Xanthan Gum

Xanthan gum hay còn gọi là Chất làm dày E415, là 1 polysaccharide đường ngô được lên men bởi chủng vi khuẩn Xanthomonas campestris, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Trong bài viết này, Trung Tâm Thuốc Central Pharmacy xin gửi đến bạn đọc thông tin về Xanthan gum.

1 Tổng quan chung

1.1 Xanthan gum là gì?

Xanthan gum được phát hiện bởi Allene Rosalind Jeanes và nhóm nghiên cứu của cô tại Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và được CP Kelco đưa vào sản xuất thương mại dưới tên thương mại Kelzan vào đầu những năm 1960.

Chính thức được phê duyệt vào năm 1968 và được chấp nhận là một phụ gia thực phẩm tương đối an toàn khi sử dụng. Hiện nay, loại phụ gia này được sử dụng rộng khắp trên khắp thế giới chứ không riêng Việt Nam.

Xanthan Gum còn được biết đến là Bacterial Polysaccharide hay Gomme Xanthane – một polysaccharide tự nhiên được tạo ra trong quá trình lên men đường glucose hoặc sucrose do vi khuẩn Xanthomonas campestris đảm nhận, có công thức hóa học là C35H49O29.

Với những ưu điểm là chất làm đặc, Xanthan Gum được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp thực phẩm hay mỹ phẩm

1.2 Tên gọi và danh pháp

Tên thường gọi: Xanthan gum

Tên IUPAC: 2-(2,4-diaminophenoxy)etanol;dihydroclorua

Mã CAS: 11138-66-2

Mã EC: 234-394-2

Tên gọi khác: Bacterial Polysaccharide, Corn Sugar Gum, Goma Xantana, Gomme de Sucre de Maïs, Gomme de Xanthane, Gomme Xanthane, Polysaccharide Bactérien, Polysaccharide de Type Xanthane, Polysaccharide Xanthane, Xanthan, Xanthomonas campestris; E415

1.3 Công thức và cấu tạo hóa học

Công thức phân tử: C8H14Cl2N2O2

Trọng lượng phân tử: 241.11

Thành phần của Xanthan Gum bao gồm cấu trúc chính glucan β-(14)-D-glucopyranose, kèm theo các chuỗi bên bao gồm (13)-α-D-mannopyranose-(21)-β-D-glucuronic acid-(41)-β-D-mannopyranose trên các dư lượng xen kẽ.

2 Tính chất

2.1 Mô tả vật lý

Chất rắn không mùi màu kem hoặc Bột màu kem mịn có mùi rất nhạt.

Hút ẩm ở -20°C trong tủ đông và không khí trơ.

Điểm nóng chảy: 64,43 °C

Tính bền: Dễ cháy. Không tương thích với các tác nhân oxy hóa mạnh.

Tính tan: Hòa tan trong nước tạo ra Dung dịch có độ nhớt cao, thực tế không hòa tan trong dung môi hữu cơ.

Độ nhớt:

• Độ nhớt dung dịch cao khi nồng độ thấp; không có sự thay đổi rõ ràng về độ nhớt khi nhiệt độ thay đổi 
• Độ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng, nhưng khôi phục lại khi làm nguội

2.2 Tính tương thích 

Khả năng tương tác tốt với muối, tương tác với những loại gum khác như locust bean gum

Độ nhớt của dung dịch kẹo Cao Su xanthan tăng lên đáng kể, hoặc xảy ra gelation, với sự có mặt của một số vật liệu như ceratonia, guar gum và magiê nhôm silicat. 

Xanthan là một vật liệu anion và thường không tương thích với các chất hoạt động bề mặt cation, polyme hoặc chất bảo quản, vì kết tủa xảy ra.

Chất hoạt động bề mặt anion và amphoteric ở nồng độ trên 15% w/v gây ra sự kết tủa của kẹo cao su xanthan từ dung dịch

Xanthan Gum không tương thích với các tác nhân oxy hóa, một số lớp phủ viên nén; natri carboxymethylcellulose, gel nhôm hydroxit khô và một số hoạt chất như amitriptyline, Tamoxifen và Verapamil.

2.3 Tính chất dược lý 

Khi được đưa vào cơ thể, Xanthan Gum sẽ phồng lên trong ruột và kích thích Đường tiêu hóa để đẩy phân ra ngoài.

Sự có mắt của hợp chất này làm đường tiêu hóa giảm hấp thụ đường

Xanthan Gum có thể hoạt động như nước bọt để làm ướt và bôi trơn khoang miệng cho những người bị hội chứng không thể sản xuất đủ nước bọt.

3 Tổng hợp

3.1 Nguyên liệu tổng hợp 

Xanthan được sản xuất bằng cách lên men glucose và sucrose trong môi trường được thông khí và khuấy trộn tốt.

Môi trường dinh dưỡng có chứa glucose, NH4Cl, hỗn hợp axit amin và khoáng chất

Sau một đến bốn ngày, polyme được kết tủa từ môi trường bằng cách thêm rượu isopropyl , kết tủa được sấy khô và nghiền để tạo thành bột dễ hòa tan trong nước hoặc nước muối. 

Nó bao gồm các đơn vị lặp lại pentasacarit, bao gồm glucose , mannose và axit glucuronic theo tỷ lệ mol 2:2:

3.2 Phản ứng tổng hợp 

Bao gồm quá trình tổng hợp mắt xích và trùng hợp.

Glucose làm nguyên liệu để tổng hợp các tiền chất UDP-glucose , UDP-glucuronate và GDP-mannose cần thiết để xây dựng các đơn vị mắt xích.

4 Ứng dụng trong đời sống

4.1 Phụ gia và nguyên liệu trong chế biến thực phẩm

Xanthan Gum giúp ổn định thực phẩm, tăng sự bền vững trong kết cấu, giữ hương vị, tăng thời hạn sử dụng, giúp một số loại thực phẩm chịu được nhiệt độ và độ pH khác nhau. 

Ngoài ra, nó ngăn sự tách lớp, tách nước bên trong sản phẩm, cung cấp độ đàn hội và độ mịn trong các món súp, món nướng, nước sốt,

Trong chế biến và nấu ăn, Xanthan Gum có thể tạo được độ đàn hồi và độ xốp tương đương với gluten  nên được sử dụng như chất thay thế cho các món nướng truyền thống. Điều này mang đến sự lựa chọn khác dành cho những người bị dị ứng gluten.

Một số ứng dụng của Xanthan gum đó là: Sản phẩm bánh, Các loại nước ép trái cây, Súp, Kem, Nước sốt và các loại tương, Xirô trái cây, Sản phẩm không chứa gluten, Thức ăn ít chất béo,...

4.2 Sản xuất mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân 

Xanthan gum cũng được tìm thấy trong nhiều sản phẩm chăm sóc cá nhân và làm đẹp. Giúp tạo độ dày cho sản phẩm, giữ các thành phần ổn định trong hỗn hợp, cô đặc dạng kem sệt 

Xanthan Gum được sử dụng trong nhũ tương dầu trong nước để giúp ổn định các giọt dầu và chống lại sự kết dính.

Cung cấp thể tích và tăng cường bọt trong sản phẩm sử dụng chất hoạt động bề mặt Xanthan Gum còn có thể tạo ra sự gia tăng đáng kể độ nhớt của chất lỏng.

Tạo ra kết cấu mong muốn trong nhiều loại kem. Kem đánh răng thường chứa xanthan làm chất kết dính để giữ sản phẩm.

Trong mỹ phẩm, Xanthan Gum còn được sử dụng để chuẩn bị gel nước, thường kết hợp với đất sét bentonit.

Ngoài ra, hoạt chất này sở hữu một số thuộc tính dưỡng ẩm da rất an toàn và hiệu quả.

Phổ biến nhất là: Kem đánh răng; Mỹ phẩm và kem dưỡng; gel bôi da; Dầu gội đầu; sữa rửa mặt; dầu rửa bát; nước rửa tay;...

4.3 Trong lĩnh vực y tế và bào chế dược phẩm

4.3.1 Tác dụng của Xanthan Gum với sức khỏe

Giảm đường huyết: theo các nghiên cứu, ăn các thực phẩm chứa chất Xanthan Gum sẽ giúp làm giảm đường huyết trong cơ thể. Bởi vì, hợp chất này có khả năng biến các chất lỏng trong ruột non và dạ dày thành một chất như dạng gel nhớt giúp làm chậm quá trình trình tiêu hóa và giảm lượng đường trong máu.

Giảm cholesterol: sử dụng các sản phẩm chứa Xanthan Gum có thể làm giảm 10% lượng cholesterol trong cơ thể.

Giảm cân: hợp chất này có khả năng làm tăng cảm giác no, giảm thèm ăn, làm chậm quá trình tiêu hóa. Bởi vậy, nó có thể dùng để hỗ trợ giảm cân một cách tương đối hiệu quả.

Tăng tần suất đi đại tiện: Xanthan Gum còn có công dụng giúp tăng sự dẫn truyền nuốt và đường ruột. Điều này giúp làm mềm và đào thải phân ra ngoài tốt hơn, qua đó tăng tần suất đi đại tiện.

4.3.2 Làm tá dược bào chế dược phẩm

Xanthan Gum được sử dụng như 1 loại tá dược làm dày, tạo độ nhớt; chất hoạt động bề mặt 

Cung cấp môi trường cho các pha phân tán để tạo thành các dạng bào chế như nhũ tương; kem; hỗn dịch;...

Dung môi hòa tan 1 số các thành phần dược chất và tá dược. 

Chống tách lớp và tăng độ ổn định cho dược chất

Tá dược bao ngoài cho viên nén và làm vỏ nang mềm 

4.4 Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Ngoài ra, Xanthan gum E415 còn được sử dụng trong nhiều sản phẩm công nghiệp do khả năng chịu được nhiệt độ và độ pH khác nhau, bám vào bề mặt và làm đặc chất lỏng, trong khi vẫn duy trì dòng chảy tốt.

Các sản phẩm công nghiệp phổ biến có chứa E415 bao gồm: Thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, Chất tẩy rửa gạch, vữa, lò nướng và bồn cầu, Sơn, Chất lỏng dùng trong khoan dầu, Chất kết dính như keo dán tường,…

5 Những người không nên sử dụng Xanthan Gum

Người bị dị ứng lúa mì, ngô, đậu nành hoặc sữa 

Trẻ sinh non

Phụ nữ đang mang thai, cho con bú, người có tiền sử dị ứng hoặc đang sử dụng gặp các tác dụng phụ nên hỏi thăm ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng.

6 Độc tính, tính an toàn và liều lượng sử dụng

6.1 Hồ sơ an toàn 

Khi đun nóng đến chỗ phân hủy, nó phát ra khói cay và khói khó chịu.

Xanthan được sử dụng rộng rãi trong các công thức dược phẩm uống và tại chỗ, mỹ phẩm và các sản phẩm thực phẩm, và thường được coi là không độc hại và không gây kích ứng ở các cấp độ được sử dụng làm tá dược.

6.2 Tác dụng phụ 

Xanthan Gum có thể gây ra khó chịu cho dạ dày.

Nhiều nghiên cứu trên động vật đã phát hiện ra rằng, nếu sử dụng với liều lượng lớn có thể làm tăng tần suất đi ngoài và khiến phân mềm.

Đối với các nghiên cứu trên người, nếu sử dụng lượng lớn Xanthan có thể gây ra triệu chứng:

• Tiêu chảy kéo dài. 
• Kích thích sự phát triển của vi khuẩn dẫn đến tình trạng loạn khuẩn đường ruột. 

6.3 Tình trạng pháp lý

Xanthan Gum là chất phụ gia, hóa chất được sử dụng an toàn theo: 

Chứng nhận An toàn tuyệt đối (GRAS) bới FDA - Hoa Kỳ 

Được chấp nhận sử dụng làm phụ gia thực phẩm ở Châu  u. 

Thành phần không hoạt động theo dữ liệu FDA (dung dịch uống, hỗn dịch và viên nén; các chế phẩm trực tràng và tại chỗ). 

Các thuốc không dùng trong cơ thể được cấp phép ở Vương quốc Anh. 

Các thành phần không dùng thuốc được chấp nhận của Canada.

6.4 Liều lượng sử dụng 

Nồng độ Xanthan Gum trong chất lỏng càng lớn thì chất lỏng sẽ càng đặc, dung dịch 0,1% Xanthan Gum đã cho độ đặc cần thiết.

Xanthan Gum tối đa không được quá 0,5% trọng lượng của thành phẩm

Để tạo bọt, người ta thường sử dụng Xanthan Gum nồng độ 0,2–0,8%

WHO đã xác định dùng xanthan gum như chất phụ gia thực phẩm với liều 10mg/kg/ngày

Liều dùng làm thuốc nhuận tràng 15g/ ngày

Đối với bệnh tiểu đường liều khuyến cáo là 12g mỗi ngày 

7 Tài liệu tham khảo 

1. Barbara Katzbauer (Ngày đăng: năm 1988). Properties and applications of xanthan gum, Polymer Degradation and Stability. Truy cập ngày 17 tháng 10 năm 2023. 
2. Graham Sworn (Ngày đăng: Năm 2021). Chapter 27 - Xanthan gum, 
3. Handbook of Hydrocolloids (Third Edition). Truy cập ngày 17 tháng 10 năm 2023. 
4. Emmanuel M. Nsengiyumva (Ngày đăng: Tháng 12 năm 2022). Xanthan gum in aqueous solutions: Fundamentals and applications, International Journal of Biological Macromolecules. Truy cập ngày 17 tháng 10 năm 2023. 
5. Matthew P. Ostrowski và cộng sự (Ngày đăng: Năm 2022). Mechanistic insights into consumption of the food additive xanthan gum by the human gut microbiota, Springer Nature Limited. Truy cập ngày 17 tháng 10 năm 2023.