XATHAN GUM và ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC & THỰC PHẨM

BÁO CÁO MÔN HOẠT CHẤT BỀ MẶT
ĐỀ TÀI:

XATHAN GUM VÀ ỨNG DỤNG
TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC
PHẨM
GVHD: TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh
SVTH: Trầm Thị Khánh Hồng 18139059
LỚP:

DH18HS

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2022


MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................ i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH........................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... v
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XANTHAN GUM ....................................................... 2
1.1. Lịch sử ra đời nghiên cứu: .................................................................................. 2
1.2. Tên gọi: .............................................................................................................. 2
1.3. Định nghĩa: ......................................................................................................... 3
1.4. Cấu trúc: ............................................................................................................. 3
1.5. Lợi ích của Xanthan gum đối với sức khỏe: ........................................................ 5
1.5.1.

Giúp làm giảm hay ổn định lƣợng đƣờng trong máu: ................................ 5

1.5.2.

Giúp làm giảm hàm lƣợng cholesterol ...................................................... 5

1.5.3.

Thay thế nƣớc bọt và điều trị khô miệng ................................................... 5

1.5.4.

Thuốc nhuận tràng .................................................................................... 5

1.5.5.

Giúp ngƣời bệnh dễ nuốt hơn.................................................................... 6

1.5.6.

Điều trị ung thƣ ........................................................................................ 6

1.5.7.

Vai trị đối với thực phẩm khơng chứa gluten ........................................... 6

1.6. Độc tính:............................................................................................................. 6
1.7. Tiêu chuẩn chất lƣợng của Xanthan gum: ........................................................... 7

2.

1.7.1.

Chỉ tiêu cảm quan: .................................................................................... 7

1.7.2.

Chỉ tiêu lý – hóa: ...................................................................................... 8

1.7.3.

Giới hạn kim loại nặng: ............................................................................ 8

1.7.4.

Chỉ tiêu vi sinh vật: ................................................................................... 8

CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA XANTHAN GUM ............................................... 9
2.1. Độ tan:................................................................................................................ 9
2.2. Nhiệt độ nóng chảy:............................................................................................ 9
2.3. Khả năng hydrate hóa: ...................................................................................... 10
i


2.4. Sự tạo gel: ........................................................................................................ 10
2.5. Tính bền acid: ................................................................................................... 11
2.6. Độ nhớt: ........................................................................................................... 11
2.7. Độ ổn định:....................................................................................................... 11
2.8. Tính tƣơng hợp của Xanthan: ........................................................................... 12

2.9. Sự tƣơng tác với các Galactomonnans và Glucomannans: [32] ........................... 12
3.

CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA XANTHAN GUM TRONG THỰC PHẨM ....... 13
3.1. Các sản phẩm bánh nƣớng: ............................................................................... 13
3.2. Các sản phẩm từ thịt: ........................................................................................ 14
3.3. Các sản phẩm từ sữa: ........................................................................................ 15
3.4. Nƣớc sốt salad: ................................................................................................. 17
3.5. Các sản phẩm phối trộn dùng liền: thức uống, soup, các món tráng miệng… .... 18
3.6. Các syrup và nƣớc cô đặc trái cây:.................................................................... 18

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN ............................................................................................. 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 20

ii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
NRRL - Northern Regional Research Laboratory: Phịng Thí nghiệm Nghiên cứu Khu
vực phía Bắc.
USDA - United States Department of Agriculture: Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ.
CAGR – Compounded Annual Growth rate: Tốc độ tăng trƣởng hằng năm kép.

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cấu trúc của Xanthan Gum. .............................................................................. 4
Hình 2.1 Sự phụ thuộc của nhiệt độ chảy lỏng của Xanthan gum 1% vào nồng độ muối
NaCl. ............................................................................................................................. 10

Hình 3.1 Dạng bột của Xanthan gum. ............................................................................ 13
Hình 3.2 Xanthan gum đƣợc sử dụng trong thực phẩm nƣớng . ..................................... 14
Hình 3.3 Xanthan gum đóng vai trị trong việc làm mềm và cải thiện khả năng giữ nƣớc
trong các sản phẩm thịt. ................................................................................................. 15
Hình 3.4 Độ nhớt của sữa hạt điều tăng dần theo nồng độ Xanthan gum bổ sung. .......... 16
Hình 3.5 Xanthan gum trong kem. ................................................................................. 16
Hình 3.6 Nƣớc sốt salad với thành phần Xanthan gum. .................................................. 17
Hình 3.7 Thêm một ít Xanthan gum cho món soup. ....................................................... 18
Hình 3.8 Xanthan gum ổn định các thành phần dịch trái cây. ......................................... 19

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Bảng chỉ tiêu cảm quan (theo QCVN 4 - 21: 2011/BYT) .................................. 7
Bảng 1.2 Chỉ tiêu lý – hóa: (theo QCVN 4 - 21: 2011/BYT)............................................ 8
Bảng 1.3 Giới hạn kim loại nặng: (theo QCVN 4 - 21: 2011/BYT).................................. 8
Bảng 1.4 Chỉ tiêu vi sinh vật: ........................................................................................... 8

v


LỜI MỞ ĐẦU
Có rất nhiều loại polysaccharide đƣợc sinh tổng hợp bởi vi sinh vật nhƣ alginate, curlane,
dextran, gellan, glucan, pullulan và xanthan. Trong số những loại này thì xanthan gum có
vai trị vƣợt trội hơn bởi nó có tính định hƣớng, ứng dụng nhiều. Trong cơng nghiệp
polysaccharide thì xanthan gum là một trong những đại diện phát triển nhanh nhất.
Xanthan gum nhận đƣợc sự quan tâm lớn từ cả hai nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất do
tính khơng độc của nó, khả năng tƣơng thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học và chi
phí chấp nhận đƣợc, cho phép sử dụng nó trong các ứng dụng. Ngoài ra, độ nhớt cao ở

nồng độ thấp và đặc tính lƣu biến làm cho Xanthan gum có thể áp dụng đƣợc nhƣ một
chất làm đặc trong thực phẩm,

[1, 2]

mỹ phẩm,

[3,4]

dƣợc phẩm và sản phẩm y sinh

[5-6]

,

v.v.,
Vai trò của XG nhƣ một chất làm đặc và chất ổn định trong công thức thực phẩm đã đƣợc
điều tra trong các kết hợp khác nhau với guar gum [7], tinh bột gạo [8], chitosan [9],…
Để hiểu biết thêm về loại phụ gia thực phẩm này, em đã cố gắng tìm hiểu và thu thập tài
tiệu. Trong quá trình thực hiện bài báo cáo cịn rất nhiều thiếu sót, rất mong nhận đƣợc sự
góp ý của cơ và các bạn đọc. Em xin chân thành cảm ơn!

1


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XANTHAN GUM
1.1.

Lịch sử ra đời nghiên cứu:

Cuối năm 1950, Xanthan gum đƣợc phát minh tại Peoria, Illinois.
Năm 1938, Luật Điều chỉnh Nông nghiệp đã thành lập bốn phịng thí nghiệm nghiên cứu
khu vực để tìm ra các mục đích sử dụng và thị trƣờng mới cho hàng hóa nơng nghiệp.
Phịng Thí nghiệm Nghiên cứu Khu vực phía Bắc (NRRL) ở Peoria, Illinois đang nghiên
cứu việc cải thiện q trình chuyển hóa bột ngơ thành đƣờng để làm chất tạo ngọt và sản
xuất rƣợu. [10]
Bà Allene Rosalind Jeanes và cộng sự ở Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đã tổ chức
cuộc kiểm tra các loài vi sinh vật có khả năng sản xuất ra các loại gum tan trong nƣớc.
Trong số đó, Xanthomonas Campestris đã tạo ra một lƣợng đáng kể gum chất lƣợng cao
từ quá trình lên men glucose.
Vào đầu những năm 1960, quy mơ thƣơng mại sản xuất xanthan gum bắt đầu với Tổng
công ty Kelco. [11] Sau đó, vào năm 1969, FDA đã phê duyệt Xanthan gum để sử dụng
trong thực phẩm nhƣ một chất ổn định và chất làm đặc sau những nghiên cứu và thử
nghiệm trên động vật. [12] Năm 1982, Xanthan gum đƣợc sử dụng ở các nƣớc: Hoa Kỳ,
Canada, Châu Âu. Số ký hiệu là E415.
Các công ty sản xuất Xanthan gum nổi tiếng: Merck, Pfizer và Kelco của Mĩ, Rhooone
Poulenc và Sanofi-Elf của Pháp, Jungbunzlauer của Úc.

1.2.

Tên gọi:

Công thức hóa học: (C35H49O29)n
Danh pháp IUPAC:
6-[6-[6-(acetyloxymethyl)-2-[3-[3,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-5phosphanyloxyoxan-2-yl]oxy-5-hydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-(phosphanylmethyl)oxan4-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-7,8-

2


dihydroxy-2-methyl-4,4a,6,7,8,8a-hexahydropyrano[3,2-d][1,3]dioxine-2-carboxylic

acid
Tên hóa học: Xanthan Gum
Tên thơng thƣờng: Bacterial Polysaccharide, Corn Sugar Gum, Gomma Xantana, Gomme
de Sucre de Mais, Gomme de Xanthane, Gomme Xanthane, Polysaccharide Bacterien,
Polysaccharide de Type Xanthane, Polysaccharide Xanthane, Xanthan, Xanthomonas
campestris.
Tên thƣơng mại: Xanthan gum.
Chỉ số quốc tế: E415 (INS 415)

1.3.

Định nghĩa:

Xanthan gum lấy tên từ loài vi khuẩn đƣợc sử dụng trong quá trình lên
men, Xanthomonas campestris . [13] Đây cũng là loại vi khuẩn gây thối đen hình thành
trên bơng cải xanh, súp lơ trắng và các loại rau ăn lá khác.
Xanthan gum là một polysaccharide ngoại bào có trọng lƣợng phân tử cao của vi sinh vật
và đã đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ một chất phụ gia trong các ứng dụng công nghiệp và y
sinh khác nhau nhƣ thực phẩm và bao bì thực phẩm, mỹ phẩm, … [14]
Các nhà sản xuất tạo ra xanthan gum bằng cách phân lập vi khuẩn từ nhiều loại thực vật
khác nhau. Xanthan Campestris là loại vi khuẩn sản xuất ra xanthan gum chủ yếu, tuy
nhiên có một số loài khác nhƣ: Xanthomonas phaseolis, Xanthomonas malvacearum,
Xanthomonas carotae, Xanthomonas manihotis, Xanthomonas jugandlis cũng đƣợc biết
đến khả năng sản xuất ra polysaccharide ngoại bào tốt. Nhƣng sự đa dạng về dinh dƣỡng
của Xanthan Campestris nên nó đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Xanthan gum
thành phẩm không chứa bất kỳ vi khuẩn nào, do đó ngƣời tiêu dùng khơng cần phải lo
lắng về nguy cơ nhiễm khuẩn của loại phụ gia này.
Mã C.A.S: 11138-66-2.

1.4.

Cấu trúc:

Xanthan bao gồm những cụm 5 gốc đƣờng lặp lại, mỗi cụm gồm 2 gốc đƣờng D-glucose,
2 gốc đƣờng D-mannose, 1 gốc đƣờng D-glucoronate và các gốc acetate, pyruvate với
3


các số lƣợng thay đổi. Xanthan có cấu trúc phân tử đặc biệt phức tạp D -glucose liên kết
β-1,4 với chuỗi bên trisaccharide bao gồm axit mannose- (β-1,4) -glucuronic- (β-1,2) mannose gắn với glucose thay thế các chất khác bằng các liên kết α-1,3

[15]

.Các gốc

mannose đƣợc acetyl hóa và pyruvyl hóa tại các vị trí cụ thể nhƣng ở các mức độ khác
nhau. [16, 17]
Mạch nhánh gồm 1 gốc glucoronate nằm ở giữa liên kết với 2 gốc mannose. Vị trí thứ
nhất của gốc D-glucoronate nằm ở giữa liên kết với 2 gốc mannose. Vị trí thứ nhất của Dglucoronate liên kết với vị trí thứ hai của 1 gốc D-mannose, cịn vị trí thứ tƣ của gốc Dglucoronte liên kết với vị trí thứ nhất của một gốc mannose khác.
Mạch nhánh liên kết với mạch chính tại vị trí thứ 3 trên gốc cellulose của mạch chính và
vị trí thứ nhất trên gốc mannose của mạch nhánh.
Khoảng một nửa số gốc mannose ở cuối có nhóm acid pyruvic liên kết do nhóm ketal tạo
vịng tại vị trí 4-6 trên gốc mannose. Gốc mannose còn lại liên kết với một acetyl tại vị trí
thứ 6.
Xanthan gum cũng chứa các ion dƣơng hóa trị một nhƣ là Na, K. Mạch nhánh và mạch
thẳng xoắn chặt với nhau tạo thành hình dạng bền chặt.

Hình 0.1 Cấu trúc của Xanthan Gum.

4

1.5.

Lợi ích của Xanthan gum đối với sức khỏe:

Một số nhà nghiên cứu chỉ ra xanthan gum có thể cải thiện một số vấn đề về sức khỏe
nhƣ:
1.5.1. Giúp làm giảm hay ổn định lƣợng đƣờng trong máu:
Một nghiên cứu năm 2016 chỉ ra rằng xanthan gum có thể làm giảm chỉ số GI của gạo.
Một nhóm ngƣời sau khi ăn cơm đƣợc áo bằng một lớp xanthan gum thì lƣợng đƣờng
trong máu đã giảm. Lợi ích này có ý nghĩa nhất khi những ngƣời tham gia nghiên cứu sử
dụng gạo đƣợc nấu cùng xanthan gum thay vì sử dụng xanthan gum trƣớc hoặc sau bữa
ăn. [18]
Do đó, thực phẩm có chứa xanthan gum mang lại lợi ích hạ đƣờng huyết hơn cả. Xanthan
gum cũng có thể ổn định lƣợng đƣờng trong máu. Một nghiên cứu năm 2013 cho thấy khi
trộn xanthan với beta-glucan (một loại đƣờng có trong thực vật) có thể giúp ngăn ngừa
lƣợng đƣờng trong máu tăng đột biến. [19]
1.5.2. Giúp làm giảm hàm lƣợng cholesterol
Một số nghiên cứu cho thấy rằng khi dùng xanthan gum với liều lƣợng rất cao có thể làm
giảm mức cholesterol trong máu. Nghiên cứu năm 1987, đã phát hiện ra rằng những
ngƣời đàn ông tiêu thụ xanthan gum trong khoảng 3 tuần đã giảm đƣợc 10% cholesterol.
Có rất ít bằng chứng cho thấy xanthan gum có hiệu quả trong điều trị chỉ số cholesterol
cao. Nghiên cứu mới hơn vẫn chƣa đƣợc thực hiện để xác nhận điều này. [20]
1.5.3. Thay thế nƣớc bọt và điều trị khơ miệng
Xanthan gum có thể là một chất thay thế nƣớc bọt hữu ích và an tồn cho những ngƣời bị
khơ miệng mãn tính. Trên thị trƣờng có một số loại kem đánh răng dành cho ngƣời khơ
miệng chứa xanthan gum có tác dụng khóa độ ẩm. [21]
1.5.4. Thuốc nhuận tràng
Xanthan gum có khả năng liên kết với nƣớc do đó khi đi vào ống tiêu hóa nó sẽ trƣơng

nở giúp ruột giữ ẩm và hỗ trợ các chức năng của đƣờng tiêu hóa. [22]

5


1.5.5. Giúp ngƣời bệnh dễ nuốt hơn
Một số bệnh có thể làm cho hoạt động nuốt trở nên khó khăn hơn, đặc biệt là khi miệng
và cổ họng bị khô. Một nghiên cứu năm 2014 cho thấy xanthan gum có thể giúp những
ngƣời mắc chứng khó nuốt nuốt thức ăn một cách an toàn hơn.
Xanthan gum làm điều này bằng cách làm đặc thức ăn và nƣớc bọt giúp cả hai dễ dàng di
chuyển xuống cổ họng. Điều này giúp giảm nguy cơ mắc nghẹn và làm cho việc ăn uống
trở nên an toàn hơn. [23]
1.5.6. Điều trị ung thƣ
Xanthan gum có thể điều trị đƣợc một số dạng ung thƣ bằng cách làm chậm sự phát triển
của chúng. Một nghiên cứu năm 2009 tiến hành trên những con chuột bị ung thƣ da có
khối u ác tính. Những con đƣợc điều trị bằng xanthan gum sống lâu hơn và khối u của
chúng cũng phát triển chậm hơn. [24]
1.5.7. Vai trị đối với thực phẩm khơng chứa gluten
Đối với những ngƣời mắc bệnh celiac (không dung nạp gluten) và gluten-sensitivity
(nhạy cảm với gluten) khi ăn phải thực phẩm có chứa gluten có thể gây đau bụng dữ dội,
tiêu chảy và các triệu chứng khó chịu khác. Bột và các thành phần khác trong nhiều món
nƣớng có chứa gluten.
Sản phẩm khơng chứa gluten sử dụng các chất thay thế làm cho chúng có kết cấu và tính
linh hoạt giống với bánh mì có chứa gluten. Xanthan gum giúp làm dày thực phẩm, liên
kết độ ẩm và cải thiện các đặc tính của món nƣớng khơng chứa gluten. [25]

1.6.

Độc tính:

Xanthan gum là một loại polysaccharide thuộc họ cacbohydrate, đóng vai trị nhƣ một
chất nhũ hóa. Có một số chất nhũ hóa khơng có khả năng làm thay đổi vi khuẩn đƣờng
ruột, ngồi ra cịn gây viêm ruột và các tình trạng khác nhƣ bệnh Corhn hay viêm loét đại
tràng. Tuy nhiên, Xanthan gum khơng có các đặc điểm nhƣ vừa nêu trên, khơng có bằng
chứng cụ thể nào đề cập đến những ảnh hƣởng có hại của xanthan gum.

6


Năm 1987, các nhà nghiên cứu đã mời năm ngƣời đàn ông sử dụng xanthan gum mỗi
ngày trong hơn ba tuần

[20]

. Thực tế cho thấy khơng có ảnh hƣởng xấu nào đến sức khỏe

thậm chí cịn cải thiện tình trạng hiện tại. Những kết quả này giúp khẳng định rằng
xanthan gum an tồn cho hầu hết mọi ngƣời.
Tuy nhiên, có một vài đối tƣợng xanthan gum đƣợc xem là không an tồn. Những ngƣời
đó bao gồm:
 Những ngƣời đang bị tiêu chảy hoặc đau dạ dày: Vì xanthan gum có khả năng liên kết
độ ẩm trong đƣờng tiêu hóa do đó sẽ làm cho tình trạng tiêu chảy của bạn nặng hơn.
 Những ngƣời có tiền sử khơng tự chủ trong vấn đề đại tiện: Vì xanthan gum hoạt
động nhƣ thuốc nhuận tràng khiến cho việc kiểm soát của bạn trở nên khó khăn hơn.
 Dị ứng: Những ngƣời có tiền sử dị ứng với xanthan gum. Những ngƣời dị ứng với cây
họ cải nhƣ bông cải xanh, bắp cải hoặc cải xoăn: Xanthan gum đƣợc tổng hợp từ vi
khuẩn sống trên những loại cây này. Do đó, các sản phẩm chứa xanthan gum có thể sẽ
bị nhiễm chéo. Những ngƣời bị dị ứng thực phẩm nghiêm trọng, đặc biệt là thực vật,
nên tham khảo ý kiến bác sĩ trƣớc khi sử dụng xanthan gum.
 Trẻ sinh non: Simply Thick là một chất làm đặc có thành phần chính là Xanthan gum,

đã đƣợc thêm vào các loại sữa công thức và sữa mẹ cho trẻ sinh non. Trong một số
trƣờng hợp, trẻ sơ sinh đã bị viêm ruột hoại tử. Mặc dù Simply Thick là an toàn khi
đƣợc sử dụng ở ngƣời lớn, tuy nhiên trẻ sơ sinh nên tránh vị ruột của chúng vẫn đang
phát triển.

1.7.

Tiêu chuẩn chất lƣợng của Xanthan gum:

1.7.1. Chỉ tiêu cảm quan:
Bảng 0.1 Bảng chỉ tiêu cảm quan (theo QCVN 4 - 21: 2011/BYT)

Chỉ tiêu

Yêu cầu

1. Màu

Từ trắng đến trắng kem

2. Mùi

Không mùi

3. Vị

Không vị

4. Trạng thái

Mịn, đồng nhất, khơng vón cục.
7


1.7.2. Chỉ tiêu lý – hóa:
Bảng 0.2 Chỉ tiêu lý – hóa: (theo QCVN 4 - 21: 2011/BYT)

Chỉ tiêu

Mức

1. Hao hụt khối lƣợng khi sấy, phần trăm khối lƣợng, không lớn hơn

Không đƣợc quá
15% (nhiệt độ
sấy 1050C trong
2,5 giờ).

2. Dƣ lƣợng dung môi, gồm ehanol và isopropanol, đơn lẻ hoặc kết

Không đƣợc quá

hợp, phần trăm khối lƣợng, không lớn hơn

500 mg/kg, ở
dạng đơn chất
hoặc hợp chất

3. Trị số pH (dung dịch 1 % khối lƣợng)

6.0-8.0

4. Hàm lƣợng tro tổng số theo khối lƣợng khô, phần trăm khối lƣợng

Không đƣợc quá

chất khô

16% sau khi sấy

1.7.3. Giới hạn kim loại nặng:
Bảng 0.3 Giới hạn kim loại nặng: (theo QCVN 4 - 21: 2011/BYT)

Chỉ tiêu

Mức

1. Hàm lƣợng asen (As), mg/kg, không lớn hơn

2.0

2. Hàm lƣợng chì (Pb), mg/kg, khơng lớn hơn

2.0

1.7.4. Chỉ tiêu vi sinh vật:
Bảng 0.4 Chỉ tiêu vi sinh vật:

Chỉ tiêu

Yêu cầu

1. Tổng số vi sinh vật

Không đƣợc quá 5000 CFU/g.

2. Nấm men và nấm mốc

Không đƣợc quá 5000 CFU/g.

3. E.coli

Không đƣợc có.

4. Salmonella

Khơng đƣợc có.
8


2. CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA XANTHAN GUM
2.1.

Độ tan:

Hồ tan trong nƣớc; khơng hịa tan trong etanol.
Xanthan gum có thể hòa tan dễ dàng trong cả nƣớc lạnh và nƣớc nóng, có độ nhớt và đặc
tính huyền phù tốt, ổn định trong hệ axit hoặc kiềm; do đó, xanthan gum thƣờng đƣợc sử
dụng nhƣ một chất làm đặc, chất ổn định và chất nhũ hóa trong q trình chế biến thực
phẩm. [26, 27, 28]

Trong nƣớc lạnh, Xanthan Gum có thể hịa tan đƣợc dễ dàng hình thành nên một dung
dịch có độ nhớt cao ở nồng độ rất thấp (khoảng 1% w/w). Vì vậy, Xanthan Gum có tính
chất nhƣ là một chất tạo độ nhớt cho hầu hết các thực phẩm dạng lỏng và đƣợc gọi là
“chất lỏng giả dẻo” (pseudoplastic). [29]
Khả năng hòa tan trực tiếp của Xanthan gum trong axit axetic 5%, axit sunfuric 5%, axit
nitric 5%, axit photphoric 25% và natri hydroxit 5% làm cho nó thích hợp cho nhiều ứng
dụng. [30]

2.2.

Nhiệt độ nóng chảy:

Dung dịch Xanthan gum có khả năng duy trì độ nhớt của nó cho đến khi đạt đến nhiệt độ
chảy lỏng (melting temperature). [31] Tại nhiệt độ này, độ nhớt sẽ giảm một cách đột ngột,
do thay đổi cấu trúc liên kết thuận nghịch trong phân tử. Nhiệt độ chuyển tiếp tăng khi
nồng độ muối tăng nhƣ hình bên trong hình 1.2. Xanthan gum trong dung dịch cũng có
thể hình thành các liên kết giữa các phân tử dẫn đến sự hình thành một mạng lƣới phức
tạp của các phân tử liên kết yếu. Sự thay đổi độ nhớt bởi nhiệt độ cũng mang tính thuận
nghịch, khi làm nguội dung dịch thì độ nhớt có thể phục hồi về trạng thái ban đầu.

9


Hình 2.1 Sự phụ thuộc của nhiệt độ chảy lỏng của Xanthan gum 1% vào nồng độ muối
NaCl.

2.3.

Khả năng hydrate hóa:

Sự hiện diện của những chuỗi tích điện âm trong phân tử xanthan gum làm tăng khả năng
hydrate hóa và tạo nên dung dịch xanthan trong nƣớc lạnh. Xanthan gum là một chất háo
nƣớc, tan đƣợc trong nƣớc nóng và nƣớc lạnh. Điều kiện lạnh đông/rã đông: nhờ khả
năng liên kết với nƣớc nên dung dịch xanthan gum rất bền khi lạnh đơng cũng nhƣ rã
đơng.
Q trình hydrate hóa phụ thuộc vào 4 yếu tố:


Sự phân tán



Tốc độ khuấy trộn



Thành phần dung mơi



Kích thƣớc hạt

2.4.

Sự tạo gel:

Tƣơng tự nhƣ các loại gum khác, nếu xanthan gum không đƣợc phân tán tốt trong dung
mơi thì rất dễ xảy ra hiện tƣợng vón cục, mà ngƣời ta thƣờng gọi là “fish eyes”. Lý do là
10

vì xanthan gum có tốc độ hydrate hóa rất nhanh, khi đó tốc độ tạo gel sẽ nhanh hơn tốc
độ phân tán xanthan gum vào nƣớc, vì thế hình thành nên một lớp màng gel bao quanh
khối bột xanthan gum, ngăn chặn các phần tử bên trong tiếp xúc với nƣớc.
Ở điều kiện nhiệt độ cao, các xanthan gum dạng xoắn đôi sẽ bị tách ra tạo ra thành các
mạch đơn phân bố đều trong dung dịch. Khi giảm nhiệt độ, các mạch đơn này lại hình
thành nên liên kết hydro và cộng hóa trị với nƣớc và một số cation nhƣ K +… Vì thế mà
cấu trúc gel của xanthan gum đƣợc hình thành.
Tăng nồng độ muối có tác dụng làm bền hệ gel trong điều kiện nhiệt độ và pH cực đoan.
Và yếu tố quan trọng quyết định độ bền hệ gel này là nồng độ xanthan gum trong dung
dịch. Nếu nồng độ quá thấp sẽ hình thành những liên kết khơng phù hợp, hệ liên kết lỏng
lẻo.

2.5.

Tính bền acid:

Khả năng chống chịu cao với sự thay đổi pH trong phạm vi 2–12 làm cho xanthan rất phù
hợp với thực phẩm. Độ ổn định tuyệt vời đƣợc thể hiện ở độ pH thấp trong thời gian dài.
[30]

2.6.

Độ nhớt:

Khi hịa tan trong nƣớc, bị hydrat hóa một cách nhanh chóng, khơng bị đóng cục, tạo
dụng dịch có độ nhớt cao.
Xanthan gum có độ nhớt cao. Dung dịch có nồng độ khoảng 1% có độ nhớt xấp xỉ 1000
cP (centipoise) khi đo ở 60v/ph với thiết bị đo độ nhớt Brookfield model LVF ở 25oC.
Cao gấp 100 lần so với gelatin cùng nồng độ.

Ảnh hƣởng của muối: độ nhớt không bị ảnh hƣởng khi thêm một lƣợng muối lớn, nhƣ
trong 250g/l khi dung dịch NaCl chỉ làm tăng đáng kể độ nhớt của dung dịch Xanthan.

2.7.

Độ ổn định:

Với nồng độ muối 0,1% trở lên, độ nhớt của xanthan gum tƣơng đối không thay đổi trong
khoảng nhiệt độ từ -18 đến 120oC, pH từ 2-12.
11


2.8.

Tính tƣơng hợp của Xanthan:

Với alcohol: Tuy Xanthan khơng hịa tan trực tiếp đƣợc trong alcohol nhƣng lại có khả
năng tƣơng thích với nó. Những sản phẩm chứa xanthan trong công thức thành phần
thƣờng chiếm đến 60% dung môi alcohol nhƣ ethanol.
Xanthan gum có thể hình thành một hệ thống làm dày ổn định với axit, kiềm, muối, me,
chất bảo quản, chất làm đặc, oxy hóa, và các hóa chất khác. Đồng thời, nó vẫn có thể lƣu
biến.
Hầu hết các dung dịch keo đều bị thối hóa ở một giới hạn nào đó bới các enzyme có mặt
trong thực phẩm nhƣ cellulase, pectinase, amylase, protease. Tuy nhiên, xanthan khơng bị
thối hóa bới chúng. Khả năng kháng lại tác động của enzyme là do sự xắp xếp các nhánh
chính và nhánh phụ, sự xắp xếp này chống lại tác động của enzyme lên liên kết 1,4 trong
nhánh chính. Nhờ đó mà ngăn cản đƣợc sự ngƣng trùng hợp do enzyme, acid và kiềm.

2.9.

Sự tƣơng tác với các Galactomonnans và Glucomannans: [32]

Khi phối trộn Xanthan gum vào hỗn hợp có chứa loại gum khác nhƣ Glucomannan
(Konjac mannan) hay Galactomannan (Guar gum, Locust bean gum và Cassia gum) ở
một tỷ lệ thích hợp có thể tăng cƣờng q trình tạo đặc và tạo gel. Mức độ tƣơng tác này
có liên quan đến sự sắp xếp và mức độ xen kẽ giữa các gốc mannose và galatomannas
trên mạch có carbon của galactomannan và glucomannan. Cụ thể là, đối với
galactomannas trên mạch có ít liên kết galactose side và nhiều vùng không lặp lại sẽ cho
phản ứng mạnh hơn.
Ví dụ, ở Locust bean gum, tỉ lệ lặp lại giữa mannose và galatose là 3,5:1 sẽ phản ứng với
xanthan tốt hơn guar gum có tỉ lệ này là 2:1.
Sự tác dụng tƣơng hỗ giữa các hỗn hợp phụ thuộc tỷ lệ hỗn hợp, pH và mức độ ion hóa
của mơi trƣờng. Để đạt đƣợc hiệu quả sử dụng tối ƣu thì tỷ lệ phối trộn phải là 80:20 đối
với guar gum:xanthan gum và 50:50 đối với Locust bean gum:xanthan gum trong mơi
trƣờng pH trung tính. Tác dụng này giảm đi rất nhiều khi ở trong dung dịch có nồng độ
muối cao và pH thấp.
12


3. CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA XANTHAN GUM
TRONG THỰC PHẨM
Xanthan gum đƣợc sử dụng trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn nhƣ nƣớc
sốt, kem, các sản phẩm thịt và gia cầm, sản phẩm bánh mì, sản phẩm bánh kẹo, đồ uống,
sản phẩm sữa, các sản phẩm khác,… Nó giúp ngăn ngừa sự tách dầu bằng cách ổn định
hệ nhũ tƣơng, mặc dù nó khơng phải là chất nhũ hóa. Đồng thời nó cũng giúp ổn định các
hạt rắn, chẳng hạn nhƣ trong gia vị. Phụ gia này giúp tạo ra kết cấu mong muốn trong
nhiều loại kem. Nó cũng là một phƣơng pháp làm đặc chất lỏng đƣợc ƣa chuộng đối với
những ngƣời bị rối loạn nuốt, vì nó khơng làm thay đổi màu sắc hoặc hƣơng vị của thực
phẩm hoặc đồ uống ở mức độ sử dụng thơng thƣờng.

Hình 3.1 Dạng bột của Xanthan gum.

3.1.

Các sản phẩm bánh nƣớng:

Xanthan gum đƣợc sử dụng trong thực phẩm nƣớng (bánh mì, bánh ngọt, v.v.) để cải
thiện khả năng giữ nƣớc và độ mềm của thực phẩm nƣớng trong quá trình nƣớng và bảo
quản để cải thiện hƣơng vị của thực phẩm nƣớng và kéo dài thời hạn sử dụngg.
Xanthan Gum đƣợc sử dụng trong một số loại bánh nƣớng, chẳng hạn nhƣ: bánh quy,
bánh ngọt, bánh mì, bánh quy và bánh nƣớng xốp. Xanthan gum cải thiện một số thông
số chất lƣợng, chủ yếu là độ ổn định lƣu trữ trong điều kiện đơng lạnh. Những thuộc tính
13


này một phần là do tính dễ hịa tan trong nƣớc nóng và lạnh của xanthan, khả năng tƣơng
thích với muối và khả năng chống lại các enzym có trong hệ thống thực phẩm.
Xanthan gum thích hợp trong cơng thức bánh cho ngƣời Celiac (khơng dung nạp gluten)
để bột có kết cấu bơng và đồng nhất.

Hình 3.2 Xanthan gum đƣợc sử dụng trong thực phẩm nƣớng .

3.2.

Các sản phẩm từ thịt:

Xanthan gum đóng vai trị trong việc làm mềm và cải thiện khả năng giữ nƣớc trong các
sản phẩm thịt.
Xanthan gum cải thiện khả năng giữ nƣớc của thịt bò chủ yếu dựa trên hai khía cạnh. Một
là bản thân Xanthan gum là một hydrocolloid, có thể làm tăng khả năng giữ nƣớc của cơ

bằng cách thâm nhập vào mô bò. Điểm khác là khả năng giữ nƣớc của thịt có thể đƣợc
thể hiện qua cấu trúc sền sệt của protein và hiệu ứng tĩnh điện, trong đó myosin trong
protein cấu trúc cơ đóng vai trị quyết định trong việc giữ nƣớc của nó.
Giá trị pH là một thơng số quan trọng để đo chất lƣợng của thịt bị. Nó không chỉ ảnh
hƣởng đến độ ngon, mềm, hao hụt khi nấu và thời gian bảo quản của thịt bò mà cịn có
mối tƣơng quan đáng kể đến khả năng giữ nƣớc, màu thịt và hƣơng vị của thịt bò. Khi độ
pH của cơ gần với điểm đẳng điện của protein (5,0-5,5), độ bền cơ học của thịt là cao
nhất với độ mềm kém và khả năng giữ nƣớc thấp. Nói chung, q trình sản xuất địi hỏi
độ pH của thịt lệch khỏi điểm đẳng điện của nó. Ngâm thịt bị với dung dịch xanthan gum

14


có thể làm tăng độ pH của cơ bắp. Do đó, xanthan gum sẽ cải thiện khả năng giữ nƣớc và
chất lƣợng kết cấu của thịt bò.
Lực cắt tối đa của thịt bò phản ánh độ mềm của thịt bò. Lực cắt càng nhỏ thì độ mềm của
thịt càng tốt. Do đó, thêm kẹo cao su xanthan 0,5% có thể cải thiện độ mềm thịt của thịt
bị.

Hình 3.3 Xanthan gum đóng vai trị trong việc làm mềm và cải thiện khả năng giữ nƣớc
trong các sản phẩm thịt.

3.3.

Các sản phẩm từ sữa:

Xanthan gum (E415) là một chất keo thực phẩm, dễ tan trong nƣớc, bền ở khoảng pH
rộng (2,5-11), dung dịch có độ nhớt rất cao ở tốc độ trƣợt thấp và độ nhớt giảm nhanh khi
có tốc độ trƣợt tăng cao. Nhờ các tính chất này, xanthan gum đƣợc sử dụng rộng rãi trong
sản xuất nƣớc giải khát để ổn định các sản phẩm ở dạng huyền phù mà khơng làm ảnh

hƣởng đáng kể lên tính chảy cũng nhƣ đặc tính cảm quan của sản phẩm. Độ nhớt của sữa
hạt điều tăng dần theo nồng độ Xanthan gum bổ sung. Xanthan gum làm tăng độ nhớt của
pha liên tục, giúp làm chậm lại sự tách pha. Tuy nhiên, độ nhớt tăng quá cao sẽ ảnh
hƣởng đến thị hiếu của khách hàng do tính chảy của sản phẩm giảm vốn không phù hợp
với nƣớc giải khát [33].

15


Hình 3.4 Độ nhớt của sữa hạt điều tăng dần theo nồng độ Xanthan gum bổ sung.

Một trong những công dụng của Xanthan gum là giúp ngăn chặn sự hình thành của các
tinh thể đá, đây là chìa khóa cho món kem béo ngậy, mịn màng. Xanthan gum sử dụng
chất làm dày, đông đặc trong sản xuất kem, đồng thời là chất tạo béo “giả”, tạo ra vị béo.

Hình 3.5 Xanthan gum trong kem.

Các sản phẩm sữa khác chứa Xanthan gum nhƣ: sữa lên men (ngun chất), có hoặc
khơng xử lý nhiệt sau lên men; Cream tiệt trùng, xử lý nhiệt độ cao (UHT), cream trứng
và cream đánh trứng, cream tách béo (nguyên chất)…

16


3.4.

Nƣớc sốt salad:

Trong nƣớc sốt salad, mục tiêu đầu tiên là để ổn định nhũ tƣơng dầu/nƣớc trong khoảng
thời gian lƣu trữ dài (kéo tới 1 năm). Chất ổn định lý tƣởng cho loại ứng dụng này nên

cung cấp một giá trị ứng suất cao cho sự ổn định nhũ tƣơng và tính giả dẻo mạnh để làm
dễ dàng hơn cho các quá trình vận hành sản xuất nhƣ trộn, bơm, rửa và tạo cho sản phẩm
cuối cùng dễ chảy.
Xanthan gum có độ nhớt và tính giả dẻo cao nên có nhiều lợi thế cho ứng dụng. Sự ổn
định của nhũ tƣơng đƣợc làm từ xanthan gum không bị ảnh hƣởng bởi pH (~3.5 trong sốt
salad), muối (15% trong sốt barbecue) hay xử lý nhiệt (UHT, thanh trùng). Một lợi thế
khác, Xanthan gum tạo ra một độ nhớt khá đồng nhất giữa khoảng nhiệt độ 5-7oC, điều
này tạo cho sản phẩm có cấu trúc và sự ổn định tốt trong các điều kiện bảo quản khác
nhau.

Hình 3.6 Nƣớc sốt salad với thành phần Xanthan gum.

Gía trị ứng suất dƣ của Xanthan gum cao làm cho khả năng kết dính các thành phần trong
sản phẩm tốt, làm cho nƣớc sốt salad bám vào salad để có thể trang trí, định hình món ăn.
Mức độ sử dụng Xanthan gum phụ thuộc vào lƣợng dầu trong sản phẩm:
+ Khoảng 0.2-0.3% trong thành phần nhiều dầu (50-60%).

17


+ Khoảng 0.3-0.4% trong thành phần có dầu trung bình (30% dầu).
+ Khoảng 0.4-0.6% trong sản phẩm ít dầu (10-20%).

3.5.

Các sản phẩm phối trộn dùng liền: thức uống, soup, các món tráng
miệng…

Sự hydrat nhanh trong mơi trƣờng khác nhau, đặc biệt tại nhiệt độ phòng, Xanthan gum
tác động rất lớn đến sản phẩm phối trộn dùng liền với tính năng làm dày, kết dính và định

hình cho sản phẩm. Nồng độ Xanthan gum trong các sản phẩm cuối cùng khoảng 0.10.2%, có thể sử dụng Xanthan gum với guar gum trong thức uống.

Hình 3.7 Thêm một ít Xanthan gum cho món soup.

3.6.

Các syrup và nƣớc cơ đặc trái cây:

Xanthan gum có thể đƣợc sử dụng trong các syrup chocolate nhằm duy trì các hạt cacao ở
dạng huyền phù. Trong ứng dụng đặc biệt này, một lƣợng nhỏ Xanthan gum (0.05-0.1%)
đƣợc cho nhằm tạo sự ổn định cho sản phẩm nhƣng không làm ảnh hƣởng đến cấu trúc
của sản phẩm.
Sự đa dạng về tính chất của Xanthan gum trong các điều kiện khác nhau, là một trong rất
ít sản phẩm có tác động đầy đủ trong nƣớc trái cây do:
18


+ Xanthan gum có thể hydrat hóa trong dung dịch có 65% đƣờng và có hiệu quả từ nồng
độ rất thấp tới nồng độ rất cao.
+ Xanthan gum rất ổn định trong sự thay đổi pH của sản phẩm, ngay cả pH = 3.
Xanthan gum là một trong những vật liệu tốt nhất, kết hợp một cách rất hiệu quả một
lƣợng lớn với nƣớc, ổn định các thành phần dịch trái cây và cung cấp một cấu trúc dễ
chảy. Xanthan gum không sử dụng nhƣ một thành phần riêng lẻ, thƣờng đƣợc sử dụng
kết hợp với các tác nhận tạo cấu trúc khác nhƣ pectin, locust bean gum, guar gum.

Hình 3.8 Xanthan gum ổn định các thành phần dịch trái cây.

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN
Đối với ngành thực phẩm, những nhu cầu về gum tự nhiên đang có xu hƣớng
giảm xuống, trong khi đó xanthan lại có xu hƣớng tăng lên. Đây là một điểm đến hứa hẹn

cho những nhà kĩ sƣ thực phẩm tƣơng lai.
Thực phẩm & đồ uống là phân khúc ứng dụng hàng đầu trên thị trƣờng Xanthan gum, nơi
Xanthan gum đƣợc sử dụng trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn nhƣ nƣớc
sốt và nƣớc xốt, sản phẩm thịt và gia cầm, sản phẩm bánh mì, sản phẩm bánh kẹo, đồ
uống, sản phẩm sữa và khác. Nó cung cấp tính ổn định liên kết nƣớc tuyệt vời, ổn định
lƣu trữ và thẩm mỹ trong chế biến thực phẩm khi đƣợc sử dụng ở nồng độ nhỏ.

19