سي جيه إم للتكنولوجيا الحيوية
1 / 5
ينتج صمغ الكزانتان بواسطة عملية تخمير باستخدام البكتيريا كزانثوناس كامبستريس. إن تركيب وبنية صمغ الكزانتان الناتج عن التخمير التجاري يماثلان البوليساكاريد الذي يتكوَّن طبيعياً والذي يكوَّن بواسطة كزانثوموناس كاميستريس في النباتات التي تنتمي إلى عائلة الكرنب.
تتم إضافة صمغ الكزانتان إلى العديد من الأطعمة كمثبتات، مرطبات، مواد تعليق، مكثفات القوام، ومساعدات معالجة.
صمغ الكزانتان، المعروف أيضاً بلثة هانشينج، هو بوليسكاريد خارج الخلية الجرثومية المستخدمة على نطاق واسع، والذي يتم إنتاجه بواسطة معسكر أكزانثوموناس باستخدام الكربوهيدرات كالمواد الخام الأساسية (مثل نشاء الذرة) من خلال هندسة التخمير. وهي تتميز بخصائص روماتيولوجية فريدة، وصلابية جيدة للماء، وثباتها في الحرارة، وحمض وقلوية، وتوافقها الجيد مع مختلف الأملاح. وباعتبارها مادة كثخن، وعامل تعليق، ومِثبِّت، وجهاز تثبيت، فمن الممكن استخدامها على نطاق واسع في أكثر من عشرين صناعة مثل الغذاء والنفط والأدوية. وهي حالياً أكبر وأوسع البواسل الصغيرة في العالم.
صمغ الكزانتان هو مسحوق خفيف من الأصفر إلى الأبيض قابل للتدفق مع رائحة خفيفة. سهل الذوبان في الماء البارد والساخن، محلول محايد، مقاوم للتجمد والذوبان في الإيثانول. تفرق المياه وتسمّلها لتكوين كوبلود لزجة هيدروفهيّة مستقرّ.
إن صمغ الكزانتان هو في الوقت الحالي اللثة البيولوجية الأكثر تفوقاً على مستوى العالم، والتي تعمل على دمج التخثر، والتعليق، والتضميد، والاستقرار. إن كمية مجموعات البيروفات في نهاية السلسلة الجانبية الجزيئية لصمغ الكزانتان لها تأثير كبير على خواصها. ولصمغ الكزانتان الخصائص العامة لممرات السلسلة الطويلة، ولكنه يحتوي على مجموعات وظيفية أكثر من البوليمرات العامة ويعرض خصائص فريدة في ظل ظروف محددة. وتتنوع تركيبة المحلول المائي فيه، كما أنها تتميز بخصائص مختلفة في ظل ظروف مختلفة.
1) التعليق والتفتيت: صمغ الكزانتان له تأثيرات تعليق جيدة على المواد الصلبة غير القابلة للذوبان وقطرات الزيت. يمكن لجزيئات الصمغ xanthan أن تشكل مكبّرات عمودية مترابطة بشكل فائق، مما يشكل هلام هشا مثل هياكل الشبكة، والتي يمكنها دعم شكل الجزيئات الصلبة، والقطيرات، والفقاعات، مما يظهر ثبات قوي في عملية التزييغ وقدرة عالية على التعليق.
2) القابلية للذوبان في الماء: يمكن أن يذوب صمغ الكزانتان بسرعة في الماء وأن يكون له ذائبية جيدة للماء. كما يمكن أن يذوب في الماء البارد، مما يؤدي إلى التخلص من عملية المعالجة المعقدة وجعلها مناسبة للاستخدام. ولكن بسبب شدة الماء، إذا تمت إضافة الماء مباشرة دون تحريك كافٍ، فإن الطبقة الخارجية ستمتص الماء وتتوسّع إلى ميكرونيل، الأمر الذي سيمنع الماء من دخول الطبقة الداخلية ويؤثر على فعاليته. لذلك، من الضروري الانتباه إلى الاستخدام الصحيح. امزج مسحوق الكزانتان الجاف أو مواد مساعدة للمساحيق الجافة مثل الملح والسكر، وأضف ببطء المياه التي يتم حركتها لإيجاد حل للاستخدام.
3) اللزوجة العالية: يتميز محلول اللثة الذي يحتوي على أكزانتان بخصائص التركيز المنخفض واللزوجة العالية (لزوجة محلول مائي بنسبة 1% تساوي 100 ضعف اللثة الجيلاتين)، مما يجعله مكثًا فعالاً.
4) مرونة زائفة (سبدوبلاستيك): يظهر محلول صمغ سبدوبلاستيك لزوجة عالية في ظل ظروف القص الثابتة أو المنخفضة، ويظهر نقصانا حادا في اللزوجة في ظل ظروف القص العالية، ولكن هيكله الجزيئي يظل دون تغيير. عند التخلص من قوة القص، تتم استعادة اللزوجة الأصلية على الفور. إن العلاقة بين قوة القص واللزوجة بلاستيكية تمامًا. ولصمغ الكزانتان مرونة زائفة بارزة للغاية، وهي فعالة للغاية في تثبيت عمليات التعليق والتضمور.
5) استقرار درجة الحرارة: لا تتغير درجة لزوجة محلول اللثة الكزانتان بشكل كبير مع درجة الحرارة. وبشكل عام، تخضع البويسكاريد لتغيرات في اللزوجة بسبب التسخين، ولكن لزوجة محلول اللثة المائي لا تزال دون تغيير تقريباً بين 10 و80 درجة مئوية. وحتى الحلول المائية منخفضة التركيز تظهر درجة لزوجة عالية مستقرة على نطاق واسع من درجات الحرارة. تم تسخين محلول اللثة الكزانتان بنسبة 1% (الذي يحتوي على 1% من كلوريد البوتاسيوم) من 25 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية. ولم تنخفض درجة اللزوجة إلا بنسبة 3%.
6) الاستقرار في الأحماض والقواعد: استقرار محلول اللثة الكزانتان في الأحماض والقواعد مستقر للغاية. ولا تتأثر درجة لزوجة هذا الرقم بين الرقم الهيدروجيني (pH) 5-10، وهناك تغير طفيف في اللزوجة عندما يكون الرقم الهيدروجيني (pH) أقل من 4 أو أكبر من 11. في نطاق PH 3-11، تكون اللزوجة القصوى ضمن 10% من القيمة الدنيا. يمكن إذابة صمغ الكزانتان في محاليل حمضية مختلفة، مثل 5% حمض الكبريتيك، 5% حمض النيتريك، 5% حمض الخل، 10% حمض الهيدروكلوريك، 25% حمض فوسفوريك. تتميز حلول حمض الكزانتان هذه بالاستقرار النسبي في درجة حرارة الغرفة، كما أن جودة المنتج تظل دون تغيير لعدة أشهر. يمكن أيضًا ذوبان صمغ الكزانتان في محلول هيدروكسيد الصوديوم، كما أن له خصائص تخضير. المحلول الناتج مستقر جدًا في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن تتدهور صمغ الكزانتان بسبب الأكسدة القوية مثل حمض الفورال وحمض الكبريتيك، ويتسارع التحلل بزيادة درجة الحرارة.
7) استقرار الملح: يمكن مزج محلول صمغ الكزانتان مع العديد من المحاليل الملحية (ملح البوتاسيوم، ملح الصوديوم، ملح الكالسيوم، ملح الماغنسيوم، إلخ)، ولزوجة هذا المحلول غير متأثرة. وفي ظل ظروف التركيز العالية للملح، وحتى في المحاليل الملحية المشبعة، يتم الحفاظ على قابلية تولويها دون تساقط أو تغذفها، ولا تتأثر درجة لزوجة هذا التلسفي تقريبا.
8) المقاومة الإنزيمية: الهيكل الحلزوني المزدوج المستقر لصمغ الكزانتان يمده بقدرات قوية مضادة للأكسدة ومضادة للإنزيمات، والعديد من الإنزيمات مثل البروتياز، والأميلزيليس، والسلواني، والهيميكولز لا يمكن أن تتحلل من صمغ الكزانتان.
| التطبيقات | التناسب (%) | الوظائف |
|---|---|---|
| مشروبات عصير الفاكهة | 0.2 - 0.3 | أكثر سمكًا، يعمل كعامل تعليق ويحسن شعور الفم وتذويبه |
| مشروب الألبان | 0.01 - 0.2 | مكثف، عامل تعليق، مضاد للترسب، عامل فواض |
| فاكهة معلبة | 0.2 - 0.3 | مكثف، عامل تعليق، تمديد فترة الصلاحية وتحسين شعور الفم والمظهر |
| الآيس كريم | 0.1 - 0.3 | زيادة حجم المنتج، ومقاومة التبلور الجليدي، وتحسين شعور الفم والاستقرار |
| Jelly (الهلام) | 0.5 - 2.5 | حفظ المياه، تحسين الكثافة وزيادة المرونة خاصة للجلي متعدد الطبقات |
| طعام الجل | 0.5 - 1.5 | أكثر سمكًا، يعزز تكوين الجل ويحسن تماسكه |
| صلصة الصويا والصلصات الأخرى | 0.05 - 0.1 | مكثف، تحمل الملوحة، مقاومة الأكسدة، تحسين ثبات القوام |
| تتبيلات السلطة | 0.1 - 0.3 | مكثّف، يحافظ على تماسك القوام، ومقاومة الهيدرات، وتحسين الشعور بالفم |
| طعام مجمد | 0.1 - 0.2 | ثبات القوام، التكثيف، حفظ الشكل، مقاومة الهيدرات والذوبان |
| النقانق ولحوم الغداء | 0.2 - 0.3 | ملائم للتعبئة وتشكيل القوام، ومقاومة فقدان المياه وتماسك الطعام |
| اللحوم المعلبة | 0.1 - 0.2 | الحفاظ على النكهة، عامل ربط، تمديد فترة الصلاحية، ملائم للمعالجة اللاحقة |
| طعام فوري | 0.2 - 0.3 | تحسين المرونة والشعور بالفم، حفظ الشكل، وتوفير استهلاك الزيت |
| الجبنة | 0.2 - 0.5 | تسريع التماسك، وحفظ الشكل ومقاومة فقدان المياه |
| منتجات المخابز | 0.1 - 0.3 | مثبت حراري، عامل فواض، يعمل على تحسين الشعور بالفم وإطالة عمر الرف |
| طعام مجفف | 0.2 - 0.4 | تسريع عملية الاسترداد بالماء، والحفاظ على النكهة |
| أطعمة مخللة | 0.2 - 0.3 | الحفاظ على الشكل والقوام، وحفظ المياه والنكهة |
