Der Einsatz von Xanthangummi findet in der Lebensmittelindustrie immer größere Verbreitung. Heute untersuchen wir seine ordnungsgemäße Verwendung in der Lebensmittelverarbeitung.

Xanthangummi, allgemein bekannt als Maiszuckergummi oder Hansengummi, ist ein komplexes Polysaccharid, das durch Fermentation von Zuckern (Glukose, Saccharose, Laktose) durch Xanthomonas campestris hergestellt wird.

Xanthangummi wird typischerweise aus Maisstärke hergestellt und ist ein saures extrazelluläres Heteropolysaccharid, das von Xanthomonas campestris unter Verwendung von Kohlenhydraten als Primärsubstrat durch aerobe Fermentationsbiotechnologie hergestellt wird. Der Prozess umfasst die Spaltung von 1,6-glykosidischen Bindungen, die Öffnung verzweigter Ketten und die anschließende Synthese gerader Ketten über 1,4-Verknüpfungen.

Wichtiger Hinweis: Wenn Xanthangummi ohne ausreichendes Rühren direkt dem Wasser zugesetzt wird, absorbiert die äußere Schicht aufgrund seiner extrem hohen Hydrophilie Wasser und dehnt sich zu Gelklumpen aus, wodurch verhindert wird, dass Wasser in die innere Schicht eindringt und deren Wirksamkeit beeinträchtigt wird. Richtige Verwendungsmethoden sind unerlässlich.

Xanthangummi-Pulver sollte mit trockenen Zutaten wie Salz oder Zucker vermischt werden, bevor es nach und nach in das gerührte Wasser gegeben wird, um eine Lösung herzustellen. Xanthangummilösung weist die Eigenschaft einer niedrigen Konzentration bei hoher Viskosität auf (eine 1 %ige wässrige Lösung hat etwa die 100-fache Viskosität von Gelatine), was sie zu einem wirksamen Verdickungsmittel macht.

Schereigenschaften: Wässrige Xanthangummi-Lösungen weisen unter statischen oder niedrigen Scherbedingungen eine hohe Viskosität auf, während die Viskosität bei hoher Scherung stark abnimmt, obwohl die Molekülstruktur unverändert bleibt.

Temperaturstabilität: Die Viskosität von Xanthangummi-Lösungen ändert sich bei Temperaturschwankungen nicht wesentlich. Wässrige Lösungen behalten zwischen 10 und 80 °C eine praktisch konstante Viskosität. Selbst niedrig konzentrierte Lösungen weisen über einen weiten Temperaturbereich eine stabil hohe Viskosität auf. Eine 1 %ige Xanthangummilösung (enthält 1 % Kaliumchlorid) erfährt beim Erhitzen von 25 °C auf 120 °C nur eine Verringerung der Viskosität um 3 %.

Säure-Base-Stabilität: Xanthangummi-Lösungen sind gegenüber Säuren und Laugen äußerst stabil. Die Viskosität bleibt bei einem pH-Wert von 5 bis 10 unverändert und ändert sich nur geringfügig, wenn der pH-Wert unter 4 oder über 11 liegt. Im pH-Bereich von 3 bis 11 beträgt der Unterschied zwischen maximaler und minimaler Viskosität weniger als 10 %.

Löslichkeitseigenschaften: Xanthangummi ist in verschiedenen Säurelösungen löslich, darunter 5 % Schwefelsäure, 5 % Salpetersäure, 5 % Essigsäure, 10 % Salzsäure und 25 % Phosphorsäure. Diese Xanthansäurelösungen bleiben bei Raumtemperatur bemerkenswert stabil und behalten ihre Qualität über mehrere Monate hinweg.

Salzverträglichkeit: Xanthangummi-Lösungen sind mit zahlreichen Salzlösungen (Kalium-, Natrium-, Calcium-, Magnesiumsalze usw.) ohne Viskositätsbeeinträchtigung mischbar. Unter hohen Salzkonzentrationen, einschließlich gesättigter Salzlösungen, behält Xanthangummi seine Löslichkeit ohne Ausfällung oder Ausflockung bei, wobei die Viskosität nahezu unverändert bleibt.

Enzymresistenz: Die stabile Doppelhelixstruktur von Xanthangummi bietet außergewöhnliche antioxidative und antienzymatische Abbaufähigkeiten. Zahlreiche Enzyme, darunter Proteasen, Amylasen, Cellulasen und Hemicellulasen, können Xanthangummi nicht abbauen.

Xanthangummi ist eine strukturviskose, pseudoplastische Flüssigkeit, deren Viskosität mit zunehmender Massenkonzentration allmählich zunimmt und bei steigender Temperatur zunächst abnimmt und dann wieder ansteigt. Es erleichtert die Beibehaltung der Lebensmittelform während der Verarbeitung, fungiert als thermoreversibles Gel und weist eine gute Gefrier-Tau-Stabilität auf, obwohl sein Wasserhaltevermögen begrenzt ist. Die Auswahl sollte auf spezifischen Anwendungsanforderungen basieren.

Gemäß Chinas Hygienestandards für Lebensmittelzusatzstoffe kann Xanthangummi je nach Bedarf in verschiedenen Lebensmitteln in angemessenen Mengen verwendet werden. Die Dosierungen in bestimmten Lebensmittelkategorien sind nachstehend zusammengefasst:

Getränkeanwendungen: Die ausgezeichnete Hydrophilie, Temperaturstabilität und Säure-/Laugen-/Salztoleranz von Xanthangummi ermöglichen eine schnelle Auflösung in wässrigen Systemen zur Bildung stabiler Sole, wodurch die Getränkeviskosität erhöht und gleichzeitig die Stabilität und Partikelsuspension verbessert werden. In flüssigen Getränken sorgt eine Verwendungsmenge von 0,1–0,3 % für eine Verdickung, Suspension und Verbesserung der sensorischen Qualität; In Getränkepulvern erleichtert ein Zusatz von 0,1–0,3 % das Formen und die Verbesserung der Textur.

Anwendungen für Getreideprodukte: Die Teigbildung beruht auf Gluten-Protein-Netzwerken. Die starke Wasseraufnahme von Xanthangummi ermöglicht die Bildung viskoser Gele, die sich mit Stärkepartikeln und Glutenproteinen verbinden, um dreidimensionale Netzwerke zu bilden, wodurch die Wasserretention im Teig erhöht, das Gluten gestärkt und die Stabilität verbessert wird. Bei Produkten auf Mehlbasis verbessert die typische Verwendung von 0,03–0,08 % die Zähigkeit, Wasserretention und Haltbarkeit.

Bäckereianwendungen: Als hydroxylreiches Polysaccharid und hydrophiles Kolloid interagiert Xanthangummi mit Glutenproteinen, um zusammengesetzte räumliche Netzwerke zu bilden, die die Wasserretention des Glutens und die Teigfestigkeit erheblich verbessern und dadurch die Feuchtigkeitsspeicherung, Elastizität, Weichheit und Haltbarkeit der Backwaren erhöhen. In Kuchen führt die Verwendung von 0,1–0,3 % zu feineren Poren, einer weicheren Textur und einer längeren Haltbarkeit; Im Brot sorgt eine Zugabe von 0,1-0,2 % für Weichheit und eignet sich besonders für Vollkornsorten.

Aufgrund seiner extrem hohen Hydrophilie führt eine unsachgemäße Zugabe von Xanthangummi direkt zu Wasser ohne ausreichendes Mischen zur Hydratation der äußeren Schicht und zur Bildung von Gelklumpen, wodurch das Eindringen von Wasser in die inneren Schichten verhindert und die Funktionalität beeinträchtigt wird. Entscheidend sind die richtigen Anwendungstechniken:

Während der Auflösung bilden sich durch die schnelle Oberflächenquellung der Xanthangummi-Partikel viskose Gelschichten, die zu Verklumpungen führen und die Gesamtauflösungsrate verringern können, was bestimmte Anwendungsbeschränkungen mit sich bringt. Derzeit wird Xanthangummi häufig mit Stärken zur Trockenhitzebehandlung kombiniert, um die Viskosität zu erhöhen, die Gelierung zu verhindern und die thermische Stabilität zu verbessern. Die Behandlung von Tapioka-, Mais- oder Kartoffelstärke mit Xanthangummi induziert eine Vernetzung zwischen den Hydroxylgruppen der Stärke und den Carboxylgruppen des Xanthangummis und verändert so die physikalisch-chemischen Eigenschaften.