ксантановая камедь

Xanthan Gum

В начале 60-х годов успехи биотехнологии обеспечили широкое применение микробных полисахаридов, часто называемых биополимерами, и промывочных жидкостей на их основе. В настоящее время микробные полисахариды находят широкое применение в самых различных сферах человеческой деятельности: медицине, фармацевтической, пищевой, химической промышленности, в сельском хозяйстве и других отраслях.
Полисахариды — макромолекулярные углеводы общей формулы CnOnH2m, не содержащие неуглеводные компоненты и построенные из остатков моносахаридов. Наибольшую популярность приобрели продукты на основе ксантана, внеклеточного полисахарида бактерии Xanthomonas Campestris, выпускаемые под разными торговыми марками.

INCI: Xanthan Gum
Синонимы: Xanthum Gum, Xantan Gum, gummi xanthanum, Corn Sugar Gum, ксантановая смола, ксантановая камедь, ксантановая резина
Описание: Ксантан - биополимер, состоящий из повторяющихся фрагментов, содержащих пять сахаристых остатков: два глюкозных остатка, два манозных остатка и один остаток глюкуроновой кислоты, частично этерифицированный уксусной и пировиноградной кислотами. Молекулярную массу и свойства ксантана можно регулировать, изменяя условия жизнедеятельности микроорганизмов. Ксантановая камедь - внеклеточный полисахарид, продукт особого типа брожения. Микроорганизмы вида Xanthomonas campetris в процессе жизнедеятельности в результате сложного ферментативного процесса выделяют данный тип камеди на внешней поверхности клеточной стенки, и камедь попадает в окружающую среду. Молекула ксантановой камеди имеет сложную структуру – главная цепь полимера идентична строению целлюлозы (1-4–β-гликопираноза). В структуру ответвлений – трисахаридных цепей, входят глюкоза, манноза и глюкуроновая кислота, ацетильные и пировинограднокислые (пируватные) группы. Количество последних определяет вязкость водных растворов с ксантаном. Молекулы ксантана в водных растворах склонны к самоассоциации и с повышением ионной силы раствора или концентрации полисахарида формируется гель. Он представляет собой трехмерную сетку, образованную из двойных спиралей ксантана, связанных межмолекулярными водородными связями.
Происхождение: Камедь ксантана - это природный полисахарид, который был открыт в конце 50-х годов во время научных исследований по промышленному использованию микробных биополимеров на базе научно-исследовательской лаборатории департамента сельского хозяйства США. Научные исследования показали, что бактерия Xanthomonas Campestris, обнаруженная в растениях семейства капусты, вырабатывает высокомолекулярный защитный полисахарид, который действует как естественный стабилизатор или загуститель. Этот полисахарид назвали камедью ксантана, он проявляет интересные свойства с технологической точки зрения. Камедь ксантана нашла своё широкое применение в пищевой отрасли.
Метод получения: ксантан вырабатываются микробиологическим способом в гидрокарбонатной среде с добавкой протеина и неорганического азота. Этот биополимер — внеклеточная слизь, образующаяся на поверхности ячейки. Сброженную питательную среду пастеризуют для удаления микробов, осаждают спиртом, или очищают методом микрофильтрации. Состав и структура ксантановой камеди, изготовленной в промышленных условиях, идентичны характеристикам камеди, полученной в процессе культивирования микроорганизмов вида Xanthomonas campetris в естественной среде обитания.

Характеристики:
Химическая формула: (C35H49O29)n)
Внешний вид: порошок белого или кремового цвета
Запах: без запаха
Вязкость: 1200 - 1800 ф (1% KCl)
рН: 6,0-8,0
Растворимость: растворим в холодной и горячей воде, растворах сахара, соли и молоке, нерастворим в маслах
Заряд: анионный

Стабильность и совместимость: Раствор ксантана устойчив к ферментам, спиртам, ПАВ, кислотам (кроме соляной) и щелочам, высоким (до 120ºС) и низким (до -18ºС) температурам. В смеси с другими камедями эффект загущения выше, чем для каждого загустителя в отдельности. Для раствора ксантана характерны высокие значения вязкости в диапазоне pH от 2 до 12 и псевдопластичности.
Совместим с анионными и неионными соединениями. Осаждается катионными соединениями.
Совместим с водными растворами органических соединений. Осаждается 80% этиловым спиртом и изопропанолом. Растворы ксантана устойчивы в присутствии 30% глицерина, гликолей, этилового и изопропилового спирта.
Совместим с органическими и минеральными кислотами, соляная кислота разрушает ксантан. Выдерживает длительное присутствие 10% лимонной кислоты, 20% и 10% — уксусной, 5% серной кислот. Растворы сохраняют реологические свойства в присутствии гидроксида натрия и силиката натрия. Загущает большинство солевых растворов. В присутствии 5–20% NaCl, KCl, CaCl2 или MgCl2 вязкость 0,5% раствора ксантана возрастает на 10%.
Несовместим с ЭКГ ( выпадает в осадок, образуя хлопья)

Свойства: Одним из самых замечательных свойств ксантана является его способность производить значительное увеличение вязкости жидкости при добавлении очень малого его количества, порядка 1%. Молекулы ксантана адсорбируют воду с образованием трехмерной сетки из двойных спиралей ксантана, по структуре близкой с гелем, но отличающейся меньшей вязкостью. В связи с этим, ксантан обычно используют как загуститель или стабилизатор, а не гелеобразователь. Способность ксантановой камеди к долговременной стабилизации растворов, то есть к удерживанию частиц в суспензии, важна при использовании этого вещества в продуктах с длительными сроками хранения для предотвращения, образования осадка или расслоения.
* Высокая вязкость при низкой концентрации и скорости сдвига;
* Устойчивость к влиянию ферментов, солей, кислот, оснований;
* Устойчивость к изменениям ионной силы, температуры;
* Постоянная высокая вязкость в широком диапазоне рН от 2 до 12;
* Высокая псевдопластичность (при увеличении сдвигового усилия резко понижается вязкость, после снятия усилия начальная вязкость восстанавливается почти мгновенно);
* Высокий модуль упругости;
* Синергетическое взаимодействие с большинством гидроколлоидов (с камедью рожкового дерева образует устойчивый гель)

Косметическое применение: полисахарид с увлажняющими и влагоудерживающими свойствами продолжительного действия. Ксантановая камедь обладает исключительными качествами агента по регулированию реологии в водных системах, стабилизатора для эмульсий и суспензий. Является очень сильным загустителем, чьё действие не зависит от кислот, солей, нагрева и механического воздействия. Позволяет освежать кожу, поддерживает ее упругость, влажность, разглаживает, сокращает поры. Сильный антиоксидант. Кондиционирует и очищает кожу.
Используется в качестве стабилизатора, связующего, эмульгатора, загустителя, суспензирующего агента или усилителя пены, для приготовления водных гелей в сочетании с бентонитовыми глинами. Он также используется в масляно-водных эмульсиях, чтобы помочь стабилизировать масляные капли против слияния.
Улучшает текстуру, придает продукту приятное ощущение на коже, в то же время помогая проникновению активных ингредиентов. Обеспечивает хорошее скольжение, создает красивые прозрачные гели.
Водные растворы ксантана формируют прозрачную защитную пленку на коже, препятствующую испарению влаги.
Обладает способностью удерживать воду, повышает стабильность при замораживании-оттаивании, препятствует ретроградации крахмала, повышает срок годности и помогает в стабилизации продукта.

Области применения:
* Уход за кожей - лосьоны, кремы, гели, маски, гели для глаз
* УФ уход - солнцезащитные кремы и лосьоны, средства после загара
* Для ванны и душа - гели для душа и моющие средства для тела, пенки для лица, скрабы и очищающие средства
* Декоративная косметика - макияж, туши для ресниц и подводки для век
* Уход за волосами - шампуни и кондиционеры
* Уход за полостью рта - зубные пасты, ополаскиватели для полости рта
* Пены для бритья
* Пены для ванн
* Гели для депиляции
* Лубриканты, гели для интимной гигиены
* Репелленты

Лечебное применение: Применяется в медицине в качестве кровезаменителей, иммуностимуляторов, антикоагулянтов и в фармацевтической промышленности для изготовления готовых лекарственных форм, включая капсулы и микрокапсулы.

Способ применения: ксантановую камедь постепенно добавляют в продукт или в водный раствор при тщательном перемешивании. Во избежание комкования рекомендуется предварительно смешать ксантановую камедь с рецептурным количеством сухих компонентов.
Продолжить перемешивать периодически, пока полностью не набухнет (около 15 минут), смешать до получения однородной массы. Чтобы не образовывались комки, смешивать блендером или миксером, создав " водоворот" и одновременно всыпая в него порошок ксантана.
Легко диспергируется в воде комнатной температуры, после полного растворения полученный раствор можно нагреть, если это необходимо для включения других компонентов.

Рекомендуемая дозировка: 0,1-2%.
Уже при концентрации 0,1% вязкость системы возрастает на порядок, а при 1,0% в водном растворе формируется гель.
- В эмульсиях увеличивает теплостойкость продукта при использовании в низких концентрациях (от 0,1% до 0,2%)
- При концентрациях до 0,5%, загущает системы на водной основе, такие как гели для душа и/или лосьоны

Рекомендуется использовать как индивидуально, так и в сочетании с другими загущающими и стабилизирующими агентами (гуаровой камедью, камедью рожкового дерева, каррагинаном, альгинатом и т. п.)

Безопасность: Ксантановая смола может быть использована в косметике и средствах личной гигиены, продаваемых в Европейском Союзе в соответствии с общими положениями Директивы Косметики Европейского союза.
Ссылка на EU Cosmetics Directive

Хранение: Хранить в сухом и прохладном месте в закрытой таре. Беречь от прямого яркого света и тепла.

Пищевое и другое применение: Образует белково-полисахаридные комплексы. В количестве от 0,2 до 0,5% улучшает характеристики муки с низким содержанием клейковины. Служит идеальным загустителем-стабилизатором для майонезов и соусов на его основе. Майонезы и соусы, в рецептуре которых используется ксантан, имеют превосходную термостабильную эмульсию и относительно стабильную вязкость в широком диапазоне температур, они легко выливаются, но хорошо держатся в салатах. Частичная замена крахмала ксантаном в классических и низкокалорийных майонезах формирует тело и обеспечивает стабильность в цикле «замораживание — оттаивание», улучшает высвобождение аромата и вкусовые ощущения. Используется как загуститель для заливки тортов, фруктовых начинок, повидла, джема, варенья, фруктовых напитков, для связывания влаги в мучных кондитерских и хлебобулочных изделиях. Устойчивость в условиях цикла замораживание/разморозка допускает его применение в широком наборе пищевых продуктов: от замороженных изделий до закусок, приготовляемых в микроволновой печи.
Помимо пищевой и косметической промышленности, ксантановая камедь примененяется в процессах добычи нефти и газа (буровые растворы с содержанием камеди до 2 % для бурения горизонтальных и наклонно-направленных скважин).
источник