GUAR GUM và các ỨNG DỤNG TRONG đời SỐNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỚ HỜ CHÍ MINH
KHOA: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
----

BÁO CÁO KẾT THÚC MÔN HỌC
HOẠT CHẤT BỀ MẶT
Đề tài:

GUAR GUM VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG

GVHD: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH

SINH VIÊN THỰC HIỆN: TÔ THỊ HUỲNH NHƯ
MSSV: 18139142
LỚP: DH18HD

NHÓM THỨ 6 TIẾT 7
TPHCM, tháng 01 năm 2022


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh – giảng viên
bộ môn “Hoạt chất bề mặt” đã trang bị cho em những kiến thức liên quan, cơ bản cần có
về các chất hoạt động bề mặt để em có thể hồn thành bài tiểu luận này.
Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu để làm bài tiểu luận, do kiến thức còn hạn chế,
khả năng dịch thuật chưa tốt nên bài tiểu luận vẫn cịn nhiều thiếu sót về nội dung cũng
như trình bày. Rất mong nhận được sự thơng cảm và góp ý của cơ để bài tiểu luận của em
được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GUAR GUM ............................................................... 2
1.1.

Giới thiệu về guar gum ........................................................................................ 2

1.2.

Cấu tạo của guar gum.......................................................................................... 3

1.3.

Sản xuất bột guar gum ........................................................................................ 4

1.4.

Lợi ích của guar gum ........................................................................................... 5

1.5.

Độc tính ................................................................................................................. 5

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA GUAR GUM ............................................................. 6
2.1.

Chất lưu biến ........................................................................................................ 7

2.2.

Độ nhớt .................................................................................................................. 8

2.3.

Cơ chế tạo gel........................................................................................................ 8

2.4.

Tỷ lệ hydrat hóa ................................................................................................... 8

2.5.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt và hydrat hóa ............................................ 8

2.5.1.

Nhiệt độ ........................................................................................................... 9

2.5.2.

Nồng độ ........................................................................................................... 9

2.5.3.

pH .................................................................................................................. 10

2.5.4.

Chất tan ......................................................................................................... 10

2.6.

Hoạt động liên kết hydro ................................................................................... 11

2.7.

Tính chất hóa học ............................................................................................... 11

2.8.

Bảo quản ............................................................................................................. 14

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA GUAR GUM TRONG CÁC LĨNH VỰC.............. 14
3.1.

Trong lĩnh vực thực phẩm................................................................................. 14

3.1.1.

Sản phẩm bánh .............................................................................................. 15

3.1.2.

Sản xuất kẹo .................................................................................................. 16

3.1.3.

Sản xuất các sản phẩm từ sữa ....................................................................... 16

3.1.4.

Phô mai đã qua chế biến ............................................................................... 16

3.1.5.

Sản phẩm thịt ................................................................................................. 16

3.1.6.

Nước xốt ........................................................................................................ 17


3.1.7.

Đồ uống và nước giải khát ............................................................................ 17

3.2.

Trong ngành mỹ phẩm ...................................................................................... 17

3.3.

Trong ngành công nghiệp dược phẩm ............................................................. 18

3.4.

Những lợi ích sức khỏe ...................................................................................... 18

3.5.

Một số ứng dụng trong các lĩnh vực khác........................................................ 19

KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 21


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Bột guar gum.......................................................................................................... 2
Hình 2. Cấu trúc phân tử của guar gum ............................................................................. 4
Hình 3. Quy trình sản xuất cơng nghiệp bột guar gum ...................................................... 5
Hình 4. Đặc tính lưu biến của các loại galactomannan trong các dung dịch khác nhau sau
các chu trình làm đơng – tan giá. ......................................................................................... 7
Hình 5. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt ................................................................. 9
Hình 6. Sự ảnh hưởng của pH và độ nhớt......................................................................... 10
Hình 7. Liên kết hydro của guar ....................................................................................... 11
Hình 8. Các dẫn xuất tiêu biểu của guar gum ................................................................... 13


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Thành phần của hạt Guar ....................................................................................... 3
Bảng 2. Thành phần hóa học của bột guar gum .................................................................. 4
Bảng 3. Đặc tính cơng nghệ của các sản phẩm guar gum................................................. 13
Bảng 4. Thành phần guar gum trong một số loại thực phẩm ............................................ 14


LỜI MỞ ĐẦU
Trong giai đoạn phát triển ngày nay, đi đôi với sự phát triển công nghệ khoa học – kỹ
thuật thì các ngành cơng nghiệp cũng khơng ngừng cạnh tranh phát triển, và ngành công nghiệp
thực phẩm cũng phát triển hết sức nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Các

sản phẩm tạo ra không chỉ u cầu chất lượng cao mà cịn có phải có cảm quan hấp dẫn, để làm
được điều đó thì các chất phụ gia thực phẩm cũng cần phát triển để kịp thời đáp ứng cải thiện
kết cấu, đặc tính của sản phẩm, góp phần quyết định vào mùi vị, chất lượng sản phẩm.
Phụ gia thực phẩm có thể có hoặc khơng có giá trị dinh dưỡng nhưng được bổ sung vào
để sản phẩm đạt đến độ đặc, độ nhớt nhất định, ngồi ra cịn có tác dụng tạo gel, làm ổn định
cấu trúc của thực phẩm, làm bền hệ nhũ tương, … Một trong những loại phụ gia thường gặp
trong đời sống là Guar gum, chúng thường được ứng dụng vào các loại bánh kẹo, nước xốt hay
phô mai và rất nhiều sản phẩm thực phẩm khác. Không chỉ vậy, các loại phụ gia này còn được
ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực mỹ phẩm, dược phẩm, công nghiệp giấy, …
Vậy guar gum có nguồn gốc từ đâu, có cấu tạo như thế nào, các ứng dụng cụ thể của
chúng ra sao hay hàm lượng sử dụng là bao nhiêu? Chúng ta sẽ tìm hiểu nhiều hơn về guar gum
qua đề tài: “Guar gum và các ứng dụng trong đời sống”.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GUAR GUM
1.1.

Giới thiệu về guar gum
Guar gum có nguồn gốc từ hạt của cây Cyamopssis tetragomoloba (Whistler và

Hymowitz, 1979). Đây là loại cây họ đậu có rễ sâu, sống ở những vùng đất khơ cằn. Loại cây
Guar này có từ nhiều thế kỉ trước, và được phát hiện đầu tiên ở vùng lục địa Ấn Độ, lúc đó
được sử dụng vừa là nguồn thức ăn cho cả người và động vật. Từ Guar bắt nguồn từ tiếng
Sanskit trong từ “Gau-ahar”, “Gau” có nghĩa là “con bị”, và “ahar” có nghĩa là thức ăn.
Cây Guar giống loại cây bụi, cao chừng 90cm, nó là loại cây chịu hạn tốt. Khi đã nẩy
mầm thì nó cần rất ít nước bề mặt cho quá trình phát triển (20-25 tuần). Trong những mùa gió
mùa ở Ấn Độ, đặc biệt là ở vùng Tây Bắc Ấn và Đông Bắc Pakistan, lượng mưa rất phù hợp
cho việc phát triển của cây. Cây phát triển tốt bắt đầu từ tháng 7, 8 và đến tháng 11, 12 là thu

hoạch. Trái đậu Guar dài 5 - 8 cm, rộng chừng 1cm. Mỗi trái chứa chừng 6 - 9 hạt, chiếm
khoảng 60% khối lượng trái. Trái xanh được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, cịn trái chín thì
khơng thể sử dụng được nữa. Hạt được thu hoạch bằng các máy đập. Màu của hạt từ màu vàng
xanh đến màu vang oliu, những hạt đen thì khơng thể sử dụng được nữa do nó đã bị thay đổi
thành phần do bị vi sinh vật tấn cơng. [1]
Bột guar có độ ẩm 10 – 15%, chứa 5 – 6% protein, 2,5% xơ và 0,5 – 0,8% tro. Guar gum
dạng bột màu trắng đến trắng hơi vàng, gần
như không mùi, chảy tự do.
Gần như 90% guar trên thế giới được
trồng ở Ấn Độ và Pakistan. Guar cũng được
trồng ở nam bán cầu ở vùng bán khơ hạn như
Brazil, Úc, Nam Châu Phi và phần phía Nam
của Hoa Kỳ như Texas hoặc Arizona. Tổng
sản lượng hạt guar ở các nước này ước tính
khoảng 15000 tấn hàng năm. Điều kiện khí hậu

Hình 1. Bột guar gum

nơng nghiệp ở Úc cũng khá thuận lợi cho việc
trồng trọt guar, do đó trong tương lai guar có thể khơng cịn độc quyền ở Ấn Độ và Pakistan.

2


1.2.

Cấu tạo của guar gum
Hạt guar gum gồm 20 – 22% khối lượng là vỏ, 43 – 44% khối lượng phơi, phần cịn lại là

34 – 36% khối lượng là nội nhũ, trong đó gồm có guar gum. Bảng dưới đây thể hiện phần của

hạt và thành phần hóa học của các phần đó (gồm protein, tro, ẩm, phần acid không tan AIR
(acid isoluble residue), các thành phần khác, và thành phần quan trọng nhất là gum). Phần AIR
được xác định bằng cách thủy phân sản phẩm trong 6-8 tiếng trong dung dịch H2SO4 0.4N ở
nhiệt độ sôi. Phôi chứa 50-55% protein được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, sau khi loại bỏ
trysin bằng cách nướng. [1]
Bảng 1. Thành phần của hạt Guar
Thành phần Tỉ lệ khối Protein

Ete tan Tro

hạt

lượng(%) (%)

(%)

(%)

Vỏ

20 – 22

5.0

0.3

4.0

Nội nhũ

32 – 36

5.0

0.6

Phôi

44 – 46

55.3

5.2

ẩm (%) AIR

Gum

(%)

(%)

10

36.0

49.0

0.6

10

1.5

83.5

4.6

10

18.0

16.7

Guar gum có cấu trúc bao gồm chuỗi dài, thẳng gồm các đơn vị α-D-mannopyranosyl
liên kết với nhau bởi liên kết β-D-(1-4)-glycosidic. Các hexose liên kết dọc theo chuỗi này là
α-D-galactopyranose và các nhóm bên xuất hiện trên cả hai mặt của chuỗi mannose tại về tất
cả các liên kết mannose khác trong chuỗi chính. Vì vậy, tỷ lệ mannose đường galactose trong
galactomannan của guar gum đã được biết đến khoảng 2:1. Mặc dù trọng lượng phân tử duy
nhất khơng thể được vì khó xác định, nó được ước tính trong khoảng từ 200000 đến 300000
Dalton. [2]

3


Hình 2. Cấu trúc phân tử của guar gum
1.3.

Sản xuất bột guar gum
Guar gum là một galactomannan tạo gel thu được bằng cách mài phần nôi nhũ cảu

Cyamopsis tetragonolobus. Hạt guar sau khi thu hoạch, tách vỏ thành những hạt hình cầu, màu
nâu, kích thước nhỏ hơn hạt đậu đem đưa vào một loại máy nghiền ma sát hoặc loại máy nghiền
có 2 bề mặt nghiền có tốc độ khác nhau. Hạt do đó sẽ được tách ra làm 2 phần: phần nội nhũ
được bao bọc bởi vỏ và phần phôi, phần phôi sẽ được loại bỏ ra qua giai đoạn sàng. Phần còn
lại sau sàng (vỏ và nội nhũ) sẽ được đun nóng lên để vỏ mềm ra, rồi đưa vào một loại máy
nghiền thứ hai (máy nghiền búa) nhằm nghiền làm vỡ và tách vỏ ra khỏi nội nhũ. Vỏ sẽ bị tách
khỏi nội nhũ hoàn toàn khi qua lần sàng thứ hai.
Phần nội nhũ sẽ được chế biền thành sản phẩm thương mại dạng bột bằng các kỹ thuật
nghiền khác nhau. Có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào màu sắc (trắng đến xám), kích thước
lỗ sàng, độ nhớt và tốc độ hydrat hóa. [3]
Bảng 2. Thành phần hóa học của bột guar gum
Thành phần

%

Nito

Tương ứng là 0,67 với 3,5 – 4,0 protein

Phospho

0,06

Tro

1,07

Polysaccharide tan trong nước

86,50

Phần không tan trong nước

7,75

Rượu (từ 24 giờ chiết xuất Soxhlet)

1,50
4


Hình 3. Quy trình sản xuất cơng nghiệp bột guar gum
1.4.

Lợi ích của guar gum
Guar gum có giá trị sử dụng trong nhiều các ứng dụng công nghiệp, đa dạng như công

nghiệp thực phẩm, khai thác mỏ, dệt may, công nghiệp giấy, gốm sứ, sử dụng trong các ngành
mỹ phẩm và dược phẩm, có nhiều lợi ích cho sức khỏe.
1.5.

Độc tính
Quan sát khi đưa guar gum vào cơ thể động vật với nồng độ cao khoảng 10 – 15% tính

theo trọng lượng sẽ làm giảm tốc độ tăng trưởng của động vật do giảm lượng thức ăn và tiêu
hóa kém.
5

Lạm dụng guar gum như một dạng thuốc giảm cân sẽ làm phình to gấp 10 – 20 lần kích
thước của nó trong dạ dày để thúc đẩy sự đầy đặn và giảm cân. Tác dụng phụ bao gồm các triệu
chứng tiêu hóa nhẹ như tiêu chảy, đầy hơi, chuột rút, nghiêm trọng sẽ gây tắc nghẽn thực quản
và ruột non, trong một số trường hợp có thể dẫn đến tử vong. [4]
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA GUAR GUM
Guar Gum là một loại bột trắng trắng đến màu vàng và gần như khơng mùi.
Hịa tan trong nước nóng và lạnh nhưng khơng hịa tan trong các dung mơi hữu cơ. Có
liên kết hydro mạnh.
Là non – ion và duy trì độ nhớt cao liên tục trong các độ pH khác nhau
Phân tán keo có độ nhớt cao khi ngậm nước trong nước lạnh. Thời gian cần thiết cho
hydrat hóa hồn toàn trong nước và để đạt được độ nhớt tối đa.
Đặc điểm quan trọng nhất của guar là khả năng được phân tán trong nước và hydrat hoặc
phồng lên nhanh chóng và gần như hồn tồn trong nước để tạo thành phân tán keo nhớt. Độ
nhớt đạt được phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ, nồng độ, độ pH, tỷ lệ kích động và kích thước
thực tế của gum dạng bột được sử dụng, sự hiện diện của muối và các chất rắn khác.
Trên 80ºC độ nhớt được giảm nhẹ. Các loại bột guar tốt hơn, nở nhanh hơn so với gum
thơ bột.
Gum guar có khả năng làm dày, tạo nhũ tương góp phần vào sự trương nở, như chất ổn
định duy trì tính đồng nhất của sản phẩm thực phẩm. [5]
Các đặc tính sinh học của guar gum phụ thuộc vào trạng thái của chúng trong môi trường
nước. Guar gum nở ra hoặc hịa tan trong dung mơi phân cực hình thành các liên kết hydro
mạnh. Trong dung mơi khơng phân cực, nó chỉ tạo thành các liên kết hydro yếu. Tỷ lệ hòa tan
guar gum và độ nhớt thường tăng khi giảm kích thước hạt, pH giảm và tăng nhiệt độ. Tỷ lệ
hydrat hóa giảm khi có các muối hòa tna hoặc các chất khác liên kết với nước như sucrose
(Bemiller and Whistler, 1993).

6


2.1.

Chất lưu biến
Guar gum trong nước cho thấy đặc tính giả dẻo hoặc giảm độ nhớt do tăng tốc độ dịch

chuyển thể hiện polymer có trọng lượng phân tử cao. [2]

Hình 4. Đặc tính lưu biến của các loại galactomannan trong các dung dịch khác nhau sau
các chu trình làm đơng – tan giá.
Hình 4 thể hiện sự biến đổi về độ nhớt sau số lần làm đông và rã đơng của dung dịch 0.5%
và 1% trong nước khơng có ion, có ion, có acid, có đường và trong 1 số hệ sữa của guar gum,
carob bean gum và tỉ lệ 1:1 giữa chúng. Dung dịch thí nghiệm sẽ được làm đông nhanh xuống
-78oC rồi lại đưa trở về 25oC. Sau đó lại lặp lại quy trình trên thêm 1 lần nữa. Hình biểu diễn
trên thể hiện tính chất khác nhau của các hệ gum khác nhau. Guar gum bền đối với việc làm
đông và rã đông.

7


2.2.

Độ nhớt
Đặc tính quan trọng nhất của guar gum là khả năng hydrat hóa nhanh chóng trong nước

lạnh và tạo độ nhớt cao. Độ nhớt của dung dịch guar gum tăng theo nồng độ guar gum, thể hiện
ở hình 4. Độ nhớt giảm khi dung dịch được làm nóng và tác động này hoàn toàn thuận nghịch
do sự tương tác của các phân tử trong dung dịch. [6]
2.3.

Cơ chế tạo gel
Guar gum hòa tan tốt hơn locust bean gum và là một chất ổn định tốt hơn, vì nó có nhiều

nhánh galactose. Khơng giống locust bean gum, nó khơng tự tạo gel. Tuy nhiên, một trong hai
borax hoặc canxi có thể liên kết chéo guar gum làm cho nó gel.
Trong nước guar gum là chất tạo gel, không bị ảnh hưởng bởi lực ion hoặc pH =, nhưng
sẽ suy giảm ở những pH đặc biệt tại nhiệt độ (ví dụ như độ pH là 3 ở 50°C). Guar gum vẫn ổn
định trong trong phạm vi pH từ 5 - 7. Axit mạnh gây thủy phân, mất độ nhớt và kiềm nồng độ
cao cũng có xu hướng làm giảm độ nhớt.
Guar gum không tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ. Guar gum có khả năng hút
nước mạnh và có có thể liên kết với các phân tử liền kề, kết quả tạo ra độ nhớt của dung dịch.
Guar gum kết hợp với xanthan gum kết quả là hình thành gel. [5]
2.4.

Tỷ lệ hydrat hóa
Tỷ lệ hydrat hóa của guar gum là khác nhau. Tỷ lệ hydrat hóa phần lớn phụ thuộc vào

kích thước của bột guar gum. Do đó, để có độ nhớt nhanh chóng, cần sàng bột guar gum thật
mịn (Glicksman, 1969). Tuy nhiên, vẫn cần một khoảng thời gian đáng kể để đạt được độ nhớt
và hydrat hóa tối đa.
2.5.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt và hydrat hóa
Độ nhớt và tỷ lệ hydrat hóa của guar gum thay đổi theo các điều kiện như nhiệt độ, pH,

chất tan, nồng độ, …

8


2.5.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tỷ lệ hydrat hóa và độ nhớt tối đa.

Dung dịch guar đạt độ nhớt tối đa ở nhiệt độ cao nhanh hơn nhiệt độ thấp. Nhưng nhiệt độ cao
kéo dài cũng làm ảnh hưởng đến độ nhớt. Trong hầu hết các trường hợp, dung dịch guar gum
được điều chế bởi đun nóng có độ nhớt cuối cùng thấp hơn các dung dịch cùng loại điều chế
bằng nước lạnh và để ngậm nước từ từ. Phạm vi nhiệt độ 25-40°C là khoảng nhiệt độ mong
muốn đạt độ nhớt tối đa của guar gum. Độ nhớt 0,5% (w/w) dung dịch guar ở 25°C cao hơn
đáng kể so với ở 37°C (Srichamroen, 2007).

Hình 5. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt
2.5.2. Nồng độ
Dung dịch guar gum cho thấy độ nhớt rất cao ngay cả khi nồng độ rất thấp. Trong hầu
hết các ứng dụng thực phẩm khuyến cáo nồng độ duwois 1%. Độ nhớt của dung dịch guar gum
tăng tương ứng với sự tăng nồng độ (Morris và cộng sự, 1981). Điều này là do sự tương tác của

9


chuỗi galactose của phân tử guar với phân tử nước. Nồng độ guar gum cho thấy sự gia tăng gấp
10 lần của độ nhớt (Carlson và cộng sự, 1962). [7]
2.5.3. pH
Dung dịch guar gum ổn định hầu như trong toàn bộ phạm vi pH có thể sử dụng.

Hình 6. Sự ảnh hưởng của pH và độ nhớt
Thuộc tính này là do đặc tính khơng ion của galactomannans. Ngoại trừ các giá trị trên
10,5 thì độ nhớt khơng bị ảnh hưởng nhiều bởi pH. Đỉnh cao của nó là giữa các giá trị pH từ 79 và phạm vi ổn định thực tế từ 4-10,5. Khi có kiềm mạnh, độ nhớt giảm khá mạnh, điều này
có thể là do sự phá hủy các protein tạo phức với các polymer cacbohydrat. [8]Có thể điều chế
dung dịch guar gum có độ nhớt khá cao ở giá trị pH cao bằng cách tác động vào q trình hydrat
hóa của chúng ở pH trung tính trong 30-60 phút và sau đó điều chỉnh pH bằng kiềm.
Độ pH ảnh hưởng đến tốc độ hydrat hóa cao nhất giữa các giá trị pH từ 6-9 và thấp nhất
khoảng 3,5. [3]
2.5.4. Chất tan

Mặc dù có bản chất khơng ion, nhưng các hạt guar gum có thể thu được điện tích bằng
cách hấp thụ từ các ion khác trong dung dịch. Điều này có thể ảnh hưởng đến các đặc tính cảu
chúng, ví dụ tốc độ hydrat hóa và độ nhớt. Dung dịch natri và canxi clorua tăng cường tốc độ
hydrat hóa guar gum mà khơng ảnh hưởng đến độ nhớt, cịn natri benzoat, khơng chỉ đẩy nhanh

10


tốc độ hydrat hóa mà cịn tăng độ nhớt dung dịch tạo thành. Mặt khác, các muối như natri
sulphat ức chế quá trình ngậm nước của guar gum, làm giảm độ nhớt và có thể gây ra kết tủa.
2.6.

Hoạt động liên kết hydro
Hoạt động liên kết hydro của guar gum là do sự hiện diện của nhóm hydroxyl trong phân

tử. Cấu trúc mạch thẳng của các phân tử galactomannan, cùng với sự đều đặn của các nhánh
galactose đơn, guar gum sẽ liên kết hydro với cả bề mặt khoáng chất và bề mặt hữu cơ nên có
rất ít hệ thuống không bị ảnh hưởng bởi hoạt động liên kết này. Việc bổ sung một lượng cực
kỳ nhỏ guar gum có thể làm thay đổi rõ rệt các đặc tính điện động học của hệ.
Với một lượng cực kỳ nhỏ guar gum để hoạt động như một chất kết bông và đặc tính
này được sử dụng trong một số ngành cơng nghiệp (ví dụ như khai thác mỏ), nơi guar gum
được sử dụng làm chất kết tụ, chất lắng và chất trợ lọc.
Các hiện tượng liên kết hydro giải thích cho khả năng tương thích của dung dịch guar
gum với các hydrocolloid khác, như thách, alginates, gum arabic, dẫn xuất cellulose, pectin,
tinh bột, gelatin, và protein hòa tan trong nước, …
Liên kết hydro cũng giải thích tạo sao dung dịch guar gum lại là một phụ gia tốt nhất
trong chế biến bột giấy. Một lượng nhỏ guar gum được thêm vào phá vỡ các sợ bột giấy
xenlulose kết tụ và ohaan tán chúng đồng nhất trong bùn bột giấy. [3]

Hình 7. Liên kết hydro của guar

2.7.

Tính chất hóa học
Guar gum có thành phần galactose từ 33-40% khối lượng nên có thể tan tốt trong nước

ở nhiệt độ thường 25°C. Trong khi đó phần lớn galactomannan của carob bean gum với hàm
lượng galactose 17-21% thì cầm phải có xử lý nhiệt ở 86-89°C trong vịng 10 phút và khuấy
đều thì mới có thể tan được trong nước. Nếu thành phần galactose bị tách ra (bằng phương pháp
enzime chẳng hạn) và phần galactose cịn lại dưới 12% thì loại sản phẩm đó khơng thể tan trong
11


nước được nữa. Các galactomannans của carob bean, tara gum và guar gum đều là loại khơng
có tính ion.
Các nhóm –OH của galactomannans có thể được thay thế bằng các nhóm khác để tạo ra
các dẫn xuất mang tính ion, khơng mang tính ion hoặc lưỡng tính. Hai nhóm –OH ở vị trí C3
và C4 có hoạt tính như nhau và q trình tạo dẫn xuất vào nhóm –OH nào là hồn tồn ngẫu
nhiên. Nhánh galactose có bốn nhóm –OH, mannose có gắn galactose thì có hai nhóm –OH,
mannose khơng có gắn galactose thì có ba nhóm –OH. Do vậy, mức độ thay thế trung bình lớn
nhất là ba nhóm –OH.
Các galactomannans rất nhạy cảm với các acid mạnh, acid hữu cơ (như acid citric, acid
acetic, acid ascorbic) và kiềm cùng với sự có mặt của các tác nhân oxi hóa mạnh, đặc biệt ở
nhiệt độ cao hay dưới tác dụng của tia γ. Các tác nhân này sẽ làm thủy phân mạch ở những mức
độ khác nhau.
Cả mannose và galactose đều có các nhóm –OH kế cận ở dạng cis trong khơng gian (với
mannose là nhóm 2,3 với galactose là các nhóm 3,4). Các nhóm –OH kế cận dạng cis này có
khả năng tạo phức với các tác nhân phù hợp (chẳng hạn như borate).
Các loại sản phẩm của guar được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm. Do hòa tan được
trong nước nên chúng làm cho dung dịch có độ trong rất tốt. Hơn 90% các loại carob bean gum
và tara gum phổ biến hiện nay không phải là các dẫn xuất hóa học. Các sản phẩm này được ứng

dụng rộng rãi làm phụ gia thực phẩm.

12


Hình 8. Các dẫn xuất tiêu biểu của guar gum
Bảng 3. Đặc tính cơng nghệ của các sản phẩm guar gum
Đặc điểm
H2O (%)

M100

M175

M200

M225

M200/50

12.0

12.0

12.0

12.0

12.0

Protein (%)

5.0

5.0

5.0

5.0

4.5

AIR (%)

3.0

3.0

3.0

3.0

2.5

Tro (%)

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

pH dd 1%

6.5

6.5

6.5

6.5

6.5
13


Độ nhớt dd 1% 25oC

3000

3000

3000

3600

5000

(mPas)
AIR – Acid insolute residue: phần bã acid khơng tan. [9]
2.8.

Bảo quản
Dung dịch guar gum có phản ứng hơi axit (pH 5,5 – 6,1), và nếu được vơ trùng thì hồn

tồn ổn định khi lưu trữ. Tuy nhiên, chúng cũng có thể bị suy giảm vi sinh, dẫn đến mất độ
nhớt và làm giảm giá trị pH.
Nếu khơng được bảo quản thì dung dịch guar gum nên được sử dụng trong vịng 24 giờ.
Trong cơng nghiệp thực phẩm, natri benzoat, axit sorbic và axit benzoic được sử dụng
phổ biến để bảo quản guar gum. Các ngành khác có thể sử dụng forrmaldehyde, lauryl
sarcosinate, và phenyl ruercurie acetate. [3]
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA GUAR GUM TRONG CÁC LĨNH VỰC
Trong lĩnh vực thực phẩm

3.1.

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, guar gum được sử dụng như một loại phụ gia thực
phẩm trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau để ổn định thực phẩm và làm nguồn chất xơ
(Morris 2010). Một số ứng dụng thực phẩm phổ biến của guar gum được thể hiện trong bảng
4. Mức độ sử dụng cho phép và các giới hạn trong các sản phẩm khác nhau được đề cập trong
Tiêu đề 21 CFR 184.1339, khẳng định guar đạt GRAS (generally recognized as safe) “cơng
nhận chung là an tồn”. [10]
Bảng 4. Thành phần guar gum trong một số loại thực phẩm
Thực phẩm

Chức năng

Mức sử dụng
(%)

Đồ nướng và hỗn hợp 0.35

Chất nhũ hóa, chất ổn định và chất làm

nướng

đặc

Ngũ cốc ăn sáng

1.2

Chất trợ công thức, chất làm lỗng và
chất làm đặc

Phơ mai

.8

Chất làm đặc
14


Các sản phẩm từ sữa

1.0

Chất làm chắc, chất ổn định và chắc
làm đặc

Chất béo và dầu

2.0

Chất làm chắc, chất ổn định và chắc
làm đặc

Nước sốt

1.2

Chất trợ công thức, chất làm loãng và
chất làm đặc

Mứt và thạch

1.0

Chất làm loãng và chất làm đặc

Sản phẩm sữa

.6

Chất làm loãng và chất làm đặc

Rau quả và nước ép

2.0

Chất hỗ trợ xây dựng, làm loãng và
chất làm đặc

Súp và hỗn hợp súp

.8

Chất làm loãng và chất làm đặc

Nước xốt ngọt, siro

1.0

Chất làm loãng và chất làm đặc

Tất cả các loại thực phẩm .5

Chất nhũ hóa, chất ổn định và chất làm

khác

đặc.

Guar gum được sử dụng rộng rãi trong nước xốt salad, kem, kẹo mút, trong các sản phẩm
bánh kẹo, thịt và xúc xích, phơ mai, đồ uống và nhiều ứng dụng khác.
3.1.1. Sản phẩm bánh

Việc bổ sung guar gum và bánh ngọt hay bột bánh quy giúp cải thiện kết cấu của bột, góp
phần vào sự trương nở của khối bột nhào, dễ dàng tách bột ra khỏi khuôn cũng như dễ dàng cắt
lát mà khơng bị vỡ vụn, duy trì độ ẩm cho bột và có đặc tính tạo màng tốt nên giúp giữ được
hương vị cho thực phẩm, ngăn chặn quá trình oxy hóa, kéo dài thời gian sử dụng.
Ở mức 1% thêm vào bột bánh rán mang lại khả năng kết dính cũng như tạo màng làm giảm
sự xâm nhập của dầu mỡ.
Guar gum kết hợp với tinh bột ngăn ngừa hiệu quả việc mất nước, co và nứt vỡ của nhân
bánh đơng lạnh (Werbin, 1950) [11].
Trong bột mì làm bánh mì, thêm guar gum làm tăng đáng kể khối lượng ổ bánh khi nướng
(Cawley, 1964), góp phần hạn chế sự thốt hơi nước từ bên trong khối bột của bánh ra ngồi
và giữ cho vỏ bánh được giịn [12].
15


Tương tự, guar gum tồn tại trong chapati giúp nó có thể bảo quản ở nhiệt độ phịng cũng
như nhiệt độ lạnh bằng cách kiểm soát sự phân hủy ngược của tinh bột (Shaikh và cộng sự,
2008). [2]
3.1.2. Sản xuất kẹo
Guar gum có thể ngăn cản sự hình thành các tinh thể đường, dùng chống kết tinh cục bộ
cho kẹo, cũng như sự tan chãy của kẹo, chúng có tác dụng lớn khi sử dụng đối với các loại kẹo
sữa mềm, được sử dụng làm lớp phủ bề mặt chocolate, do đó, chocolate khơng bị tan chảy ở
nhiệt độ mơi trường mà chỉ tan chảy trong miệng. Nó được sử dụng như một chất ổn định bọt
trong kẹo dẻo. [5]
3.1.3. Sản xuất các sản phẩm từ sữa
Mục đích chính của việc sử dụng guar gum trong các sản phẩm sữa là tạo sự ổn định.
Guar gum có vai trị quan trọng trong sản xuất kem, cung cấp kết cấu mịn, ngăn ngừa hình
thành các tinh thể nước đá, ổn định kem trong thời gian ngắn. Ngồi ra nó cung cáp cảm giác
khô và làm chậm độ tan chảy của kem. [2]
Guar gum được sử dụng như một chất làm dày. Gum có khả năng tan trong nước lạnh,
làm tăng độ nhớt để tạo thành dịch màu trắng sữa. Dịch này có tác dụng ngăn chặn sự tách béo,

tạo cặn trong sản phẩm. [5]
3.1.4. Phô mai đã qua chế biến
Trong sản phẩm phơ mai, sự tách dầu béo trong q trình bảo quản là một vấn đề đáng
quan tâm. Guar gum giúp ngăn chặn q trình này và do đó cũng cải thiện kết cấu sản phẩm.
Guar gum trong phô mai được cho phép tối đa là 3% tổng trọng lượng. Thêm guar gum vào
phô mai làm đông đặc sữa tốt hơn và làm mềm phô mai. Sản xuất phô mai ít béo có thể được
bổ sung guar gum (ở nồng độ 0,0025-0,01% w/v) mà khơng thay đổi tính chất lưu biến và kết
cấu so với phô mai đầy đủ chất béo. [2]
3.1.5. Sản phẩm thịt
Guar gum có khả năng giữ nước mạnh ở cả mơi trường nóng và lạnh. Do đó, nó được
sử dụng rất hiệu quả như một chất bơi trơn và cũng có thể ngăn ngừa việc giảm trọng lượng
trong quá trình bảo quản bằng cách tạo độ ẩm ràng buộc. Ngồi ra cịn sử dụng như một chất

16


kết dính trong sản xuất các sản phẩm xúc xích, cải thiện tốc độ dịng chảy và ngăn ngừa q
trình tách.
Nó thực hiện các chức năng cụ thể trong các sản phẩm chế biến từ thịt như kiểm soát
tổng hợp, phòng ngừa sự di chuyển của chất béo trong quá trình bảo quản, kiểm sốt độ nhớt
trong q trình xử lý, làm mát và kiểm sốt tích tục nước trong quá trình bảo quản.
Guar gum cũng tăng cường độ ổn định và kiểm soát kem lưu biến của nhũ tương được
chế biến từ lòng đỏ trứng (Ercelebi và Ibanoglu, 2010) [13].
3.1.6. Nước xốt
Khả năng phân tán trong nước lạnh và khả năng tương thích cao với nhũ tương có tính
axit cho phép guar gum làm chất làm đặc trong các loại nước xốt vào khoảng 0,2 - 0,8% tổng
trọng lượng. Trong dầu giấm trộn salad, guar gum hoạt động như một chất ổn định nhũ tương
bằng cách tăng cường độ nhớt của pha nước và do đó làm giảm tỷ lệ phân tách của nước và pha
dầu (Goldstein và Alter, 1959) [14].
Guar gum tăng cường độ đặc của sốt cà chua nổi bật hơn các hydrocolloids khác như

cacboxy metyl xenluloza, natri alginat, gum arabic và pectin.
3.1.7. Đồ uống và nước giải khát
Guar gum được sử dụng trong đồ uống để làm đặc và kiểm sốt độ nhớt. Các đặc tính
quan trọng của guar gum là khả năng chống phân hủy trong điều kiện pH thấp có trong đồ uống,
khả năng hịa tan trong nước lạnh giúp nó dễ dàng sử dụng trong các nhà máy chế biến nước
giải khát. Đồng thời cải thiện sự cảm nhận của vị giác cũng nhưng giúp kéo dài thời hạn sử
dụng của sản phẩm. [2]
3.2. Trong ngành mỹ phẩm
Guar gum với nhiều đặc tính, có thể hịa tan trong mơi trường nước lạnh, chất tạo màng,
kiểm soát độ nhớt, chất keo bảo vệ với nhiều khả năng tương thích, khơng bị cản trở bởi sự
thay đổi của pH và sự hiện diện của muốn, ổn định, khơng độc hại, an tồn và rẻ nên được sử
dụng rộng rãi trong lĩnh vực mỹ phẩm.
Sử dụng trong sản xuất kem đánh răng do nó tạo ra sự trượt để có thể dễ dàng lấy kem ra
khỏi ống kem mà không cần dùng nhiều áp lực lên nó. Tương tự, guar gum được sử dụng trong

17


kem cạo râu, tạo sự ổn định và trượt trên da khi cạo râu, bên cạnh đó cịn chăm sóc da mặt sau
khi cạo.
Guar gum được thêm vào nhũ tương: kem dưỡng da như một chất keo bảo vệ, tăng độ ổn
định, ngăn ngừa sự tách pha và mất nước của nhũ tương.
Được thêm vào các chế phẩm lỏng dạng nước dưới dạng phun sương, bình xịt để làm giảm
sự di chuyển của “sương”.
Dung dịch guar gum cũng được trộn với hầu hết các chất tẩy rửa, dầu gội đầu,… giúp cho
cơ thể loại bỏ hoặc giảm thiểu sự thô cứng, là chất làm đặc trong các sản phẩm dầu gội đầu. [3]
3.3. Trong ngành công nghiệp dược phẩm
Guar gum khô được sử dụng làm chất làm tan và trong dung dịch như một chất kết dính
trong sản xuất viên nén. Nó cịn được sử dụng trong các chế phẩm ăn kiêng dạng lỏng như một
chất làm đặc ít calo để cải thiện cảm giác miệng, cơ thể.

Do đặc tính ưa nước và khả năng tạo thành khối giống như thách nên được sử dụng trong
thuốc ức chế thèm ăn như một tác nhân tạo phồng trong thuốc nhuận tràng và trong điều trị loét
dạ dày.
3.4. Những lợi ích sức khỏe
Guar gum chỉ có thể sử dụng ở nồng độ thấp hơn 0,5 – 1,0% sẽ mang lại những tác dụng
có lợi cho sức khỏe.
Guar gum có thể làm tăng hàm lượng chất xơ trong chế độ ăn uống mà khơng làm ảnh
hưởng đến dinh dưỡng hay tính chất cảm quan của sản phẩm thực phẩm.
Làm giảm nhuận tràng, tỷ lệ mắc tiêu chảy và các triệu chứng của hội chứng ruột kích
thích [15].
Làm giảm cholesterol và glucose vì đặc tính tạo gel của guar gum. Nó cũng giúp trong
việc giảm cân và phịng chống béo phì. Do khả năng tạo gel của chất xơ hòa tan guar gum nên
tăng cảm giác no, làm giảm sự thèm ăn, đói bụng. Cơ chế giảm cholesterol bằng guar gum là
do tăng bài tiết axit mật làm tăng cường sản xuất axit mật từ cholesterol, từ đó cholesterol tự
do ở gan giảm (Rideout et al., 2008) [16].

18


Hấp thụ chất xơ trong chế độ ăn uống giúp duy trì sự đều đặn của ruột, giảm đáng kể tổng
và LDL-cholesterol, kiểm soát bệnh tiểu đường, tăng cường hấp thụ khống chất và ngăn ngừa
các vấn đề tiêu hóa như táo bón (Yoon et al., 2008). [2]
3.5. Một số ứng dụng trong các lĩnh vực khác
Trong ngành công nghiệp giấy, ngồi làm chất phân tán cịn để tạo kích thước và lớp phủ,
cung cấp bề mặt dày đặc hơn cho giấy dùng trong in ấn.
Trong ngành dệt may, đóng vai trò như một chất hỗ trợ phân tác sắc tố, và là chất làm đặc
đối với bột in màu.
Ngành công nghiệp gốm sứ sử dụng guar gum để làm chất kết dính, chất làm đặc và chất
cố định cho men, sứ, …
Ngồi ra cịn có những cơng dụng như là một chất làm đặc cho pin, mực in, một thành

phần trong sơn, chất kết dính và chất đánh bóng. [3]

19