Xanthan gum và ứng dụng trong thực phẩm(1)

TRƯỜNG 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

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 trưởng hằng năm kép.

DANH MỤC HÌNH

2

LỜI MỞ ĐẦU
Có rất nhiều loại polysaccharide được sinh tổng hợp bởi vi sinh vật như alginate, curlane,
dextran, gellan, glucan, pullulan và xanthan. Trong số những loại này thì xanthan gum có
vai trị vượt trội hơn bởi nó có tính định hướng, ứng dụng nhiều. Trong cơng nghiệp
polysaccharide thì xanthan gum là một trong những đại diện phát triển nhanh nhất.
Xanthan gum nhận được sự quan tâm lớn từ cả hai nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất do
tính khơng độc của nó, khả năng tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học và chi
phí chấp nhận được, cho phép sử dụng nó trong các ứng dụng. Ngoài ra, độ nhớt cao ở
nồng độ thấp và đặc tính lưu biến làm cho Xanthan gum có thể áp dụng được như một
chất làm đặc trong thực phẩm, [1, 2] mỹ phẩm, [3,4] dược phẩm và sản phẩm y sinh [5-6], v.v.,
Vai trò của XG như một chất làm đặc và chất ổn định trong công thức thực phẩm đã được
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 q trình thực hiện bài báo cáo cịn rất nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự
góp ý của cơ và các bạn đọc. Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XANTHAN GUM
1.1.

Lịch sử ra đời nghiên cứu:

Cuối năm 1950, Xanthan gum được 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 trường 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 đường để làm chất tạo ngọt và sản
xuất rượu. [10]

3

Bà Allene Rosalind Jeanes và cộng sự ở Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đã tổ chức
cuộc kiểm tra các lồi vi sinh vật có khả năng sản xuất ra các loại gum tan trong nước.
Trong số đó, Xanthomonas Campestris đã tạo ra một lượng đáng kể gum chất lượng cao
từ quá trình lên men glucose.
Vào đầu những năm 1960, quy mô thương mại sản xuất xanthan gum bắt đầu với Tổng
cơng ty Kelco. [11] Sau đó, vào năm 1969, FDA đã phê duyệt Xanthan gum để sử dụng
trong thực phẩm như một chất ổn định và chất làm đặc sau những nghiên cứu và thử
nghiệm trên động vật. [12] Năm 1982, Xanthan gum được sử dụng ở các nước: 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:

Cơng 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-7,8dihydroxy-2-methyl-4,4a,6,7,8,8a-hexahydropyrano[3,2-d][1,3]dioxine-2-carboxylic
acid
Tên hóa học: Xanthan Gum
Tên thông thường: 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 thương mại: Xanthan gum.
Chỉ số quốc tế: E415 (INS 415)

4

1.3.

Định nghĩa:

Xanthan gum lấy tên từ loài vi khuẩn được sử dụng trong quá trình lên
men, Xanthomonas campestris . [13] Đây cũng là loại vi khuẩn gây thối đen hình thành
trên bông cải xanh, súp lơ trắng và các loại rau ăn lá khác.
Xanthan gum là một polysaccharide ngoại bào có trọng lượng phân tử cao của vi sinh vật
và đã được sử dụng rộng rãi như một chất phụ gia trong các ứng dụng công nghiệp và y
sinh khác nhau như 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 lồi khác như: Xanthomonas phaseolis, Xanthomonas malvacearum,
Xanthomonas carotae, Xanthomonas manihotis, Xanthomonas jugandlis cũng được biết
đến khả năng sản xuất ra polysaccharide ngoại bào tốt. Nhưng sự đa dạng về dinh dưỡng
của Xanthan Campestris nên nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Xanthan gum
thành phẩm không chứa bất kỳ vi khuẩn nào, do đó người 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 đường lặp lại, mỗi cụm gồm 2 gốc đường D-glucose,
2 gốc đường D-mannose, 1 gốc đường D-glucoronate và các gốc acetate, pyruvate với
các số lượng 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 được acetyl hóa và pyruvyl hóa tại các vị trí cụ thể nhưng 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 tư của gốc Dglucoronte liên kết với vị trí thứ nhất của một gốc mannose khác.
5


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 dương hóa trị một như 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.

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
như:
1.5.1. Giúp làm giảm hay ổn định lượng đường trong máu:

Một nghiên cứu năm 2016 chỉ ra rằng xanthan gum có thể làm giảm chỉ số GI của gạo.
Một nhóm người sau khi ăn cơm được áo bằng một lớp xanthan gum thì lượng đường
trong máu đã giảm. Lợi ích này có ý nghĩa nhất khi những người tham gia nghiên cứu sử
dụng gạo được nấu cùng xanthan gum thay vì sử dụng xanthan gum trước hoặc sau bữa
ăn. [18]
6


Do đó, thực phẩm có chứa xanthan gum mang lại lợi ích hạ đường huyết hơn cả. Xanthan
gum cũng có thể ổn định lượng đường trong máu. Một nghiên cứu năm 2013 cho thấy khi
trộn xanthan với beta-glucan (một loại đường có trong thực vật) có thể giúp ngăn ngừa
lượng đường trong máu tăng đột biến. [19]
1.5.2. Giúp làm giảm hàm lượng cholesterol
Một số nghiên cứu cho thấy rằng khi dùng xanthan gum với liều lượng rất cao có thể làm
giảm mức cholesterol trong máu. Nghiên cứu năm 1987, đã phát hiện ra rằng những
người đàn ông tiêu thụ xanthan gum trong khoảng 3 tuần đã giảm được 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 chưa được thực hiện để xác nhận điều này. [20]
1.5.3. Thay thế nước bọt và điều trị khô miệng
Xanthan gum có thể là một chất thay thế nước bọt hữu ích và an tồn cho những người bị
khơ miệng mãn tính. Trên thị trường có một số loại kem đánh răng dành cho người khô
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 nước do đó khi đi vào ống tiêu hóa nó sẽ trương
nở giúp ruột giữ ẩm và hỗ trợ các chức năng của đường tiêu hóa. [22]
1.5.5. Giúp người 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
người mắc chứng khó nuốt nuốt thức ăn một cách an toàn hơn.

7


Xanthan gum làm điều này bằng cách làm đặc thức ăn và nước 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 thư
Xanthan gum có thể điều trị được một số dạng ung thư bằng cách làm chậm sự phát triển
của chúng. Một nghiên cứu năm 2009 tiến hành trên những con chuột bị ung thư da có
khối u ác tính. Những con được điều trị bằng xanthan gum sống lâu hơn và khối u của
chúng cũng phát triển chậm hơn. [24]
1.5.7. Vai trò đối với thực phẩm không chứa gluten
Đối với những người 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
nướng 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 nướng khơng chứa gluten. [25]

1.6.

Độc tính:

Xanthan gum là một loại polysaccharide thuộc họ cacbohydrate, đóng vai trị như một
chất nhũ hóa. Có một số chất nhũ hóa khơng có khả năng làm thay đổi vi khuẩn đường
ruột, ngồi ra cịn gây viêm ruột và các tình trạng khác như bệnh Corhn hay viêm lt đại
tràng. Tuy nhiên, Xanthan gum khơng có các đặc điểm như vừa nêu trên, khơng có bằng
chứng cụ thể nào đề cập đến những ảnh hưởng có hại của xanthan gum.
Năm 1987, các nhà nghiên cứu đã mời năm người đàn ông sử dụng xanthan gum mỗi

ngày trong hơn ba tuần

[20]

. Thực tế cho thấy khơng có ảnh hưởng xấu nào đến sức khỏe
8


thậm chí cịn cải thiện tình trạng hiện tại. Những kết quả này giúp khẳng định rằng
xanthan gum an toàn cho hầu hết mọi người.
Tuy nhiên, có một vài đối tượng xanthan gum được xem là khơng an tồn. Những người
đó bao gồm:
• Những người đang bị tiêu chảy hoặc đau dạ dày: Vì xanthan gum có khả năng liên kết
độ ẩm trong đường tiêu hóa do đó sẽ làm cho tình trạng tiêu chảy của bạn nặng hơn.
• Những người có tiền sử khơng tự chủ trong vấn đề đại tiện: Vì xanthan gum hoạt
động như thuốc nhuận tràng khiến cho việc kiểm sốt của bạn trở nên khó khăn hơn.
• Dị ứng: Những người có tiền sử dị ứng với xanthan gum. Những người dị ứng với cây
họ cải như bông cải xanh, bắp cải hoặc cải xoăn: Xanthan gum được 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 người bị dị ứng thực phẩm nghiêm trọng, đặc biệt là thực vật,
nên tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng xanthan gum.
• Trẻ sinh non: Simply Thick là một chất làm đặc có thành phần chính là Xanthan gum,
đã được thêm vào các loại sữa công thức và sữa mẹ cho trẻ sinh non. Trong một số
trường hợp, trẻ sơ sinh đã bị viêm ruột hoại tử. Mặc dù Simply Thick là an toàn khi
được sử dụng ở người lớn, tuy nhiên trẻ sơ sinh nên tránh vị ruột của chúng vẫn đang
phát triển.

1.7.

Tiêu chuẩn chất lượng 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
1.
2.
3.
4.

Màu
Mùi
Vị
Trạng thái

Yêu cầu
Từ trắng đến trắng kem
Khơng mùi
Khơng vị
Mịn, đồng nhất, khơng vón cục.

9


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

Chỉ tiêu
1. Hao hụt khối lượng khi sấy, phần trăm khối lượng, không lớn hơn

2. Dư lượng dung môi, gồm ehanol và isopropanol, đơn lẻ hoặc kết
hợp, phần trăm khối lượng, không lớn hơn
3. Trị số pH (dung dịch 1 % khối lượng)
4. Hàm lượng tro tổng số theo khối lượng khô, phần trăm khối lượng
chất khô

Mức
Không được quá
15% (nhiệt độ
sấy 1050C trong
2,5 giờ).
Không được quá
500 mg/kg, ở
dạng đơn chất
hoặc hợp chất
6.0-8.0
Không được quá
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
1. Hàm lượng asen (As), mg/kg, không lớn hơn
2. Hàm lượng chì (Pb), mg/kg, khơng lớn hơn

Mức
2.0
2.0

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

1.
2.
3.
4.

Chỉ tiêu
Tổng số vi sinh vật
Nấm men và nấm mốc
E.coli
Salmonella

Yêu cầu
Không được q 5000 CFU/g.
Khơng được q 5000 CFU/g.
Khơng được có.
Khơng được có.

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

Độ tan:

Hồ tan trong nước; khơng hịa tan trong etanol.
Xanthan gum có thể hòa tan dễ dàng trong cả nước lạnh và nước nóng, có độ nhớt và đặc
tính huyền phù tốt, ổn định trong hệ axit hoặc kiềm; do đó, xanthan gum thường được sử

10

dụng như một chất làm đặc, chất ổn định và chất nhũ hóa trong q trình chế biến thực
phẩm. [26, 27, 28]
Trong nước lạnh, Xanthan Gum có thể hịa tan được 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 như là một chất tạo độ nhớt cho hầu hết các thực phẩm dạng lỏng và được 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 như 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 lưới 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.

11


Hình 2.2 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 nước lạnh. Xanthan gum là một chất háo
nước, tan được trong nước nóng và nước lạnh. Điều kiện lạnh đông/rã đông: nhờ khả
năng liên kết với nước nên dung dịch xanthan gum rất bền khi lạnh đơng cũng như rã
đơng.
Q trình hydrate hóa phụ thuộc vào 4 yếu tố:
•

Sự phân tán

•

Tốc độ khuấy trộn

•

Thành phần dung mơi

•

Kích thước hạt

12


2.4.

Sự tạo gel:

Tương tự như các loại gum khác, nếu xanthan gum khơng được phân tán tốt trong dung
mơi thì rất dễ xảy ra hiện tượng vón cục, mà người ta thường gọi là “fish eyes”. Lý do là
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 nước, 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 nước.
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 nước và một số cation như K +… Vì thế mà
cấu trúc gel của xanthan gum được 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 được thể hiện ở độ pH thấp trong thời gian dài.
[30]

2.6.

Độ nhớt:

Khi hòa tan trong nước, 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 25 oC.
Cao gấp 100 lần so với gelatin cùng nồng độ.

13


Ảnh hưởng của muối: độ nhớt không bị ảnh hưởng khi thêm một lượng muối lớn, như
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 tương đối không thay đổi trong
khoảng nhiệt độ từ -18 đến 120oC, pH từ 2-12.

2.8.

Tính tương hợp của Xanthan:

Với alcohol: Tuy Xanthan khơng hịa tan trực tiếp được trong alcohol nhưng lại có khả
năng tương thích với nó. Những sản phẩm chứa xanthan trong công thức thành phần
thường chiếm đến 60% dung môi alcohol như 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 lưu
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 như 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 được sự ngưng trùng hợp do enzyme, acid và kiềm.

2.9.

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

Khi phối trộn Xanthan gum vào hỗn hợp có chứa loại gum khác như Glucomannan
(Konjac mannan) hay Galactomannan (Guar gum, Locust bean gum và Cassia gum) ở
một tỷ lệ thích hợp có thể tăng cường q trình tạo đặc và tạo gel. Mức độ tương 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.

14


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 tương hỗ giữa các hỗn hợp phụ thuộc tỷ lệ hỗn hợp, pH và mức độ ion hóa
của môi trường. Để đạt được hiệu quả sử dụng tối ưu 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
trường pH trung tính. Tác dụng này giảm đi rất nhiều khi ở trong dung dịch có nồng độ
muối cao và pH thấp.

3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA XANTHAN GUM
TRONG THỰC PHẨM
Xanthan gum được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn như nước

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 tương, mặc dù nó khơng phải là chất nhũ hóa. Đồng thời nó cũng giúp ổn định các
hạt rắn, chẳng hạn như trong gia vị. Phụ gia này giúp tạo ra kết cấu mong muốn trong
nhiều loại kem. Nó cũng là một phương pháp làm đặc chất lỏng được ưa chuộng đối với
những người bị rối loạn nuốt, vì nó khơng làm thay đổi màu sắc hoặc hương vị của thực
phẩm hoặc đồ uống ở mức độ sử dụng thông thường.

15


Hình 3.3 Dạng bột của Xanthan gum.

3.1.

Các sản phẩm bánh nướng:

Xanthan gum được sử dụng trong thực phẩm nướng (bánh mì, bánh ngọt, v.v.) để cải
thiện khả năng giữ nước và độ mềm của thực phẩm nướng trong quá trình nướng và bảo
quản để cải thiện hương vị của thực phẩm nướng và kéo dài thời hạn sử dụngg.
Xanthan Gum được sử dụng trong một số loại bánh nướng, chẳng hạn như: bánh quy,
bánh ngọt, bánh mì, bánh quy và bánh nướng xốp. Xanthan gum cải thiện một số thông
số chất lượng, chủ yếu là độ ổn định lưu trữ trong điều kiện đơng lạnh. Những thuộc tính
này một phần là do tính dễ hịa tan trong nước nóng và lạnh của xanthan, khả năng tương
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 người Celiac (khơng dung nạp gluten)
để bột có kết cấu bơng và đồng nhất.

16

Hình 3.4 Xanthan gum được sử dụng trong thực phẩm nướng .

3.2.

Các sản phẩm từ thịt:

Xanthan gum đóng vai trị trong việc làm mềm và cải thiện khả năng giữ nước trong các
sản phẩm thịt.
Xanthan gum cải thiện khả năng giữ nước 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 nước của cơ
bằng cách thâm nhập vào mơ bị. Điểm khác là khả năng giữ nước của thịt có thể được
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 nước của nó.
Giá trị pH là một thông số quan trọng để đo chất lượng của thịt bị. Nó khơng chỉ ảnh
hưởng đến độ ngon, mềm, hao hụt khi nấu và thời gian bảo quản của thịt bị mà cịn có
mối tương quan đáng kể đến khả năng giữ nước, màu thịt và hương 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 nước thấp. Nói chung, q trình sản xuất đòi hỏi
độ pH của thịt lệch khỏi điểm đẳng điện của nó. Ngâm thịt bị với dung dịch xanthan gum
có thể làm tăng độ pH của cơ bắp. Do đó, xanthan gum sẽ cải thiện khả năng giữ nước và
chất lượng kết cấu của thịt bò.

17


Lực cắt tối đa của thịt bò phản ánh độ mềm của thịt bị. 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 3.5 Xanthan gum đóng vai trị trong việc làm mềm và cải thiện khả năng giữ nước
trong các sản phẩm thịt.

3.3.

Các sản phẩm từ sữa:

Xanthan gum (E415) là một chất keo thực phẩm, dễ tan trong nước, bền ở khoảng pH
rộng (2,5-11), dung dịch có độ nhớt rất cao ở tốc độ trượt thấp và độ nhớt giảm nhanh khi
có tốc độ trượt tăng cao. Nhờ các tính chất này, xanthan gum được sử dụng rộng rãi trong
sản xuất nước giải khát để ổn định các sản phẩm ở dạng huyền phù mà không làm ảnh
hưởng đáng kể lên tính chảy cũng như 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
hưởng đến thị hiếu của khách hàng do tính chảy của sản phẩm giảm vốn không phù hợp
với nước giải khát [33].

18


Hình 3.6 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 3.7 Xanthan gum trong kem.

Các sản phẩm sữa khác chứa Xanthan gum như: 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)…
19


3.4.

Nước sốt salad:

Trong nước sốt salad, mục tiêu đầu tiên là để ổn định nhũ tương dầu/nước trong khoảng
thời gian lưu trữ dài (kéo tới 1 năm). Chất ổn định lý tưởng cho loại ứng dụng này nên
cung cấp một giá trị ứng suất cao cho sự ổn định nhũ tương và tính giả dẻo mạnh để làm
dễ dàng hơn cho các quá trình vận hành sản xuất như 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 tương được làm từ xanthan gum không bị ảnh hưởng 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 5-7 oC, điều
này tạo cho sản phẩm có cấu trúc và sự ổn định tốt trong các điều kiện bảo quản khác
nhau.

Hình 3.8 Nước sốt salad với thành phần Xanthan gum.

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

20

+ 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 trường 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 3.9 Thêm một ít Xanthan gum cho món soup.

3.6.

Các syrup và nước cơ đặc trái cây:

Xanthan gum có thể được sử dụng trong các syrup chocolate nhằm duy trì các hạt cacao ở
dạng huyền phù. Trong ứng dụng đặc biệt này, một lượng nhỏ Xanthan gum (0.05-0.1%)
được cho nhằm tạo sự ổn định cho sản phẩm nhưng không làm ảnh hưởng 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 nước trái cây do:
21


+ Xanthan gum có thể hydrat hóa trong dung dịch có 65% đường 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
lượng lớn với nước, ổn định các thành phần dịch trái cây và cung cấp một cấu trúc dễ
chảy. Xanthan gum không sử dụng như một thành phần riêng lẻ, thường được sử dụng kết
hợp với các tác nhận tạo cấu trúc khác như pectin, locust bean gum, guar gum.

Hình 3.10 Xanthan gum ổn định các thành phần dịch trái cây.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Đối với ngành thực phẩm, những nhu cầu về gum tự nhiên đang có xu hướng
giảm xuống, trong khi đó xanthan lại có xu hướng tăng lên. Đây là một điểm đến hứa hẹn
cho những nhà kĩ sư thực phẩm tương lai.
Thực phẩm & đồ uống là phân khúc ứng dụng hàng đầu trên thị trường Xanthan gum, nơi
Xanthan gum được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn như nước
sốt và nước 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 nước tuyệt vời, ổn định
lưu trữ và thẩm mỹ trong chế biến thực phẩm khi được sử dụng ở nồng độ nhỏ.

22


Theo báo cáo trong ngành mới nhất, Thị trường Xanthan gum trong phân khúc thực phẩm
và đồ uống được ước tính có tốc độ tăng trưởng cao nhất về doanh thu, đạt tốc độ CAGR
là 6,2% từ năm 2017 đến năm 2023.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] D. Saha and S. Bhattacharya, J. Food Sci. Technol., 47, 587 (2010).
[2] T. Wang, M. Zhang, Z. Fang, Y. Liu and Z. Gao, Food Bioprocess. Technol., 9, 849
(2016).
[3] L. Gilbert, V. Loisel, G. Savary, M. Grisel and C. Picard, Carbohyd. Polym., 93, 644
(2013).

[4] M. Jamshidian, G. Savary, M. Grisel and C. Picard, Carbohyd. Polym., 112, 334
(2014).
[5] G. Han, Q. Chen, F. Liu, Z. Cui, H. Shao et al., Carbohyd. Polym., 164, 386 (2017).
[6] J. Kim, J. Hwang, Y. Seo, Y. Jo, J. Son et al., J. Ind. Eng. Chem., 46, 68 (2017).
[7] M. Chaisawang and M. Suphantharika, Carbohyd. Polym., 61, 288 (2005).
[8] Y. Viturawong, P. Achayuthakan and M. Suphantharika, Food Chem., 111, 106 (2008).
[9] S. Argin-Soysal, P. Kofinas and Y. M. Lo, Food Hydrocoll., 23, 202 (2009).
[10] Moore, S. U.S. Farmers During the Great Depression. 2011 [cited 2015 August
26th].
[11] Finkenstadt, G.L.C.a.V.L. A HISTORY OF CARBOHYDRATE RESEARCH AT
THE USDA LABORATORY IN PEORIA, ILLINOIS. BULLETIN FOR THE HISTORY
OF CHEMISTRY, 2008. 33, 103-111.
[12] Petri, D.F.S., Xanthan gum: A versatile biopolymer for biomedical and technological
applications. Journal of Applied Polymer Science, 2015. 132(23).
[13] Barrére, G.C., C.E. Barber, and M.J. Daniels (1986) Intl. J. Biological
Macromolecules, 8(6):372-374
[14] Anuj Kumar, Kummara Madhusudana Rao, Sung Soo Han. Application of xanthan
gum as polysaccharide in tissue engineering: A review.
23


[15] Jansson P E, Kenne L, Lindberg B. Structure of extracellular polysaccharide
from Xanthomonas campestris. Carbohydr Res. 1975;45:275–282.
[16] Cadmus M C, Rogovin S P, Burton K A, Pittsley J E, Knutson C A, Jeanes A.
Colonial variation in Xanthomonas campestris NRRL B-1459 and characterization of the
polysaccharide from a variant strain. Can J Microbiol. 1976;22:942–948.
[17] Stankowski J, Mueller B, Zeller S. Location of a second O-acetyl group in xanthan
gum by the reductive-cleavage method. Carbohydr Res. 1993;241:321–326.
[18] Fuwa, M., Nakanishi, Y., Ono, H., and Moritaka, H. (2013). Effects of
glucomannan and konjac noodles on the blood sugar level of cooked rice. Journal of

Home Economics of Japan, 64, 567-576 (in Japanese).
[19] Appl Physiol Nutr Metab. Effects of Juices enriches with xanthan and –glucan on
the glycemic response and satiety of healthy men. 2013 Apr; 38(4):410-4.
[20] M A Eastwood, W G Brydon, D M Anderson. The dietary effects of xanthan gum in
man. Jan-Mar 1987;4(1):17-26.
[21] Hahnel S, Behr M, Handel G, Burgers R. Saliva substitutes for the treatment of
radiation-induced xerostomia-a review. Support Care Cancer 2009; 17:1331-1343.
[22] Chengquan Tan, Hongkui Wei, Xichen Zhao, Chuanhui Xu, and Jian Peng. Effects of
dietary fibers with high water-binding capacity and swelling capacity on gastrointestinal
functions, food intake and body weight in male rats. 2017; 61(1): 1308118.
[23] L Rofes , V Arreola, R Mukherjee, J Swanson, P Clavé. The effects of a xanthan
gum-based thickener on the swallowing function of patients with dysphagia. 2014
May;39(10):1169-79.
[24] Ario Takeuchi, Yoriyuki Kamiryou, Hisakata Yamada, Masatoshi Eto, Kensuke
Shibata, Kennichi Haruna, Seiji Naito, Yasunobu Yoshikai. Oral administration of
xanthan gum enhances antitumor activity through Toll-like receptor 4. 2009 September.
International Immunopharmacology 9 (13-14):1562-7.
[25] Sweta Rai, Amarjeet Kaur, and C. S. Chopra. Gluten-Free Products for Celiac
Susceptible People. 2018; 5: 116.

24


[26] Bylaite, E.; Nissen, J.A.; Meyer, A.S. Effect of Xanthan on flavor release from
thickened viscous food model systems. J. Agric. Food Chem. 2005, 53, 3577–3583.
[27] Jouquand, C.; Aguni, Y.; Malhiac, C.; Grisel, M. Influence of chemical composition
of polysaccharides on aroma retention. Food Hydrocolloids 2008, 22, 1097–1104.
[28] Secouard, S.; Grisel, M.; Malhiac, C. Flavour release study as a way to explain
xanthan-galactomannan interactions. Food Hydrocolloids 2007, 21, 1237–1244.
[29] Davidson, Robert L. (1980). Handbook of Water-soluble Gums and Resins. McGraw

Hill. ISBN 978-0-07-015471-1.
[30]

M.K. Gowthaman,

... N.G. Karanth.

FERMENTATION

(INDUSTRIAL)

|

Production of Xanthan Gum, in Encyclopedia of Food Microbiology, 1999.
[31] JEANES, A., PITTSLEY, J. E. and SENTI, F. R. (1961) ‘Polysaccharide B-1459: a
new hydrocolloid polyelectrolyte produced from glucose from bacterial fermentation’ J.
App. Polym. Sci., 5, 519–26.
[32] G. Sworn, Xanthan Gum, inHandbook of Hydrocolloids (Second Edition), 2009.
[33] Paul Paquin - Functional and speciality beverage technology, First edition,
Woodhead Publishing, USA (2009) 3-38.

25