Guarkumi - Guar gum

Guarkumi
Guargum.jpg
Tunnisteet
ChemSpider
ECHA InfoCard 100,029,567 Muokkaa tätä Wikidatassa
E -numero E412 (sakeuttamisaineet, ...)
UNII
Ominaisuudet
Tiheys 0,8-1,0 g/ml 25 ° C: ssa
Happamuus (p K a ) 5-7
Farmakologia
A10BX01 ( WHO )
Vaarat
Turvallisuustietolomake MSDS
Ellei toisin mainita, tiedot on annettu materiaaleista niiden vakiotilassa (25 ° C: ssa, 100 kPa).
☒N tarkistaa  ( mikä on   ?) tarkistaaY☒N
Infobox -viitteet

Guarkumi , jota kutsutaan myös guaran , on galaktomannaani polysakkaridi uutettu guar-pavut , että on sakeutus- ja stabiloivia ominaisuuksia käyttökelpoisia elintarvikkeiden, rehujen, ja teollisissa sovelluksissa. Guar -siemenet kuoritaan mekaanisesti, hydratoidaan, jauhetaan ja seulotaan sovelluksen mukaan. Sitä valmistetaan tyypillisesti vapaasti juoksevana, luonnonvalkoisena jauheena.

Tuotanto ja kauppa

Guar -papua kasvatetaan pääasiassa Intiassa , Pakistanissa , Yhdysvalloissa , Australiassa ja Afrikassa . Intia tuottaa vuosittain noin 2,5 - 3 miljoonaa tonnia guaria, mikä tekee siitä suurimman tuottajan, noin 65% maailman tuotannosta. Intiassa Rajasthan , Gujarat ja Haryana ovat tärkeimmät tuotantoalueet, ja Jodhpur , Sri Ganganagar ja Hanumangarh Rajasthanissa ja Pakistanissa, toiseksi suurin tuottaja, 25% guarkumin tuotannosta Pakistanissa, ovat tärkeitä guarimarkkinoita. Yhdysvallat on tuottanut 4 600–14 000 tonnia guaria viimeisten viiden vuoden aikana. Texasin pinta -ala vuodesta 1999 on vaihdellut noin 7 000: sta 50 000 hehtaariin. Maailman guarkumin ja sen johdannaisten tuotanto on noin 1,0 miljoonaa tonnia. Muiden kuin elintarvikkeiden guarkumin osuus kokonaiskysynnästä on noin 40%.

Ominaisuudet

Kemiallinen koostumus

Guaran.svg

Kemiallisesti, guarkumi on ekso- polysakkaridi koostuu sokereista galaktoosin ja mannoosin . Selkäranka on lineaarinen β 1,4-kytkettyjen mannoositähteiden ketju, johon galaktoositähteet ovat 1,6-sidoksissa joka toinen mannoosi muodostaen lyhyitä sivukappaleita. Guarkumi kestää 80 ° C (176 ° F) lämpötiloja viisi minuuttia.

Liukoisuus ja viskositeetti

Guarkumi on liukoisempi kuin johanneksenleipäkumi sen ylimääräisten galaktoosipisteiden vuoksi . Toisin kuin johanneksenleipäkumi, se ei ole itsestään geeliytyvä. Joko booraksi tai kalsium voivat silloittaa guarkumin ja aiheuttaa sen geeliytymisen . Vedessä se on ioniton ja hydrokolloidinen . Ionivahvuus tai pH ei vaikuta siihen , mutta hajoaa äärimmäisessä pH: ssa ja lämpötilassa (esim. PH 3 50 ° C: ssa). Se pysyy stabiilina liuoksessa pH-alueella 5-7. Vahvat hapot aiheuttavat hydrolyysiä ja viskositeetin menetystä, ja emäkset vahvoina pitoisuuksina myös vähentävät viskositeettia. Se on liukenematon useimpiin hiilivetyliuottimiin. Saavutettu viskositeetti riippuu käytetyn jauhemaisen kumin ajasta, lämpötilasta, konsentraatiosta, pH: sta, sekoitusnopeudesta ja hiukkaskokosta. Mitä matalampi lämpötila, sitä pienempi viskositeetin nousunopeus ja sitä alhaisempi lopullinen viskositeetti. 80 °: n yläpuolella lopullinen viskositeetti pienenee hieman. Hienommat guarijauheet turpoavat nopeammin kuin suuret hiukkaskokoiset karkeat jauhemaiset kumit.

Guarkumi näyttää virtauskäyrällä selkeän matalan leikkaus-tasangon ja on voimakkaasti leikkaavaa. Guarkumin reologia on tyypillistä satunnaiselle kelapolymeerille. Se ei osoita erittäin korkeita alhaisia ​​leikkauslevyjen tasangon viskositeetteja, joita havaitaan jäykemmillä polymeeriketjuilla, kuten ksantaanikumilla. Se on erittäin tiksotrooppinen yli 1% pitoisuuden, mutta alle 0,3%, tiksotropia on lievä. Guarkumi osoittaa viskositeettisynergiaa ksantaanikumin kanssa . Guarkumin ja misellikaseiiniseokset voivat olla hieman tiksotrooppisia, jos muodostuu kaksivaiheinen järjestelmä.

Paksuuntuminen

Yksi guarkumin käyttö on sakeutusaine elintarvikkeissa ja lääkkeissä ihmisille ja eläimille. Koska se on gluteeniton, sitä käytetään lisäaineena vehnäjauhon korvaamiseen leivonnaisissa. : 41 Sen on osoitettu hyödyttävän terveyttä. Sen on osoitettu alentavan seerumin kolesterolia ja alentavan verensokeria. Lisähyötyjä on havaittu pyrkimyksissä laihtua, jos sen nieltynä veden imeytyvät ominaisuudet aiheuttavat sen turpoamisen mahalaukussa aiheuttaen "täyden" tunteen nopeammin.

Guarkumi on myös taloudellista. Koska sillä on lähes kahdeksan kertaa veden sakeutuskyky verrattuna muihin aineisiin (esim. Maissitärkkelys ), tarvitaan vain pieni määrä riittävän viskositeetin aikaansaamiseksi . Koska vaaditaan vähemmän, kustannukset pienenevät.

Guarkumin viskositeettivaikutusten lisäksi sen suuri virtaus- tai muodonmuutoskyky antaa sille suotuisat reologiset ominaisuudet. Se muodostaa rikkoutuvia geelejä, kun se on ristisidottu booriin. Sitä käytetään erilaisissa monivaiheisissa formulaatioissa hydrauliseen murtamiseen, joissakin emulgointiaineena, koska se auttaa estämään öljypisaroiden sulautumista yhteen, ja toisissa stabilisaattorina estämään kiinteiden hiukkasten laskeutumista ja/tai erottumista.

Säröily tarkoittaa hiekalla kuormitetun nesteen pumppaamista öljy- tai maakaasusäiliöön korkealla paineella ja virtausnopeudella. Tämä murtaa säiliön kiven ja tukee sitten halkeamia. Pelkkä vesi on liian ohut ollakseen tehokas kantamaan hiekkaa, joten guarkumi on yksi ainesosista, joka lisätään lietteen seosta sakeuttamaan ja parantamaan sen kykyä kuljettaa pohjaainetta. On olemassa useita ominaisuuksia, jotka ovat tärkeitä 1. Tiksotrooppinen: nesteen tulee olla tiksotrooppista, eli sen pitäisi hyytyä muutamassa tunnissa. 2. Geeliytyminen ja geelin poisto: Haluttu viskositeetti muuttuu muutaman tunnin kuluessa. Kun halkeileva liete on sekoitettu, sen on oltava riittävän ohut pumppaamisen helpottamiseksi. Sitten kun se virtaa putkea pitkin, nesteen täytyy geeliytyä tukemaan tukia ja huuhtele se syvälle murtumiin. Tämän prosessin jälkeen geelin on hajotettava niin, että halkeileva neste voidaan ottaa talteen, mutta jätetään pohja -aine taakse. Tämä vaatii kemiallisen prosessin, joka tuottaa ja katkaisee geelin silloittumisen ennustettavissa olevalla nopeudella. Guar+boori+patentoidut kemikaalit voivat saavuttaa molemmat nämä tavoitteet kerralla.

Jääkiteiden kasvu

Guarkumi hidastaa jääkiteiden kasvua hidastamalla massansiirtoa kiinteän/nesterajapinnan poikki. Se osoittaa hyvää vakautta jäädytys-sulatusjaksojen aikana. Siksi sitä käytetään munattomassa jäätelössä. Guarkumilla on synergistisiä vaikutuksia johanneksenleipäkumin ja natriumalginaatin kanssa . Voi olla synergistinen ksantaanin kanssa : se tuottaa yhdessä ksantaanikumin kanssa paksumpaa tuotetta (0,5% guarkumia / 0,35% ksantaanikumia), jota käytetään esimerkiksi keittoihin, jotka eivät vaadi selkeitä tuloksia.

Guarkumi on hydrokolloidi, joten se on hyödyllinen paksujen tahnojen valmistamiseen ilman geelin muodostamista ja veden sitomiseksi kastikkeeseen tai emulsioon. Guarkumia voidaan käyttää kylmien ja kuumien nesteiden sakeuttamiseen, kuumien geelien, kevyiden vaahtojen valmistukseen ja emulsion stabilointiaineena. Guarkumia voidaan käyttää raejuustoihin, juustoihin, jogurttiin, kastikkeisiin, keittoihin ja jäädytettyihin jälkiruokiin. Guarkumi on myös hyvä kuidun lähde, jossa on 80% liukoista ravintokuitua kuivapainosta laskettuna.

Arvostelu

Katso myös: Ruoan luokittelu

Guarkumia analysoidaan

Testata Testausmenetelmä Testata Testausmenetelmä
Väri TP/09 Hapkoon liukenematon jäännös TP/115
Viskositeetti TP/10/04 Rasvapitoisuus TP/18
Rakeistus (verkko) TP/21 Tuhkasisältö TP/12
Kosteus, pH TP/1 ja TP/29 Kumin sisältö TP/03
Proteiini TP/05 Raskasmetallit TP/13
Liukenematon tuhka TP/11 Suodattavuus TP/20A

Guarkumin jauhestandardit ovat:

  • HS -koodi - 130232 30
  • CAS- nro.-9000-30-0
  • ETY- nro- E 412
  • BT- nro.- 1302 3290
  • EINECS No . -232-536-8
  • Imco Code - Vaaraton

Valmistusprosessi

Lopputuotteen vaatimuksesta riippuen käytetään erilaisia ​​käsittelytekniikoita. Kaupallisessa guarkumin tuotannossa käytetään tavallisesti paahtamista, differentiaalista hankausta, seulomista ja kiillotusta. Elintarvikelaatuista guarkumia valmistetaan vaiheittain. Guar -split -valinta on tärkeä tässä prosessissa. Halkeama seulotaan sen puhdistamiseksi ja liotetaan sitten esihydraatiksi kaksoiskartiosekoittimessa. Esikuivausvaihe on erittäin tärkeä, koska se määrittää lopputuotteen hydratoitumisnopeuden. Liotetut halkeamat, joissa on kohtuullisen korkea kosteuspitoisuus, johdetaan hiutaleen läpi. Hiutaleinen guarkiekko jauhetaan ja kuivataan. Jauhe seulotaan pyörivien seulojen läpi halutun hiukkaskoon saavuttamiseksi. Ylisuuret hiukkaset joko kierrätetään päähienon hienoksi tai jauhetaan erillisessä uudelleenjauhatuslaitoksessa viskositeettivaatimuksen mukaisesti.

Tämä vaihe auttaa vähentämään hiomakoneen kuormitusta. Liotettuja halkeamia on vaikea jauhaa. Niiden suora jauhaminen tuottaa hiomakoneessa enemmän lämpöä, mikä ei ole toivottavaa prosessissa, koska se vähentää tuotteen nesteytystä. Lämmitys-, hionta- ja kiillotusprosessin avulla kuori erotetaan endospermin puoliskoista ja saadaan hienostunut guarkki. Jatkohiontaprosessin aikana puhdistettu guarkki käsitellään ja muutetaan jauheeksi. Jaettu valmistusprosessi tuottaa kuorta ja alkioita, joita kutsutaan ”guar -jauheeksi” ja joita myydään laajalti kansainvälisillä markkinoilla naudanrehuna. Se on runsaasti proteiineja ja sisältää öljyä ja albuminoideja, noin 50% alkioissa ja noin 25% kuorissa. Elintarvikelaatuisen guarkumijauheen laatu määritellään sen hiukkaskoon, nesteytysnopeuden ja mikrobipitoisuuden perusteella.

Valmistajat määrittelevät guarkumin eri laadut ja laadut hiukkaskoon, tietyllä pitoisuudella syntyvän viskositeetin ja viskositeetin kehittymisnopeuden perusteella. Karkeasilmäiset guarkumit kehittävät tyypillisesti, mutta ei aina, viskositeettia hitaammin. Ne voivat saavuttaa kohtuullisen korkean viskositeetin, mutta niiden saavuttaminen kestää kauemmin. Toisaalta ne hajoavat paremmin kuin hienoverkko, kun kaikki olosuhteet ovat samat. Hienompi verkko, kuten 200 mesh , vaatii enemmän vaivaa liukenemiseen. Kaupallisesti on saatavana modifioituja guarkumin muotoja, mukaan lukien entsyymimodifioitu, kationinen ja hydropropyyli guari.

Teolliset sovellukset

Murtumisnesteet koostuvat yleensä monista lisäaineista, joilla on kaksi päätarkoitusta: ensinnäkin parantaa murtumien muodostumista ja tukiaineiden kantokykyä ja toiseksi minimoida muodostumavauriot. Viskositeetit, kuten polymeerit ja silloitusaineet, lämpötilan stabilointiaineet, pH: n säätöaineet ja nestehukan hallintamateriaalit, ovat murtuman muodostumista edistäviä lisäaineita. Muodostumisvauriot minimoidaan käyttämällä katkaisijoita, biosideja ja pinta -aktiivisia aineita. Sopivampia hyytelöimisaineita ovat lineaariset polysakkaridit, kuten guarkumi, selluloosa ja niiden johdannaiset.

Guarkumit ovat suositeltavia sakeutusaineita öljyn talteenoton parantamiseksi (EOR). Guarkumi ja sen johdannaiset muodostavat suurimman osan geeliytyneistä murtumisnesteistä. Guar on vesiliukoisempi kuin muut ikenet, ja se on myös parempi emulgointiaine, koska siinä on enemmän galaktoosin haarakohtia. Guarkumin viskositeetti on alhainen, mutta sen leikkaus ohentuu voimakkaasti. Koska se ei ole ioninen, ionivahvuus tai pH ei vaikuta siihen, mutta se hajoaa alhaisessa pH: ssa kohtuullisessa lämpötilassa (pH 3 50 ° C: ssa). Guarin johdannaiset osoittavat vakautta korkeissa lämpötiloissa ja pH -olosuhteissa. Guarin käyttö mahdollistaa poikkeuksellisen korkeat viskositeetit, mikä parantaa murtumisnesteen kykyä kuljettaa apuainetta. Guar nesteytyy melko nopeasti kylmässä vedessä, jolloin saadaan erittäin viskoosisia pseudoplastisia liuoksia, joiden viskositeetti on yleensä pienempi kuin muilla hydrokolloideilla. Guarissa olevat kolloidiset kiinteät aineet tekevät nesteistä tehokkaampia luomalla vähemmän suodatinkakkua. Pakkauspussin johtokyky ylläpidetään käyttämällä nestettä, jolla on erinomainen nestehäviönhallinta, kuten guarkumissa olevia kolloidisia kiintoaineita.

Guarilla on jopa kahdeksan kertaa tärkkelyksen sakeutusvoima. Guarkumin johdannainen johtaa pieniin muutoksiin ominaisuuksissa, kuten heikentyneeseen vetysidokseen, parempaan liukoisuuteen vesi-alkoholiseokseen ja parempaan elektrolyyttien yhteensopivuuteen. Nämä ominaisuuksien muutokset lisäävät käyttöä eri aloilla, kuten tekstiilipainatuksessa, räjähteissä ja öljy-vesi-murtosovelluksissa.

Silloittava guar

Guarimolekyyleillä on taipumus aggregoitua hydraulisen murtumisprosessin aikana, pääasiassa molekyylien välisen vetysidoksen vuoksi. Nämä aggregaatit ovat haitallisia öljyn talteenotolle, koska ne tukkeavat halkeamat ja rajoittavat öljyn virtausta. Silloittavat guaripolymeeriketjut estävät aggregaation muodostamalla metalli-hydroksyylikomplekseja. Ensimmäiset silloitetut guarigeelit kehitettiin 60 -luvun lopulla. Silloittamiseen on käytetty useita metallilisäaineita, kuten kromia, alumiinia, antimonia, zirkoniumia ja yleisemmin käytettyä booria. Boori, joka on B (OH) 4: n muodossa, reagoi polymeerin hydroksyyliryhmien kanssa kaksivaiheisessa prosessissa kahden polymeeriketjun yhdistämiseksi muodostamaan bis-diolikomplekseja.

1: 1 1,2 -diolikompleksi ja 1: 1 1,3 -diolikompleksi, aseta negatiivisesti varautunut boraatti -ioni polymeeriketjuun riippuvaksi ryhmäksi. Boorihappo itsessään ei näennäisesti kompleksoitu polymeerin kanssa niin, että kaikki sitoutunut boori on negatiivisesti varautunut. Silloittumisen ensisijainen muoto voi johtua ionisesta assosiaatiosta anionisen boraattikompleksin ja adsorboituneiden kationien välillä toisessa polymeeriketjussa. Silloitettujen geelien kehittäminen oli suuri edistysmurtoliuotekniikka. Viskositeettia lisätään sitomalla yhteen pienimolekyylipainoiset säikeet, jolloin saadaan tehokkaasti suuremman molekyylipainon säikeitä ja jäykkä rakenne. Silloittavia aineita lisätään lineaarisiin polysakkaridilietteisiin tarjoten paremman kuljetuksen suorituskyvyn lineaarisiin geeleihin verrattuna.

Guaarin hyytelöimisaineiden pitoisuudet ovat pienemmät, kun lineaariset guarketjut ovat ristisilloitettuja. On määritetty, että alennetut guarkonsentraatiot tarjoavat parempia ja täydellisempiä taukoja murtumassa. Silloitetun guarigeelin hajoaminen murtumisprosessin jälkeen palauttaa muodostumisen läpäisevyyden ja mahdollistaa öljytuotteiden tuotannon lisäämisen.

Ruoka -sovellukset

Suurimmat guarkumin markkinat ovat elintarviketeollisuudessa . Yhdysvalloissa on asetettu eri prosenttiosuudet sen sallitusta pitoisuudesta erilaisissa elintarvikesovelluksissa. Euroopassa guarkumilla on EU: n elintarvikelisäkoodi E412. Ksantaanikumi ja guarkumi ovat yleisimmin käytettyjä kumeja gluteenittomissa resepteissä ja gluteenittomissa tuotteissa.

Sovelluksia ovat:

  • In leivonnaisia , se lisää taikinan tuotto, antaa suuremman joustavuuden, ja parantaa rakenne ja säilyvyys; in leivonnaiset täytettä, se estää "itkien" ( synereesi ) ja veden täyttö, pitäen leivonnaiset kuori terävä. Sitä käytetään pääasiassa hypoallergeenisissa resepteissä, joissa käytetään erityyppisiä täysjyväjauhoja. Koska näiden jauhojen sakeus sallii hapatuksen vapauttaman kaasun poistumisen, guarkumia tarvitaan näiden jauhojen paksuuden parantamiseksi, jolloin ne voivat nousta normaaliin jauhoon verrattuna.
  • In dairy tuotteita, se paksunee maitoa , jogurttia , kefiiri ja nestemäiset juustoa tuotteita, ja auttaa ylläpitämään tasalaatuisuus ja tekstuuria jäätelöä ja sorbetit . Sitä käytetään vastaaviin tarkoituksiin kasvimaitoissa .
  • Sillä liha , se toimii sideaineena.
  • Vuonna mausteet , se parantaa vakautta ja ulkonäkö salaatinkastikkeet , grilli kastikkeet , Mausteet, ketchups ym.
  • Säilykkeissä sitä käytetään sakeutusaineena ja stabilointiaineena.
  • Sitä käytetään myös kuivissa keittoissa, pikakaurahiutaleissa, makeissa jälkiruokissa, kalakastikkeissa kastikkeissa, pakastetuissa elintarvikkeissa ja eläinten rehussa.
  • FDA on kieltänyt guarkumin painonpudotuspillereinä, koska on raportoitu aineen turpoamisesta ja suoliston ja ruokatorven tukkeutumisesta.

Ravitsemus- ja lääkinnälliset vaikutukset

Guarkumi, vesiliukoisena kuiduna , toimii irtotavarana laksatiivina . Useiden tutkimusten mukaan se alentaa kolesterolia . Näiden laskujen uskotaan johtuvan sen suuresta liukoisesta kuitupitoisuudesta.

Lisäksi sen alhainen sulavuus mahdollistaa sen käytön resepteissä täyteaineena, joka voi auttaa lisäämään kylläisyyttä tai hidastamaan ruoan sulamista ja alentaa siten aterian glykeemistä indeksiä . 1980-luvun lopulla guarkumia käytettiin ja sitä mainostettiin voimakkaasti useissa laihdutuslääkkeissä. Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto lopulta muistutti nämä johtuvat raportit ruokatorven tukos riittämättömät nesteen saanti, kun yksi merkki yksin aiheutti ainakin 10 käyttäjät sairaalahoidossa, ja kuolema. Tästä syystä guarkumia ei enää hyväksytä käytettäväksi käsikauppalääkkeissä Yhdysvalloissa, vaikka tämä rajoitus ei koske lisäravinteita. Lisäksi meta-analyysin mukaan guarkumin lisäravinteet eivät olleet tehokkaita painon alentamisessa.

Guaripohjaisia ​​yhdisteitä, kuten hydroksipropyyliguaaria , on käytetty keinotekoisissa kyyneleissä kuivan silmän hoitoon .

Allergiat

Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että allerginen herkkyys guarkumille kehittyi muutamilla henkilöillä, jotka työskentelivät teollisessa ympäristössä, jossa aineen pitoisuudet olivat ilmassa. Niillä, joita hengittää ilmaan joutuneet hiukkaset, yleisiä haittavaikutuksia olivat ammatillinen nuha ja astma.

Dioksiinikontaminaatio

Heinäkuussa 2007 Euroopan komissio antoi jäsenvaltioilleen terveysvaroituksen sen jälkeen , kun elintarvikelisäaineessa - guarkumissa - havaittiin suuria dioksiinipitoisuuksia, joita käytettiin sakeuttamisaineena pieninä määrinä lihassa, meijerissä, jälkiruokatuotteissa tai herkkutuotteissa. Lähde on peräisin intialaisesta guarkumista, joka oli saastunut pentaklorofenolilla , torjunta -aineella , jota ei enää käytetä. PCP sisältää dioksiineja kontaminaationa. Dioksiinit vahingoittavat ihmisen immuunijärjestelmää.

Viitteet

Ulkoiset linkit