صمغ ها یا هیدروکلوئیدها

تاریخچه صمغ­ ها

استفاده از صمغ­ ها در صنعت غذا برای نخستین بار در قرن 14، توسط چینی‌ها مطرح شد. آن­ها سطوح مرکبات را به منظور افزایش ماندگاری با موم پوشش می­دادند. بعدها در دهه 1950، صمغ خرنوب برای پوشش مرکبات و سبزیجات مورد استفاده قرار گرفت (Alias, 1991).

واژه صمغ شامل تمامی پلی ساکاریدهایی می ­شود که از گیاهان، جلبک­های دریایی، منابع میکروبی و ترشحات گیاهی حاصل شده و به واسطه­ی بیوپلیمرهایی که توسط واکنش شیمیایی سلولز تهیه شده اصلاح گردیده‌اند(Glicksman, 1969).

معرفی صمغ ها

صمغ­ ها گروه بزرگی از پلی­ساکاریدها هستند که بوسیله توانایی­شان در تولید محصولاتی با ویسکوزیته بالا در غلظت‌های پایین مشخص می­شوند. اولین بار که آن­ها را از پلی­ساکاریدها جدا نمودند محلول آن­ها حالت لیزی داشت و به این خاطر صمغ نامیده شدند.

صمغ­ ها بطور وسیع در صنایع غذایی برای تهیه ژل و به عنوان پایدار­کننده و عوامل سوسپانسیون مورد استفاده قرار می­ گیرند. صمغ­ها از منابع مختلفی بدست می­ آیند که شامل صمغ‌های ترشحی، صمغ­ های جلبکی، دانه‌ای، میکروبی، مشتقات نشاسته و سلولز هستند. صمغ‌ها حاوی مولکول‌های هیدروفیلیک بوده بنابراین می‌توانند با آب ترکیب و تشکیل محلول‌های ویسکوز یا ژل دهند. ماهیت مولکول‌ها تا حد زیادی بر روی خواص صمغ‌ها تاثیر می‌گذارد. مولکول‌های پلی ساکاریدی خطی فضای بیشتری را اشغال می‌کنند و از مولکول‌های انشعابی با همان وزن مولکولی ویسکوزتر هستند (Belitz and Grosch, 1999).

کاربرد صمغ­ ها در فرآوری مواد غذایی

امروزه صمغ­ ها کاربرد وسیعی در صنایع غذایی پیدا نموده به طوری که در بهبود ویژگی­های رئولوژیکی، بافت مواد غذایی و سیستم­های کلوئیدی مؤثر می­باشند. صمغ­ ها، پلیمرهای غذایی هستند که بیشتر از جنس کربوهیدرات­ها و به مقدار کمتر از جنس پروتئین هستند و از منابع مختلفی استحصال می­ شوند که در جدول زیر به تقسیم ­بندی انواع صمغ­ ها براساس منبع استحصالی آنها اشاره شده است.

صمغ­ ها می­توانند مقادیر آب زیادی را جذب کرده بدین طریق باعث ایجاد خواص کاربردی در سیستم­ های غذایی شوند که به طور خلاصه مهم­ترین آن­ها عبارتند از:

1- به عنوان قوام دهنده که در این حالت سبب افزایش قوام یا ویسکوزیته می­ شوند.

2- به عنوان ژل دهنده

3- به عنوان پخش کننده در سوسپانسیون‌های غذائی

4- به عنوان بازدارنده جذب روغن­ ها

5- به عنوان امولسیفایر

6- به عنوان تشکیل دهنده فیلم و پوشش­های خوراکی

7- به عنوان جاذب آب و تعویق انداختن بیاتی (Davidou et al., 1996).

جدول تقسیم ­بندی انواع صمغ براساس منبع استحصالی آنها (Alias and Linden, 1991)

صمغ ­ها در غلظت کم، قوام مناسبی را در محلول­ها ایجاد می­ نمایند. هم­چنین صمغ­ ها بدلیل ظرفیت نگهداری آب بالا، در بهبود کیفیت خواص فرآورده‌های نانوایی نقش دارند. آنها هم­چنین به عنوان جایگزین چربی به کار برده می ­شوند. ضمن آن­که صمغ ­ها قادرند در محصولات نانوایی بیشتر بخش بی­شکل بافت مغز را اصلاح کنند. این ویژگی از طریق جلوگیری از ایجاد پبوند بین گلوتن و نشاسته رخ می­ دهد (فاطمی ،1383).

صمغ زانتان

صمغ زانتان (xanthan gum) یک قندی برون‌سلولی است که توسط گونه‌های مختلف زانتوموناس تولید می‌شود. صمغ زانتان نخستین نسل جدید چندقندی برون‌سلولی در علم زیست‌فناوری است که

توسط چندین ریزاندامگان مانند باکتری زانتوموناس کمپستریس (campestris Xanthomonas ) تولید می‌شود.

صمغ زانتان نوعی پلی­ساکارید میکروبی است که در آب سرد و گرم محلول بوده و دارای جریان شبیه پلاستیک و ویسکوزیته فوق العاده پایدار در pHو دماهای بالا است. هم­چنین نسبت به تجزیه آنزیمی مقاوم بوده و با وجود آن­که محلول­های زانتان ژل مانند هستند اما به آسانی قابلیت انحلال داشته و مقاومت اندکی در برابر مخلوط شدن از خود نشان می­ دهند.

صمغ زانتان اولین بار در سال 1960 کشف شد تا آن­که در سال 1970 به صورت تجاری درآمد. امروزه حجم فروش سالیانه آن تقریباً 4600 تن می­ باشد. کاربرد صمغ زانتان در محصولات غذایی و محصولات غیر غذایی تقریباً به یک اندازه می­ باشد.

کاربرد آن در مواد غذایی در سس، چاشنی، محصولات پخت، شربت، نوشابه، دسر و بستنی می‌باشد(Cato et a, 2004).

تولید صمغ زانتان

صمغ زانتان در سطح دیواره سلولی به وسیله باکتری “X.campestris” تولید می­ شود. محیط کشت سترون آن باید دارای کربوهیدات ، منبع نیتروژن، سولفات، منیزیم و مواد معدنی دیگر باشد در ادامه طی تخمیر کربوهیدراتی، کشت میکروبی خالص تولید شده و سپس با الکل خالص شده و پس از خشک شدن در نهایت آسیاب می­ شود.

زانتان در اثر اختلاط با آب هیدراته شده و تولید محلول­هایی با غلظت بالا در ویسکوزیته پائین می‌نماید.

خصوصیات رئولوژیکی زانتان باعث می­شود که صمغ مذکور کیفیت چشایی مناسبی همراه با احساس دهانی و آزاد­سازی مناسب طعم در دهان داشته باشد. هم­چنین محلول‌های زانتان، ویسکوزیته یکسانی را در محدوده­های دمایی گوناگون همراه با پایداری حرارتی مناسب ایجاد می‌کند.

زانتان حلالیت و پایداری مناسبی را تحت هر دو شرایط اسیدی و قلیایی از خود نشان می­دهد. به­ علاوه این صمغ در کنار نمک و مقاومت آن در برابر آنزیم­های متداول سبب شده که یکی از بهترین پلی­مرهای غذایی به شمار آید

(Rosell et al., 2001).

ویژگی­های صمغ زانتان

زانتان یک پودر سفید متمایل به خامه‌ای است که هم در آب گرم و هم در آب سرد قابل حل است و می­ تواند در غلظت‌های پائین محلول­هایی با ویسکوزیته بالا تولید کند.

اهمیت اقتصادی زانتان متکی بر توانایی آن در کنترل خصوصیات رئولوژیکی سیستم ­های آبی است. حتی در غلظت­های پائین محلول­های زانتان قابلیت تولید محلول­های ویسکوز را در مقایسه با پلی­ساکارید­های دیگر دارد، به­ همین علت یک غلیظ ­کننده و پایدار­کننده مناسب است.

صمغ زانتان با مواد و محیط­های زیادی سازگاری دارد. برای مثال زانتان به­ طور مستقیم در بسیاری از محلول‌های اسیدی، قلیایی و نیز محلول­های مشتمل بر مواد مختلف قابلیت انحلال دارد ویا با بسیاری از تغلیظ کننده‌های طبیعی مانند آلژینات­سدیم، کربوکسی متیل­سلولز و نشاسته سازگاری دارد. هم­چنین با سایر صمغ­ها نظیر گالاکتومانان و صمغ دانه خرنوب اثر متقابل داشته که این تاثیر یک اثر مضاعف را بر روی افزایش ویسکوزیته محلول از خود نشان می­ دهد. زانتان تحت تاثیر آنزیم­هایی که از میکروارگانیسم­های خاص تحت شرایط خاص تولید می­ شود قابلیت تجزیه­ پذیری دارد. همچنین مانند سایر صمغ­ها زانتان توسط ترکیبات اکسید­کننده شدید مانند پراکسیدها یا پرسولفات­ها تجزیه می گردد.

به خاطر خواص ویژه و خاص زانتان، این صمغ به طور گسترده در مواد غذایی، آرایشی و صنعت دارویی استفاده می­شود. در تمام صنایع زانتان به عنوان غلیظ­ کننده و پایدار­کننده مطلوب شناخته شده است(Miller, 1982).

کاربرد زانتان در صنایع غذایی

استفاده عمده صمغ زانتان در صنایع غذایی مربوط به انحلال آن در آب داغ یا آب سرد حل بوده که قادر به تولید محلولی تیکسو­تروپیک است. چنین رفتاری باعث کنترل آسان فرآیند­هایی نظیر پهن کردن خمیر، پمپ کردن، اسپری کردن و پاشیدن می­ شود (Shelk et al., 1990).

کاربرد زانتان در محصولات نانوایی

زانتان در محصولات نانوایی سبب افزایش خاصیت حبس کردن آب در محصول طی دوره نگهداری می­ شود. همچنین سبب افزایش مدت زمان نگهداری محصولات پخته شده یا خمیرهای فریز شده می­ گردد. در محصولات نانوایی نرم، زانتان می­تواند به عنوان جانشین تخم­ مرغ نیز استفاده شود به­علاوه زانتان مانع سینرسیس می­ گردد (Sharma, 2006).

کاربرد زانتان در خمیرهای منجمد

صمغ زانتان در خمیر­های منجمد شده سبب افزایش نگهداری رطوبت شده ضمن آن­که از رتروگراداسیون نشاسته جلوگیری و منجر به افزایش دوره نگهداری محصول می­ گردد

(Shelk et al., 1990).

نوشیدنی­ها

زانتان به عنوان ایجاد­کننده بافت­ و جسمیت در نوشیدنی­ها کاربرد دارد و زمانی که نوشیدنی­ها حاوی ذرات میوه باشند زانتان به پایداری و معلق نگه­داشتن این ذرات کمک می­ کند. هم­چنین در بهبود خصوصیات دهانی، انحلال سریع و کامل در pH پائین و سازش­پذیری با ترکیبات دیگر موثر می‌باشد(Kang and Pettitt, 1993) .

لبنیات

زانتان می­تواند با صمغ­هایی مانند گوار، خرنوب یا هر دو ترکیب شود و به عنوان پایدار­کننده در بستنی به کار برده شود. زانتان با متیل­سلولز جهت محصولات لبنی منجمد و با کربوکسی متیل­سلولز در انواع ماست به کار برده می­ شود (Sharma, 2006).