زانتان

صمغ زانتان یک هتروپلی ساکارید باکتریایی با وزن مولکولی بالا و کاملاً زیست تخریب‌پذیر است که از تخمیر هوازی Xanthomonas campestris به دست می‌آید. ساختار اصلی آن مانند سلولز است. تغییرات pH یا حضور اکثر نمک‌ها بر ویسکوزیته آن تأثیری نمی‌گذارد. طوری رفتار می‌کند که انگار یک آدامس خنثی است. صمغ زانتان در صنایع غذایی، آرایشی بهداشتی، نساجی، کاغذ و همچنین در فرآوری سرامیک و حفاری نفت کاربرد دارد. در صنایع غذایی صمغ زانتان در کاربردهای مختلفی از جمله پوشش خمیری، خمیر کیک، محصولات لبنی منجمد و سرد، سس‌ها استفاده می‌شود. صمغ زانتان از طریق تخمیر کربوهیدرات‌های خام تجدید پذیر مانند شربت گلوکز، ساکارز یا نشاسته تولید می‌شود.

خواص فیزیکوشیمیایی زانتان

• فرمول مولکولی: (C₃₅H₄₉O₂₉)_n
• دمای ذوب: 64.43 درجه سانتیگراد
• محلول در آب
• نامحلول در اتانول و اتر
• پلی ساکارید آنیونی و غیر ژل‌کننده
• پودر سفید یا کرمی رنگ بی بو
• ویسکوزیته صمغ زانتان با افزایش دما کاهش می‌یابد و بالاتر از 65 درجه سانتیگراد، ویسکوزیته در کل از بین می‌رود. پس از خنک شدن، ویسکوزیته به سرعت باز می‌گردد.

کاربرد صمغ زانتان در صایع آرایشی بهداشتی

صمغ زانتان یک تثبیت کننده (استابلایزر) ایده آل برای انواع خمیردندان‌ها است. یکنواختی و ثبات خمیر دندان را فراهم می‌کند، پمپاژ یا فشرده شدن آن را آسان می‌کند و رشته‌ای یکدست و صاف تولید می‌کند. زانتان را می‌توان به عنوان تثبیت کننده امولسیون و اتصال دهنده آب در کرم‌ها و لوسیون‌ها استفاده کرد. ویسکوزیته بالایی در غلظت‌های کم ایجاد می‌کند و خمیرها و کرم‌ها را قادر می سازد تا شکل خود را حفظ کنند. در شامپوها از صمغ زانتان برای تنظیم ویسکوزیته استفاده می‌شود و ذرات نامحلول مانند رنگدانه‌ها یا سایر مواد فعال موجود در شامپوها را معلق می‌کند. تا سال 2004 قیمت زانتان حدود 100 درصد بیشتر از غلیظ کننده خمیر دندان کلاسیک، کربوکسی متیل سلولز (CMC) بود. سپس قیمت زانتان به شدت کاهش یافت، به طوری که شرکت‌ها به طور فزاینده‌ای CMC را با زانتان در خمیردندان‌های خود جایگزین کردند.

خواص کارکردی زانتان

• حجم دهنده و ضخیم کننده

صمغ زانتان ویسکوزیته مایع را افزایش می‌دهد، به این معنی که یک حجم دهنده و ضخیم کننده است. این یک انتخاب عالی برای غلیظ کردن مایعات است تا آنها را به سس‌های خوش طعم تبدیل کند. شما می توانید از صمغ زانتان برای همه چیز استفاده کنید، از دادن غلظت به ماست گرفته تا ایجاد شربت‌های بسیار غلیظ و سس‌های کم چرب. زانتان، طعم و چسبندگی را بهبود می‌دهد که به چسبیدن مایعات به غذا کمک می‌کند.

• پخت بدون گلوتن

برای اینکه محصولات پخت و نان، بدون گلوتن طعم، ظاهر و احساسی شبیه به همتایان سنتی خود داشته باشند، اغلب باید یک ماده اتصال دهنده به خمیر اضافه شود. در آردهای سنتی، گلوتن یک چسب طبیعی است که به خمیر قابلیت کش آمدن و قالب‌گیری می‌هد. هنگامی که پخت بدون گلوتن باشد، صمغ زانتان خاصیت ارتجاعی و چسبندگی به خمیر می‌دهد. در صورت عدم استفاده از صمغ زانتان به عنوان استابلایزر، کیک‌ها و نان‌ها ممکن است خرد شوند.

• هم افزایی

در محصولات غذایی، صمغ زانتان معمولاً همراه با سورفکتانت‌ها یا سایر هیدروکلوئیدها استفاده می‌شود. در محلول‌های آبی، صمغ زانتان با سورفکتانت‌های مولکولی کوچک مانند پلی‌سوربات 80 و سدیم دودسیل سولفات و همچنین با سورفکتانت‌های پلیمری مانند نشاسته برهمکنش موثر دارد. زانتان با گالاکتومانان‌ها (مانند صمغ گوار و لوکاست بین گام) به دلیل اثرات هم‌افزایی آنها ترکیب می‌شود که باعث افزایش ویسکوزیته یا حتی تشکیل ژل می‌شود. هم افزایی بین زانتان (با نسبت 25 تا 30 درصد) و صمغ گوار (با نسبت 70 تا 75 درصد) بهترین حالت است. همچنین، امولسیون‌های ترکیبی از صمغ زانتان و لوکاست بین گام نسبت به امولسیون‌هایی که فقط یکی از پلی‌ساکاریدها را در خود دارند، کرم‌دار شدن و پایداری اکسیداتیو بهتری نشان می‌دهند. مخلوط زانتان با لوکاست بین گام استابلیزر (تثبیت کننده) موثرتری برای بستنی، شیر یخ، شربت و آب یخ هستند. مخلوط صمغ زانتان و صمغ اقاقیا نیز به طور گسترده در فرمولاسیون امولسیون‌های غذایی مانند سس‌های سالاد استفاده می شود تا از خاصیت غلیظ کنندگی صمغ زانتان و ویژگی‌های امولسیون کننده صمغ اقاقیا استفاده شود.

• پایداری

صمغ زانتان در محدوده وسیعی از مقادیر pH پایدار است. ویسکوزیته و یکنواختی از PH 1 تا 12 حفظ می‌شود، که به ویژه در ترکیبات غذایی حاوی سس و  میوه مهم است. حتی در مقادیر pH بالاتر از 9 و پایین تر از 2، که تغیراتی در گروه‌های استیل رخ می‌دهد، ویسکوزیته محلول صمغ زانتان چندان دستخوش تغییر نمی‌شود. صمغ زانتان به دلیل ماهیت خود کاملاً زیست تخریب پذیر است اما در عین حال در برابر سلولازها مقاوم است. زنجیره‌های تری ساکارید ساختار زانتان به عنوان مانعی در برابر حمله آنزیمی عمل می‌کنند. همه این ویژگی‌ها باعث می‌شود صمغ زانتان در سیستم‌های غذایی با فعالیت آنزیمی بالا پایدار باشد. نوشیدنی‌های آب‌میوه حاوی غلظت کم صمغ زانتان که باعث تعلیق تفاله میوه می‌شود، طعم و مزه‌ای همگن می‌دهند. صمغ زانتان به دلیل ویسکوزیته بالا و پایداری حرارتی، کیفیت شربت را افزایش می‌دهد.

• ریزپوشانی

ریزپوشانی پروبیوتیک‌ها با استفاده از صمغ زانتان به تنهایی اثر محافظتی محدودی به دلیل قدرت کم ژل‌های تشکیل شده دارد. صمغ زانتان می‌‎تواند با استفاده از خواص آنیونی با کیتوزان ترکیب شود، آنگاه می‌تواند به‌عنوان پوشش میکروکپسول‌های آلژینات استفاده شود که میزان بقای لاکتوباسیلوس رامنوسوس را در شرایط شبیه‌سازی شده معده بهبود می‌بخشد.

• امولسیون سازی

صمغ زانتان معمولاً به عنوان غلیظ کننده، استابلایزر و عامل سوسپانسیون استفاده می‌شود. به طور مکرر در محصولات امولسیونی روغن در آب مانند سس مایونز، سس سالاد و آبمیوه‌های غلیظ به منظور افزایش ویسکوزیته و ایجاد خواص بافتی ژل مانند استفاده می‌شود. افزایش غلظت صمغ زانتان باعث افزایش ویسکوزیته ظاهری امولسیون، میزان غیر نیوتنی و رفتارهای الاستیک امولسیون‌ها می‌شود. پس از یک غلظت مشخص، صمغ زانتان قطرات روغن را وادار به لخته شدن می‌کند که منجر به تشکیل یک شبکه سه بعدی می‌شود.

بازار جهانی صمغ زانتان

ارزش بازار صمغ زانتان در سال 2023 معادل 1 میلیارد دلار در جهان بود. پیش بینی می‌شود ارزش بازار جهانی زانتان در سال 2031 یه 1.9 میلیارد دلار برسد. فهرست زیر در بردارنده اسامی بزرگ‌ترین و معتبرترین تولیدکنندگان زانتان در جهان است:

• Cargill
• Solvay S.A
• Deosen
• Fufeng Group
• Ingredion
• Hebei Xinhe Biochemical Co. Ltd
• CP Kelco
• Meihua Holdings Group Co. Ltd
• Unionchem
• Archer Daniels Midland Company