Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гуаровая камедь
Guargum.jpg
Идентификаторы
ChemSpider
  • никто
ECHA InfoCard100.029.567 Отредактируйте это в Викиданных
Номер EE412 (загустители, ...)
UNII
Характеристики
Плотность0,8-1,0 г / мл при 25 ° C
Кислотность (p K a )5-7
Фармакология
A10BX01 ( ВОЗ )
Опасности
Паспорт безопасностиMSDS
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Гуаровая камедь , также называемая гуараном , представляет собой полисахарид галактоманнана, извлекаемый из гуаровых бобов, который обладает загущающими и стабилизирующими свойствами, полезными для пищевых продуктов, кормов и промышленного применения. Семена гуара механически очищают от шелухи, гидратируют, измельчают и просеивают в зависимости от применения. [1] Обычно он производится в виде сыпучего не совсем белого порошка.

Производство и торговля [ править ]

Гуаровая фасоль в основном выращивается в Индии , Пакистане , США , Австралии и Африке . Индия производит около 2,5 - 3 миллионов тонн гуара ежегодно, что делает ее крупнейшим производителем, на долю которого приходится около 80% мирового производства. В Индии Раджастхан , Гуджарат и Харьяна являются основными производящими регионами, а Джодхпур , Шри Ганганагар и Ханумангарх в Раджастане являются основными рынками торговли гуаром. США произвели от 4600 до 14000 тонн гуара за последние 5 лет. [2] Посевные площади в Техасе с 1999 года колеблются от 7 000 до 50 000 акров.[3] Мировое производство гуаровой камеди и ее производных составляет около 1,0 миллиона тонн. Непродовольственная гуаровая камедь составляет около 40% от общего спроса. [ необходима цитата ]

Свойства [ править ]

Химический состав [ править ]

Химически, гуаровая камедь представляет собой экзо- полисахарид , состоящий из сахара галактозы и маннозы . [ необходима цитата ] Каркас представляет собой линейную цепь из 1,4-связанных остатков маннозы, с которыми остатки галактозы связаны 1,6-связью на каждой второй маннозе, образуя короткие боковые ответвления. Гуаровая камедь способна выдерживать температуру 80 ° C (176 ° F) в течение пяти минут. [ необходима цитата ]

Растворимость и вязкость [ править ]

Гуаровая камедь более растворима, чем камедь рожкового дерева, из-за наличия дополнительных точек разветвления галактозы . В отличие от камеди плодов рожкового дерева, она не желируется. [4] В любом буры или кальция может перекрестную ссылку гуаровая камедь, заставляя его гелем . В воде он неионогенный и гидроколлоидный . На него не влияют ионная сила или pH , но он будет разлагаться при экстремальных pH и температуре (например, pH 3 при 50 ° C). [4] Он остается стабильным в растворе в диапазоне pH 5-7. Сильные кислоты вызывают гидролизпотеря вязкости и сильные концентрации щелочей также снижают вязкость. Он не растворяется в большинстве углеводородных растворителей. Достигаемая вязкость зависит от времени, температуры, концентрации, pH, скорости перемешивания и размера частиц используемой порошковой жевательной резинки. Чем ниже температура, тем ниже скорость увеличения вязкости и тем ниже конечная вязкость. При температуре выше 80 ° конечная вязкость немного снижается. Более мелкие порошки гуара набухают быстрее, чем крупнозернистая измельченная камедь с крупными частицами. [ необходима цитата ]

Гуаровая камедь демонстрирует четкое плато с низким сдвигом на кривой течения и сильно разжижается при сдвиге. Реология гуаровой камеди типична для полимера со статистической катушкой. Он не показывает очень высокие вязкости плато с низким сдвигом, наблюдаемые для более жестких полимерных цепей, таких как ксантановая камедь. Он очень тиксотропен при концентрации выше 1%, но ниже 0,3% тиксотропия незначительна. Гуаровая камедь проявляет синергизм вязкости с ксантановой камедью . Смеси гуаровой камеди и мицеллярного казеина могут быть слегка тиксотропными, если образуется двухфазная система. [4] [5]

Утолщение [ править ]

Одно из применений гуаровой камеди - загуститель в пищевых продуктах и ​​лекарствах для людей и животных. Поскольку он не содержит глютена, он используется в качестве добавки для замены пшеничной муки в выпечке. [6] : 41 Было доказано, что он полезен для здоровья. Было показано, что он снижает уровень холестерина в сыворотке и уровень глюкозы в крови. [7] Дополнительные преимущества были замечены в попытках похудеть, когда при приеме внутрь его водопоглощающие свойства заставляют его набухать в желудке, вызывая ощущение «полного» раньше.

Гуаровая камедь также экономична. Поскольку его способность загущать воду почти в восемь раз выше, чем у других агентов (например, кукурузного крахмала ), для получения достаточной вязкости требуется лишь небольшое количество . [ требуется разъяснение ] [ необходима цитата ] Поскольку требуется меньше, затраты снижаются.

В дополнение к влиянию гуаровой камеди на вязкость, ее высокая способность течь или деформироваться придает ей благоприятные реологические [ необходимы разъяснения ] свойства. При сшивании бором он образует хрупкие [ требуется разъяснение ] гели. Он используется в различных многофазных составах для гидроразрыва пласта, в некоторых в качестве эмульгатора, потому что он помогает предотвратить слипание капель масла, а в других в качестве стабилизатора, помогающего предотвратить осаждение и / или разделение твердых частиц.

Фрекинг подразумевает закачку жидкостей, содержащих песок, в залежь нефти или природного газа при высоком давлении и скорости потока. Это раскалывает породу коллектора, а затем раскалывает трещины. Вода сама по себе слишком разрежена, чтобы эффективно переносить проппантный песок, поэтому гуаровая камедь является одним из ингредиентов, добавляемых для сгущения суспензии и улучшения ее способности переносить проппант. Есть несколько важных свойств: 1. Тиксотропность: жидкость должна быть тиксотропной, то есть загустеть в гель в течение нескольких часов. 2. Гелеобразование и де-гелеобразование: желаемая вязкость изменяется в течение нескольких часов. Когда раствор гидроразрыва смешивается, он должен быть достаточно жидким, чтобы его было легче перекачивать. Затем, когда она течет по трубе, жидкость должна загустевать, чтобы поддерживать проппант и смывать его глубоко в трещины. После этого процессагель должен разрушиться, чтобы можно было извлечь жидкость для гидроразрыва, но проппант остался. Это требует химического процесса, который производит, а затем разрушает сшивание геля с предсказуемой скоростью. Запатентованные химические вещества Гуар + Бор + могут решить обе эти задачи одновременно.[ необходима цитата ]

Рост кристаллов льда [ править ]

Гуаровая камедь замедляет рост кристаллов льда, замедляя массоперенос на границе твердое тело / жидкость. Он показывает хорошую стабильность во время циклов замораживания-оттаивания. Таким образом, он используется в мороженом без яиц. Гуаровая камедь обладает синергическим действием с камедью рожкового дерева и альгинатом натрия . Может иметь синергетический эффект с ксантаном : вместе с ксантановой камедью он дает более толстый продукт (0,5% гуаровой камеди / 0,35% ксантановой камеди), который используется в таких приложениях, как супы, которые не требуют четких результатов. [ необходима цитата ]

Гуаровая камедь является гидроколлоидом, поэтому ее можно использовать для приготовления густых паст без образования геля, а также для удержания воды в соусе или эмульсии. Гуаровую камедь можно использовать для загустения холодных и горячих жидкостей, для изготовления горячих гелей, легких пен и в качестве стабилизатора эмульсии. Гуаровую камедь можно использовать для приготовления творога, творога, йогурта, соусов, супов и замороженных десертов. Гуаровая камедь также является хорошим источником клетчатки с 80% растворимой пищевой клетчатки в пересчете на сухой вес. [4]

Оценка [ править ]

См. Также: Оценка продуктов питания

Гуаровая камедь анализируется на

ТестМетод испытанияТестМетод испытания
ЦветTP / 09Кислотонерастворимый остатокTP / 115
ВязкостьTP / 10/04ЖирностьTP / 18
Грануляция (сетка)TP / 21Содержание золыTP / 12
Влажность, pHTP / 1 и TP / 29Содержание жевательной резинкиTP / 03
ПротеинTP / 05Тяжелые металлыTP / 13
Нерастворимый пепелTP / 11ФильтруемостьTP / 20A

Стандарты порошка гуаровой камеди:

  • Код ТН ВЭД - 130 232 30
  • № CAS - 9000-30-0
  • № ЕЭС - E 412
  • BT № 1302 3290
  • EINECS Нет . - 232-536-8
  • Кодекс Imco - Безвредный

Производственный процесс [ править ]

В зависимости от требований к конечному продукту используются различные методы обработки. В промышленном производстве гуаровой камеди обычно используются обжиг, дифференциальное истирание, просеивание и полировка. Пищевая гуаровая камедь производится поэтапно. В этом процессе важен выбор расщепленного гуара. Разделка просеивается для очистки и затем замачивается для предварительной гидратации в двухконусном смесителе. Этап предварительной гидратации очень важен, потому что он определяет скорость гидратации конечного продукта. Пропитанные фракции, которые имеют достаточно высокое содержание влаги, проходят через измельчитель. Хлопья гуаровой дроби измельчают, а затем сушат. Порошок просеивается через вращающиеся сита для доставки частиц необходимого размера. Частицы крупногабаритного размера либо рециркулируют в основной сверхтонкий, либо повторно измельчают на отдельной установке доизмельчения, в соответствии с требованиями к вязкости.[ необходима цитата ]

Этот этап помогает снизить нагрузку на болгарку. Пропитанные шпаги трудно измельчить. При прямом измельчении в кофемолке выделяется больше тепла, что нежелательно в процессе, так как снижает гидратацию продукта. В процессе нагрева, шлифования и полировки шелуха отделяется от половинок эндосперма и получается очищенный гуаровый раскол. В процессе дальнейшего измельчения очищенный гуар обрабатывается и превращается в порошок. В результате раздельного производственного процесса получают шелуху и зародыши, называемые «гуаровая мука», которые широко продаются на международном рынке в качестве корма для скота. Он богат белком и содержит масло и альбуминоиды, около 50% в зародышах и около 25% в шелухе. Качество порошка гуаровой камеди пищевого качества определяется размером его частиц, скоростью гидратации и содержанием микробов. [цитата необходима ]

Производители определяют различные сорта и качества гуаровой камеди по размеру частиц, вязкости, полученной при данной концентрации, и скорости, с которой эта вязкость развивается. Гуаровая камедь с крупными ячейками обычно, но не всегда, имеет вязкость медленнее. Они могут достичь достаточно высокой вязкости, но для достижения этого потребуется больше времени. Зато диспергируются они лучше, чем мелкоячеистые, при равных условиях. Более мелкая сетка, например, 200 меш , требует больше усилий для растворения. [ необходима цитата ] Модифицированные формы гуаровой камеди коммерчески доступны, включая модифицированный ферментом, катионный и гидропропилгуар. [8]

Промышленное применение [ править ]

  • Текстильная промышленность - калибровка , обработка и печать
  • Бумажная промышленность - улучшенное формирование листов, сгибание и более плотная поверхность для печати
  • Промышленность взрывчатых веществ - в качестве гидроизоляционного средства в смеси с нитратом аммония , нитроглицерином и др.
  • Фармацевтическая промышленность - как связующее или как дезинтегратор в таблетках; основной ингредиент некоторых слабительных, формирующих объем
  • Производство косметики и туалетных принадлежностей - загустители в зубных пастах , кондиционер в шампунях (обычно в химически модифицированной версии)
  • Гидравлический разрыв пласта. Сланцевая нефтегазодобывающая промышленность потребляет около 90% гуаровой камеди, производимой в Индии и Пакистане. [9]

Жидкости для гидроразрыва обычно состоят из множества добавок, которые служат двум основным целям: во-первых, для улучшения образования трещин и способности удерживать проппант, а во-вторых, для минимизации повреждения пласта. Загустители, такие как полимеры и сшивающие агенты, стабилизаторы температуры, агенты для регулирования pH и материалы для контроля водоотдачи, входят в число добавок, которые способствуют созданию трещин. Повреждение пласта сводится к минимуму за счет включения разжижителей, биоцидов и поверхностно-активных веществ. Более подходящими желирующими агентами являются линейные полисахариды, такие как гуаровая камедь, целлюлоза и их производные.

Гуаровая камедь является предпочтительной в качестве загустителя для увеличения нефтеотдачи (EOR). Гуаровая камедь и ее производные составляют большую часть загущенных жидкостей гидроразрыва. Гуар более растворим в воде, чем другие камеди, а также является лучшим эмульгатором, поскольку имеет больше точек разветвления галактозы. Гуаровая камедь показывает высокую вязкость при низком сдвиге, но она сильно разжижается при сдвиге. Поскольку он неионный, он не зависит от ионной силы или pH, но разлагается при низком pH при умеренной температуре (pH 3 при 50 ° C). Производные гуара демонстрируют стабильность в условиях высоких температур и pH. Использование гуара позволяет достичь исключительно высокой вязкости, что улучшает способность жидкости гидроразрыва переносить проппант. Гуар довольно быстро гидратируется в холодной воде с образованием высоковязких псевдопластических растворов, обычно с большей вязкостью при низком сдвиге, чем другие гидроколлоиды.Коллоидные твердые вещества, присутствующие в гуаре, делают жидкости более эффективными, создавая меньше фильтровальной корки. Электропроводность проппантной набивки поддерживается за счет использования жидкости, которая имеет отличный контроль водоотдачи, такой как коллоидные твердые вещества, присутствующие в гуаровой камеди.

У гуара загущающая способность в восемь раз выше, чем у крахмала. Дериватизация гуаровой камеди приводит к незначительным изменениям свойств, таким как уменьшение водородных связей, повышение растворимости в водно-спиртовой смеси и улучшенная совместимость с электролитом. Эти изменения свойств приводят к более широкому использованию в различных областях, таких как текстильная печать, взрывчатые вещества и гидроразрыв пласта.

Сшивание гуара [ править ]

Молекулы гуара имеют тенденцию к агрегированию в процессе гидроразрыва пласта, в основном из-за межмолекулярных водородных связей. Эти агрегаты вредны для добычи нефти, потому что они закупоривают трещины, ограничивая поток нефти. Сшивание полимерных цепей гуара предотвращает агрегацию за счет образования комплексов металл-гидроксил. Первые сшитые гуаровые гели были разработаны в конце 60-х годов. Для сшивания использовалось несколько металлических добавок, среди которых хром, алюминий, сурьма, цирконий и, как правило, бор. Бор в форме B (OH) 4 реагирует с гидроксильными группами на полимере в двухстадийном процессе, связывая две цепи полимера вместе с образованием бис-диольных комплексов.

1,2-диольный комплекс 1: 1 и 1,3-диольный комплекс 1: 1 помещают отрицательно заряженный борат-ион на полимерную цепь в качестве боковой группы. Сама по себе борная кислота, по-видимому, не образует комплекс с полимером, так что весь связанный бор заряжен отрицательно. Первичная форма сшивания может быть обусловлена ​​ионной ассоциацией между анионным боратным комплексом и адсорбированными катионами на второй полимерной цепи. Разработка сшитых гелей стала крупным достижением в технологии жидкости для гидроразрыва. Вязкость повышается за счет связывания вместе нитей с низкой молекулярной массой, что эффективно дает цепочки с более высокой молекулярной массой и жесткую структуру. Сшивающие агенты добавляются к суспензиям линейных полисахаридов для обеспечения более высоких характеристик транспортировки проппанта по сравнению с линейными гелями.

Когда линейные цепи гуара сшиты, необходимы более низкие концентрации гуаровых агентов. Было определено, что пониженные концентрации гуара обеспечивают лучшие и более полные разрывы трещины. Разрушение сшитого гуарового геля после процесса гидроразрыва восстанавливает проницаемость пласта и позволяет увеличить добычу нефтепродуктов.

  • Добыча полезных ископаемых
  • Гидропосев - формирование семеносной «гуаровой клейкости» [ цитата ]
  • Медицинские учреждения, особенно дома престарелых - используются для сгущения жидкостей и продуктов для пациентов с дисфагией.
  • Огнезащитная промышленность - в качестве загустителя в Фос-Чек
  • Индустрия наночастиц - для производства наночастиц серебра или золота или разработки инновационных механизмов доставки лекарств в фармацевтической промышленности.

Продукты питания [ править ]

Самый большой рынок гуаровой камеди находится в пищевой промышленности . В США установлены разные процентные значения его допустимой концентрации в различных пищевых продуктах. [10] [11] В Европе гуаровая камедь имеет код пищевой добавки ЕС E412. Ксантановая камедь и гуаровая камедь являются наиболее часто используемыми камедями в рецептах без глютена и в продуктах без глютена.

Приложения включают:

  • В хлебобулочных изделиях он увеличивает выход теста , придает большую упругость, улучшает текстуру и срок хранения; в начинках для выпечки предотвращает "просачивание" ( синерезис ) воды в начинке, сохраняя хрустящую корочку теста. Он в основном используется в гипоаллергенных рецептах, в которых используются различные виды цельнозерновой муки. Поскольку консистенция этой муки позволяет улетучиваться газу, выделяющемуся при закваске, гуаровая камедь необходима для увеличения густоты этой муки, позволяя ей подниматься, как обычная мука. [12]
  • В молочных продуктах он загущает молоко , йогурт , кефир и жидкие сырные продукты, а также помогает поддерживать однородность и текстуру мороженого и шербетов . Он используется для аналогичных целей в растительном молоке .
  • Для мяса он действует как связующее вещество.
  • В составе приправ он улучшает стабильность и внешний вид заправок для салатов , соусов для барбекю, приправ , кетчупов и других.
  • В консервированном супе он используется как загуститель и стабилизатор.
  • Он также используется в сухих супах, овсяных хлопьях быстрого приготовления, сладких десертах, рыбных консервах в соусе, замороженных пищевых продуктах и ​​кормах для животных.
  • FDA запретило гуаровую камедь в качестве таблетки для похудания из-за сообщений о том, что это вещество набухает и препятствует кишечнику и пищеводу. [13]

Пищевые и лечебные эффекты [ править ]

Гуаровая камедь, как водорастворимая клетчатка , действует как слабительное, формирующее объем . Несколько исследований показали, что он снижает уровень холестерина . Считается, что это снижение является функцией высокого содержания растворимой клетчатки. [14]

Более того, его низкая усвояемость позволяет использовать его в рецептах в качестве наполнителя, который может помочь обеспечить чувство сытости или замедлить переваривание пищи, тем самым снижая гликемический индекс этой еды. В конце 1980-х гуаровая камедь использовалась и активно рекламировалась в нескольких препаратах для похудания. Пищевых продуктов и медикаментов США в конце концов , напомнил их в связи с сообщениями о пищеводного закупорки из -за недостаточного потребления жидкости, после того, как один бренд в одиночку вызвало по меньшей мере 10 пользователей госпитализировать, и смерть. [15] По этой причине гуаровая камедь больше не одобрена для использования в безрецептурных лекарствах для похудания в Соединенных Штатах, хотя это ограничение не распространяется на добавки. Более того, метаанализобнаружили, что добавки гуаровой камеди неэффективны в снижении массы тела. [16]

Соединения на основе гуара , такие как гидроксипропилгуар , используются в искусственных слезах для лечения сухого глаза . [17]

Аллергия [ править ]

Некоторые исследования обнаружили аллергическую чувствительность к гуаровой камеди, развившуюся у нескольких людей, работающих в промышленной среде, где присутствовали концентрации этого вещества в воздухе. У тех, кто пострадал от вдыхания частиц, переносимых по воздуху, частыми побочными реакциями были профессиональный ринит и астма. [18]

Загрязнение диоксином [ править ]

В июле 2007 года Европейская комиссия выпустила предупреждение о вреде для здоровья своим государствам-членам после того, как высокие уровни диоксинов были обнаружены в пищевой добавке - гуаровой камеди, которая в небольших количествах используется в качестве загустителя в мясных, молочных, десертных или деликатесных продуктах. Источником была гуаровая камедь из Индии, которая была загрязнена пентахлорфенолом , пестицидом, который больше не используется. [19] ПХФ содержит диоксины в качестве загрязнения. Диоксины повреждают иммунную систему человека. [20]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "foa.org" (PDF) . Проверено 18 апреля 2011 .
  2. ^ Гуар в Западном Техасе http://lubbock.tamu.edu/files/2013/06/Guar-Production-Industry-Texas-May2013-Trostle.pdf
  3. ^ Тростл, Кальвин (18 мая 2012). "Гуаровое обновление, Западный Техас" (PDF) . Техасский центр исследований и распространения знаний AgriLife . Проверено 5 февраля 2017 года .
  4. ^ a b c d Мартин Чаплин "Структура и поведение воды: гуаровая камедь". Апрель 2012. Лондонский университет Южного берега.
  5. ^ Линн А. Кунц. «Спецэффекты с деснами». Декабрь 1999. Дизайн пищевых продуктов.
  6. ^ Фенстер, Кэрол (2014-01-08). Без глютена 101: Основное руководство для начинающих по легкому приготовлению без глютена . Houghton Mifflin Harcourt. ISBN 978-1-118-53912-5.
  7. ^ «Использование гуаровой камеди, преимущества и дозировка - база данных по травам Drugs.com» . Drugs.com . Проверено 3 мая 2018 .
  8. ^ Словарь промышленных химикатов Эшфорда, третье издание, 2011 г., стр. 4770
  9. ↑ Рам Нараян (8 августа 2012 г.). «От продуктов питания до гидроразрыва: гуаровая камедь и международное регулирование» . RegBlog . Школа права Пенсильванского университета . Проверено 15 августа 2012 года .
  10. ^ fda.gov- Список пищевых добавок. Архивировано 21 февраля 2008 г. в Wayback Machine.
  11. ^ Максимально допустимые уровни использования - Гуаровая камедь
  12. ^ Источник: NOW Foods. Этикетка о пищевой ценности гуаровой камеди. Блумингдейл, Иллинойс: np, nd
  13. ^ Льюис, JH (1992). «Обструкция пищевода и тонкого кишечника из-за содержащих гуаровую камедь« таблеток для похудания »: анализ 26 случаев, о которых было сообщено Управлению по контролю за продуктами и лекарствами». Являюсь. J. Gastroenterol . 87 (10): 1424–8. PMID 1329494 . 
  14. ^ Браун, Лиза; Рознер, Бернард; Уиллетт, Уолтер; Мешки, Фрэнк (1999). «Эффекты пищевых волокон по снижению холестерина: метаанализ» . Американский журнал клинического питания . 69 (1): 30–42. DOI : 10.1093 / ajcn / 69.1.30 . PMID 9925120 . Проверено 4 августа 2017 года . 
  15. ^ «Дополнения: Убедившись, что шумиха не подавляет науку (исходная дата неизвестна)» . fda.gov . Архивировано из оригинала 5 мая 1997 года.
  16. ^ Pittler, MH (2001). «Эрнст Э. Гуаровая камедь для снижения веса: метаанализ рандомизированных исследований». Am J Med . 110 (9): 724–730. DOI : 10.1016 / s0002-9343 (01) 00702-1 . PMID 11403757 . 
  17. ^ Pucker А.Д., Ng С.М., Николс JJ (2016). «Безрецептурные капли искусственной слезы при синдроме сухого глаза» . Cochrane Database Syst Rev . 2 : CD009729. DOI : 10.1002 / 14651858.CD009729.pub2 . PMC 5045033 . PMID 26905373 .  
  18. ^ "AllergyNet - поиск советника по аллергии" . Allallergy.net. Архивировано из оригинала на 2013-03-31 . Проверено 19 февраля 2013 .
  19. ^ «Постановление Комиссии (ЕС) № 258/2010» . 2010-03-25. Архивировано из оригинала на 2013-02-13 . Проверено 14 июля 2012 .
  20. ^ «Диоксины и их влияние на здоровье человека» . 2010-05-01 . Проверено 8 февраля 2012 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Выращивание гуаровой камеди и информация
  • Текущие ставки торговли гуаровой камедью