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(CAS # 9000-30-0) INS.412
Solubilità: solubile in acqua a 25°C
Funzionalità: Addensante, Stabilizzante,
La farina di semi di Guar, grazie alla sua caratteristica di avere un forte potere viscosizzante a temperatura ambiente è forse l’addensante più conosciuto, studiato e utilizzato al mondo. Il guar si scioglie a freddo e la sua azione addensante è piuttosto forte e immediata.
Il guar fa parte della famiglia dei galattomannani che sono carboidrati macromolecolari (polisaccaridi) 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.
Il Guar come gli altri galattomannani è costituito da catene lineari di D-mannosio collegate tra loro tramite legami glicosidici β-(1 –> 4), con quantità variabili di ramificazioni, singoli sostituenti di D-galattosio legati alla spina dorsale principale da legami glicosidici α-(1 –> 6).
Il rapporto Mannosio/Galattosio del Guar è approssimativamente di 2*:1, dove il rapporto M/G di 2:1 indica che ogni due unità di mannosio si trova un residuo di galattosio.
* il rapporto tra mannosio e galattosio è approssimativo perchè nella molecola, i galattosi sono distribuiti in modo non uniforme. In alcune zone c’è un galattosio dopo ogni mannosio, mentre in altre uno ogni due. Semplificando si può anche dire che in 100 molecole di mannosio, si trovano attaccate dalle 50 alle 60 molecole di galattosio.
La gomma di guar è il nome delle metà dell’endosperma macinato, chiamate spaccature di guar, che vengono recuperate dai semi della pianta di guar Cyamopsis tetragonoloba L. Questa pianta è un legume estivo annuale che cresce principalmente in zone aride e semi-aride. Ha radici profonde e fibrose a fittone. Il guar è stato coltivato per secoli nel subcontinente indiano ed è usato come cibo umano e animale. La parola guar deriva dalla parola sanscrita “Gau-ahar”, in cui “gau” significa mucca e “ahar” indica cibo. Il colore dei semi varia dall’ambra chiaro al verde giallastro al grigio oliva. I semi neri sono il risultato dell’inizio della decomposizione dovuta all’attacco microbiologico, indotto dalla pioggia nel momento sbagliato, e causano problemi in fase di produzione per quanto riguarda i granelli e il colore della polvere finita.
Sebbene la pianta sia resistente alla siccità, le condizioni meteorologiche sono particolarmente importanti per questo prodotto; tanto che spesso si verificano grandi fluttuazioni della disponibilità annuale, principalmente a causa appunto delle condizioni meteorologiche. Per diventare meno dipendenti da queste fluttuazioni e per soddisfare la domanda in costante aumento di prodotti di guar, sono stati realizzati programmi di agronomia in diverse parti del mondo, in particolare nell’emisfero australe. Le piantagioni sono state fatte in Malawi, Australia, Colombia, Brasile e Argentina. Il guar cresce particolarmente bene anche in alcune parti del Texas, dell’Oklahoma e dell’Arizona.
I semi di guar sono composti dal 20±22% in peso di scafo, dal 44±46% in peso di germe e dal 32± 36% in peso di endosperma su base secca assoluta.
La lavorazione dei semi di guar segue la procedura di base della tecnologia del grano o delle sementi. Uno speciale trattamento meccanico rimuove la buccia e il germe del seme dalla porzione dell’endosperma. La porzione intatta dell’endosperma è comunemente chiamata “divisione”. La gomma di guar è un mangime animale desiderabile; quindi, India e Pakistan non consentono l’esportazione di semi.
Le proprietà più interessanti del Guar sono la sua solubilità a temperatura ambiente e, il suo alto potere viscosizzante.
SOLUBILITA’
Nei Galattomannani, maggiore è il numero di catene laterali di galattosio (ramificazioni), maggiore risulta la solubilità della gomma. Come anticipato sopra, la gomma di Guar ha un rapporto di Mannosio/Galattosio di 2:1, e questa alta presenza di galattosio, ha una forte ripercussioni sulle proprietà della gomma di guar, sia per quanto riguarda la sua solubilità (è solubile a freddo), sia per il suo comportamento con l’acqua (non forma gel). Il galattosio, impedisce di fatto la formazione nel guar di zone cristalline (che è poi la principale causa della sua differenza con la carruba). La mancanza di zone cristalline permette all’acqua di penetrare facilmente attraverso i filamenti di guar che lo rende solubile a freddo.
La gomma di guar è solubile a 25°C ma fino a quando il suo tenore di galattosio à del 33±40%. Quando invece, il contenuto di galattosio viene ridotto enzimaticamente a meno del 12% in peso, i prodotti finali diventano insolubili anche in acqua calda.
Dispersione
La gomma di guar forma una dispersione colloidale per ottenere un sistema altamente viscoso. Le soluzioni di guar possono essere preparate in laboratorio o nell’impianto di fabbricazione, mediante varie tecniche:
1) la gomma viene cosparsa abbastanza rapidamente in un vortice di acqua fortemente agitata. L’acqua fredda favorisce la dispersione e rallenta il tasso di idratazione. L’aggiunta lenta della gomma è sconsigliata perché consente al materiale idratato di rivestire con un film impermeabile la gomma secca successivamente aggiunta, questo si traduce nel fenomeno chiamato occhi di pesce, che si presentano come grumi con nucleo centrale di polvere secca.
2) Mescolare a secco la gomma con un materiale come saccarosio secco o destrosio prima di aggiungerla in acqua agitata. Lo zucchero separa fisicamente le particelle di gomma e favorisce la dispersione omogenea della gomma.
3) Conservare la gomma di guar in un solvente organico come glicerina, glicole propilenico o etanolo, o in sciroppi di zucchero. La premiscela viene all’occorrenza aggiunta all’acqua sotto agitazione. Per esempio, l’idratazione della gomma di guar in soluzioni di zucchero saturo (67 o 71%) è insignificante. Una soluzione di saccarosio saturo disperde dal 4 al 5% di gomma di guar, rimanendo un liquido fluido. La dispersione di zucchero della gomma di guar è un metodo conveniente per la gestione del guar in sistemi altamente automatizzati e batch. Poiché una dispersione zucchero-guar viene diluita con acqua, il guar disperso si idrata senza problemi.
Utilizzare un imbuto dispersore, acqua circolata ad alta velocità di taglio e un serbatoio di miscelazione. Il differenziale di pressione indotto attraverso un rapido flusso d’acqua favorisce la dispersione della gomma in acqua in rapido movimento. Per questa operazione, le gomme macinate più fini richiedono però una predispersione in zucchero secco. Il flusso di polveri secche nell’acqua deve essere controllato tramite valvola di miscelazione per mantenere un rapporto ottimale gomma-acqua. Il serbatoio di miscelazione deve essere costantemente agitato con un miscelatore meccanico fino a quando le particelle di gomma disperse sono completamente idratate.
POTERE VISCOSIZZANTE
La caratteristica più importante della gomma di guar è il suo controllo dell’acqua cioè la sua capacità di legare l’acqua, e quindi di modificare la reologia dei sistemi acquosi. La gomma di guar ha il più alto potere addensante tra i galattomannani.
Il potere addensante del guar dipende soprattutto:
⊃ dal suo grado di polimerizzazione (DP)
⊃ dalla dimensione delle particelle (Mesh)
Questo ci porta dritti al fatto che non tutte le farine di guar presenti sul mercato sono uguali, o meglio non tutte hanno lo stesso potere viscosizzante.
Il guar essendo un polisaccaride presenta catene di lunghezza variabile. In altre parole, le sue molecole non sono tutte uguali come quelle che possiamo osservare nei disaccaridi come il saccarosio o il fruttosio. Allo scopo di uniformare i prodotti presenti sul mercato, la legislazione europea (Requisi di Purezza Reg.UE 231/2012), ha disposto che la farina di semi di guar debba avere un peso molecolare compreso tra 50 e 8000 kDa e un Grado di Polimerizzazione (DP*) tra 300 e 49.500.
Range comunque molto alti che determinano una varietà di guar diversi sul mercato.
*DP → Degree of Polimerizazion → è il numero di unità molecolari che costituiscono la catena dell’idrocolloide. Più è alto, maggiore è la lunghezza della molecola.
Le gomme di guar macinate fine tendono a dare viscosità finali più elevate rispetto alle macinazioni medie e grossolane. Spesso sono le procedure di utilizzo o l’impianto che determinano la selezione della dimensione delle particelle da usare. I guar di macinatura grossolana hanno un tasso di idratazione più lento rispetto alle controparti di macinazione fine. I colloidi idrofili rapidamente idratanti, con una dispersione impropria sono i responsabili, in una certa misura, della formazione di grumi di gomma non disciolta. Una volta formati i grumi, la successiva dispersione è estremamente difficile.
Un altro aspetto interessante di questo idrocolloide è che la sua viscosità resta costante dopo la sua completa dissoluzione.
In soluzioni diluite fino allo 0,4%, la viscosità aumenta aritmeticamente; successivamente gli aumenti incrementali del guar hanno un effetto esponenziale.
Una soluzione all’1% di guar macinato medio fine, su base “così com’è”, ha una viscosità di 3800 cps, a 25°C. Lo stesso guar senza umidità ha una viscosità di 5500 cps. In condizioni tipiche, raddoppiando la concentrazione dall’1 al 2% si ottiene un aumento di viscosità di dieci volte. Le soluzioni di gomma di guar preparate per misurazioni accurate della viscosità devono essere preparate con guar senza umidità per eliminare l’effetto di possibili variabili di umidità.
Effetto della Temperatura
Come la maggior parte delle gomme, la viscosità di una soluzione di guar completamente idratata varia inversamente con la temperatura. Una viscosità di 4000 cps a 20°C diventerà 2200 cps dopo il riscaldamento a 65,5°C. Le soluzioni di gomma di guar preparate a 25-40°C sviluppano la massima viscosità. Soluzioni acquose di guar tenute per 1 ora a 85°C mantengono una viscosità costante, mentre in sistemi con guar preriscaldati a 85°C seguiti da riscaldamento a 121°C per 15 minuti, l’aggiunta del 5 o 10% di zucchero contrasta la diminuzione della viscosità. La decomposizione del guar può avvenire già a temperature superiori i 90°C, ma a condizioni acide pH < di 3,5.
Effetto del pH
Il tasso massimo di idratazione del guar è a pH 8,0 e il tasso minimo è a pH 3,5. Il pH non influisce sulla viscosità finale, anche se il tasso di idratazione varia ampiamente. Le soluzioni di guar sono generalmente stabili a pH da 3,5 a 9,0 per periodi prolungati. Altre variabili come temperatura, forza ionica e altri soluti possono influire sulla stabilità di uno stoccaggio esteso.
Effetto degli Elettroliti
Poiché la molecola di guar non è ionica, si ottiene un’eccellente compatibilità elettrolitica su un ampio intervallo di forza ionica. Gli agenti sequestranti in grado di inattivare gli ioni ferro, se aggiunti alle soluzioni di guar, ne migliorano la stabilità. Gli additivi preferibili sono gli acidi citrico, tartarico e ortofosforico in una quantità compresa tra lo 0,25 e lo 0,5%, in base al peso del guar.
Biodegradazione
Le soluzioni di guar, in comune con la maggior parte dei colloidi idrofili, sono soggette a biodegradazione. A 25°C, la viscosità di una soluzione non conservata diminuisce notevolmente dopo 1 settimana. I conservanti alimentari come il benzoato di sodio, sono efficaci nell’assicurare l’integrità molecolare.
Il Guar non forma gel, ma interagisce e diventa più performante in termini di potere viscosizzante, se usato con agar-agar, carragenina e gomma xantana, aumentando la forza e l’elasticità del loro gel. L’abbinamento guar/xantano presenta la massima sinergia con il rapporto 80/20. L’aggiunta di Guar all’amido e alla Carbossilmetilcellulosa (CMC) aumenta ulteriormente la viscosità della miscela.
Le soluzioni di gomma di guar di concentrazione pari o superiore all’1% sono tissotropiche con tixotropia che diminuisce al di sotto del livello dell’1%. Le soluzioni sono leggermente tixotropiche a concentrazione dello 0,3%, mostrando lievi diminuzioni di viscosità con aumento del taglio.
La gomma di guar modifica il comportamento dell’acqua nei sistemi alimentari in modo altamente efficiente. Riduce e minimizza l’attrito nei prodotti alimentari, favorendo così la lavorazione e l’appetibilità degli alimenti. La viscosità del guar aiuta nel controllo della dimensione dei cristalli nelle soluzioni di zucchero saturo.
GELATI e DESSERT SURGELATI
In condizioni di pastorizzazione tradizionali, la gomma di guar viene completamente idratata. Il guar conferisce morbidezza al gelato promuovendo piccoli cristalli di ghiaccio durante il processo di congelamento. Le piccole dimensioni dei cristalli di ghiaccio vengono mantenute nonostante le fluttuazioni di temperatura incontrate durante il trasporto o nel frigorifero domestico. La gomma di guar viene solitamente miscelata nei semilavorati in polvere per gelati con altri colloidi ed emulsionanti.
PRODOTTI DA FORNO
La gomma di Guar influenza usato nei prodotti da forno influenza sia l’impasto che il prodotto finito. Un impasto ben amalgamato contenente guar ha eccellenti proprietà strutturali; di conseguenza, le farine a basso contenuto di glutine sono avvantaggiate dall’aggiunta di guar. Il pane prodotto con il guar hanno una consistenza morbida e una migliore durata di conservazione.
Nell’impasto per torte e biscotti, il guar conferisce morbidezza e nei prodotti più umidi si riscontra una maggiore protezione rispetto al formarsi di muffe, oltre ad essere meno inclini a sgretolarsi durante il taglio. Il livello massimo di utilizzo del guar nei prodotti da forno è dello 0,35%.
Per ogni chilo di guar aggiunto, è necessario aggiungere 2,7lt di acqua per la sua idratazione.
PREPARATI IN POLVERE
Le versatili applicazioni funzionali del guar si prestano a una varietà di preparati in polvere. In ogni applicazione, vengono impartite specifiche proprietà fisiche al prodotto finale, l’ispessimento e il controllo della viscosità sono ovvie caratteristiche aggiuntive; Tuttavia, il miglioramento della sensazione in bocca è spesso realizzato a livelli inferiori allo 0,1% in base al prodotto finito. È stato segnalato che la gomma di guar nei preparati per torte in polvere offre diversi vantaggi:
(1) aiuta la procedura di miscelazione in un’unica fase, (2) offre tempi di miscelazione della pastella più brevi, (3) produce una migliore struttura interna con meno sbriciolamento; (4) facilita l’applicazione di decorazioni e glasse; (5) prolunga la durata di conservazione grazie alla migliore ritenzione di umidità; e (6) consente il congelamento della torta finita.
BEVANDE
I nettari di frutta, che di solito sono fatti di concentrati di frutta o purea, zucchero, acqua, acido ascorbico e acido citrico, contengono spesso dallo 0,1 allo 0,2% di guar in base al peso totale. Oltre a migliorare la sensazione in bocca, il guar aggiunto facilita la dispersione omogenea della polpa durante il processo di riempimento e la successiva conservazione. La resistenza del guar alla degradazione nelle condizioni di basso pH inerenti ai prodotti a base di frutta è un fattore importante in questa applicazione. Altre proprietà fisiche del guar di interesse per le bevande includono il sapore piuttosto blando del guar, il rapido tasso di idratazione e la viscosità in condizioni di prestazioni di costo ideali.
SALSE E CONDIMENTI
Salse barbecue, salse di carne speziate, salsa taco e condimenti per pizza spesso incorporano guar come stabilizzante e agente di controllo dell’acqua. Le salse con il guar scorrono liberamente dalla bottiglia e hanno un’ottima aderenza. Il guar nelle salse a base di pomodoro aiuta a mantenere un colore desiderabile oltre a conferire corpo e stabilizzare il sistema.
