Xanthan Gum là gì | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Xanthan Gum là gì | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Đôi nét về Xanthan Gum là gì | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Xanthan Gum là một polysaccharide tự nhiên được tạo ra từ quá trình lên men vi khuẩn Xanthomonas campestris. Nó có dạng bột màu trắng ngà, tan nhanh trong nước và tạo dung dịch nhớt ổn định ở nồng độ rất thấp. Xanthan gum được sử dụng rộng rãi làm chất làm đặc, tạo gel, ổn định nhũ tương. Ví dụ trong thực phẩm (nước sốt, kem, đồ uống), mỹ phẩm và dược phẩm. Ngoài ra, nó còn ứng dụng trong công nghiệp khoan dầu và sản xuất sơn. Nhờ tính năng ổn định ở pH và nhiệt độ khác nhau. Xanthan gum là phụ gia lý tưởng trong nhiều ngành công nghiệp.

1. Giới thiệu về Xanthan Gum

Xanthan Gum là một loại polysaccharide ngoại bào (exopolysaccharide). Được tạo ra từ quá trình lên men của vi khuẩn Xanthomonas campestris – một loài vi khuẩn. Có khả năng tạo ra chất nhầy tự nhiên khi phân giải các loại đường. Ví dụ như glucose, sucrose hoặc lactose. Sau khi lên men, hỗn hợp này được tinh chế, làm khô và nghiền thành bột để sử dụng.

Xanthan gum có khả năng tan tốt trong nước và tạo thành dung dịch có độ nhớt cao. Ngay cả khi sử dụng với nồng độ rất thấp (thường từ 0.05% đến 0.5%). Một đặc điểm nổi bật là độ nhớt của nó ổn định trong dải pH rộng (pH 4–10), chịu được nhiệt độ cao và không bị phân hủy khi đun sôi. Nhờ đó rất phù hợp với nhiều quy trình công nghiệp.

Trong thực phẩm, xanthan gum được sử dụng như một chất làm đặc, chất ổn định và tạo gel. Giúp cải thiện cấu trúc và kéo dài thời hạn sử dụng. Nó thường có mặt trong các sản phẩm như sốt salad, nước xốt, kem, sữa hạt, bánh nướng và sản phẩm không chứa gluten. Trong mỹ phẩm và dược phẩm, xanthan gum giúp ổn định nhũ tương. Từ đó tăng độ sệt của kem dưỡng, gel rửa mặt hoặc thuốc mỡ.

Ngoài ra, trong công nghiệp, xanthan gum còn được dùng để điều chỉnh độ nhớt của dung dịch khoan dầu. Nhằm tăng cường khả năng treo của hạt rắn trong chất lỏng, hoặc làm chất phụ gia trong sơn và thuốc trừ sâu.

2. Tính chất vật lý và hóa học của Xanthan Gum 

Tính chất vật lý

• Màu sắc: Là một bột mịn màu trắng đến trắng ngà. Bột xanthan có màu nhẹ và không có mùi đặc trưng.
• Độ mịn: có độ mịn cao. Giúp dễ dàng hòa tan trong nước mà không bị vón cục.
• Khối lượng riêng: Khoảng 0.5 – 0.8 g/cm³ (tùy thuộc vào độ ẩm và phương pháp chế biến). Độ nhẹ của bột giúp dễ dàng vận chuyển và sử dụng.
• Tính nhạy cảm với pH: Hoạt động hiệu quả trong phạm vi pH từ 2 đến 12.
• Mật độ: Mật độ khối từ 0.3 đến 0.6 g/cm³

Tính chất hóa học

• Tính chất polysaccharide:

Xanthan gum là một polysaccharide. Tức là nó là một hợp chất hữu cơ được cấu thành từ nhiều đơn vị đường (carbohydrate) kết hợp với nhau. Cấu trúc của xanthan gum bao gồm các đơn vị glucose, mannose, và axit glucuronic. Với các nhóm hydroxyl (-OH) trên cấu trúc phân tử giúp nó hòa tan trong nước và tạo độ nhớt.

• Khả năng tạo gel và độ nhớt:

Một trong những đặc điểm quan trọng của xanthan gum là khả năng tạo gel và tạo độ nhớt khi hòa tan trong nước. Đây là đặc tính hóa học cơ bản khiến nó được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm thực phẩm và mỹ phẩm để tăng cường độ nhớt, ổn định và làm đặc.

• Phản ứng với axit và kiềm:

Xanthan gum rất ổn định và không bị phân hủy nhanh chóng trong môi trường axit hoặc kiềm nhẹ. Nó có thể duy trì tính chất trong phạm vi pH từ 1 đến 13. Điều này giúp nó có thể sử dụng trong nhiều sản phẩm có độ pH khác nhau.

• Khả năng chịu nhiệt:

Xanthan gum ổn định ở nhiệt độ cao, có thể duy trì tính chất hóa học của nó ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao. Điều này giúp sản phẩm chứa xanthan gum không bị biến đổi trong quá trình nấu hoặc chế biến.

• Tính hòa tan trong nước:

Xanthan gum dễ hòa tan trong nước, nhưng không hòa tan trong dung môi hữu cơ như ethanol, acetone. Quá trình hòa tan tạo ra dung dịch nhớt, giúp tạo cấu trúc và độ đặc cho sản phẩm.

• Khả năng tương tác với các thành phần khác:

Xanthan gum có thể tạo ra các phức hợp với các hợp chất khác, chẳng hạn như các axit béo hoặc protein. Điều này giúp cải thiện độ ổn định của sản phẩm và duy trì cấu trúc khi có sự thay đổi về nhiệt độ hoặc pH.

• Khả năng thụ động với các chất khác:

Xanthan gum có khả năng tương thích với nhiều phụ gia thực phẩm khác. Ví dụ như các chất tạo ngọt, chất bảo quản, màu thực phẩm, chất tạo gel, và chất nhũ hóa. Nhằm làm tăng tính linh hoạt trong các ứng dụng chế biến.

3. Cấu tạo của Xanthan Gum 

🔬 Công thức phân tử tổng quát:

(C₃₅H₄₉O₂₉)n

🧱 Cấu trúc chi tiết:

1. Mạch chính (Backbone):

   • Giống với cellulose, gồm các đơn vị D-glucose liên kết với nhau qua liên kết β-(1→4) glycosidic.

2. Nhánh bên (Side chains):

   • Cứ mỗi hai đơn vị glucose lại có một nhóm nhánh gồm:

     • Mannose – Glucuronic acid – Mannose

   • Một số nhóm mannose còn gắn thêm nhóm acetyl và pyruvyl, tùy thuộc vào điều kiện lên men.

3. Tổng thể phân tử:

   • Có cấu trúc xoắn kép bán linh hoạt, tạo khả năng tăng độ nhớt và hình thành gel trong dung dịch nước.

⚙️ Đặc tính từ cấu trúc: