از خواص و کاربرد زانتان گام چه می‌دانید؟

زانتان گام زنجیره‌ای از بلوک های سازنده قند است که از تخمیر قندهای ساده با نوع خاصی از باکتری‌ها ساخته می‌شود. زانتان گام یک افزودنی غذایی محبوب است و در محصولات مراقبت شخصی نیز استفاده می‌شود. این ماده یک تثبیت کننده یا غلیظ کننده است که عمدتا برای بهبود بافت غذا استفاده می‌شود و تاثیر مثبتی بر سلامتی دارد. در این مقاله مشخصات فیزیکی و شیمیایی زانتان گام را بررسی می‌کنیم و به خواص و کاربرد زانتان گام در صنایع مختلف می‌پردازیم.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی زانتان گام

زانتان گام (Xanthan Gum) یک پلی ساکارید با زنجیره بلند است که از ترکیب قندهای تخمیر شده مانند گلوکز، مانوز و اسید گلوکورونیک با نوع خاصی از باکتری زانتاموناس (Xanthomonas campestris) ساخته می‌شود. فرمول شیمیایی این ماده C8H14Cl2N2O2 است. از خواص و کاربرد زانتان گام یکی این است که در آب سرد و گرم محلول است و در شرایط اسیدی و قلیایی پایدار می‌ماند. زانتان گام به صورت پودر ریز سفید یا کرم رنگ است و بوی خاصی ندارد. نقطه ذوب این ماده 175 درجه سانتی‌گراد است.

در مرحله اول، باکتری‌هایی که این ماده را تولید می‌کنند، در ظرفی همزده می‌شوند که این ظرف شامل کربوهیدرات‌ها مانند یک منبع هیدروژن مناسب، گلوکز یا ساکارز و نمک‌های مغذی است.

در مرحله دوم، ظرف مورد نظر را حرارت می‌دهند و زمانی که تبخیر تمام شد، ماده به دست آمده را برای از بین بردن باکتری‌ها گرم می‌کنند. محصول نهایی ایزوپروپیل الکل و صمغ زانتان گام است، که به مرور ته‌نشین می‌شوند و پلیمر به دست آمده از این فرایند را پس از خشک کردن بسته بندی می‌کنند.

سه ویژگی مهم زانتان گام عبارت است از:

1. ویسکوزیته بالا در غلظت پایین
2. خاصیت شبه پلاستیک
3. حساسیت نداشتن به تغییرات دما و PH

کاربرد زانتان گام در صنایع مختلف

زانتان گام یکی از مهمترین پلی ساکارید میکروبیولوژیکی است و کاربردهای بی‌شماری در صنعت امروزی دارد، مانند:

1. صنایع غذایی

تولید کنندگان مواد غذایی و نوشیدنی از خواص و کاربرد زانتان گام برای تثبیت محصولات و جلوگیری از جدا شدن مواد تشکیل دهنده آن استفاده می‌کنند. برخی از ویژگی‌های زانتان گام عبارت است از: تعلیق کنندگی، تثبیت کنندگی، بهبود قوام، ماندگاری، طعم و ظاهر. امروزه بسیاری از غذاها نیاز به بافت منحصر به فرد، ویسکوزیته و آزادسازی طعم دارند. همچنین از زانتان گام برای غلیظ کردن مایعات استفاده می‌شود؛ زیرا رنگ و طعم را تغییر نمی‌دهد. رایج‌ترین محصولاتی که با زانتان گام تهیه می‌شوند شامل بستنی، نان، سس و شیرینی می‌شود. همچنین در تهیه غذای بدون گلوتن نقش مهمی دارد. آرد گلوتن و پختن نان بدون گلوتن با استفاده از زانتان گام میسر است که یک عامل غلیظ کننده است. این ماده می‌تواند جایگزین ژلاتین باشد و برای گیاهخواران یک جایگزین مناسب است. زانتان گام با تثبیت امولسیون ها از جداسازی روغن در انواع سس ها جلوگیری می‌کنند. همچنین با افزودن کمی زانتان گام به بستنی بافت آن نرم‌تر می‌شود و دیگر لازم نیست از خامه‌های غلیظ استفاده شود.

2. صنایع آرایشی و بهداشتی

زانتان گام در ساخت بسیاری از محصولات آرایشی و بهداشتی و مراقبت شخصی استفاده می‌شود. این ماده یک غلیظ کننده است که محصولاتی مانند خمیر دندان، لوسیون، کرم و ژل را به طور یکنواخت غلیظ نگه می‌دارد.

3. صنعت نفت

خواص و کاربرد زانتان گام باعث می‌شود که در صنعت نفت در حفاری نفت و تمیز کردن خطوط لوله استفاده شود. زانتان گام به دلیل سازگاری زیاد و مقاومت در برابر حرارت، به عنوان یک افزودنی در حفاری استفاده می‌شود. محلول های زانتان گام در هنگامی که سرعت برش زیاد است ویسکوزیته را کم می‌کنند و در زمانی که سرعت برش (shear rate) کم است ویسکوزیته را زیاد می‌کنند. به همین دلیل زانتان گام اجازه می‌دهد سریع‌تر به محل موردنظر نفوذ شود. دیگر خواص و کاربرد زانتان گام در صنعت نفت این است که جداسازی آب و نفت را بهبود می‌بخشد. البته در اینجا کیفیت زانتان گام حیاتی است؛ زیرا ناخالصی های زیاد باعث ایجاد دشواری در هنگام جداسازی می‌شود.

4. صنعت کشاورزی

زانتان گام استفاده شده در قارچ‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و حشره‌کش‌ها اجزای جامد این محصولات را معلق یا سوسپاند می‌کند. خواص و کاربرد زانتان گام باعث کاهش رانش، افزایش چسبندگی و ماندگاری آفت‌کش‌ها می‌شود.

5. صنایع شیمیایی

از زانتان گام در صنعت رنگ استفاده می‌شود. رنگ‌های حاوی زانتان گام در سرعت برش پایین بسیار چسبناک هستند و بنابراین از قلم مو نمی‌چکند. بنابراین تنش برشی (shear stress) ایجاد شده توسط زانتان گام رنگ را نازک می‌کند و استفاده از آن را آسان‌تر می‌کند. خواص و کاربرد زانتان گام در هیدراته شدن سریع، غیرآلاینده بودن و بازدهی رنگ مناسب باعث شده است که در چاپ تزریقی از این ماده استفاده شود. این ماده در از بین بردن زنگ زدگی و تمیز کردن خطوط لوله گاز هم به کار می‌رود.

ایمنی زانتان گام

زانتان گام به طور گسترده‌ای در دارو‌ها، لوازم آرایشی و محصولات غذایی استفاده می‌شود و به طور کلی غیر‌ سمی در نظر گرفته می‌شود و باعث ایجاد حساسیت و تحریک نمی‌شود. سازمان بهداشت جهانی میزان مصرف روزانه قابل قبول زانتان گام را 10 میلی گرم برای هر کیلوگرم وزن بدن تعیین کرده است. طبق تحقیقات انجام شده این ماده هیچ عوارض جانبی ای برای بدن ندارد. همچنین سازمان غذا و دارو زانتان گام را براساس آزمایش‌های سم شناسی برای استفاده در مواد غذایی تایید کرده است. 

• در صورت استنشاق: استنشاق آن می‌تواند مضر باشد و دستگاه تنفسی را تحریک کند.
• در صورت تماس با پوست: باعث تحریک پوست می‌شود و پس از تماس آن ناحیه را با آب و صابون به خوبی بشویید.
• در صورت تماس با چشم: این ماده باعث تحریک چشم می‌شود. حتما بلافاصله چشم ها را با آب فراوان بشویید.

شرایط نگهداری

زانتان گام ماده ای پایدار است و در محدوده دمایی 10 تا 60 درجه سانتی‌گراد و محدود PH 4 تا 10 بیشترین پایداری را دارد. محلول های زانتان گام که غلظتی کمتر از یک درصد دارند ممکن است تحت تاثیر دمای بالای محیط قرار بگیرند و ویسکوزیته کمتری داشته باشند. با این وجود در صورت نگهداری طولانی مدت در دمای بالا خواص و کاربرد زانتان گام مانند غلیظ کنندگی و تثبیت کنندگی حفظ می‌شود. پایداری این ماده در هنگام انجماد و ذوب بسیار خوب است. محلول زانتان گام در حضور آنزیم‌ها، اسیدها، بازها و انواع نمک پایدار می ماند. با توجه به خواص و کاربرد زانتان گام، باید بگوییم که بهتر است این ماده در ظرفی دربسته و در جای خشک و خنک (ترجیحا دمای منفی 20 درجه) نگهداری شود. برای خاموش کردن آتش ناشی از آن از آب، فوم و کربن دی اکسید استفاده کنید.

سوالات متداول

• آیا زانتان گام با نمک‌ها سازگاری دارد؟

بله، زانتان گام با غلظت های بالای نمک سازگاری مناسبی دارد. به گونه ای که افزودن نمک تغییری در حالت آن ایجاد نمی‌کند. حتی در برخی موارد بیان شده که وجود نمک در بهینه کردن عملکرد زانتان گام لازم و ضروری است.

• از چه موادی می‌توان به عنوان جایگزین زانتان گام در مواد غذایی استفاده کرد؟

از موادی مانند: گوارگام، آگارآگار، دانه چیا، دانه کتان، ژلاتین.

• آیا می‌توان از زانتان گام به جای گوارگام استفاده کرد؟

بله با توجه به اینکه زانتان گام در ترکیب با هیدروکلوئیدهای با کیفیت پایین می‌تواند مخلوطی با کیفیت بهتر تولید کند، و از نظر اقتصادی و تجاری به دلیل تاثیر بر کاهش هزینه‌ها، صمغی با ارزش شناخته شده است. به همین دلیل می‌توان آن را در کنار دیگر صمغ‌ها مانند گوارگام مصرف نمود.

• آیا زانتان گام برای بدن مفید است؟

بله، زیرا اغلب صمغ ها به جز نشاسته در بدن قابل هضم نیستند، اما زانتان گام می‌تواند به کاهش کالری غذا و سهولت عبور از دستگاه گوارش کمک کند. همچنین باعث کاهش کلسترول خون، کاهش وزن، جلوگیری از بروز سرطان، بهبود وضعیت مزاج و جلوگیری از خشکی دهان و خشکی چشم می‌شود.

• آیا زانتان گام یک امولسیفایر است؟

بله، هنگامی که آب و روغن مخلوط می‌شوند و به شدت تکان می‌خورند، قطرات روغن در آب پراکنده می‌شوند . وقتی تکان دادن تمام شود، روغن و آب شروع به جدا شدن می‌کنند. برای رفع این مشکل می‌توان یک تثبیت کننده امولسیونی مانند زانتان گام به آن افزود. این ماده به قطرات کمک می‌کند که پراکنده بمانند و امولسیون پایداری تولید کنند. به عنوان یک عامل امولسیون کننده، ترکیب فوق می‌تواند با کاهش کشش سطحی سبب مخلوط روغن و آب شود و به تشکیل امولسیون کمک کند.

• آیا زانتان گام در کنترل قندخون موثر است؟

طی یک سری تحقیقات مشخص شده که این ماده ممکن است در کنترل سطح قند خون در بیماران دیابتی اثراتی داشته باشد. این به این معنی است که به جلوگیری از افزایش ناگهانی یا افت قند خون کمک می‌کند، در نتیجه از اثرات قند خون یا هیپوگلیسمی جلوگیری می‌کند.

• کاربرد زانتان گام در آزمایشات تجزیه و تحلیل ذرات شیمیایی چیست؟

این ترکیب موجب معلق نگه داشتن نمونه ذرات شیمیایی یا کاهش ته‌نشین شدن آنها در طول اندازه‌گیری ذرات با لیزر می‌شود. در برخی موارد که ذرات بزرگ ته‌نشین می‌شوند یا به صورت بسیار کم معلق هستند، این افزودنی کاربرد دارد.

•  چگونه ویسکوزیته شیر حاوی زانتان گام افزایش می‌یابد؟

به علت اثر متقابل گروه های قطبی و غیرقطبی شیر در ترکیب با زانتان گام ویسکوزیته شیر افزایش پیدا می‌کند. این ترکیب خاصیت کشسانی خاصی دارد و موجب جاذبه و دافعه بین گروه‌های قطبی و غیرقطبی شیر می‌گردد.

•  چرا pH زانتان گام در محلول آبی خنثی است (pH=7) درحالیکه دارای اسید پیروویک و اسید گلوکورونیک است؟

از آنجایی که زانتان گام در ساختار شیمیایی خود دارای اسید گلوکورونیک و پیروویک است و در محلول آبی بار منفی می‌گیرد، در آب پروتون (H+) آزاد نمی‌کند و بنابراین محلول آبی آن اسیدی نخواهد شد.

• آیا زانتان گام برای پوست مضر است؟

خیر. این ماده در مقادیر کم عوارض جانبی مضری بر روی پوست ایجاد نمی‌کند. این ترکیب در ساخت فرمولاسیون ترکیبات شیمیایی مراقبت از پوست کاربرد دارد.

• چه افرادی نباید از زانتان گام استفاده کنند؟

افرادی که به لبنیات، سویا، گندم و ذرت آلرژی دارند باید به مقدار کمی از محصولات حاوی زانتان گام مصرف کنند. به عبارتی این افراد باید میزان مصرف خود را تحت کنترل داشته باشند.

• خواص زانتان گام چیست؟

زانتان گام دارای اثر آنتی اکسیدانی قوی و پایداری و سازگاری بالا است و باعث افزایش سیری معده می‌شود. این ماده قابل استفاده بیماران سندرم شوگرن به عنوان جایگزین بزاق است.

جمع‌بندی

زانتان گام از تخمیر نوعی باکتری به دست می‌آید. این ماده در برابر تغییر دما و PH مقاوم است و پایداری خوبی دارد. این ماده شبه پلاستیک است که با افزایش برش باعث کاهش ویسکوزیته می‌شود. در عین حال باعث افزایش غلظت می‌شود که به دلیل همین ویژگی در صنایع غذایی کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد. ما در این مقاله درمورد خواص و کاربرد زانتان گام توضیح دادیم.