キサンタンガム
食品添加物や増粘剤として使用される多糖類ガム

キサンタンガム[1]
名前
その他の名前
E 415
識別子
  • 11138-66-2 チェックはい
ケムスパイダー
  • なし
ECHA 情報カード 100.031.255
EC番号
  • 234-394-2
E番号 E415 （増粘剤など）
ユニイ
  • TTV12P4NEE チェックはい
  • DTXSID4044169
プロパティ
C 35 H 49 O 29 （モノマー）
モル質量 933.748  g·mol −1
危険
安全データシート（SDS） 製品安全データシート
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
☒北 検証する （何ですか  ？） チェックはい☒北
化合物

キサンタンガム（/ ˈ z æ n θ ə n /）は、一般的な食品添加物を含む、多くの工業用途を持つ多糖類です。効果的な増粘剤であり、成分の分離を防ぐ安定剤でもあります。単糖類から発酵によって生産され、その名称は使用される細菌の種であるキサントモナス・カンペストリスに由来しています。

歴史

キサンタンガムは、米国農務省のアリーン・ロザリンド・ジーンズと彼女の研究チームによって発見され、1960年代初頭にCPケルコ社によってケルザンという商標で商業生産され、米国で唯一の製造業者となりました。 [2] [3] 1968年に食品への使用が承認され、E番号E415、CAS番号11138-66-2で、米国、カナダ、ヨーロッパ諸国、その他多くの国で安全な食品添加物として認められています。

キサンタンガムは、発酵プロセスで使用される細菌の一種であるキサントモナス・カンペストリスに由来する名前です。[4]

用途

1％のキサンタンガムを添加すると、液体の粘度が大幅に増加する可能性があります。 [5]

食品では、キサンタンガムはサラダドレッシングやソースによく使われる成分です。乳化剤ではありませんが、エマルジョンを安定させることで油の分離を防ぐのに役立ちます。また、キサンタンガムはスパイスなどの固体粒子を懸濁させるのにも役立ち、多くのアイスクリームで望ましい食感を作り出すのに役立ちます。歯磨き粉には、製品を均一に保つための結合剤としてキサンタンガムがよく含まれています。キサンタンガムは、卵黄に含まれる脂肪と乳化剤を置き換えることで、卵白から作られた市販の卵代替品の粘度を高めることもできます。また、通常の使用レベルでは食品や飲料の色や風味を変えないため、嚥下障害のある人が液体を増粘する好ましい方法でもあります。[6]グルテンフリーのベーキングでは、キサンタンガムを使用して、生地やバッターにグルテンで得られる粘着性を与えます。ほとんどの食品では、0.5%以下の濃度で使用されます。キサンタンガムは、ソース、ドレッシング、肉製品、鶏肉製品、ベーカリー製品、菓子製品、飲料、乳製品など、幅広い食品に使用されています。

石油産業では、掘削泥水の粘度を高めるためにキサンタンガムが大量に使用されています。[7]これらの流体は、掘削ビットによって切削された固形物を地表まで運びます。キサンタンガムは「低速域」[説明が必要]の レオロジー特性を改善します。循環が停止すると、固形物は掘削流体中に浮遊したままになります。水平掘削の普及と掘削された固形物の適切な管理に対する需要の高まりにより、キサンタンガムの使用が拡大しました。水中に注入されたコンクリートに添加することで、粘度を高め、流出を防ぐ効果もあります。

化粧品では、キサンタンガムは水性ゲルの製造に使用されています。[8]また、油中水中エマルジョンで液滴の凝集を高めるために使用されています。[9]キサンタンガムは、三次元組織形成をサポートするハイドロゲルや足場を構築するための組織工学における潜在的な用途について予備研究が行われています。[8]さらに、チオール化キサンタンガム（チオマーを参照）は、薬物送達の可能性を示しています。[10] [11]チオール基をこの多糖類に共有結合させることで、高い粘膜付着性と浸透促進特性を導入できるためです。[12]

せん断減粘

キサンタンガム溶液の粘度は、せん断速度が速いほど低下します。これはせん断流動性または擬似塑性と呼ばれます。これは、混合、振盪、咀嚼など、せん断を受けた製品が流動性を失うことを意味します。これはトマトケチャップの挙動に似ています。せん断力が除去されると、食品は再びとろみがつきます。サラダドレッシングにキサンタンガムを加えると、ボトル内で静置しているときは混合物を均一に保つのに十分な粘度になりますが、振ったり注いだりすることで生じるせん断力によって粘度が下がり、注ぎやすくなります。ボトルから取り出すと、せん断力が除去され、再び粘度が上がり、サラダに密着します。キサンタンガム水溶液のレオロジーは、水中のキサンタンガム濃度が高いほど粘弾性的になります。[13]

使用濃度

液体中のキサンタンガムの濃度が高いほど、液体は濃くなります。0.1%（重量比）の少量でもエマルジョンを形成できます。濃度を上げると、キサンタンガム1%まで濃度が上がり、より安定したエマルジョンが得られます。小さじ1杯のキサンタンガムは約2.5グラムで、1カップ（250ml  ）の水で1%の濃度になります。[6] [14]

泡を作るには、通常0.2～0.8%のキサンタンガムを使用します。使用量が多いほど、泡が大きく、密度も高くなります。卵白粉末（0.2～2.0%）に0.1～0.4%のキサンタンガムを加えると、シャボン玉のような泡ができます。

安全性

欧州食品安全機関（EFSA）の科学委員会による2017年の安全性レビューによると、キサンタンガム（欧州食品添加物番号E 415）は腸内 発酵中に広範囲に消化され、大量に摂取しても有害な影響は引き起こさない。 [15] EFSA委員会は、長期摂取による遺伝毒性の懸念はないと結論付けた。 [15] EFSAは、キサンタンガムが食品添加物として摂取される場合、一般の人々にとって安全性の懸念はないと結論付けた。[15]

準備

キサンタンガムは、グルコースとスクロースの発酵によって生産されます。[4]培地を十分に通気・撹拌すると、キサンタンガムポリマーが細胞外から培地中に生成されます。1～4日後、イソプロピルアルコールを添加することでポリマーを培地から沈殿させ、沈殿物を乾燥・粉砕することで、水または塩水に容易に溶解する粉末が得られます。[15]

これはグルコース、マンノース、グルクロン酸のモル比2:2:1からなる五糖繰り返し単位から構成されています。[15] [16]

乳糖を基盤として生育するX. campestris株が開発され、チーズ製造の廃棄物であるホエイの加工に利用できるようになりました。これにより、ホエイパウダー40g/Lからキサンタンガム30g/Lを生産できます。ホエイ由来のキサンタンガムは、シャンプーやサラダドレッシングなど、多くの市販製品に広く使用されています。[17]

生合成の詳細

キサンタンの合成は、五糖繰り返し単位の構築に必要な糖ヌクレオチド前駆体であるUDP-グルコース、UDP-グルクロン酸、およびGDP-マンノースの合成のための基質としてグルコースから始まります。 [15]これは、キサンタンの合成と炭水化物代謝を結び付けています。繰り返し単位は、細胞膜に固定されたウンデカプレニルリン酸脂質キャリア上に構築されます。[要出典]

特異的なグリコシルトランスフェラーゼは、ヌクレオチド糖キサンタン前駆体の糖部分を脂質キャリアへ順次転移させる。アセチル残基とピルビル残基は、非炭水化物修飾として付加される。成熟した繰り返し単位は、腸内細菌科のWzy依存性多糖合成機構に類似した方法で重合され、輸送される。ガム遺伝子クラスターの産物は、繰り返し単位の合成、重合、および輸送を促進する。[18]

参考文献

  1. ^ 「Sicherheitsdatenblatt des Herstellers Carl-Roth」[Carl-Roth製造元の安全データシート] (PDF) (ドイツ語). 2011年7月18日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2011年4月18日閲覧。
  2. ^ Whistler RL, BeMiller JN (1973).工業用ガム、多糖類およびその誘導体（第2版）. ニューヨーク: Academic Press. ISBN 978-0-12-746252-3。
  3. ^ 「KELZAN キサンタンガム - CP Kelco」cpkelco.com CP Kelco. 2019年2月18日閲覧。 2019年2月18日CP Kelcoは、エマルジョンやその他の水性システムの増粘、懸濁、安定化に用いるバイオポリマーを幅広く提供しています。KELZANキサンタンガムの工業用製品は、工業製品の質感調整、家庭用洗剤、衣類ケア製品、懸濁液、水中油型エマルジョン、泡の分離防止に使用できます。
  4. ^ ab Barrere GC, Barber CE, Daniels MJ (1986年12月). 「Xanthomonas campestris pv. campestrisによる細胞外多糖キサンタンの産生に関与する遺伝子の分子クローニング」International Journal of Biological Macromolecules . 8 (6): 372– 374. doi :10.1016/0141-8130(86)90058-9.
  5. ^ Davidson RL (1980).水溶性ガムと樹脂ハンドブック. McGraw Hill. ISBN 978-0-07-015471-1。
  6. ^ ab cuisine, m. (2014). キサンタンガム. モダニスト・キュイジーヌ「キサンタンガム」より。2012年11月27日閲覧。2014年6月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年6月21日閲覧。
  7. ^ 「油田用語集 - キサンタンガム」www.glossary.oilfield.slb.comシュルンベルジェ. 2017年2月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年4月30日閲覧。
  8. ^ ab Kumar A, Rao KM, Han SS (2018年1月). 「組織工学における多糖類としてのキサンタンガムの応用：レビュー」.炭水化物ポリマー. 180 : 128–144 . doi :10.1016/j.carbpol.2017.10.009. PMID  29103488.
  9. ^ Ye A, Hemar Y, Singh H (2004年8月). 「高度に加水分解されたホエイタンパク質を用いて形成された水中油型エマルジョンにおける凝集速度に対する多糖類の影響」. Journal of Agricultural and Food Chemistry . 52 (17): 5491– 5498. Bibcode :2004JAFC...52.5491Y. doi :10.1021/jf030762o. PMID  15315390.
  10. ^ Bhatia M, Ahuja M, Mehta H (2015年10月). 「キサンタンガムのチオール誘導体化と粘膜付着性ポリマーとしての評価」.炭水化物ポリマー. 131 : 119–124 . doi :10.1016/j.carbpol.2015.05.049. PMID  26256167.
  11. ^ Alhakamy NA, Naveen NR, Gorityala S, Kurakula M, Hosny KM, Safhi AY, et al. (2022年8月). 「レパグリニドを対象とする新規S保護性チオール化ベース粘膜付着性錠剤の開発：薬物動態試験」. Polymers . 14 (17): 3529. doi : 10.3390/polym14173529 . PMC 9460926 . PMID  36080604. 
  12. ^ Leichner C, Jelkmann M, Bernkop-Schnürch A (2019). 「チオール化ポリマー：自然界で最も重要な架橋構造の一つを利用したバイオインスパイアードポリマー」. Advanced Drug Delivery Reviews . 151– 152: 191– 221. doi :10.1016/j.addr.2019.04.007. PMID  31028759. S2CID  135464452.
  13. ^ Biroun MH, Haworth L, Abdolnezhad H, Khosravi A, Agrawal P, McHale G, et al. (2023年4月). 「超疎水性表面における非ニュートン流体液滴の衝突ダイナミクス」. Langmuir . 39 (16): 5793– 5802. doi :10.1021/acs.langmuir.3c00043. PMC 10134492. PMID 37041655  . 
  14. ^ Rubenzahl M. 「キサンタンガム：奇妙な感覚を乗り越えれば魔法の力」。2016年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年1月2日閲覧。キサンタンガムの試験と測定
  15. ^ abcdef モーテンセン A、アギラール F、クレベリ R、ディ ドメニコ A、フルトス MJ、ガルティエ P、他。 （2017年7月）。 「食品添加物としてのキサンタンガム（E 415）の再評価」。EFSA ジャーナル。15 (7)。欧州食品安全機関: e04909。土井：10.2903/j.efsa.2017.4909。PMC 7009887。PMID  32625570。 
  16. ^ García-Ochoa F, Santos VE, Casas JA, Gómez E (2000年11月). 「キサンタンガム：製造、回収、および特性」. Biotechnology Advances . 18 (7): 549– 579. doi :10.1016/S0734-9750(00)00050-1. PMID  14538095.
  17. ^ Tortora GJ, Funke BR, Case CL (2010). 『微生物学入門』（第10版）サンフランシスコ: ベンジャミン・カミングス. p. 801.
  18. ^ Becker A, Vorhölter FJ (2009). 「キサントモナス菌によるキサンタン生合成：最新の生化学およびゲノムデータの概要」Rehm BH (編).微生物によるバイオポリマーおよびポリマー前駆体の生産. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-36-3。
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