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I galattomannani sono carboidrati macromolecolari multifunzionali presenti in vari semi albuminosi o endospermici. La distribuzione dei galattomannani nel regno vegetale è limitata e si trovano principalmente nei semi endospermici di tre piante economicamente importanti che appartengono alla stessa famiglia, le Leguminoseae. La Carruba (Ceratonia siliqua L.), la pianta di Guar (Cyamopsis tetragonoloba L.) e l’arbusto di Tara (Cesalpinia spinosa L.). Gli endospermi dei semi di queste piante, sono la fonte delle gomme galattomannane commerciali.
Questi polisaccaridi sono fortemente idrofili, e questa loro proprietà consente all’endosperma di assorbire acqua per proteggere l’embrione dalla siccità, durante e prima della germinazione. Durante la germinazione l’endosperma assorbe fino al 75% in peso di acqua, in base al peso secco del seme. Ciò consente la diffusione degli enzimi necessari per il processo di germinazione e consente il trasporto di prodotti finali metabolici a basso peso molecolare, necessari per la crescita della pianta. I galattomannani ad uso industriale vengono estratti dall’endosperma dei semi tramite macinazione, rimozione della buccia e fasi di setacciatura.
I galattomannani, sono caratterizzati da una formula chimica comune; sono costituiti da unità ripetitive di Mannosio e Galattosio, (da qui il nome Galattomannani) e tutti e tre derivano dai semi endospermici di tre piante economicamente importanti della famiglia delle Leguminoseae. La Carruba (Ceratonia siliqua L.), la pianta di Guar (Cyamopsis tetragonoloba L.) e l’arbusto di Tara (Cesalpinia spinosa L.).
Nonostante queste tre gomme siano costituite da unità uguali (mannosio e galattosio), la diversa distribuzione e il diverso numero di galattosi presenti nelle tre gomme fa si che Carruba Guar e Tara, abbiano un diverso comportamento quando vengono a contatto con l’acqua e quindi presentino caratteristiche diverse tra loro. Per ulteriori informazioni sui Galattomannani vedi approfondimento.
I galattomannani derivati da queste tre fonti di semi sono composti interamente da catene lineari di D-mannosio collegate tra loro tramite legami glicosidici β-(1 –> 4), con quantità variabili di singoli sostituenti di D-galattosio legati alla spina dorsale principale da legami glicosidici α-(1 –> 6). La farina di semi di tara, la farina di semi di carrube e la gomma di guar hanno strutture molecolari similari, con differenze nei residui di galattosio disposti lateralmente lungo la catena di mannosio. I galattomannani si distinguono l’uno dall’altro in base al rapporto mannosio-galattosio (M / G); la presenza dei residui di galattosio, di fatto impedisce una forte coesione delle principali spine dorsali delle diverse macromolecole vicine. Questa tendenza ad inibire l’aggregazione dei polimeri, determina le proprietà di ogni gomma.
Il rapporto M/G dei tre glucomannani, varia approssimativamente tra 2:1, 3:1 e 4:1 rispettivamente per guar, tara e farina di semi di carrube, dove il rapporto M/G per esempio di 3:1 indica che ogni tre unità di mannosio si trova un residuo di galattosio.
Maggiore è il numero di catene laterali di galattosio, maggiore risulta la solubilità della gomma. La gomma di Guar con rapporto di 2:1 è solubile in acqua fredda, la Farina di Semi di Carrube con rapporto 4:1 è solubile solo in acqua calda. La Tara posizionandosi tra le due avendo un rapporto di 3:1, è parzialmente solubile in acqua fredda ma necessita di un trattamento termico per raggiungere la sua completa idratazione.
La funzionalità dei galattomannani è dovuta principalmente alla loro capacità di modificare la reologia dei sistemi acquosi. Tutti e tre i tipi, sono addensanti molto efficienti nei sistemi acquosi e possono interagire e diventare più performanti in termini di potere addensante, se usati con con agar-agar, carragenina e gomma xantana.
Il potere addensante dei galattomannani dipende, naturalmente, dalla dimensione o dalla lunghezza delle catene di mannano sostituite disciolte. La gomma di guar ha il più alto potere addensante, seguita dalla gomma di tara, mentre la gomma di carruba mostra una viscosità inferiore alla gomma di tara.
La gomma di guar contenente galattomannani con un tenore di galattosio del 33±40% in peso è solubile in acqua a 25 °C. Se però, il contenuto di galattosio dei galattomannani della gomma di guar viene ridotto enzimaticamente a meno del 12% in peso, i prodotti finali diventano insolubili anche in acqua calda.
La maggior parte dei galattomannani della gomma di carruba con contenuto di galattosio di circa il 17±21% in peso necessita di un trattamento termico di 10 minuti a 86±89°C, per sciogliersi in acqua. Tutti i galattomannani naturali non sono ionici. I gruppi ossidrilici possono possono fornire derivati non ionici, anionici, cationici e anfoteri.
Nuove tecnologie brevettate consentono la produzione di prodotti di guar ionici, non ionici e anfoteri, che dopo la dissoluzione in acqua producono soluzioni limpide d’acqua
Questi addensanti e gelificanti sono ampiamente utilizzati come additivi nei prodotti alimentari, principalmente per migliorare la durata di conservazione legando l’acqua, per controllare la consistenza, influenzare la cristallizzazione, prevenire la schiuma o la sedimentazione, migliorare il comportamento di gelo-disgelo, prevenire la sineresi e la retrogradazione dei prodotti amidacei, mantenere la torbidità nelle bevande analcoliche e nei succhi e agire come fibre alimentari. Ciò significa che questi additivi alimentari trovano applicazione principalmente nei cibi pronti, nei prodotti lattiero-caseari, compresi i prodotti surgelati (gelato), nelle bevande analcoliche e nei succhi di frutta, nel pane e nella pasticceria, nelle conserve di frutta, negli alimenti per l’infanzia e come agenti gelificanti nei preparati per budini. Sono anche utilizzati in prodotti farmaceutici e cosmetici.