Những ảnh hưởng gellan gum vào chức năng tiêu hóa đã được nghiên cứu. Các cấu trúc hình thái của bề mặt niêm mạc ruột đã được quan sát bằng cách quét kính hiển vi electron của chuột được cho ăn gellan gum trong bốn tuần. Những con chuột được cho ăn gellan gum cho thấy giảm cân trong manh tràng và tăng cân ở nội tràng. Thời gian vận chuyển của đường tiêu hóa được rút ngắn khi bổ sung gellan gum. Không có sự khác biệt trong cấu trúc bề mặt niêm mạc đại tràng giữa các nhóm ăn cellulose và ăn gellan gum.
SƠ LƯỢC VỀ PHỤ GIA TẠO GEL
Giới thiệu
Xanthan gum là một polysaccharide, thường được sử dụng làm phụ gia thực phẩm và chất điều chỉnh lưu biến Nó được sản xuất thông qua quá trình lên men glucose và saccharose bởi vi khuẩn Xanthomonas campestris, loại vi khuẩn gây ra bệnh mục đen trên các loại rau như cải, hoa lơ và rau lá mỏng khác.
Cách đây rất lâu, con người đã tìm hiểu được rằng các loài Xanthomonas có thể sản xuất ra những khối sền sệt
Cuối năm 1950, xanthan đã được phát minh tại Northern Reaseach Center (NRRC), Peoria, Illinois
Bà Allene Rosalind Jeanes và nhóm nghiên cứu tại Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ đã tiến hành kiểm tra các vi sinh vật có khả năng sản xuất gum tan trong nước, trong đó xanthan nổi bật như một polysaccharide tổng hợp có tiềm năng ứng dụng lớn hơn so với các loại gum tan tự nhiên Vào đầu những năm 1960, xanthan được thương mại hóa bởi công ty Kelco dưới tên gọi Kelzan, nhưng chỉ thực sự phù hợp cho thị trường từ năm 1964.
Năm 1969, xanthan được FDA (Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ) chấp thuận làm phụ gia thực phẩm sau khi trải qua các nghiên cứu và thử nghiệm trên động vật Hiện nay, xanthan được phép sử dụng tại Hoa Kỳ, Canada và các nước Châu Âu.
Các công ty sản xuất xanthan nổi tiếng: Merck, Pfizer và Kelco của Mĩ, Rhône Poulenc và Sanofi-Elf của Pháp, Jungbunzlauer của Úc.
2.1.3.Nguồn gốc Được khám phá lần đầu 1960, thương mại hóa lần đầu 1970 Là polysaccharide có khối lượng phân tử lớn được tiết ra bởi vi sinh vật Xanthomonas campestris – là 1 loài vi khuẩn trên lá rau cải Thu nhận được từ quá trình lên men carbohydrate với Xanthomonas campestris –> tinh chế bằng ethanol hoặc isopropanol –> sấy khô và nghiền.
Cấu trúc cơ bản: 1 mạch chính là cellulose (các phân tử glucose liên kết β-(1,4)) và
Mỗi đơn vị β-D-glucopyranosyl trên mạch chính được liên kết với 1 đơn vị β-D- glucopyranosyl –(1–>4)- β -D- glucuronopyranosyl – (1–>2)-6-O-acetyl- β -D- mannopyranosyl trisaccharide
β-D-glucopyranosyl kết hợp với acid pyruvic tạo thành 4,6-cyclic acetal, tạo nên một phân tử vững chắc nhờ tương tác giữa mạch bên và mạch chính Mạch bên của trisaccharide bao gồm hai phân tử mannose được ngăn cách bởi một phân tử glucuronic acid Một nhóm mannose liên kết với nhóm pyruvate, trong khi nhóm còn lại chứa nhóm acetyl Các nhóm carboxyl trên mạch bên thể hiện tính anion của phân tử gum.
Hình: Cấu trúc của xanthan gum
Xanthan gum có khối lượng phân tử lớn và tương tác với guar gum để tăng độ nhớt của dung dịch Ngoài ra, khi tương tác với locust bean gum, xanthan gum tạo ra một loại gel thuận nghịch với nhiệt.
Xanthan gum không tan trong dung môi hữu cơ nhưng có thể hydrate hóa trong glycerol ở nhiệt độ 65 độ C Khi xanthan gum được hydrate hóa trong nước và sau đó thêm 50% ethanol hoặc propanol, nó sẽ không bị kết tủa.
Tương tác tốt với các chất làm đặc khác: tinh bột, carrageenan, pectin, gelatin,agar, alginate và dẫn xuất cellulose.
Chất này có tính chất hòa tan trong cả nước nóng và lạnh, với độ nhớt cao ở nồng độ thấp và không thay đổi rõ rệt khi nhiệt độ từ 0-100°C, điều này thể hiện tính chất độc đáo của nó Nó cũng hòa tan và ổn định trong môi trường acid, tương tác tốt với muối và các loại gum khác như locust bean gum, đồng thời ổn định hệ nhũ tương và huyền phù Ngoài ra, chất này còn duy trì ổn định tốt trong quá trình đông lạnh và rã đông.
Xanthan gum tương hợp với nhiều loại acid hữu cơ: acetic, citric, lactic, tartaric và phosphoric acid
Xanthan gum với nồng độ 0.3% trong nước khử ion có khả năng thay đổi hình dạng ở nhiệt độ trên 40°C và ổn định ở nhiệt độ 90°C trong môi trường có hàm lượng muối thấp Muối đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc có trật tự và ổn định độ nhớt của xanthan gum.
Hình: Tính chất lưu biến của xanthan gum
2.1.6.Các yếu tố ảnh hưởng và liên quan đến quá trình tạo độ nhớt
Kết hợp xanthan gum và locust bean gum tạo ra gel thuận nghịch với nhiệt, có tính cố kết cao và ít tách nước khi bảo quản lạnh Khi xanthan gum kết hợp với Konjac, gel sẽ trở nên đàn hồi và chắc chắn Độ nhớt của xanthan gum giảm khi nhiệt độ tăng nhưng có thể khôi phục khi làm nguội, và độ nhớt này còn phụ thuộc vào pH; cụ thể, độ nhớt giảm khi pH dưới 3 nhưng sẽ phục hồi khi dung dịch được trung hòa Ngoài ra, ảnh hưởng của muối lên độ nhớt của xanthan gum cũng phụ thuộc vào nồng độ của nó; ví dụ, với nồng độ xanthan gum dưới 0.3%, việc thêm muối sẽ làm giảm nhẹ độ nhớt, trong khi với nồng độ trên 0.3%, việc thêm muối lại làm tăng độ nhớt.
Nhiệt độ ảnh hưởng đến hình dạng của vật liệu, điều này phụ thuộc vào độ mạnh của lực ion và các đặc trưng cấu trúc, chẳng hạn như hàm lượng axit pyruvic và axit acetic có trong phân tử xanthan gum.
Sự hydrate hóa của xanthan gum giảm khi có mặt muối (>1-2%) → khuyến cáo: hydrate hóa xanthan gum trong nước trước khi thêm muối.
Sau khi đã hydrate hóa xanthan gum chịu muối tốt (lên đến 20-30%) mà không ảnh hưởng đến độ nhớt.
Phương pháp sử dụng
Xanthan gum nổi bật với khả năng tăng độ nhớt của chất lỏng chỉ với một lượng rất nhỏ Thông thường, nó được sử dụng trong thực phẩm với nồng độ khoảng 0.5%, và có thể hiệu quả ngay cả ở mức thấp hơn.
Xanthan gum là một thành phần phổ biến trong thực phẩm, thường xuất hiện trong các món salad và nước sốt, giúp ổn định nhũ tương và ngăn ngừa sự tách dầu Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ việc đình chỉ các hạt rắn như gia vị và được sử dụng trong thực phẩm đông lạnh và đồ uống để tạo ra kết cấu dễ chịu trong kem, cùng với guar gum và locust bean gum Trong kem đánh răng, xanthan gum hoạt động như một chất kết dính, giữ cho sản phẩm đồng nhất Đặc biệt, xanthan gum là lựa chọn lý tưởng cho việc làm đặc các loại chất lỏng cho người gặp khó khăn trong việc nuốt, vì nó không làm thay đổi màu sắc hay mùi vị của thực phẩm và đồ uống khi sử dụng ở mức độ thông thường.
Xanthan gum là một thành phần quan trọng trong nướng bánh không chứa gluten, giúp tạo độ dính cho bột khi gluten từ lúa mì bị loại bỏ.
Xanthan gum là một thành phần quan trọng trong ngành công nghiệp dầu mỏ, thường được sử dụng để làm dày bùn khoan Ngoài ra, nó cũng được thêm vào bê tông đổ dưới nước nhằm tăng độ nhớt và ngăn chặn hiện tượng rửa trôi.
Xanthan gum là một thành phần quan trọng trong mỹ phẩm, được sử dụng để tạo gel nước, thường kết hợp với bentonite sét Nó cũng đóng vai trò trong các nhũ tương dầu-trong-nước, giúp ổn định các giọt dầu và ngăn ngừa sự kết dính Ngoài ra, xanthan gum cung cấp độ ẩm cần thiết cho da.
Tỷ lệ xanthan gum trong chất lỏng ảnh hưởng lớn đến cấu trúc của nó; với 0,2% xanthan gum, chất lỏng sẽ có độ dày nhẹ, trong khi tỷ lệ từ 0,7-1,5% tạo ra độ dày cao hơn Tuy nhiên, nếu sử dụng quá nhiều xanthan gum, chất lỏng có thể trở nên nhớt và khó chịu.
Nhũ tương có thể được tạo ra với ít nhất 0,1% xanthan gum, và việc tăng lượng xanthan gum sẽ giúp nhũ tương trở nên dày hơn và ổn định hơn Một nhũ tương ổn định thường chứa khoảng 0,8% xanthan gum Để tạo ra bọt, lượng xanthan gum từ 0,2-0,8% thường được sử dụng, với lượng lớn hơn sẽ tạo ra bong bóng lớn hơn và bọt dày đặc hơn.
Cơ chế tác dụng
Gel được hình thành khi làm nguội các hỗn hợp, trong đó xanthan gum ở trạng thái keo có khả năng chuyển đổi từ cấu hình xoắn ốc đôi sang chuỗi đơn khi được xử lý ở nhiệt độ từ 40 đến 80°C Khi ở cấu hình chuỗi đơn, mạng lưới liên kết trở nên yếu hơn, dẫn đến trạng thái giả dẻo (pseudoplastic) và làm giảm độ nhớt của dung dịch.
Xanthan gum có khả năng hydrate hóa nhanh chóng trong môi trường nước, tạo ra dung dịch có độ nhớt cao mà không bị đóng cục Các chuỗi tích điện âm trong phân tử xanthan gum giúp tăng cường khả năng hydrate hóa, cho phép nó tan trong cả nước nóng và nước lạnh Dung dịch xanthan gum rất bền vững khi trải qua quá trình đông lạnh và rã đông nhờ vào khả năng liên kết tốt với nước.
Trong môi trường chứa alcohol: xanthan gum có khả năng tương thích với alcohol giúp các đồ uống có cồn trở nên đặc hơn.
Xanthan gum là một loại keo có khả năng kháng lại sự thoái hóa do enzyme trong thực phẩm như cellulase, pectinase, amylase và protease Điều này nhờ vào cấu trúc đặc biệt của nó, với sự xếp đặt hợp lý của các nhánh chính và nhánh phụ, giúp bảo vệ liên kết 1,4 trong nhánh chính khỏi tác động của enzyme Nhờ đó, xanthan gum có thể ngăn chặn quá trình ngưng trùng hợp do enzyme, acid và kiềm, giữ cho chất lượng sản phẩm ổn định hơn.
Xanthan gum có khả năng kết hợp hiệu quả với nhiều loại phụ gia tạo gel khác như locust bean gum, konjac và guar gum, giúp tạo ra các sản phẩm có độ sệt mong muốn trong môi trường chứa các loại phụ gia này.
Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm tra
2.4.1.Cảm quan Dạng bột màu kem.
- Độ tan: Tan trong nước; không tan trong ethanol
- Tạo gel: Phải có phản ứng tạo gel đặc trưng
Giảm khối lượng khi sấy khô Không được quá 15% (nhiệt độ sấy 1050C trong 2,5 giờ Tro toàn phần Không được quá 16% sau khi sấy
Acid pyruvic Không được nhỏ hơn 1,5%
Xem mô tả trong phần Phương pháp thử - Định tính
Tiến hành theo phương pháp Kjeldahl
Ethanol và isopropanol Không được quá 500 mg/kg, ở dạng đơn chất hoặc hợp chất Xác định theo mô tả ở phần Phương pháp thử - Định tính
Nồng độ tối đa cho phép không vượt quá 2 mg/kg Để xác định nồng độ, cần sử dụng kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử phù hợp với từng mức độ Việc lựa chọn lượng mẫu và phương pháp xử lý mẫu phải dựa vào các nguyên tắc của phương pháp được mô tả trong Quyển 4, ô Các phương pháp cụ thể.
2.4.2.3 Các yêu cầu về vi sinh vật
Tổng số vi sinh vật Không được quá 5.000 CFU
E.coli Âm tính đối với mẫu thử
Salmonella Âm tính đối với mẫu thử
Nấm men và nấm mốc Không được quá 500 CFU/g Xem mô tả dưới phần Phương pháp thử - Định tính
2.4.2.4 Hàm lượng Hàm lượng tính theo chế phẩm khô, không được nhỏ hơn 4,2% và không được quá 5,4% CO2, tương ứng với 91,0% – 117,0% gôm xanthan.
Để tạo gel, hãy cho 300 ml nước đã đun sôi ở 80°C vào cốc 400 ml và khuấy nhanh bằng máy khuấy Khi tốc độ khuấy đạt cực đại, cho vào hỗn hợp 1,5 g mẫu và 1,5 g gôm đậu carob, khuấy cho đến khi chuyển thành dung dịch và tiếp tục khuấy trong 30 phút Đảm bảo nhiệt độ nước không giảm xuống dưới 60°C trong quá trình khuấy Sau khi ngừng khuấy, để hỗn hợp nguội đến nhiệt độ phòng trong ít nhất 2 giờ Một khối gel dai chắc sẽ hình thành khi nhiệt độ giảm xuống dưới 40°C, trong khi dung dịch đối chứng 1% mẫu không có gôm đậu carob sẽ không tạo thành gel.
Cân 600 mg mẫu chính xác đến 0,1 mg và hòa tan trong 100 ml nước Chuyển 10 ml dung dịch vào bình thủy tinh 50 ml, sau đó thêm 20 ml dung dịch HCl N, cân bình và đun sôi với sinh hàn ngược trong 3 giờ để tránh bay hơi Sau khi làm nguội đến nhiệt độ phòng, bổ sung nước để bù lượng đã mất Sử dụng pipet để lấy 1 ml dung dịch 2,4-dinitrophenylhydrazin 0,5% trong acid HCl 2N cho vào phễu tách 30 ml, thêm 2 ml dung dịch mẫu, khuấy đều và để ở nhiệt độ phòng trong 5 phút Chiết hỗn hợp bằng 5 ml ethyl acetat và loại bỏ lớp nước Chiết hydrazon từ ethyl acetat bằng ba phần 5 ml dung dịch Na2CO3 TS, sau đó cho phần chiết vào bình định mức 50 ml và pha tới thể tích 50 ml bằng dung dịch Na2CO3 TS, lắc đều.
Cân 45 mg acid pyruvic chính xác đến 0,1 mg và cho vào bình định mức dung tích 500 ml Pha tới thể tích 500 ml bằng nước và lắc đều Chuyển 10 ml dung dịch này vào bình thuỷ tinh có nút mài dung tích 50 ml và tiếp tục theo mô tả trong phần ôChuẩn bị mẫuằ, bắt đầu với ôDựng pipet lấy 20 ml dung dịch HCl N cho vào bỡnhằ. Cách tiến hành : Đo độ hấp thụ của mỗi dung dịch với máy quang phổ trong các cóng đo 1 cm ở bước sóng có hấp thụ cực đại 375 nm, sử dụng Na2CO3 TS cho mẫu trắng Độ hấp thụ của ôDung dịch mẫuằ bằng hoặc lớn độ hấp thụ của ôDung dịch chuẩnằ
Các alcol được chuyển thành các ester nitrit tương ứng và được xác định bằng sắc ký khí không gian hơi (Xem quyển 4).
Hoà tan 100 mg mẫu trong 10 ml nước sử dụng NaCl như là chất làm phân tán nếu cần.
Chuẩn bị dung dịch nước chứa 50 mg/l n - propanol
Chuẩn bị dung dịch nước chứa 50 mg/l mỗi loại ethanol và isopropanol
Cân 200 mg ure vào lọ sẫm màu 25 ml Reacti-flasks và làm trong bằng nitrogen trong 5 phút Thêm 1 ml dung dịch acid oxalic bão hoà, đậy nắp và lắc xoáy Sau đó, thêm 1 ml dung dịch mẫu và 1 ml dung dịch nội chuẩn, bắt đầu bấm giờ (T = 0) Lắc cho đến T = 30 giây, tại T = 45 giây, bơm 0,5 ml dung dịch natri nitrit vào qua đệm cao su silicon Lắc mạnh cho đến T = 150 giây, sau đó hút 1 ml từ không gian hơi bằng syringe khoá áp.
Luồn kim syringe vào cổng bơm; đẩy mẫu, sau đó mở syringe và bơm mẫu.
Sử dụng các điều kiện sau:
- Cột: thuỷ tinh (đường kính trong 4 mm, chiều dài 90 cm)
- Chất nhồi: 15 cm đầu được nhồi bằng chrompack (hoặc tương đương) và phần còn lại được nhồi bằng Porapak R 120 -150 mesh (hoặc tương đương)
- Khí mang: nitrogen (tốc độ dòng: 80 ml/phút) - Detector: ion hoá ngọn lửa
- Nhiệt độ: cổng bơm 2500C, cột 1500C đẳng nhiệt
Kết quả định lượng ethanol và isopropanol trong mẫu được thực hiện bằng cách so sánh diện tích pic của các hợp chất này với các pic tương ứng từ sắc đồ không gian hơi Phương pháp này sử dụng 1 ml dung dịch chuẩn alcol thay thế cho 1 ml dung dịch mẫu theo quy trình đã nêu.
- Thử theo JECFA monograph 1 - Vol.4.
Để xác định hàm lượng quy định, cần sử dụng kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử phù hợp Việc lựa chọn cỡ mẫu thử và phương pháp chuẩn bị mẫu phải dựa trên nguyên tắc của phương pháp được mô tả trong JECFA monograph 1 - Vol.4, phần các phương pháp phân tích công cụ.
2.4.3 3 Các yêu cầu về vi sinh vật
Để xác định tổng số vi sinh vật, sử dụng kỹ thuật vô trùng để pha 1 g mẫu trong 99 ml dung dịch đệm phosphat Sử dụng Stomacher, máy lắc hoặc máy khuấy để hòa tan hoàn toàn trong khoảng 10 phút Sau đó, dùng pipet lấy 1 ml dung dịch và cho vào các đĩa petri riêng biệt, cặp đôi và đánh dấu thích hợp trước khi đổ vào mỗi đĩa petri.
Để thực hiện quy trình, hãy làm nguội 12 – 15 ml thạch PCA xuống 44 – 46 độ C Sau đó, trộn đều bằng cách quay đảo chiều di chuyển tới lui trên các đĩa để agar đông lại Cuối cùng, lật ngược các đĩa và ủ trong 48 ±2 giờ ở nhiệt độ 35 ±1 độ C.
Sau khi ủ, các khuẩn lạc sẽ phát triển và được quan sát trên mỗi đĩa, sau đó ghi lại số lượng khuẩn lạc Trung bình số khuẩn lạc từ hai đĩa sẽ được tính và nhân với hệ số pha loãng mẫu là 100 Nếu không có khuẩn lạc nào được phát hiện, kết quả sẽ được ghi nhận là dưới 100 CFU/g.
E.coli Sử dụng kỹ thuật vô trùng, hoà 1 g mẫu trong 99 ml canh trường lactose, sử dụng hoặc Stomacher, máy lắc hoặc máy khuấy cho tới khi mẫu tan hoàn toàn Giới hạn thời gian hoà tan khoảng 15 phút và sau đó đẩy nhẹ dụng cụ chứa và ủ canh trường trong 18 – 24 giờ ở 35 ±1 oC Dùng 1 pipet tiệt trùng lấy 1 ml canh trường đã ủ cho vào ống chứa 10 ml canh trường GN Ủ trong 18 – 24 giờ và sau đó ria cấy các ống canh trường GN cho thấy sinh trưởng (+) tính hoặc sinh hơi lên các đĩa cặp đôi Levine EMB. Ủ các đĩa trong 24 ±2 giờ ở 35 ±1 oC và sau đó kiểm tra các khuẩn lạc điển hình của E.coli tức là biểu thị màu đỏ tím đậm vào tâm đen và có ánh kim loại xanh đôi lúc rải rác trên mặt thạch Ghi lại bất kỳ khuẩn lạc E coli điển hình được cho là dương tính, loại khác là âm tính Ria cấy bất kỳ khuẩn lạc khả nghi được phân tách rõ lên đĩa PCA và ủ trong 18 - 24 giờ ở 35 ±1 oC Nhuộm màu Gram trên bất kỳ khuẩn lạc phát triển trên môi trường cấy để khẳng định là Gram âm Nếu vậy, phân tán bất kỳ khuẩn lạc phát triển vào lượng nhỏ nước muối 0,85% và tiến hành các phép thử hóa học để nhận dạng chủng vi khuẩn Điều này được làm thuận lợi nhất bằng cách sử dụng dải API 20E hoặc Micro ID hoặc các hệ thống tương đương Sau khi hoàn tất các phép thử, nhận dạng vi sinh vật theo Hướng dẫn định danh của hệ thống được sử dụng và ghi lại kết quả cuối cùng.
Phương pháp sản xuất xanthangum
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XANTHANGUM
Liên quan về xanthan gum
2.6.1 Liều lượng sử dụng và chỉ số INS:
Số thứ tự phụ gia: 124
STT Nhóm thực phẩm ML Ghi chú
1 Sữa lên men (nguyên kem), không xử lý nhiệt sau lên men GMP
2 Sữa lên men (nguyên kem), có xử lý nhiệt sau lên men 5000
3 Bơ và bơ cô đặc 5000 52
4 Thủy sản, sản phẩm thủy sản đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai
5 Thức ăn cho trẻ em dưới 1 tuổi GMP
6 Nước ép quả thanh trùng pasteur đóng hộp hoặc đóng chai 5000
7 Necta quả thanh trùng pasteur đóng hộp hoặc đóng chai 3000
2.6.2 Luật sử dụng ở châu Âu
Xanthan gum, với mã số E415, được phép sử dụng tại Hoa Kỳ, Canada và Châu Âu từ năm 1982 Theo “Tạp chí chính thức của Liên minh châu Âu”, không có mức tối đa quy định cho việc sử dụng xanthan gum, cho phép các nhà sản xuất linh hoạt thêm vào sản phẩm để tạo ra hiệu ứng cộng hưởng.
Năm 1969, xanthan đã được tổ chức FDA (the American Food and Drug
Administration) cho phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm sau những nghiên cứu và thử nghiệm trên động vật.
FDA cảnh báo cha mẹ và người chăm sóc không nên cho trẻ nhỏ ăn xanthan gum, vì một bài báo năm 2012 trong "Journal of Pediatrics" chỉ ra rằng sản phẩm chứa xanthan gum có thể liên quan đến bệnh tật và tử vong ở trẻ sơ sinh Hiện nay, FDA yêu cầu các loại thuốc không kê đơn chứa nướu tan trong nước, như xanthan gum, phải có cảnh báo về nguy cơ nghẹt thở trên bao bì Nghẹn, do tắc nghẽn thực quản và ngạt thở, có thể xảy ra nếu các loại thuốc này không được tiêu thụ với đủ nước.
Nghiên cứu về sự có hại hay vô hại của Xanthan Gum
Nghiên cứu của Chris Kresser, MS, L.Ac, một nhà lãnh đạo toàn cầu trong y tế, Paleo dinh dưỡng và y học chức năng, đã thu hút sự chú ý Ông là tác giả của ChrisKresser.com, một trong 25 trang web sức khỏe tự nhiên hàng đầu thế giới, và cũng là tác giả của cuốn sách bán chạy New York Times, "Paleo cá nhân của bạn" (xuất bản tháng 12 năm 2014).
Chris vừa được Greatist.com vinh danh là một trong 100 người có ảnh hưởng nhất trong lĩnh vực sức khỏe và thể dục, bên cạnh những tên tuổi nổi bật như Michelle Obama, Michael Pollan, Tiến sĩ Andrew Weil, Tim Ferriss, Mark Sisson, Robb Wolf và Tiến sĩ Mercola Công trình của ông thường xuyên được trích dẫn trên các ấn phẩm uy tín của Mỹ như Time, The Atlantic và NPR, cũng như trong các chương trình nổi tiếng như Tiến sĩ Oz và Fox & Friends, nơi ông đã xuất hiện với tư cách khách mời.
Các nghiên cứu động vật về xanthan gum cho thấy không có mối lo ngại đáng kể Trong một thí nghiệm kéo dài hai năm, chuột được cho ăn xanthan gum với các nồng độ 0,25, 0,50 và 1,0 g/kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày Sự khác biệt duy nhất giữa nhóm chuột ăn xanthan gum và nhóm chứng là tần suất phân mềm cao hơn, nhưng điều này không có ý nghĩa thống kê Ngoài ra, không có sự khác biệt nào về tốc độ tăng trưởng, tỷ lệ sống, chỉ số máu, trọng lượng cơ quan hay tỷ lệ mắc khối u.
Một thí nghiệm tương tự đã được thực hiện với chó thay vì chuột, và kết quả cho thấy không có thay đổi nào ngoại trừ việc phân mềm thường xuyên Trong một nghiên cứu kéo dài ba thế hệ, chuột được cho ăn với liều lượng 0,25 hoặc 0,50 g/kg mỗi ngày, nhưng không ghi nhận sự thay đổi đáng kể nào ở cả cha mẹ lẫn con cái.
Dựa trên các nghiên cứu ban đầu, xanthan gum được xác định là một phụ gia thực phẩm an toàn Kể từ đó, một số nghiên cứu động vật với các mục đích khác nhau đã được công bố để bổ sung thông tin về tính an toàn và hiệu quả của nó.
Một nghiên cứu đã đánh giá tác động của xanthan gum đối với tiêu hóa ở chuột, cho thấy chế độ ăn chứa 4% xanthan gum làm tăng 400% lượng nước trong ruột và số lượng đường còn lại Nghiên cứu khác cho thấy khi chuột được cho ăn 50 g/kg xanthan gum trong 4 tuần, lượng nước phân và axit béo chuỗi ngắn (SCFA) tăng đáng kể.
Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng xanthan gum có tiềm năng chống khối u, khi việc sử dụng đường uống xanthan gum giúp làm chậm sự phát triển của khối u và kéo dài tuổi thọ cho chuột mắc khối u ác tính Mặc dù các cơ chế hoạt động vẫn chưa được làm rõ, nhưng kết quả này mở ra nhiều triển vọng thú vị trong việc nghiên cứu các liệu pháp điều trị ung thư.
Do thiếu các nghiên cứu về xanthan gum trên con người, nghiên cứu đầu tiên nhằm xác định sự an toàn của nó khi tiêu thụ trong chế độ ăn hàng ngày với liều lượng cao hơn mức bình thường Trong 23 ngày, 5 người đàn ông trưởng thành không có vấn đề tiêu hóa đã tiêu thụ từ 10.4g đến 12.9g xanthan gum mỗi ngày, gấp 15 lần mức tiêu thụ hàng ngày chấp nhận được Kết quả cho thấy, họ đã giảm cholesterol huyết thanh, tăng acid mật trong phân và cải thiện sản lượng cũng như hàm lượng nước trong phân.
Một nghiên cứu cho thấy một người tham gia đã tiêu thụ 15g xanthan gum mỗi ngày trong 10 ngày và nhận thấy xanthan gum có hiệu quả như một "thuốc nhuận tràng rất hiệu quả", giúp tăng cường sản lượng phân.
Nghiên cứu cho thấy rằng trước thời gian dùng thử, chỉ có 12 trong số 18 đối tượng có vi khuẩn trong phân có khả năng phá vỡ xanthan gum Sau thời gian thử nghiệm, các mẫu phân cho thấy sự gia tăng đáng kể trong sản xuất khí hydro và SCFA, chứng tỏ rằng vi khuẩn đường ruột đã nhanh chóng thích nghi với thực phẩm mới này Điều này chỉ ra rằng xanthan gum, giống như nhiều carbohydrate khó tiêu hóa khác, có thể ảnh hưởng sâu sắc đến hệ vi sinh vật đường ruột khi tiêu thụ với liều lượng lớn.
Nghiên cứu của tôi chỉ ra rằng xanthan gum có liên quan đến sự phát triển của viêm ruột hoại tử (NEC) ở trẻ sơ sinh Đầu năm nay, bài viết trên tờ New York Times đã đề cập đến cái chết thương tâm của một trẻ sơ sinh mắc NEC sau khi tiêu thụ chế độ ăn từ công thức hoặc sữa mẹ được làm đặc bằng sản phẩm SimplyThick, một loại gum dựa trên xanthan Sản phẩm này hiện đang được sử dụng phổ biến trong các bệnh viện để làm đặc thức ăn cho trẻ gặp khó khăn khi nuốt.
Hai bài báo đã chỉ ra rằng xanthan gum có liên quan đến tình trạng bệnh lý NEC ở trẻ sơ sinh, khi nó làm tăng sản xuất axit béo chuỗi ngắn (SCFA) trong ruột Mặc dù SCFA rất quan trọng cho sức khỏe đường ruột, nhưng hệ tiêu hóa non nớt của trẻ sơ sinh lại rất nhạy cảm với chúng Do đó, các hướng dẫn thực hành khuyến nghị nên tránh sử dụng các sản phẩm làm đặc cho trẻ dưới 12 tháng tuổi, và nên thay thế bằng ngũ cốc gạo hoặc bột yến mạch.
Dị ứng lúa mì, ngô, đậu nành, và sữa
Xanthan gum là sản phẩm của quá trình lên men vi khuẩn trong dung môi chứa đường, nhưng nó có thể gây dị ứng cho những người nhạy cảm với ngô, đậu nành, sữa hoặc lúa mì Thật đáng tiếc, nhiều nhà sản xuất xanthan gum thường không công khai thông tin này.
Xanthan gum, mặc dù ban đầu có thể được sản xuất từ bắp hoặc đậu nành, vẫn được coi là không chứa gluten và tiếp tục được phân phối trên thị trường với nhãn hiệu gluten-free.
Nếu bạn có dị ứng nặng với ngô, đậu nành, lúa mì hoặc sữa, hãy thận trọng khi sử dụng xanthan gum hoặc hoàn toàn tránh xa sản phẩm này Nên kiểm tra với nhà sản xuất để xác định xem xanthan gum có tồn tại trong thực phẩm của bạn hay không.
Giới thiệu
Gellan gum là một polymer có trọng lượng phân tử cao khoảng 500.000 Dalton, có khả năng tan trong nước để tạo gel nhưng không tan trong ethanol Nó được chiết xuất từ quá trình lên men của vi sinh vật Sphingomonas elodea, trước đây được gọi là Pseudomonas Elodea và Sphingomonas paucimobilis Sau khi chiết xuất, gellan được tinh chế bằng cồn isopropylic, sau đó sấy khô và nghiền mịn thành bột màu trắng.
Gellan gum là polysaccharide ngoại bào được sản xuất bởi vi khuẩn Pseudomonas elodea, được phát hiện bởi Kaneko và Kang tại phòng thí nghiệm Kelco của Merck and Co., California, USA vào năm 1978 Polymer này được phân lập từ mô thực vật Elodea, và các nghiên cứu sau đó đã xác nhận rằng vi khuẩn này là một chủng mới của loài Pseudomonas, dẫn đến việc đặt tên là Pseudomonas elodea.
Năm 1994, người ta khám phá ra rằng vi khuẩn sản xuất ra gellan là Sphingomonas paucimobilis và được phân loại trong phân lớp α-4 của Proteobacteria
Các nhà khoa học đã thử tính độc một cách thành công và gellan gum được thông qua để đưa vào sử dụng trong thực phẩm ở Nhật năm 1988.
3.1.3 Công thức cấu tạo, phân loại:
Cấu tạo của một đơn vị lặp lại dưới dạng mạch thẳng của gellan gum gồm: β-1,3- D-glucose, β-1,4-D glucuronic acid, α-1,4-L-rhamnose với tỉ lệ lần lượt là 2:1:1.
Các tetrasaccharide được hình thành từ sự liên kết của các đơn vị cấu trúc, trong đó acid glucuronic được trung hòa bởi các ion kim loại như K+, Ca2+ và Mg2+ Nồng độ của các ion này ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý của gum, bao gồm độ bền gel, điểm tan chảy, tính linh động và độ cứng.
Dựa vào hàm lượng acyl, người ta phân loại gellan gum thành:
Gồm một đơn vị lặp lại của β-1,3-D-glucose, β-1,4-D-glucuronic acid, α-1,4-L- rhamnose và hai nhóm acyl: acetate và glycerate, bao quanh phân tử glucose liền kề với acid glucuronic.
Hình 1: Cấu trúc của native gellan gum.
Nhóm acetyl trong native gellan gum được loại bỏ qua xử lý kiềm, tạo ra deacetylated gellan gum Sự hiện diện của nhóm thế acyl ảnh hưởng đến tính lưu biến và quá trình deacetylate, dẫn đến sự chuyển đổi từ gel mềm, đàn hồi, có tính thuận nghịch nhiệt sang trạng thái cứng hơn, dễ gãy, đồng thời cải thiện độ ổn định nhiệt.
Có hai loại deacetylated gellan gum khác nhau về mức độ deacetylate:
- High acyl gellan gum (deacetylate một phần).
- Low acyl gellan gum (deacetylate mức độ cao).
Hình 2: Cấu trúc của deacetylated gellan gum
3.1.4 Tính chất hóa lý của gellan gum: Đặc tính tạo gel và tính cấu trúc của gellan gum
Quá trình tạo gel của dung dịch gellan gum diễn ra nhanh chóng khi được đun nóng và làm lạnh, đặc biệt khi có sự hiện diện của các cation Sự hình thành gel của gellan gum phụ thuộc vào nồng độ polymer, nhiệt độ và sự có mặt của các cation hóa trị I và II trong dung dịch.
Một vài các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền gel:
Hàm lượng acetyl là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền của gel Gellan gum với các mức độ acetyl khác nhau sẽ tạo ra gel với các đặc tính khác nhau Gellan gum tự nhiên tạo ra gel mềm, đàn hồi và có tính thuận nghịch nhiệt, nhưng độ bền yếu do sự hiện diện của nhóm acetyl và glyceryl cồng kềnh, ngăn cản sự liên kết chặt chẽ giữa các polymer Điều này làm hạn chế khả năng hình thành chuỗi xoắn ốc và ngăn cản cấu trúc chuỗi xoắn đôi bằng liên kết ngang khi không có nhóm acetyl và glyceryl.
Nồng độ và loại ion ảnh hưởng đáng kể đến độ bền và độ giòn của gel gellan Gellan không tạo gel trong nước khử ion, nhưng khi bổ sung các muối Ca2+, K+, Na+ và Mg2+, độ bền gel sẽ được cải thiện Các cation hóa trị II, như Ca2+ và Mg2+, cho hiệu quả cao hơn, ngay cả với nồng độ gellan thấp (0.2% khối lượng/thể tích), đạt độ bền gel tối đa với 0.004% Ca2+ và 0.005% Mg2+ Độ bền gel tương tự cũng có thể đạt được với 0.12% K+ hoặc 0.16% Na+ Tuy nhiên, gel chứa KCl hoặc NaCl có độ bền thấp hơn, ngay cả khi nồng độ muối cao (1% khối lượng/thể tích) Nồng độ gellan từ 0.1% đến 0.2% là phù hợp cho nhiều hệ thực phẩm.
Độ pH của gel ảnh hưởng đáng kể đến độ bền của nó, với khoảng pH lý tưởng từ 3.5 đến 8, phù hợp với pH tự nhiên của hầu hết thực phẩm Sự thay đổi pH có thể tác động đến điểm tan chảy của gel; chẳng hạn, gel có nồng độ ion hóa trị I thấp sẽ tan chảy ở 70 ºC tại pH trung tính, nhưng khi pH giảm xuống 3.5, nhiệt độ tan chảy sẽ tăng nhẹ.
Sự có mặt của các thành phần hút ẩm như sucrose (10% khối lượng/thể tích) có thể làm giảm nồng độ ion cần thiết cho độ bền gel tối ưu Ảnh hưởng của sucrose đến độ bền gel thay đổi theo nồng độ cation: ở nồng độ cation thấp, sucrose giúp gel vững chắc hơn, trong khi ở nồng độ cation cao, sucrose lại làm gel yếu đi.
Tính ổn định nhiệt độ và tính linh động của điểm tan chảy
Gellan gum có khả năng ổn định ở nhiệt độ cao hơn, duy trì độ bền lên đến 90 ºC, trong khi xanthan gum giảm 74% độ bền ban đầu khi đun nóng tới nhiệt độ này Điểm tan chảy của gellan gum có thể thay đổi từ dưới đến trên 10 ºC tùy thuộc vào điều kiện tạo gel, với nồng độ cation trong gel là yếu tố quyết định chính Sự gia tăng số lượng cation hóa trị I và II sẽ làm tăng các mối nối trong gel, từ đó làm cho gel bền nhiệt hơn.
Tác động của sự có mặt của những hydrocolloid khác lên đặc tính cấu trúc của gellan gum
Hydrocolloid là một hệ thống keo, trong đó các hạt keo là polymer ưa nước được phân tán trong nước Hydrocolloid có khả năng tạo ra các trạng thái khác nhau như gel hoặc sol, tùy thuộc vào lượng nước có trong hệ thống Nó có thể tồn tại dưới dạng không đảo ngược (trạng thái đơn) hoặc đảo ngược.
Agar là một hydrocolloid đảo ngược được chiết xuất từ tảo biển, có khả năng tồn tại ở dạng gel hoặc rắn Nó có thể chuyển đổi giữa hai trạng thái này khi thay đổi nhiệt độ, cho phép linh hoạt trong ứng dụng.
Sodium alginate (NaC6H7O6) trong dung dịch CaCl2 ở nhiệt độ 90 ºC cho thấy tính chất gel kém bền Khi được làm mát, độ cứng của dung dịch tăng mạnh và trở nên ổn định hơn khi được lưu trữ ở nhiệt độ thấp.
Nghiên cứu về gelatin cho thấy rằng khi phân tích cấu trúc của hỗn hợp gel gellan và gelatin, nồng độ Ca2+ có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất của hỗn hợp Ở nồng độ Ca2+ cao, gellan tạo ra một mạng lưới liên tục, trong khi gelatin ở trạng thái gián đoạn Độ cứng của hỗn hợp phụ thuộc vào nồng độ gellan gum, trong khi độ giòn, tính đàn hồi và khả năng gắn kết lại rất nhạy cảm với nồng độ Ca2+ thấp (0-10 mM) nhưng ít thay đổi ở nồng độ Ca2+ và tỷ lệ gellan/gelatin cao hơn.
Nghiên cứu về carrageenan và xanthan tập trung vào đặc tính cấu trúc của hỗn hợp gellan-carrageenan và gellan-xanthan với nồng độ không đổi 0.5% khối lượng và tỉ lệ khác nhau, có mặt 0.01 mol/kg Ca2+ Kết quả cho thấy độ bền gel của gellan đạt mức cao nhất, trong khi độ bền gel của hai hỗn hợp gel giảm khi tỉ lệ gellan trong hỗn hợp giảm.
Phương pháp sử dụng gellan gum
3.2.1 Nhu cầu sử dụng Gellan gum
Gellan là một chất phụ gia đa năng, được sử dụng như chất tạo nhũ hóa, tạo đặc và ổn định, cũng như là tác nhân làm đông và môi trường nuôi cấy Chất này còn có khả năng tạo màng và bôi trơn, và hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
20 lĩnh vực như là thực phẩm, mỹ phẩm, chất tẩy rửa, đồ gốm,…
Trong thực phẩm: các loại nước uống, bánh kẹo, keo pectin, sản phẩm chế biến sẵn, thức ăn cho thú nuôi, các sản phẩm sữa…
Trong y dược: thuốc nhỏ mắt, viên nang cứng hoặc mềm…
Trong mỹ phẩm: nước hoa, kem chống nắng, dầu gội đầu…
Nông nghiệp: sustained-release fertilizer Lĩnh vực khác: môi trường vi sinh, môi trường nuôi cấy, phim ảnh…
Gellan gum được sử dụng phổ biến trong sản xuất thạch, mang lại sản phẩm trong suốt và giòn hơn so với các loại thạch làm từ sodium alginate, agar, gelatin và carrageenan.
Gellan gum là một chất ổn định quan trọng trong kem, chỉ cần sử dụng với lượng nhỏ từ 0.1% đến 0.2% để duy trì hình dạng sản phẩm Hiệu quả của gellan sẽ được cải thiện khi kết hợp với các chất ổn định khác Chất này không chỉ được ứng dụng trong kem mà còn trong nhiều sản phẩm thực phẩm như nước trái cây, kem tráng miệng và kem cao cấp.
Gellan gum có thể trực tiếp thực hiện hydrate hóa trong sữa khi được gia nhiệt tới
Gellan gum, với khả năng kháng nhiệt tốt, có thể được sử dụng trong sản phẩm sữa như một sự thay thế cho carrageenan, gelatin, sodium alginate, pectin và carboxymethyl cellulose (CMC) Việc sử dụng gellan không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn điều chỉnh độ acid trong các sản phẩm như yogurt và sữa chua.
Sự kết hợp của gellan, CMC và guar gum có thể tránh sự kết tủa protein sữa và gia tăng sự ổn định của sản phẩm.
Môi trường nuôi cấy mô
Gellan gum được sử dụng trong môi trường nuôi cấy mô với nồng độ khuyến cáo là 2–3g/l môi trường
Hiện nay, gellan gum là chất làm sạch không khí được sử dụng rộng rãi trong xe ôtô.
3.2.2.Ứng dụng trong thực phẩm
Bảng Ứng dụng của gellan gum trong thực phẩm.
Food area Example of products Conventional agents used
Dessert gels, aspic Pectin jellies, fillings, marshmallow
Diet jams, imitation jams, bakery fillings
Desserts, pie filling, canned/precooked puddings
Restructured meat, fruits and vegetables
Yogurt, milk shakes, gelled milk, ice cream
Gelatin, alginate, carrageenan Pectin, gelatin, starches, agar, xanthan, locust been gum
Alginate, carrageenan, locust been gum
Alginate, carrageenan, locust been gum
Alginate, carrageenan, locust been gelatin
Gellan gum được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại thực phẩm nhờ khả năng tạo cấu trúc gel cao, không chỉ cải thiện giá trị cảm quan mà còn thích hợp cho các hệ thống cung cấp dinh dưỡng Đặc biệt, việc kết hợp gellan gum với các hydrocolloid khác như locust bean gum, xanthan gum, guar gum và tinh bột biến tính giúp tối ưu hóa và ổn định kết cấu sản phẩm.
Gellan gum là một thành phần quan trọng trong sản xuất bánh kẹo và bánh mì, giúp cung cấp cấu trúc và kết cấu cho sản phẩm Chức năng chính của gellan gum là giảm thời gian thiết lập của thạch tinh bột từ 24-48 giờ xuống còn nhanh hơn, đặc biệt là khi sử dụng cho các lớp kem hoặc đường trên bề mặt bánh Nồng độ gellan gum cần thiết cho các sản phẩm này chỉ bằng 1/5 so với agar thông thường Ngoài ra, gellan gum còn có khả năng ngăn ngừa hiện tượng chảy nước của đường và sự đóng băng, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm.
Gellan gum là một chất tạo gel lý tưởng cho các món tráng miệng, mang lại đặc điểm cảm quan tương tự như gelatin nhưng với độ trong suốt cao hơn Điều này giúp tạo ra gel trong suốt, rất được người tiêu dùng ưa chuộng trong chế biến thịt và rau quả đông Hơn nữa, việc bổ sung gellan gum làm tăng nhiệt độ nóng chảy của gel, giúp chúng giữ được độ mềm mại và hương vị mà không bị tan chảy hay mất hình dạng Đối với các ứng dụng này, tỷ lệ khoảng 0.3% gellan gum được coi là tối ưu.
Gellan có khả năng thay thế pectin trong sản xuất jams với hiệu quả cao ở nồng độ thấp, chỉ khoảng 0.4% gellan so với 0.6% của high methoxypectins và 0.8% của low methoxypectins Sự đông đặc trong sản phẩm được giảm thiểu, trong khi vẫn duy trì giá trị cảm quan và độ tan chảy tốt Đặc biệt, chỉ cần 0.15% gellan tinh chế, có thể tạo ra jams với độ cứng thấp, ít calorie và màu sắc rực rỡ.
Nhân bánh và bánh pudding
Gellan gum là một tác nhân cơ cấu hiệu quả, có thể thay thế một phần tinh bột trong nhân bánh và bánh pudding Ngoài ra, khi kết hợp với tinh bột biến tính, gellan gum hoạt động như một chất ổn định và giúp liên kết nước, ngăn ngừa hiện tượng "đông cứng" của tinh bột, từ đó bảo vệ hương vị của thực phẩm.
Thực phẩm chế biến sẵn
Mẫu trái cây chế biến sẵn và thức ăn cho vật nuôi thuộc loại thực phẩm chế biến sẵn Gellan gum được sử dụng để tạo ra cấu trúc ổn định sau khi trải qua quá trình xử lý nhiệt và làm mát Nhờ vào khả năng không tan chảy trong suốt quá trình thanh trùng, gellan gum giúp các mẫu giữ nguyên hình dạng đặc trưng Đối với ứng dụng này, mức giá trị gellan cần thiết là 0.7%, trong khi carrageenan/locust bean gum yêu cầu 1%.
Các hydrocolloid tích điện âm như gellan hoặc carrageenan tương tác với các protein sữa tích điện dương, dẫn đến hiện tượng kết tủa không mong muốn trong các giải pháp đồng nhất/gel của protein sữa và gellan Tuy nhiên, trong sản phẩm sữa như phô mai, gellan tương tác với protein sữa, đặc biệt là casein và lactoglobulins, giúp tăng tổng sản lượng pho mai và giảm thiệt hại của các chất rắn trong sữa Hơn nữa, khả năng giữ nước trong quá trình làm pho mai cũng được cải thiện khi bổ sung gellan, với mức sử dụng chỉ từ 250 đến 750 ppm Ngoài ra, gellan còn có thể cải thiện chất lượng kem bằng cách tăng thể tích sản phẩm.
Thực phẩm cho thú nuôi
Nhiều loại thức ăn vật nuôi thương mại hiện có ở dạng khô, nửa rắn hoặc đóng hộp, trong đó polysaccharides tạo gel đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường độ cứng cho sản phẩm Chúng giúp định hình và duy trì hình dạng trong quá trình chế biến, với gellan gum là một lựa chọn lý tưởng nhờ vào đặc tính hình thái gel và hiệu quả cao ở nồng độ thấp.
3.2.3 Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác
Giảm hấp thu dầu trong khi chiên
Khả năng sử dụng gellan kẹo cao su để giảm hấp thu dầu trong quá trình chiên đã được nghiên cứu Hấp thụ dầu là hiện tượng bề mặt, và sự gia tăng các chất kị nước trên bề mặt dẫn đến việc hấp thụ dầu tăng Gellan gum, với đặc tính ưa nước, có khả năng giảm hấp thụ dầu Trong một nghiên cứu về phương pháp chiên sâu truyền thống của Ấn Độ, sản phẩm SEV, được làm từ bột đậu xanh, cho thấy rằng việc thêm 0.25% gellan gum vào bột đậu xanh đã giảm hàm lượng dầu của SEV tới 24.6% Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc bổ sung gellan gum đã thay đổi đáng kể kết cấu của bột, nhưng không ảnh hưởng đến kết cấu của SEV.
Phương pháp điện di gel sử dụng gellan làm giá thể rắn để tách các mảnh DNA theo kích thước, đóng vai trò quan trọng trong sinh học phân tử Để giảm hiện tượng điện thẩm, gel gellan cần kết hợp với một polymer thứ hai như hydroxymethylcellulose hoặc polyethylene oxide Gellan có thể thay thế agarose tinh chế, vốn đắt đỏ và yêu cầu hàm lượng sử dụng cao (1%), trong khi gellan chỉ cần 0.125% Gellan được đánh giá có tiềm năng trong kỹ thuật y sinh, đặc biệt là trong việc kiểm soát cắt vỏ thuốc nhờ vào phần tử trung tâm gellan bezyle ester.
Camelin và cộng sự đã phát triển một giá thể bền cơ học để cố định tế bào Bifidobacterium longum, cho phép gel ổn định trong quá trình lên men trong môi trường whey kéo dài hơn 150 giờ Họ cũng ghi nhận hoạt tính xúc tác sinh học cao trong sản xuất acid lactic Wenrong và Griffiths đã nghiên cứu khả năng của các hạt gellan–xanthan trong việc bảo vệ bifidobacteria dưới nhiều điều kiện khác nhau, bao gồm nước peptone, độ pH 4.0, sữa chua tiệt trùng và dịch vị tái tạo Kết quả cho thấy việc cố định bifidobacteria trong các hạt gel gellan–xanthan giúp tăng cường khả năng chịu đựng của chúng trong môi trường acid cao Phương pháp này có thể hữu ích cho việc sử dụng gellan gum trong việc cố định các vi sinh vật probiotic và chuyển chúng vào cơ quan ruột của con người.
Cơ chế tạo gel của gellan gum
Hình Cơ chế tạo gel của gellan
Gellan tồn tại dưới dạng sợi cuộn ở nhiệt độ cao, và khi nhiệt độ giảm, các sợi này duỗi ra và xoắn kép với nhau, hình thành nên các sợi kép Những sợi kép này sau đó liên kết để tạo thành các tinh thể gellan.
Sự hình thành gel của gellan diễn ra nhanh chóng khi điều chỉnh nhiệt độ dung dịch gellan có mặt các cation Ở nhiệt độ thấp, các sợi kép của gellan tạo thành vòng xoắn trật tự, trong khi ở nhiệt độ cao, polysaccharide dạng sợi đơn xuất hiện, làm giảm độ nhớt Nhiệt độ chuyển tiếp khoảng 30–35 °C, tại đây cấu trúc dịch trở nên cứng dần và hình thành gel Các sợi xoắn liên kết với nhau qua mối nối, tạo thành mạng lưới ba chiều nhờ phức hợp với cation và liên kết hydro với nước Trong quá trình làm lạnh, bổ sung cation hóa trị một và hai sẽ tăng số cầu muối tại mối nối, từ đó cải thiện tính chất tạo gel của gellan.
Sự hiện diện của các cation ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình hình thành gel của gellan Các cation hóa trị một như Na, K và cation hóa trị hai như Ca, Mg thúc đẩy sự tạo gel, trong khi cation đối như tetramethylammonium (TMA) lại kìm hãm quá trình này Khi độ mạnh của ion tăng lên, điểm nóng chảy của gel cũng sẽ tăng Việc bổ sung cation hỗ trợ quá trình tạo gel dẫn đến sự tinh thể hóa và hình thành gel bền Hơn nữa, lượng lớn nhóm thế L-glycerate giúp hạn chế sự tinh thể hóa ở một số vùng, tạo ra gel mềm hơn và có độ đàn hồi cao.
Phương pháp kiểm tra gellan gum
Tạo gel với ion calci
Để tạo gel dạng sợi dai, cho 1,0 g mẫu vào 99 ml nước và khuấy trong 2 giờ bằng máy khuấy chân vịt Sau đó, dùng pipet lấy một lượng nhỏ dung dịch và cho vào dung dịch CaCl2 10%, gel sẽ được hình thành ngay lập tức.
Tạo gel với ion natri
Để tạo gel cứng chắc, cho 1,0 g mẫu vào 99 ml nước và khuấy trong 2 giờ bằng máy khuấy chân vịt Tiếp theo, thêm 0,5 g NaCl, gia nhiệt đến 80°C trong khi khuấy, và giữ ở nhiệt độ này trong 1 phút Cuối cùng, để dung dịch nguội đến nhiệt độ phòng.
Du n g d ịch c h u ẩ n is op r op y l a lcol (I P A ) :
Cho 500,0 mg isopropyl alcohol đạt tiêu chuẩn sắc ký vào bình định mức 50 ml, sau đó pha loãng bằng nước đến thể tích 50 ml và lắc đều Sử dụng pipet để lấy mẫu.
10 ml dung dịch này cho vào bình định mức dung tích 100 ml, pha loãng đến thể tích
100 ml bằng nước và lắc đều.
Du n g d ịch c h u ẩ n te rt - bu t y l a lcol ( T B A ) :
Để chuẩn bị dung dịch cho sắc ký, hãy cho 500,0 mg tert-butyl alcohol vào bình định mức 50 ml, sau đó pha loãng bằng nước đến thể tích 50 ml và lắc đều Sử dụng pipet để lấy mẫu.
10 ml dung dịch này cho vào bình định mức dung tích 100 ml, pha loãng đến thể tích
100 ml bằng nước và lắc đều.
Sử dụng pipet, lấy 4 ml dung dịch chuẩn isopropyl alcohol (IPA) và tert-butyl alcohol (TBA) cho vào bình Erlenmeyer 125 ml Tiếp theo, pha loãng dung dịch này đến 100 ml bằng nước và lắc đều Kết quả thu được là dung dịch chứa khoảng 40 μg/ml cho mỗi loại isopropyl alcohol và tert-butyl alcohol.
Cho 1 ml nhũ tương chống tạo bọt thích hợp như Dow- Corning G-10 hoặc loại tương đương vào 200 ml nước được đựng trong bình chưng cất đáy tròn dung tích 1.000 ml Thêm vào 5 g mẫu và lắc bình trong 1 giờ trên máy lắc có xoáy Nối bình với cột phân đoạn và cất khoảng 100 ml; điều chỉnh nhiệt để bọt không trào vào cột. Thêm 4,0 ml dung dịch chuẩn TBA vào dịch cất để có được Dung dịch mẫu thử.
Bơm 5 μl dung dịch hỗn hợp chuẩn vào thiết bị sắc ký khí được trang bị detector ion hoá ngọn lửa và cột được làm bằng thép không rỉ, kích thước 1,8 m x 2,3 mm, được nhồi Porapak QS 80/100 mesh hoặc loại tương đương Khí mang là He với tốc độ dòng 80 ml/phút Nhiệt độ buồng bơm mẫu 2000C, nhiệt độ cột 1650C và nhiệt độ detector 2000C Thời gian lưu của isopropyl alcol khoảng 2 phút, và của tert – butyl alcol khoảng 3 phút.
Xác định diện tích pic của isopropyl alcol (AIPA) và tert-butyl alcol (ATBA) là bước quan trọng trong phân tích Sau khi tính toán, hệ số đáp ứng f AIPA/ATBA sẽ được xác định, cho phép đánh giá mối quan hệ giữa hai hợp chất này.
Bơm 5 μl dung dịch mẫu thử để xác định diện tích pic, trong đó ghi lại diện tích pic của isopropyl alcol là aIPA và diện tích pic của tert-butyl alcol là aTBA.
Tính kết quả: hàm lượng isopropyl alcol (mg/kg) trong mẫu được tính theo công thức sau:
Trong đó W là khối lượng mẫu phân tích (g)
- Thử theo JECFA monograph 1 - Vol.4.
Để xác định hàm lượng quy định, cần sử dụng kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử phù hợp Việc lựa chọn cỡ mẫu thử và phương pháp chuẩn bị mẫu phải dựa trên nguyên tắc của phương pháp được mô tả trong JECFA monograph 1 - Vol.4, phần các phương pháp phân tích công cụ.
3.4.3 Các yêu cầu về vi sinh vật
Tổng số vi sinh vật
Sử dụng kỹ thuật vô trùng, pha 1 g mẫu vào 99 ml dung dịch đệm phosphat và hòa tan hoàn toàn bằng Stomacher, máy lắc hoặc máy khuấy Đổ 12 – 15 ml agar đã được làm nguội đến 44 – 46°C lên dịch mẫu trong mỗi đĩa petri, sau đó trộn đều bằng cách quay đảo chiều Lật ngược các đĩa và ủ ở 35 ±1°C trong 48 ±2 giờ Sau khi ủ, đếm số khuẩn lạc phát triển trên mỗi đĩa, ghi lại số liệu và tính trung bình của hai đĩa, nhân với hệ số pha loãng mẫu.
100 Trường hợp không có khuẩn lạc được nhìn thấy, kết quả được thể hiện là nhỏ hơn
Sử dụng kỹ thuật vô trùng, hòa 1 g mẫu trong 99 ml canh trường lactose và khuấy đều trong khoảng 15 phút Sau đó, ủ canh trường ở 35 ±1 oC trong 18 – 24 giờ Lấy 1 ml canh trường đã ủ cho vào ống chứa 10 ml canh trường GN và tiếp tục ủ trong 18 – 24 giờ Kiểm tra sự sinh trưởng (+) và sinh hơi, sau đó ria cấy các ống canh trường GN lên đĩa Levine EMB Ủ các đĩa trong 24 ±2 giờ ở 35 ±1 oC và ghi nhận khuẩn lạc E coli với màu đỏ tím đậm và ánh kim loại xanh Phân tích các khuẩn lạc khả nghi trên đĩa PCA và ủ trong 18 - 24 giờ Nhuộm Gram để xác định tính Gram âm và phân tán khuẩn lạc vào nước muối 0,85% để tiến hành các phép thử hóa học nhận dạng vi khuẩn bằng dải API 20E hoặc hệ thống tương đương Cuối cùng, ghi lại kết quả theo hướng dẫn định danh của hệ thống đã sử dụng.
Canh trường GN (Canh trường Gram âm) Pepton 20 g Dextrose 1,0g Mannitol 2,0 g Natri citrat 5,0 g Natri deoxycholat 0,5 g Dikali phosphat 4,0 g Monokali phosphat 1,5 g Natri chlorid 5,0 g Pha thành 1 l bằng nước khử ion, pH = 7,0 ± 0,2 ở 250C
Sử dụng kỹ thuật thanh trùng, phân tán 5 g mẫu trong 200 ml canh trường lactose tiệt trùng bằng Stomacher, máy lắc hoặc máy khuấy để hòa tan tối đa trong khoảng 15 phút Sau đó, đậy lỏng dụng cụ chứa và ủ ở 35 ±1 oC trong 24 ±2 giờ Tiếp tục thực hiện theo phương pháp mô tả trong FNP5/Rev.2 (1991) Định tính có thể được thực hiện thuận tiện hơn với các hệ thống API, Micro ID hoặc các hệ thống tương đương.
Nấm men và nấm mốc
Sử dụng kỹ thuật vô trùng để phân tán 1 g mẫu trong 99 ml dung dịch đệm phosphat, sau đó khuấy đều bằng Stomacher, máy lắc hoặc máy khuấy cho đến khi mẫu tan hoàn toàn.
Hoà tan dung dịch trong khoảng 10 phút, sau đó dùng pipet lấy 1 ml vào các đĩa petri đã được đánh dấu Đổ 15 – 20 ml môi trường Potato dextrose agar (có thể đã acid hoá hoặc chứa kháng sinh) đã được làm nguội đến 44 – 46°C vào mỗi đĩa Trộn đều agar bằng cách lắc nhẹ để nó đông đặc Lật ngược các đĩa và ủ trong 5 ngày ở nhiệt độ 20 – 25°C Sau thời gian ủ, đếm số khuẩn lạc trên mỗi đĩa bằng thiết bị đếm khuẩn lạc và ghi lại tổng số Tách nấm men và nấm mốc dựa trên hình thái và đếm riêng Tính trung bình số khuẩn lạc trên các đĩa và nhân với hệ số pha loãng 100 Nếu không có khuẩn lạc nào, ghi nhận kết quả là nhỏ hơn.
100 CFU/g Tiến hành theo hướng dẫn trong phần thử đối với Xác định CO2 bằng cách
Phương pháp sản xuất
Quy trình sản xuất gellan gum
Hình Quy trình sản xuất gellan gum
Liên quan về gellan gum
3.6.1.Chỉ số INS và giới hạn tối đa của gellan gum trong thực phẩm
Số thứ tự phụ gia 119
STT Nhóm thực phẩm ML Ghi chú
1 Sữa và sữa bơ GMP
2 Sữa lên men (nguyên kem) , không xử lý nhiệt sau lên men GMP
3 Dầu và mỡ không chứa nước GMP
4 Thịt, thịt gia cầm và thịt thú tươi GMP
5 Thủy sản và hải sản, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đã qua chế biến
6 Đường trắng và đường vàng dạng: saccroza, fructoza, xyloza 500
7 Dầu trộn , gia vị (bao gồm các chất tương tự muối) GMP 51
8 Thức ăn cho trẻ em dưới 1 tuổi GMP
9 Thức ăn bổ sung cho trẻ em đang tăng trưởng GMP
10 Nước quả cô đặc (dạng lỏng hoặc dạng rắn) GMP
11 Necta quả cô đặc (dạng lỏng hoặc dạng rắn) GMP
12 Cà phê, chè, nước uống có dược thảo và các loại đồ uống từ ngũ cốc, không kể nước uống từ cacao
3.6.2 Luật sử dụng ở một số nước
Gellan gum, được chấp thuận lần đầu tiên tại Nhật Bản vào năm 1988, đã nhanh chóng trở thành một thành phần phổ biến trong thực phẩm, phi thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm ở nhiều quốc gia như Mỹ, Canada, Trung Quốc, Hàn Quốc và Liên minh châu Âu Với ký hiệu quốc tế E418, gellan gum được sử dụng rộng rãi như một chất làm đặc, chất chuyển thể sữa và chất ổn định.
FDA của Mỹ đã cho thông qua và đưa gellan gum vào sử dụng trong phụ gia thực phẩm năm 1992.
Nghiên cứu này là của Cục Thực phẩm và Dinh dưỡng, Khoa Khoa học đời sống con người, Osaka City University, Nhật Bản
Tác dụng của gellan gum vào cấu trúc bề mặt của niêm mạc ruột ở chuột:
Nghiên cứu về ảnh hưởng của gellan gum đến chức năng tiêu hóa cho thấy rằng, sau bốn tuần cho chuột ăn gellan gum, cấu trúc bề mặt niêm mạc ruột đã được quan sát bằng kính hiển vi electron Kết quả cho thấy, chuột ăn gellan gum có hiện tượng giảm cân ở manh tràng nhưng lại tăng cân ở nội tràng Bên cạnh đó, thời gian vận chuyển của đường tiêu hóa được rút ngắn khi bổ sung gellan gum, trong khi không có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc bề mặt niêm mạc đại tràng giữa nhóm chuột ăn cellulose và nhóm ăn gellan gum.
Nghiên cứu này là của Phòng Hóa học, Đại học, Edinburgh, Vương quốc Anh.
Tác dụng của gellan gum lên người:
Sau 23 ngày thử nghiệm, 10 tình nguyện viên (5 nữ và 5 nam) tiêu thụ gellan gum với liều lượng 175 mg/kg trọng lượng cơ thể trong 7 ngày đầu và 200 mg/kg trong 16 ngày tiếp theo Kết quả cho thấy gellan gum làm tăng lượng phân ở cả 10 người, với thời gian vận chuyển thức ăn trong đường ruột tăng ở 2 phụ nữ và 2 nam giới, trong khi giảm ở 3 phụ nữ và 3 nam Nồng độ acid mật phân tăng ở 4 nữ và 4 nam, với mức tăng trung bình từ 0,69-0,83 mmol/24h cho nữ và 1,22-1,44 mmol/24h cho nam Gellan gum không gây ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ số sinh hóa huyết tương, huyết học, nước tiểu, glucose máu, insulin huyết tương, hay nồng độ hydro trong hơi thở Mặc dù nồng độ cholesterol huyết thanh giảm đáng kể 13% cho nữ và 12% cho nam (P < 0,1), nhưng không có thay đổi nào trong HDL cholesterol, triglyceride hay phospholipid Dữ liệu cho thấy gellan gum ở liều cao không gây tác dụng phụ chế độ ăn uống hay sinh lý, và các enzyme cùng các thông số khác về tác dụng phụ độc hại vẫn ổn định.
Theo Chris Kresser – là tác giả của ChrisKresser.com, một trong 25 trang web sức khỏe hàng đầu thế giới
Nghiên cứu này thiếu dữ liệu tổng thể, khiến tôi cảm thấy thận trọng Tôi khuyên những người có ruột nhạy cảm nên tránh gellan gum để đảm bảo an toàn Đối với những người khác, tốt nhất là nên hạn chế sử dụng nếu có thể.
