Ksantanski gumi: uporaba v živilih in kozmetiki, proizvodnja, varnost

Ksantanski gumi je polisaharid (kompleksna oblika sladkorja). Dodajajo ga nekaterim živilom, kot so solatni prelivi, da postanejo gostejši. Dodajajo ga tudi kozmetičnim izdelkom, da se sestavine ne ločijo. Za izdelavo ksantanskega guma delavci glukozi ali saharozi namerno dodajo vrsto bakterije Xanthomonas campestris. Mešanico pustijo nekaj časa fermentirati, nato pa dodajo izopropil alkohol, da iz mešanice izločijo polisaharid. Polisaharid posušijo, zmeljejo v prah in ga dodajo tekočini. Ksantanski gumi je nato pripravljen za uporabo.

Lastnosti

Fizikalne lastnosti: bel do kremast prah, hitro topen v vodi, že pri nizkih koncentracijah močno poveča viskoznost.
Rheološke lastnosti: pseudoplastičen (shear‑thinning) – pod obremenitvijo (mešanje, pretakanje) se viskoznost zmanjša, po umiritvi pa se vrne. To omogoča lažje nanašanje izdelkov in stabilnost po nanosu.
Stabilnost: stabilen v širokem pH območju in pri različnih temperaturah; dobro prenaša zamrzovanje‑odmrzovanje. Deluje kot emulgator, stabilizator, zgoščevalec in suspendacijsko sredstvo.
Prebava: ni prebavljiv s človeškimi encimi in deluje kot topna vlaknina, ki jo fermentirajo črevesne bakterije v kratkoverižne maščobne kisline.

Uporaba v živilih

Funkcija: zgoščevalec, stabilizator, emulgator in sredstvo proti ločevanju sestavin. Uporablja se za izboljšanje teksture, zadrževanje vlage in podaljšanje časa obstojnosti izdelka.
Primeri izdelkov: solatni prelivi, omake, juhe, preljevi za sladice, sladoled, pijače z nizko vsebnostjo maščob, izdelki brez glutena (izboljšuje krušno strukturo), mlečni nadomestki in konzervirana živila.
Tipične koncentracije: v tekočinah in prelivih pogosto 0,05–0,5 %, v pekovskih nadomestkih brez glutena 0,5–2,0 %, v sladoledih in mlečnih izdelkih 0,05–0,3 % — odvisno od želene gostote in stabilnosti.
Označevanje: v EU se običajno pojavi kot "ksantanski gumi" ali E‑številka E415 na deklaraciji sestavin.

Uporaba v kozmetiki in farmaciji

Kozmetika: sredstvo za zgoščevanje in stabilizacijo krem, gelov, losjonov in šamponov; preprečuje ločevanje faz (oljne in vodne) in uravnava občutek med nanosom.
Farmacija: uporablja se kot sredstvo za nadzor sproščanja učinkovin, kot viskozni nosilec za sirupe in gelejaste oblike ter kot stabilizator pri suspenzijah.
Varnost v izdelkih za kožo: pri koncentracijah, ki jih uporabljajo proizvajalci, običajno ne povzroča draženja; vseeno priporočljivo upoštevati navodila za uporabo in morebitno testiranje ob občutljivi koži.

Proizvodnja v več podrobnosti

Proizvodnja ksantanskega guma temelji na mikrobiološki fermentaciji. Ključni koraki so:

Podlaga za fermentacijo: običajno ogljikov hidrat (glukoza ali saharoza) iz koruznega škroba, sladkornega trsa ali drugih industrijskih virov sladkorja.
Fermentacija: bakterija Xanthomonas campestris izloča polisaharid v fermentacijski tekočini (broth). Proces nadzorujejo glede temperature, pH in dovajanja hranil, da se optimizira izločanje ksantana.
Ločevanje: po fermentaciji se broth obdeluje; običajna metoda je precipitacija polisaharida z alkoholom (npr. izopropil alkohol ali etanol), ki povzroči ločitev gela ksantanskega guma.
Prečiščevanje in sušenje: precipitat se pere, posuši in zmleti v fini prah. Končni izdelek običajno ne vsebuje živih bakterij, saj postopki vključujejo korake, ki jih odstranijo in inaktivirajo.
Modifikacije: za posebne uporabe se lahko ksantan kemično ali fizikalno modificira (npr. deacilacija, obdelava z alkalijami), da se prilagodi viskoznost in druge lastnosti.

Varnost in tveganja

Splošna varnost: ksantanski gumi sta ocenila številna regulatorna telesa (npr. EFSA, FDA) kot varno pri običajni uporabi v živilih in kozmetiki; pogosto je označen z E‑številko E415. V večini primerov je ADI (dovoljeni dnevni vnos) ocenjen kot "not specified" — to pomeni, da pri običajnih količinah v hrani ni predvidenih tveganj.
Prebavni učinki: ker je topna vlaknina, lahko pri večjih odmerkih (več gramov na dan) povzroči napihnjenost, pline ali odvajanje blata. Za občutljive posameznike ali pri velikih dodatnih odmerkih je to možno.
Alergije in senzibilizacija: redke so alergične reakcije pri potrošnikih. Večje tveganje predstavlja inhalacijska senzibilizacija pri delavcih v proizvodnji (prahovanje), kjer lahko pride do respiratornih težav. V končnem izdelku običajno ni prisotnih živih bakterij iz proizvodnje.
Otroci in dojenčki: pri uporabi v izdelkih za dojenčke ali pri posebnih medicinskih dietah je priporočljivo upoštevati priporočila zdravstvenih strokovnjakov in regulatorjev. Pri proizvajalcih otroške hrane veljajo posebna pravila in omejitve.
Interakcije z zdravili: ksantanski gumi vpliva na viskoznost prebavne vsebine in lahko teoretično spremeni absorpcijo nekaterih zdravil; pri jemanju pomembnih zdravil se posvetujte z zdravnikom, če redno uživate večje količine prehranskih vlaknin ali dodatkov z zgostitvami.

Uporaba v domači kuhinji

Za zgoščevanje prelivov in omak začnite z majhno količino (npr. 0,1–0,3 % glede na maso tekočine) in po potrebi postopoma povečajte, ker hitro doseže želeno teksturo.
Da preprečite grudice, ga vmešajte najprej s hladno tekočino ali potresite po površini tekočine med mešanjem zmešalnikom ali paličnim mešalnikom.
V pekovskih izdelkih brez glutena običajno uporabite 0,5–1,5 % celotne teže moke/brezglutenskih zmesi za boljšo strukturo in vlažnost.

Shranjevanje in okoljski vidiki

Shranjevanje: ksantanski gumi je higroskopičen — shranujte ga v suhem, hladnem prostoru v dobro zaprtih posodah, da preprečite absorbiranje vlage in zlepljanje.
Trajnost in okolje: ker gre za biotehnološko proizvodnjo, je okoljski odtis odvisen od vira surovin in proizvodnih praks. Nekateri proizvajalci uporabljajo obnovljive vire sladkorjev in optimizirajo procese za manjšo porabo vode in energije.

Kratek povzetek

Ksantanski gumi je vsestransko uporaben naravni polisaharid, ki deluje kot zgoščevalec, stabilizator in sredstvo za izboljšanje teksture v živilih in kozmetiki. Proizvaja se z bakterijsko fermentacijo, nato pa se prečisti in posuši v prah. Pri običajni uporabi je splošno priznan kot varen, vendar lahko pri večjih odmerkih ali izpostavljenosti prahu povzroči prebavne motnje ali respiratorne težave pri delavcih. Pri posebnih dietah, dojenčkih ali v primeru jemanja pomembnih zdravil se posvetujte s strokovnjakom.

Zgodovina

Allene Rosalind Jeanes in njena raziskovalna skupina na ameriškem ministrstvu za kmetijstvo so prvi odkrili ksantanski gumi. Ekipa je preučevala številne biopolimere, da bi ugotovila, ali so nekateri med njimi uporabni in kako bi jih lahko uporabili. Podjetje Kelco Company je bilo prvo podjetje, ki je v začetku šestdesetih let 20. stoletja proizvajalo ksantanski gumi. Podjetje Kelco je takrat ksantanski gumi imenovalo z blagovno znamko Kelzan. Kasneje, leta 1968, je bil ksantanski gumi testiran in razglašen za varnega za uporabo v živilih. ZDA, Kanada, Evropa ter številne druge regije in države zdaj sprejemajo ksantanski gumi kot varen aditiv za živila.

Uporablja

Ksantanski gumi je zelo učinkovito zgoščevalo. Stabilen je pri širokem razponu temperatur in pH. Večini živil za zgostitev dodamo le 0,5 % ksantan gume. Zgoščevalna lastnost ksantanskega guma se zmanjša, ko živilo mešamo, stresamo ali žvečimo, vendar se ponovno zgosti, ko odstranimo silo. Ta lastnost se imenuje psevdoplastičnost. Včasih je ta lastnost lahko zelo koristna. Na primer, ksantanski gumi, dodan solatnemu prelivu, naredi preliv dovolj gost, da se prilepi na solato, vendar se zaradi stresanja plastenke s prelivom začasno razredči in ga je lažje naliti.

Solatni prelivi in omake vsebujejo ksantanski gumi. Čeprav ksantanski gumi ni emulgator, pomaga ohranjati emulzijo stabilno, tako da se olje v njej ne loči. Ksantanski gumi pomaga tudi ohranjati začimbe in druge trdne dele hrane enakomerno porazdeljene v tekočini. Ksantanski gumi, gumi guar in gumi iz rožičevih zrn pomagajo pri kremasti strukturi sladoleda in drugih zamrznjenih živil. Peki brez glutena uporabljajo ksantanski gumi namesto glutena, da postane testo za kruh ali testo "lepljivo". Pakirani jajčni beljaki ali jajčni nadomestki vsebujejo ksantanski gumi, ki nadomesti maščobo in emulgatorje v jajčnih rumenjakih.

Zobna pasta pogosto vsebuje ksantanski gumi, ki ji daje gladko teksturo. Ljudje, ki imajo težave s požiranjem, dodajajo ksantanski gumi pijačam in drugim tekočinam, da postanejo gostejše in jih lažje pogoltnejo.

Naftni vrtalci uporabljajo veliko ksantanskega guma, da naredijo vrtalno blato gostejše. Ta gosta tekočina pomaga prenašati trdne delce, ki jih je vrtalnik odrezal, na površje zemlje. Ko morajo ljudje betonirati pod vodo, betonu dodajo ksantanski gumi, da postane gostejši in se ne izpere.

Veliko kozmetičnih izdelkov vsebuje ksantanski gumi, ki pomaga držati skupaj oljne in vodne emulzije. Ksantanski gumi lahko pomaga ohranjati vlažnost kože. Umetna kri, sluz iz igrač in glinenica so debeli prav zaradi ksantanskega guma.

Ksantanski gumi in zdravje

Pri delavcih, ki so bili izpostavljeni prahu ksantan gume, so se zaradi vdihavanja prahu pojavili alergiji podobni simptomi.

Bolniki s celiakijo in drugi ljudje, občutljivi na gluten in druge alergene, morajo paziti, koliko ksantan gumijev je v njihovi hrani. Nekatere vrste ksantan gumijev so izdelane iz pšenice, koruze ali soje in lahko povzročijo alergijske reakcije. Ksantanski gumi je tudi močno odvajalo in lahko povzroči drisko pri ljudeh, ki ga zaužijejo preveč ali so nanj občutljivi. Pri peki je na voljo veliko nadomestkov za ksantan gumi, na primer gumi guar ali gumi iz rožičevih zrn.