Quelles sont les applications de la gomme xanthane dans l'alimentation ?

La gomme xanthane est une unité répétitive de pentasaccharide composée de D-glucose, de D-mannose, d'acide D-glucuronique, d'acide acétique et d'acide pyruvique. Le rapport molaire entre le glucose, le mannose et l'acide glucuronique est de 2,8:3,0:2,0. La gomme xanthane est fabriquée à partir d'un milieu de fermentation contenant des sucres (tels que le glucose, le saccharose, l'amidon, l'amidon hydrolysé, etc.), en présence d'une source d'azote appropriée, d'hydrogénophosphate dipotassique et d'une quantité appropriée d'oligo-éléments, par l'action de la souche Xanthomonas campestris, par fermentation, puis après extraction, séchage, broyage et autres processus. La gomme xanthane est insipide, inodore, non toxique, propre à la consommation et soluble dans l'eau. Dans la solution aqueuse, elle se présente sous forme de polyanion et possède des propriétés physiques et chimiques uniques. Dans la production industrielle, elle est principalement utilisée comme épaississant, mais peut également être utilisée comme agent de suspension, émulsifiant, stabilisateur. Jusqu'à présent, la gomme xanthane est considérée comme la plus performante des colles biologiques internationales. Elle est utilisée dans un grand nombre d'aliments, de jus, de boissons, d'aliments pour animaux, de produits de maquillage, de médicaments, de céramiques, de feux, de pétrole et d'autres industries, et son potentiel de croissance du marché dépasse celui de toutes les gommes hydrophiles. Cet article résume la structure, les propriétés et la production de la gomme xanthane, et décrit l'application de la gomme xanthane dans l'industrie alimentaire.
Structure
La gomme xanthane est une poudre blanc cassé ou beige clair, composée de cinq répétitions d'unités de sucre, sa chaîne principale est la même que celle de la cellulose, c'est-à-dire que par la liaison glycosidique β-1,4 reliée au glucose, trois monosaccharides reliés forment sa chaîne latérale : le mannose, le glucose et le mannose. Le mannose lié à la chaîne principale est généralement modifié par un groupe acétyle, le mannose à l'extrémité de la chaîne latérale est modifié par une réaction acétale avec l'acide pyruvique, et le glucose au milieu est oxydé en acide glucuronique.
Outre sa structure primaire régulière, la gomme xanthane possède également une structure secondaire. Comme l'ont montré la diffraction des rayons X et la microscopie électronique, les molécules de gomme xanthane forment une structure hélicoïdale régulière par liaison hydrogène. Entre la structure en double hélice, la force faible et la formation d'une structure tridimensionnelle en forme de filet constituent la structure tertiaire de la gomme xanthane, qui existe sous forme de cristaux liquides en solution aqueuse.
Propriétés
La gomme xanthane, connue sous le nom de "glutamate monosodique industriel", est actuellement le polysaccharide microbien le plus largement utilisé et produit à la plus grande échelle au monde. Elle possède les propriétés suivantes.
(1) La gomme xanthane est insipide, inodore, très sûre et très visqueuse. La viscosité de la solution aqueuse de 1% est équivalente à 100 fois celle de la gélatine ; elle peut donc être utilisée comme un bon agent épaississant et stabilisant.
(2) Propriétés rhéologiques uniques : sous l'action du cisaillement, la viscosité de la solution diminue rapidement ; une fois l'action du cisaillement levée, la viscosité de la solution est immédiatement rétablie ; cette caractéristique donne un bon goût aux aliments tels que les crèmes glacées, les saucisses au jambon, les jus de fruits et les boissons à base de protéines végétales, ainsi qu'aux produits de boulangerie. Cette propriété permet également à la gomme xanthane d'être largement utilisée dans le forage pétrolier et l'exploitation minière.
(2) Bonne stabilité thermique, dans une large gamme de températures (a 18-130 ℃) pour maintenir la fonction unique, est la production d'aliments congelés et de produits de boulangerie, un bon matériau auxiliaire.
(4) Stabilité à l'acide et à l'alcali, sa viscosité n'est pratiquement pas affectée par l'acide et l'alcali, et il peut conserver ses caractéristiques d'origine dans la plage des valeurs PH 1-12, ce qui lui confère un large éventail d'applications.
(5) Effet antioxydant et anti-enzymatique extrêmement puissant, même en présence d'hypochlorite, de peroxyde d'hydrogène, les enzymes biologiquement actives peuvent encore jouer un rôle dans les conditions.
(6) Large éventail de compatibilité. Avec la gomme de guar, le mélange de gomme de caroube peut produire un effet synergique bénéfique. Cette gomme structurelle peut produire une gélification dans certaines conditions.
(7) En présence de fortes concentrations de sels et de sucres, il conserve un système d'épaississement stable.
(8) Bonne suspension des particules solides insolubles et des gouttelettes d'huile.
(9) Stabilité aux micro-ondes. Le système stabilisé a été formé, même dans le four à micro-ondes, la congélation et la décongélation n'auront pas d'effet sur ses performances.
(10) Bonne compatibilité avec les sels, les acides et les bases, bonne réactivité avec le galacto-monomannan.
Production
Production de souches de gomme xanthane : les souches de production de gomme xanthane de plusieurs espèces du genre Xanthomonas, la production industrielle actuelle de souches est principalement la pourriture noire du chou frisé Xanthomonas, en plus de la Xanthomonas du soja, la Xanthomonas de la mauve et la Xanthomonas de la carotte peuvent également être utilisées comme souches de fermentation.
La figure ci-dessous est une esquisse du processus de production de la gomme xanthane, la production de gomme xanthane est affectée par la composition du milieu, les conditions du milieu (température, valeur PH, oxygène dissous, etc.), le type de réacteur, le mode de fonctionnement (continu ou intermittent) et d'autres facteurs. La souche peut se développer à 25 ℃ ~ 30 ℃, la température optimale de fermentation étant de 28 ℃, des chercheurs ont proposé une température spécifique et un taux de croissance de la relation entre l'équation. Extraction de la gomme xanthane : En comparaison, le coût de la récupération du produit à partir du bouillon de fermentation est élevé. En général, les composants du bouillon de fermentation final sont les suivants : gomme xanthane : 10-30 L, cellules : 1-10 g/L, nutriments résiduels 3-10 L, et autres métabolites. En raison de la présence de fortes concentrations de gomme xanthane, la concentration de la solution est très élevée, ce qui accroît la difficulté de l'opération d'extraction ; il est donc conseillé de procéder d'abord à la dilution. Les principales étapes de l'extraction comprennent la précipitation des cellules, la précipitation de la gomme xanthane, la déshydratation, le séchage et le broyage.
Application dans l'alimentation
La gomme xanthane a été acceptée comme additif alimentaire dans de nombreux pays. Dans les boissons, les pâtisseries, les gelées, les conserves, les fruits de mer, la transformation de la viande et d'autres domaines, elle est devenue un important stabilisateur, agent suspensif, émulsifiant, agent épaississant, adhésif et matériaux de transformation de haute qualité à forte valeur ajoutée. Les caractéristiques spécifiques du produit peuvent être résumées comme suit.
(1) stabilisateur alimentaire épaississant résistant à l'acide et au sel, utilisé dans une variété de boissons à base de jus de fruits, de concentrés de jus de fruits, d'assaisonnements (tels que la sauce soja, la sauce d'huître, la sauce salade) dans l'alimentation. L'effet stabilisant de la gomme xanthane est nettement supérieur à celui des autres gommes, elle a une forte stabilité thermique, la stérilisation générale à haute température n'a pas d'impact sur elle, elle peut être utilisée dans une variété de boissons à base de jus de fruits, de boissons aux fruits, de boissons à base de protéines végétales, etc., la quantité de 0,08 à 0,3.
La gomme xanthane présente une excellente résistance au sel, à l'acide et à l'alcali et peut remplacer complètement les épaississants traditionnels dans la sauce soja, l'amidon, etc., surmonter les défauts de la précipitation de l'amidon et rendre la sauce soja délicate et uniforme, améliorer l'accrochage et la coloration, et prolonger la durée de conservation. La confiture, la sauce de soja et d'autres sauces de modification de goût, avec la gomme xanthane comme stabilisateur épaississant, de sorte que le corps de la sauce soit uniforme, bien enrobé, non agglomérant, facile à remplir, et que le goût soit amélioré.
(2) émulsifiant alimentaire comme émulsifiant pour une variété de boissons protéinées, de boissons lactées, pour empêcher la stratification de l'huile et de l'eau et améliorer la stabilité des protéines, pour empêcher la précipitation des protéines, mais aussi sa capacité d'émulsification comme agent moussant et stabilisateur de mousse, comme pour la fabrication de la bière et ainsi de suite. Après l'ajout de 0,02% de gomme xanthane dans le système d'émulsification dominé par les protéines de légumineuses, l'émulsification est considérablement améliorée, et le système mélangé présente un taux de cisaillement élevé et des caractéristiques de haute viscosité induite par la chaleur.
(3) En tant que charge stable à haute viscosité, la gomme xanthane peut être largement utilisée dans toutes sortes d'en-cas, de pains, de biscuits, de bonbons et d'autres produits alimentaires, sans modifier la saveur traditionnelle de l'aliment, en partant du principe que l'aliment a une rétention de forme supérieure, une durée de conservation plus longue, un meilleur goût, et qu'elle est propice à la diversification de ces produits alimentaires et à la production à l'échelle industrielle. Dans la production de divers aliments congelés, la gomme xanthane a pour rôle d'empêcher la perte d'eau, de retarder le vieillissement et d'allonger la durée de conservation.
(4) Stabilisateur d'émulsion alimentaire en tant que stabilisateur d'émulsion appliqué aux aliments congelés, dans les crèmes glacées, la gomme xanthane peut ajuster la viscosité du mélange, pour lui donner une composition uniforme et stable, un tissu lisse et doux, en raison de la viscosité et de la température de la gomme xanthane et des propriétés de cisaillement de la relation entre la plasticité et les propriétés de cisaillement, Ainsi, lors de la transformation, lorsque la viscosité diminue, la résistance diminue, ce qui favorise le processus, et lors de la phase de refroidissement du vieillissement, la viscosité se rétablit, ce qui permet d'améliorer le taux d'expansion, d'empêcher la formation de gros cristaux de glace dans l'organisation de la crème glacée, de sorte que le goût de la crème glacée soit lubrifié et délicat.
En même temps, il améliore la stabilité du produit à la congélation et à la décongélation, et lors de la fonte de la crème et de l'eau mélangées uniformément, il n'y aura pas de phénomène de séparation de la bouillie. Temps de vieillissement général 2 ~ 3h. Dosage de 0.2% ~ 0.4%.
(5) Adhésif alimentaire La gomme xanthane peut être constituée de certaines substances en poudre solubles dans l'eau, telles que le fucoidan sodique, la caséine, la méthylcellulose et le sel de sodium de la cellulose de polyéthylène glycol, réticulées pour former un adhésif. Cet adhésif destiné à la transformation des aliments peut jouer un rôle dans l'amélioration de la texture afin d'accroître le rôle du film. En utilisant cette propriété de la gomme xanthane, il est possible de fabriquer des pâtes granuleuses. Par rapport à la pâte traditionnelle, la dispersion de la pâte à base de gomme xanthane est faible, l'uniformité et la solubilité élevée, la fluidité et les performances de remplissage sont bonnes, car la conservation des solides n'est pas cohésive et elle est excellente.
(6) La gomme xanthane dans l'application de la transformation alimentaire spécifique ① La gomme xanthane sur la qualité des nouilles (1) La gomme xanthane sur la formation du gluten est maintenant la première à renforcer la tendance à l'affaiblissement, ce qui affecte le taux de rétention d'eau affectera le gluten d'autres indicateurs. (2) La gomme xanthane a un meilleur effet sur l'amélioration des propriétés de la farine et a un effet d'affaiblissement sur les propriétés de traction. (3) La gomme xanthane a peu d'effet sur le potentiel de gonflement de l'amidon et entraîne une diminution régulière de la température d'empâtage de la farine, la viscosité maximale étant atteinte avec une addition de colloïdes de 0,2. (4) La gomme xanthane a une bonne influence sur les caractéristiques de cuisson ; avec l'augmentation de la proportion de colloïdes, les caractéristiques de cuisson des indicateurs diminuent. (5) L'ajout de colloïdes a augmenté la dureté, l'adhérence et la mastication de la texture des nouilles, et l'adhérence et l'élasticité, la liaison et la récupération ont diminué par rapport au blanc.
② Amélioration de la qualité de la viande bovine La gomme xanthane pour améliorer la rétention d'eau de la viande bovine est principalement basée sur deux aspects, l'un est que la gomme xanthane elle-même est un colloïde hydrophile, l'infiltration des tissus de la viande bovine peut améliorer la capacité de rétention d'eau du muscle ; le second est que la rétention d'eau de la viande peut être exprimée par la structure gélatineuse des protéines et l'électricité statique, dont les protéines structurelles du muscle dans la myosine a un rôle décisif dans sa rétention d'eau.
La valeur du pH est un paramètre important pour mesurer la qualité de la viande bovine, qui affecte non seulement l'appétence, la tendreté, la perte à la cuisson et la durée de conservation de la viande bovine, mais qui est également en corrélation étroite avec la force de rétention d'eau, la couleur de la viande et la saveur de la viande bovine. Si le pH du muscle est proche du point isoélectrique des protéines (5,0 ~ 5,5), la résistance mécanique de la viande est la plus grande, la tendreté est médiocre et le système de force de rétention d'eau est également plus faible. La production exige généralement que le pH de la viande s'écarte de son point isoélectrique. Le trempage de la viande de bœuf dans une solution de gomme xanthane augmente le pH de son muscle ; par conséquent, l'ajout de gomme xanthane sera bénéfique pour améliorer la rétention d'eau et les qualités texturales de la viande de bœuf.
La force de cisaillement maximale de la viande de bœuf peut refléter la tendreté de la viande de bœuf, plus la force de cisaillement est faible, meilleure est la tendreté. Par conséquent, une solution de trempage de gomme xanthane de 0,5% peut améliorer la tendreté de la viande de bœuf. La raison peut en être la suivante : la gomme xanthane peut chélater le Ca2+, ce qui peut induire le transfert du Ca2+ dans les myocytes vers le sarcoplasme, activant ainsi l'enzyme activant le calcium dans le sarcoplasme et favorisant l'hydrolyse des protéines musculaires, ce qui entraîne la désintégration des lignes en z dans la structure des fibres musculaires jusqu'à leur disparition, ainsi que la rupture des articulations musculaires et la fragmentation des myofibrilles, ce qui rajeunit les muscles.
Résumer
La solution aqueuse de gomme xanthane possède des propriétés rhéologiques uniques - dilution par cisaillement, avec l'augmentation du taux de cisaillement, la viscosité apparente de la solution diminue de manière significative ; viscosité, à des concentrations plus faibles, c'est-à-dire une viscosité plus importante ; bonne solubilité dans l'eau, stabilité thermique et acido-basique, et une variété de sels ont une bonne compatibilité. Ces nombreuses caractéristiques permettent de contrôler le comportement rhéologique du produit et d'améliorer considérablement la texture, le goût et l'apparence des aliments, ainsi que leur valeur commerciale, de sorte que les perspectives d'application dans l'alimentation sont très vastes.