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Goma xantana
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¿Qué es la goma xantana?

La goma xantana es un exopolisacárido producido por la bacteria Xanthomonas camprestris en un proceso de fermentación. Esta bacteria es un patógeno que se encuentra en vegetales crucíferos como la col y coliflor.

El microrganismo se cultiva a escala industrial por fermentación aerobia en un medio formado básicamente por jarabe de glucosa obtenido a partir de la hidrólisis del almidón de maíz.

La goma se forma como un polisacárido exocelular.

La goma xantana o xantano es un polisacárido con un esqueleto de β-D-glucosa como la celulosa, pero cada segunda unidad de glucosa está conectada a un trisacárido de manosa, ácido glucurónico, y manosa. La manosa más cercana a la cadena principal tiene un éster de ácido acético en el carbono 6, y la manosa final del trisacárido tiene un enlace entre los carbonos 6 y 4 al segundo carbono de un ácido pirúvico. Las cargas negativas en los grupos carboxilos de las cadenas laterales causan que las moléculas formen fluidos muy espesos al ser mezclados con agua.

La goma xantana se usa como espesante para salsas, para prevenir la formación de cristales de hielo en los helados, y como sustitutos de grasa con pocas calorías. La goma xantana frecuentemente se mezcla con la goma guar porque la viscosidad de la combinación es mayor a la de las gomas usadas solas.

Su número del código alimentario de la Unión Europea es el E-415.

Historia

Es un producto relativamente reciente, utilizado solo desde 1969. Se desarrolló en Estados Unidos como parte de un programa para buscar nuevas aplicaciones del maíz, ya que se produce por fermentación del azúcar, que puede obtenerse previamente a partir del almidón de maíz, por la bacteria Xanthomonas campestris. La primera cepa productora útil, la NRRL B1459, fue descubierta en la década de 1950 por el Northern Regional Research Center de Estados Unidos dentro de un programa de investigación sistemática sobre polisacáridos para uso industrial.

El descubrimiento del xantano fue el resultado de un programa de búsqueda sistemática o screening iniciado por el departamento de agricultura de EEUU. Como consecuencia del éxito comercial del dextrano en la década de 1940, el departamento inició un programa exhaustivo de búsqueda de microorganismos capaces de producir polisacáridos solubles en agua en cultivos sumergidos. El resultado de este programa fue el descubrimiento del xantano en la década de 1950 en los laboratorios del Northern Regional Research Laboratories (NRRL). Durante la década de 1960 se llevaron a cabo investigaciones a escala piloto en varios laboratorios industriales y la producción comercial comenzó a principios de 1964. El conocimiento acumulado en la época sobre los requerimientos nutricionales de X. campestris era amplio por tratarse de un importante fitopatógeno, causante de enfermedades en plantas crucíferas.

El xantano se convirtió en el primer producto biopolimérico de una fermentación a base de azúcar de maíz que tuvo importancia comercial. A raíz de su éxito comenzaron a estudiarse otros polisacáridos microbianos, pero a la fecha el xantano es el que posee mayor volumen de producción, rango de aplicaciones y el único aprobado para uso en alimentos.

Características

El aspecto físico del xantano es el de un polvo color crema que se disuelve en agua caliente o fría produciendo soluciones de viscosidad relativamente alta a concentraciones bajas. La viscosidad es alta en un amplio intervalo de concentraciones y las soluciones son estables en un amplio rango de pH, concentración de sales y temperaturas. Estas características son muy favorables para la economía de operaciones donde se la usa como espesante.

Como espesante y estabilizador presenta alta viscosidad a bajas concentraciones y es estable en presencia de sal, ácidos y temperaturas elevadas, así mismo presenta estabilidad frente al pH.

La gona xantana presenta características peculiares, debido precisamente a la peculiaridad de su estructura. Es soluble tanto en agua fría como en agua caliente, su viscosidad depende poco de la temperatura o del pH, y tampoco se ve muy influida por la presencia de concentraciones elevadas de sales.

La goma xantana imparte una viscosidad elevada (en reposo) con pequeñas concentraciones del orden del 1%, y presenta además un comportamiento pseudoplastico muy marcado. Esta característica la hace ideal para estabilizar y dar viscosidad a productos que, como el ketchup, deben tener un comportamiento semejante a un gel en reposo (cuando están sobre el alimento) pero fluir casi libremente cuando se agita el envase para sacarlo de él. Su independencia del pH, incluso hasta pH inferior a 2, hace que se pueda utilizar para alimentos muy ácidos, como salsas para ensalada.

La goma xantana también inhibe la retrogradación del almidón y la sinéresis de otros geles, estabiliza espumas, retrasa el crecimiento de cristales de hielo. Se comporta de forma sinérgica con la goma guar y con la goma de algarroba, formando geles blandos, elásticos y termoreversibles.

No es capaz por sí mismo de formar geles, pero sí de conferir a los alimentos a los que se añade una gran viscosidad empleando concentraciones relativamente bajas de substancia. La goma xantana es estable en un amplio rango de acidez, es soluble en frio y en caliente y resiste muy bien los procesos de congelación y descongelación.

La goma xantana es sumamente resistente a la degradación enzimática, sumamente estable sobre variada temperatura, pH y en altas concentraciones de alcohol, haciéndolo conveniente para una gama excepcional de usos. Alto grado de pseudoplasticidad (control del bombeado, del vertido y adherencia a las ensaladas), tolerancia al choque térmico.

Estructura

La molécula de xantano consta de una cadena principal de D-glucopiranosilo con enlace a 1-4, como en la celulosa. A la cadena se anexan cadenas laterales de trisacárido compuestas por residuos de D-manopiranosilo y de ácido D-glucopiranosilurónico. Los residuos de manosilo con enlace a 1-2 tienen sustitutos 6-o-acetilo. Un promedio de aproximadamente la mitad de los grupos terminales del a-D-manosilo tienen sustitutos 4,6-o-(1-carboxietilideno).

Su estructura está formada por un esqueleto de unidades de -Dglucosa unidas entre sí por enlaces b (1-4), idénticos a los presentes en la celulosa. Una de cada dos glucosas se encuentra unida por un enlace a 1-3 a una cadena lateral formada por dos manosas con un ácido glucurónico entre ellas. Alrededor de la mitad de las manosas terminales de la cadena lateral están unidas a un grupo de piruvato, y el 90% de las manosas más próximas a la cadena central están acetiladas en el carbono 6. Su peso molecular es muy elevado, del orden de un millón.

La goma xantana puede encontrarse formando hélices sencillas y hélices dobles, con las cadenas laterales situadas hacia el exterior. Las distintas cadenas se unen mediante puentes de hidrógeno a través de las ramificaciones laterales.

Sinergias

Sinergia con goma garrofín: También se ha encontrado mayor compatibilidad de la goma xantana con la goma garrofín.

La goma xantana es un espesante, aporta viscosidad, la goma garrofín, también es un espesante. Aplicando conjuntamente goma xantana y goma garrofín se obtiene un gel blando y elástico, de características muy similares a las que se consiguen con el iota carragenato.

Sinergia con goma konjac: Estas dos sustancias interaccionan, la goma konjac y la goma xantana, formando un gel con unas propiedades viscoelésticas únicas. El gel que se forma soporta una gran presión sin quebrarse y vuelve a recuperar la forma inicial una vez cesa la presión. La capacidad de penetración para romper este gel dependen de las proporciones de ambos componentes.

Sinergia con goma de tara y goma guar: Utilizando goma de tara junto con xantana se consigue una mejora de la estabilidad de las emulsiones. La goma xantana, como la tara, no gelifican por sí mismo; no posee grandes propiedades espesantes. Pero una mezcla de estas dos gomas produce por calefacción y enfriamiento un gel muy elástico. El mecanismo propuesto se basa en una transición de la conformación de la xantana que le permite asociarse con las zonas "listas" de los galactomananos. El mismo esquema permite explicar la sinergia entre xantana y goma guar. En éste caso, no se produce gelificación pero se comprueba un aumento muy marcado de la viscosidad.

Usos

El xantano o goma xantana se añade a los alimentos para controlar la reología del producto final. El polímero produce un gran efecto sobre propiedades como la textura, liberación de aroma y apariencia, que contribuyen a la aceptabilidad del producto para su consumo. Por su carácter pseudoplástico en solución el xantano tiene una sensación menos gomosa en la boca que las gomas con comportamiento newtoniano.

Su comportamiento como antioxidante es mayor que el de otros polisacáridos debido a su gran capacidad de unirse a metales y su comportamiento viscoso.

En la industria farmacéutica y cosmética el xantano se usa como agente emulsificante y para dar cuerpo. Los productos de cuidado personal como champú, cremas, lociones, maquillaje, productos de cuidado capilar y dentífrico pueden formularse con xantano. El xantano otorga a las cremas y lociones una buena sensación en la piel durante y después de la aplicación. En la industria farmacéutica el xantano se usa para mantener en suspensión a los antibióticos u otros fármacos y para lograr formulaciones de dosificación uniforme o estabilizar cremas conteniendo fármacos.

En las aplicaciones agrícolas el xantano se usa como agente de suspensión o espesante. Se utiliza para mejorar la eficiencia de fungicidas, herbicidas e insecticidas al suspender uniformemente los componentes sólidos de las formulaciones en sistemas acuosos o al estabilizar emulsiones y sistemas multifásicos líquidos.

Las propiedades reológicas facilitan la pulverización, reducen la dispersión con el viento, e incrementan la persistencia y adhesión del pesticida.

En la industria petrolera se lo utiliza como aditivo para fluidos de perforación; la seudoplasticidad suministra baja viscosidad en el trépano, donde la velocidad de corte es alta y alta viscosidad en el ánulo donde hay menor velocidad de corte. Esto permite una rápida penetración del trépano y al mismo tiempo que en el ánulo las partículas arrancadas se mantengan en suspensión.

Las soluciones de xantano también se aplican a líquidos de fractura. La fractura hidráulica permite mejorar la productividad del pozo mediante fracturas profundas en el reservorio. La reología del xantano permite una transmisión de presión máxima a la formación y fricción mínima en la tubería y reservorio. En la recuperación secundaria de petróleo se adiciona para reducir la permeabilidad y reducir la movilidad del agua al incrementar su viscosidad.

Otros usos industriales son tintas para impresión a chorro de tinta, procesos para remoción de metales disueltos en minería y películas termocurables con ventajas medioambientales.

Uso en alimentación

Se utiliza en emulsiones, como salsas, por ejemplo. También en helados y para estabilizar la espuma de la cerveza. Mezclado con otros polisacáridos, especialmente con la goma de algarrobo , es capaz de formar geles, utilizándose entonces en pudings y otros productos. Es muy utilizado para dar consistencia a los productos bajos en calorías empleados en dietética. Prácticamente no se metaboliza en el tubo digestivo, eliminándose en las heces. No se conoce ningún efecto adverso y tiene un comportamiento asimilable al de la fibra presente de forma natural en los alimentos.

Es principalmente usado como un espesante, pero también es conocido como el estabilizador más eficiente para suspensiones, emulsiones o partículas sólidas en recetas a base de agua.

  • Salsas y preparaciones, salsas emulsionadas, salsas a base de tomate, salsas con partículas en la suspensión.
  • Panadería y pastelería
  • Bebidas, helados y productos lácteos
  • Preparativos de fruta
  • Productos en polvo
  • Emulsiones de aceite en agua
  • Inhibe la degradación y alarga la vida de almacenamiento de los productos horneados y masas refrigeradas
  • Jaleas: inhibe la sinéresis, evita que el relleno sea absorbido por la pasta
  • Proporciona un mayor volumen a los pasteles horneados
  • Impide que los cuerpos sólidos (pasas, frutos secos) sedimenten durante el horneado
  • Bebidas aromatizadas de cítricos, frutas e incrementa su palatabilidad
  • Productos instantáneos (sopas, salsas, postres, bebidas instantáneas)
  • Textura suave y vida de almacenamiento prolongada

Precauciones de uso

No se conocen efectos colaterales para las concentraciones usadas; sin embargo, las altas concentraciones producen flatulencias y acumulación de gases, debido a la fermentación realizada por la flora intestinal como ocurre con todos los polisacáridos no digeribles.

Aunque en diversos estudios realizados se ha comprobado la no toxicidad de este aditivo, y que no es inhibidor del crecimiento, el Ministerio de Sanidad y Consumo del Gobierno de España tiene regulado su uso a la cantidad de 10 gramos por kilo.


Documentación

Aditivos alimentarios. Nuria Cubero, Albert Monferrer, Jordi Villalta
http://www.aditivosalimentarios.com/
http://celiacos.bitacoras.com
http://www.exandal.com
http://milksci.unizar.es
http://www.scientificpsychic.com
http://es.wikipedia.org/