Gellaankummi rakendused toiduaine- ja farmaatsiatööstuses: tehniline ülevaade

Gellaankummi on üks neist koostisosadest, mis on vaikselt muutunud oluliseks paljudes ravimvormides – alates puuviljakonservides olevast tarretisest kuni mõne ravimi maatriksini. See on olnud kasutusel alates 1970. aastatest, kuid selle kasutuselevõtt on viimastel aastatel kiirenenud, kuna formulaatorid avastavad selle ainulaadse omaduste kombinatsiooni.

Kui olete kaalunud gellaankummi kasutamist toidus või farmaatsias ja soovite mõista, kuidas see tegelikult töötab, millised sordid on saadaval ja kus see kõige paremini toimib, on see juhend teie jaoks.

Mis on Gellan Gum?

Gellaankummi on rakuväline polüsahhariid, mida toodetakse bakteri Sphingomonas elodea (endise nimega Pseudomonas elodea ) kääritamise teel. See on lineaarne tetrasahhariidpolümeer, milles korduvad glükoosist, glükuroonhappest, glükoosist ja ramnoosist koosnevad ühikud.

Fermentatsiooniprotsess annab ühtlase jõudlusega kõrge puhtusastmega biopolümeeri – sarnaselt ksantaankummiga, on selle funktsionaalsed omadused pigem mikrobioloogiliselt kontrollitud kui põllumajanduse varieeruvus.

Gellaankummi turustati esmakordselt 1980. aastatel ja see saavutas esialgse haarduvuse bakteriaalse tarretusainena mikrobioloogilises söötmes agari asemel. Selle toidu- ja farmaatsiarakendused arenesid hiljem välja ja tänapäeval on see üks kõige mitmekülgsemaid saadaolevaid hüdrokolloide.

Kõrge atsüül vs madala atsüülisisaldusega gellaankummi

See on esimene ja kõige olulisem erinevus gellaankummi arutelus.

Madala atsüül-gellaankummi

Madala atsüülisisaldusega (LA) gellaankummi toodetakse atsüülrühmade eemaldamisel töötlemise ajal, jättes alles peamiselt glükuroonhappe karkassi. See toodab:

• Tugevad, rabedad geelid : läbipaistvad geelid, millel on kalduvus puhtaks murduda

• Kõrge geelitugevus : kasulik rakenduste jaoks, mis nõuavad kindlat tekstuuri

• Termiline pöördumatus : Kui geel on hangunud, ei sula see uuesti kuumutamisel

• Madal geelistumistemperatuur : tavaliselt jääb vahemikku 20-40 °C, sõltuvalt kontsentratsioonist ja ioonide sisaldusest

Madala atsüüliga gellaankummi on eelistatud valik:

• Lauavõided ja puuviljapreparaadid

• Maiustused (kummid, tarretised)

• Pagari glasuurid ja katted

• Farmatseutilised geelmaatriksid

Kõrge atsüül-gellaankummi

Kõrge atsüülisisaldusega (HA) gellaankummi säilitab glükoosiühikutes atsüülasendajad. See toodab:

• Pehmed, elastsed geelid : paindlikumad, deformatsioonikindlamad tekstuurid

• Termiline pöörduvus : geelid võivad kuumutamisel sulada ja jahutamisel uuesti moodustuda

• Kõrgem geelistumistemperatuur : tavaliselt jääb vahemikku 50–70 °C

• Parem selgus : paljudes süsteemides toodab selgemaid geele kui madala atsüülisisaldusega

Kõrge atsüül-gellaankummi eelistatakse:

• Pehmed kommid ja tärklisepõhised maiustused

• Piima- ja piimatoodete analooggeelid

• Isikuhooldustooted

• Rakendused, kus soovitakse pehmemat tekstuuri

Kõrge ja madala atsüüli segud

Paljud kaubanduslikud gellaankummitooted on saadaval kõrge ja madala atsüülisisaldusega segudena, mis võimaldavad formuleerijatel valida kindla tekstuuriprofiili:

• Kõrgem LA sisaldus: tugevamad, rabedamad geelid

• Kõrgem HA sisaldus: pehmemad, elastsemad geelid

• Tasakaalustatud segud: vahepealsed tekstuurid

Gellaankummi hankimisel täpsustage, kas vajate kõrge atsüül-, madala atsüül- või teatud segusuhet.

Peamised funktsionaalsed omadused

Geelimise mehhanism

Gellan igeme geelistub katioonide abil mehhanismi kaudu. Kahevalentsed katioonid (eriti kaltsium ja magneesium) ja ühevalentsed katioonid (naatrium, kaalium) hõlbustavad geeli moodustumist, moodustades silda külgnevates polümeeriahelates olevate glükuroonhappe ühikute vahel.

Kriitiline praktiline punkt: saadaolevad katioonid määravad geelistumise käitumise . Deioniseeritud vees, kuhu pole lisatud soolasid, ei pruugi gellaankummi üldse tarretada või võib vaja minna väga kõrgeid kontsentratsioone. Kaltsiumi, naatriumi või muude katioonide lisamine käivitab geelistumise.

Tüüpiline geelistumise käitumine:

• Kaltsiumiga : Kiire geelistumine, tugevamad geelid

• Naatriumi/kaaliumiga : Aeglasem geelistumine, pehmemad geelid

• Ilma lisatud katioonideta : Võib moodustada nõrga geeli või üldse mitte; oleneb toote klassist

See katioonisõltuvus annab formuleerijatele hoova geelistumise kineetika ja lõpliku tekstuuri kontrollimiseks.

Termoreverseeritav geelistumine

Kõrge atsüülgellaaniga kummigeelid on termopöörduvad – sulavad kuumutamisel ja moodustuvad uuesti jahutamisel. Madala atsüülgellaaniga igemegeelid ei ole tavaliselt termopöörduvad ; pärast tahkumist nad säilitavad oma struktuuri isegi kuumutamisel.

See eristamine on hinnete valimisel oluline:

• Kas vajate suus sulavat geeli? Kõrge atsüül.

• Kas vajate geeli, mis säilitab kuju kuumuse käes (nagu pirukatäidis, mis ei lahustu, kui pirukas on soe)? Madal atsüül.

Selgus

Gellaankummi abil saadakse erakordselt selged geelid, mis on sageli selgemad kui agar-, želatiin- või tärklisepõhised süsteemid. See muudab selle väärtuslikuks:

• Puuviljapreparaadid, kus soovitakse visuaalset selgust

• Maiustused, mille läbipaistvus on osa toote identiteedist

• Farmatseutilised preparaadid, mille puhul on vaja maatriksi visuaalset kontrolli

• Kõik rakendused, kus udu või hägusus on ebasoovitav

Ühilduvus teiste hüdrokolloididega

Gellaankummi interakteerub teiste hüdrokolloididega viisil, mis võib olla kas sünergistlik või antagonistlik:

• Ksantaankummiga : võib toota muudetud tekstuuri ja stabiilsusega segageele

• Jaanileivapuu kummiga : Teatav sünergia teatud rakendustes

• Tärklisega : Gellaankummi võib aidata stabiliseerida tärklisepõhiseid süsteeme

• Želatiiniga : Ei ole tavaliselt sünergiline; želatiin annab samaväärsel kasutamisel üldiselt pehmemaid geele kui gellaan

Toiduainetööstuse rakendused

Puuviljapreparaadid ja -määrded

Gellaankummi kasutatakse laialdaselt puuviljapreparaatides:

• Moos ja konservid : annab geelja struktuuri, ilma puuviljamaitset varjamata

• Puuviljatäidised : Hoiab puuviljatükke suspensioonis, säilitab kuju termilisel töötlemisel

• Pagari glasuurid : tardub madalal temperatuuril, annab läikiva läbipaistva katte

Tootjad, kes vastavad tarbijate nõudlusele madalama suhkrusisaldusega toodete järele, hindavad võimet valmistada koostist vähendatud suhkruga (võrreldes traditsiooniliste pektiinipõhiste määretega).

Maiustused

Maiustustes kasutatakse gellaankummi:

• Pakub geelmaatriksit tärklise- või ladestusvormitud kondiitritoodetes

• Pakub puhast maitse vabanemist ilma mõne muu geelisüsteemi maskeeriva toimeta

• Võimaldab tugevaid, läbihammustavaid tekstuure

Tüüpilised kasutusmäärad kondiitritoodetes: 0,5–2,0%.

Piimatooted ja taimepõhised piimatooted

Gellaankummi toimib hästi piimatoodetes, kuna selle geelistumist soodustab kaltsium – ja piimatooted juba sisaldavad kaltsiumi. See muudab selle kasulikuks:

• Jogurt ja fermenteeritud piimatooted : muudab tekstuuri ja kontrollib seerumit

• Magustoidud : puding, mousse ja toatemperatuuril valmistatud magustoidud

• Taimsed alternatiivid : mandli-, kaera- ja kookospiima magustoidud, kus kaltsiumi rikastamine on tavaline

Taimsete piimatoodete alternatiivide puhul võib gellaankummi pakkuda geelstruktuure, mis osaliselt jäljendavad piimatoodete tekstuure.

Joogid

Madala kontsentratsiooniga gellaankummi (tavaliselt 0,01–0,05% ) saab kasutada:

• Suspendeeriv aine puuviljaosakeste, viljaliha või taimeekstraktide jaoks

• Filtreeritud jookide selguse suurendamine

• Suutunde muutmine teatud tootekategooriates

Söödavad kiled ja katted

Gellaankummi kiled on läbipaistvad, painduvad ja tagavad mõõduka hapnikubarjääri. Jätkuvad uuringud värskete toodete ja toidupakendite söödavate katete kohta.

Farmaatsiatööstuse rakendused

Suulise vedrustusega sõidukid

Gellaankummi kasutatakse farmatseutilistes suukaudsetes suspensioonides suspendeeriva vehiikulina:

• Tagab aktiivsete farmatseutiliste koostisosade (API) stabiilse suspensiooni

• Vastuvõetav maitseprofiil minimaalse maskeerimisega

• Ühildub paljude API-dega

• Võib kasutada nii lahustatavates pulbrites kui ka kasutusvalmis suspensioonides

Tablettide ja kapslite ravimvormid

Tahketes ravimvormides toimib gellaankumm järgmiselt:

• Sideaine : tagab sidususe granuleerimisel ja tableti kokkupressimisel

• Lagunemist soodustav abivahend : paisub, et hõlbustada tableti lagunemist

• Kilemoodustaja : kontrollitud vabanemisega preparaatides

Spetsiifiline klass (farmatseutiline klass koos USP/NF standarditele vastava dokumentatsiooniga) on nõutav farmaatsiarakenduste jaoks.

Toopilised ja transdermaalsed preparaadid

Gellaankummi kilet moodustavate omaduste ja läbipaistvuse tõttu sobib see:

• Kohalikud geelipreparaadid

• Mukoadhesiivsed preparaadid

• Transdermaalsed plaastri maatriksid

Oftalmoloogilised rakendused

Kõrge puhtusastmega gellaankummi kasutatakse mõnedes oftalmoloogilistes preparaatides viskoossuse modifikaatorina ja määrdeainena. Farmatseutilise klassi spetsifikatsioonid (USP klass) on nende rakenduste jaoks olulised.

Tehnilised andmed ja kvaliteediparameetrid

Toidu- või farmaatsiatööstuses kasutatava gellaankummi hindamisel on peamised spetsifikatsioonid järgmised:

Farmatseutiliste rakenduste puhul võib nõuda täiendavaid parameetreid, sealhulgas mikroobide piirnorme, endotoksiinide testimist ja lahustite jääke.

Nõuanded formuleerimiseks

Gellankummi viimine geeliks

Kõige tavalisem gellaankummi valmistamise viga on katioonide unustamine. Kui teie koostis ei geelistu:

1. Kontrollige oma vett : Deioniseeritud või destilleeritud vees ei pruugi olla piisavalt katioone

2. Lisage katiooniallikas : tavalised valikud on kaltsiumkloriid, kaltsiumlaktaat või naatriumtsitraat

3. Kontrollige pH-d : Äärmiselt kõrge või madal pH võib mõjutada geelistumist

4. Kontrolli kontsentratsioon : Minimaalsed kontsentratsiooniläved peavad olema täidetud

Tükkide moodustumise vältimine

Nagu ka teiste hüdrokolloidide puhul, hoiab õige dispersioon ära klompide moodustumise:

1. Segage kuivainetega (nt suhkur või sool). enne veele lisamist

2. kasutage suure nihkejõuga segamist Lisamise ajal

3. lisage kuuma vette (kui teie protsess võimaldab kuumutamist) Kiiremaks hüdratsiooniks

Ioonilise tugevusega töötamine

Kõrge ioontugevus (lisatud soolade või mineraalainete sisalduse tõttu) mõjutab gellaankummi jõudlust. Kui teie koostis sisaldab märkimisväärset soola- või mineraalainesisaldust:

• Testige kavandatud kontsentratsioonivahemikus

• Kaaluge katiooniallika tüübi ja taseme reguleerimist

• Pidage meeles, et mõned mineraalid võivad konkureerida geelistumiskohtade pärast

Regulatiivne staatus

Toidu kasutamine

• Ameerika Ühendriigid : FDA on toidu lisaainena heaks kiidetud (21 CFR 172.665), enamiku kategooriate puhul kogusepiirangud puuduvad

• Euroopa Liit : määruse (EÜ) nr 1333/2008 alusel heaks kiidetud toidu lisaainena E418

• Üldine : ohutuks tunnistatud suuremate reguleerivate organite poolt kogu maailmas; Halal ja Kosher sertifikaadid on saadaval asjakohastel turgudel

Farmatseutiline kasutamine

Farmatseutilise kvaliteediga gellaankummi peab vastama kohaldatavatele farmakopöa standarditele (USP/NF, EP, JP olenevalt sihtturust).

Allhange kaalutlused

Gellaankummi tarnijate hindamisel soovitame:

1. Selgitage klassi tüüp : kõrge atsüül-, madal atsüül- või spetsiifiline segusuhe

2. Proovikoguste taotlemine : enne kohustuse võtmist testige oma tegelikku koostist

3. Vaadake üle tehniline dokumentatsioon : täielik COA koos geeli tugevuse, võrgusilma ja puhtuse andmetega

4. Kontrollige sertifikaate : Halal, Kosher ja kvaliteedijuhtimissüsteemi sertifikaat (ISO)

5. Hinnake tarne konsistentsi : partiidevaheline viskoossus ja geeli tugevuse konsistents

Meie gellankummi tooteleht sisaldab meie toidukvaliteediga toote üksikasjalikke spetsifikatsioone, farmatseutilised ja tehnilised kvaliteediklassid on saadaval nõudmisel.

Viimased Mõtted

Gellankummi ainulaadne kombinatsioon geeli selgusest, tekstuuri mitmekülgsusest, termilise käitumise võimalustest ja puhtast maitseprofiilist muudab selle väärtuslikuks tööriistaks nii toiduainete kui ka ravimite valmistajatele. Kõrge atsüüli ja madala atsüülisisalduse erinevus on iga rakenduse peamine lähtepunkt – valik nende vahel määrab, kas saate elastsed, pehmed või tugevad, rabedad geelid.

Toidutootjate jaoks, kes uurivad alternatiive traditsioonilistele tarretusainetele (agar, želatiin, pektiin, tärklis), tasub gellaankummi tõsiselt hinnata. Farmatseutiliste rakenduste jaoks, mis nõuavad ühtlast jõudlust ja eeskirjade järgimist, pakub farmatseutilise kvaliteediga gellaankummi hästi iseloomustatud valikut.

Meie Unionchemi tehniline meeskond aitab teil tuvastada teie konkreetse rakenduse jaoks sobiva gellaankummi klassi ja pakkuda proove koostise katseteks. Võtke meiega ühendust , et arutada oma nõudeid.

Unionchem tarnib gellaankummi, ksantaankummi ja täielikku hüdrokolloidtoodete valikut toiduainete tootjatele, farmaatsiaettevõtetele ja tööstuslikele formuleerijatele kogu maailmas. Omame oma toidutoodetele ISO, Halal ja Kosher sertifikaate.