningún problema de seguridad para la población general cuando se consume goma xantana como aditivo alimentario . [15]
La goma xantana se produce por la fermentación de glucosa y sacarosa . [ cita necesaria ] 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 se muele para dar un polvo que es fácilmente soluble en agua o salmuera. [15]
Está compuesto por 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 crecerá con lactosa, lo que permite utilizarla para procesar el 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. [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 se requieren para construir la unidad repetida de pentasacárido. [15] Esto vincula la síntesis de xantano con el metabolismo de los carbohidratos . Las unidades repetidas se acumulan en transportadores lipídicos de undecaprenilfosfato que están anclados en la membrana citoplasmática . [ cita necesaria ]
Glicosiltransferasas específicas transfieren secuencialmente los restos de azúcar de los precursores de nucleótidos de azúcar xantano a los transportadores lipídicos. Se añaden residuos de acetilo y piruvilo como decoraciones sin carbohidratos. Las unidades repetidas 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 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 estabilizar limpiadores domésticos, productos para el cuidado de telas, suspensiones, emulsiones de aceite en agua y espumas contra la separación.