Gomma di xantano: proprietà, usi, pro, contro, sicurezza

La gomma di xantano è un polisaccaride ad alto peso molecolare usato come addensante, stabilizzante e modificatore reologico. In ambito alimentare è l’additivo E415; in cosmetica è un ingrediente funzionale per controllare viscosità, stabilizzare emulsioni e migliorare la sensorialità.

Sinonimi: xanthan gum; gummi xanthanum (Ph. Eur.); gomma xantano (descrittivo).

Definizione

La gomma di xantano è una sostanza di tipo UVCB (composizione variabile) costituita da un polisaccaride “gommoso” ad alto peso molecolare. Dal punto di vista funzionale, crea soluzioni ad elevata viscosità già a basse percentuali e mostra comportamento pseudoplastico (viscosità che diminuisce sotto taglio), utile per stabilizzare sospensioni, migliorare la spalmabilità e prevenire separazioni.

È comunemente descritta come derivata da fermentazione microbica (ceppi di Xanthomonas campestris) e poi purificata; in pratica, ciò che conta per l’utilizzatore è la standardizzazione su specifiche (purezza, contaminanti, comportamento reologico) e la ripetibilità lotto-lotto.

Usi principali

Alimentazione.
Come E415 è utilizzata soprattutto come addensante e stabilizzante in una vasta gamma di prodotti (salse, dressing, preparazioni a bassa viscosità “pourable”, prodotti senza glutine, bevande/soluzioni con particolato), perché migliora texture, stabilità di sospensione e resistenza a cicli termici moderati. L’impiego concreto dipende dalla categoria alimentare e dalle condizioni d’uso applicabili.

Cosmetica.
Impiego in creme/lozioni, gel, detergenti e prodotti haircare per controllare viscosità, stabilizzare sistemi olio-in-acqua e migliorare la scorrevolezza. È spesso utile anche per stabilizzare sospensioni (pigmenti, polveri fini) e per ottenere texture “cushiony” con buon rilascio.

Funzioni INCI

Binder. Composto legante che è utilizzato in prodotti cosmetici, alimentari e farmaceutici come antiagglomerante con la funzione di rendere setoso, compatto e omogeneo il prodotto in cui è inserito. Il legante, naturale come mucillagini, gomme e amidi oppure chimico, può avere forma di polvere o di liquido.

Stabilizzatore di emulsione. Le emulsioni sono termodinamicamente instabili. Gli stabilizzatore di emulsione migliorano la formazione e la stabilità delle singole e delle doppie emulsioni. E' da notare che nella relazione struttura-funzione, la massa molare svolge un ruolo importante.

Agente condizionante della pelle - Misc. Questo ingrediente ha il compito di modificare le condizioni della pelle quando è danneggiata o secca ridimensionandone la sfogliatura e restituendone elasticità.

Tensioattivo - Agente emulsionante. Le emulsioni sono termodinamicamente instabili. Gli emulsionanti hanno la proprietà di ridurre  la tensione interfacciale olio/acqua o acqua/olio, migliorare la stabilità dell'emulsione e anche di influenzare direttamente stabilità, proprietà sensoriali e la tensione superficiale dei filtri solari, modulando le loro prestazioni filmometriche. 

Agente di aumento della viscosità, acquoso. Poiché la viscosità è importante per aumentare la stabilità chimica e fisica del prodotto, l'Agente di aumento della viscosità acquoso costituisce un importante fattore di dosaggio in gel, sospensioni, emulsioni, soluzioni. Aumentare la viscosità rende le formulazioni meno sedimentose e più omogeneamente addensate. 

Dentifrici

Agente viscosizzante: Xanthan Gum può aiutare a dare al dentifricio una consistenza più densa, rendendolo meno liquido.

Stabilizzante: Può prevenire la separazione dei diversi ingredienti presenti nel dentifricio.

Agente gelificante: Xanthan Gum può dare una sensazione più liscia al dentifricio, rendendolo più piacevole da usare.

Liberazione controllata: In alcune formulazioni, Xanthan Gum può aiutare a controllare la liberazione di ingredienti attivi durante il processo di spazzolatura, assicurando che vengano rilasciati in modo efficace.

Medicina

Componente funzionale in microcapsule che rilasciano farmaci. Forma una membrana umida per evitare infezioni sulla pelle. 

Industria petrolifera

Per la sua pseudoplasticità può mantenere la viscosità del fluido di perforazione  e migliorare il tasso di recupero del petrolio.

Principali sostanze contenute

Essendo un polisaccaride, è costituita prevalentemente da unità zuccherine; nella descrizione tecnica tipica compaiono D-glucosio e D-mannosio come esosi dominanti, con presenza di acido D-glucuronico e gruppi associati (ad esempio acido piruvico) in quote dipendenti dal grado e dalla specifica.

Nota d’uso nutrizionale e composti bioattivi

In ambito alimentare, la gomma di xantano è un additivo tecnologico: non è impiegata per apportare micronutrienti o “bioattivi”, ma per migliorare struttura e stabilità. A livello concettuale può essere assimilata a una fibra non digeribile che viene in parte fermentata dalla microbiota, ma l’uso tipico avviene a dosi basse e con obiettivo reologico.

Calorie (valore energetico)

Per la fibra alimentare, diversi sistemi (incluso l’approccio europeo) considerano un fattore energetico indicativo di ~2 kcal/g (≈8 kJ/g). In pratica, poiché la gomma di xantano è usata a basse percentuali, il contributo energetico sul prodotto finito è generalmente trascurabile e va valutato solo nel bilancio complessivo della ricetta.

Dati di identificazione e specifiche

Proprietà chimico-fisiche (indicative)

Ruolo funzionale e meccanismo d’azione

La gomma di xantano “costruisce” viscosità e struttura tramite idratazione e formazione di una rete polimerica in acqua. In alimenti e cosmetici aiuta a sospendere particelle, ridurre sineresi/separazione e stabilizzare emulsioni, migliorando al contempo la sensorialità (spalmabilità, scorrevolezza, “body” del prodotto).

Compatibilità formulativa

In generale è compatibile con la maggior parte dei sistemi acquosi ed emulsioni O/W. I punti di attenzione pratici sono: corretta dispersione (evitare grumi), interazione con elettroliti e con alcuni tensioattivi/polimeri, e gestione della viscosità target in funzione del processo (taglio, ordine di aggiunta, temperatura). In presenza di alte concentrazioni saline o sistemi fortemente acidi/alcalini, è opportuno verificare stabilità reologica in shelf-life.

Linee guida d’uso (indicative)

In alimenti è spesso efficace a dosi basse (ordine di grandezza da frazioni di punto percentuale fino a ~1% a seconda del target). In cosmetica l’uso tipico è nell’intervallo basso (spesso ~0,1–1%), modulando in base alla texture desiderata e alle sinergie con altri addensanti. La validazione deve includere stabilità accelerata (caldo/freddo), comportamento sotto shear (riempimento, erogazione) e compatibilità con elettroliti e conservanti.

Qualità, gradi e specifiche

La qualità si valuta tramite purezza (proteine/amidi non desiderati, quando rilevanti), limiti per metalli e contaminanti, requisiti microbiologici, e soprattutto prestazione reologica (viscosità a specifiche condizioni). In progetti sensibili, è utile selezionare gradi con specifiche più stringenti e documentazione completa, includendo dichiarazioni di conformità e tracciabilità.

Sicurezza, normativa e ambiente

In UE la gomma di xantano è autorizzata come additivo E415 e dispone di specifiche ufficiali. Dal punto di vista della sicurezza alimentare, valutazioni scientifiche dedicate hanno considerato l’uso come additivo compatibile con la sicurezza del consumatore alle condizioni autorizzate, con attenzione a casi particolari (ad esempio alimenti per lattanti molto piccoli) che richiedono una valutazione più cauta e specifica per età.

In cosmetica, l’impiego è generalmente orientato a funzioni tecnologiche con buona tollerabilità, ferma restando la valutazione obbligatoria del prodotto finito (concentrazione, area d’uso, popolazione).

L’adozione di GMP (good manufacturing practice, buone pratiche di fabbricazione; beneficio: riduce variabilità e contaminazioni) e, in ambito alimentare, di HACCP (hazard analysis and critical control points; beneficio: rafforza il controllo preventivo dei punti critici) supporta qualità e conformità lungo la filiera.

Troubleshooting formulativo

Grumi (“fish eyes”) e idratazione incompleta.
Causa tipica: dispersione non corretta o aggiunta troppo rapida in acqua. Intervento: pre-miscelare a secco con zuccheri/sali o con altri polveri, usare vortice adeguato e rispettare tempi di idratazione.

Viscosità instabile in presenza di sali o pH “spinto”.
Causa tipica: interazioni ioniche o condizioni chimiche non ottimali. Intervento: ritarare elettroliti/pH, valutare sinergie con altri addensanti e verificare stabilità accelerata.

Conclusione

La gomma di xantano (xanthan gum) è un addensante e stabilizzante ad alta efficienza usato come E415 in alimenti e come ingrediente funzionale in cosmetica. I punti chiave di successo sono: qualità del grado, corretta dispersione/idratazione, gestione delle interazioni con sali e pH, e validazione reologica nel processo e in shelf-life.

Sull'argomento sono stati selezionati gli studi più rilevanti con una sintesi dei contenuti:

Xanthan gum studi

Caratteristiche tipiche ottimali del prodotto commerciale Xanthan gum

• Molecular formula: (C₃₅H₄₉O₂₉)n
  Nota: C₃₅H₄₉O₂₉ è comunemente riportata come unità ripetitiva/“monomer”; essendo un polimero, la formula complessiva è meglio espressa come (C₃₅H₄₉O₂₉)n.

• CAS: 11138-66-2 (principale)

• CAS: 98112-77-7 (riportato in alcune banche dati come ulteriore/alternativo per la gomma xantana)

• EC number (EINECS): 234-394-2

• UNII: TTV12P4NEE (quello corretto per Xanthan gum)

• MDL number: MFCD00131256 (coerente con Xanthan gum in cataloghi/banche dati di settore)

Bibliografia______________________________________________________________________

(1) Coviello T., Matricardi P., Marianecci C., Alhaique F. Polysaccharide hydrogels for modified release formulations. Journal of Controlled Release. 2007

Cortes H, Caballero-Florán IH, Mendoza-Muñoz N, Escutia-Guadarrama L, Figueroa-González G, Reyes-Hernández OD, González-Del Carmen M, Varela-Cardoso M, González-Torres M, Florán B, Del Prado-Audelo ML, Leyva-Gómez G. Xanthan gum in drug release. Cell Mol Biol (Noisy-le-grand). 2020 Jun 25;66(4):199-207. 

Abstract. Controlled release is of vital relevance for many drugs; thus, there is a keen interest in materials that can improve the release profiles of formulations administered via buccal, transdermal, ophthalmic, vaginal, and nasal. The desirable effects of those materials include the improvement of stability, adhesiveness, solubility, and retention time. Hence, different synthetic and natural polymers are utilized to achieve these objectives. In this respect, xanthan gum is an anionic polysaccharide that can be obtained from Xanthomonas bacteria. It is a natural polymer broadly employed in numerous food products, lotions, shampoos, and dermatological articles. Furthermore, due to its physicochemical features, xanthan gum is growingly utilized for the development and improvement of drug delivery systems. In this regard, encouraging findings have been revealed by recent formulations for pharmaceutical applications, including antiviral carriers, antibacterial transporters, transdermal patches, vaginal formulations, and anticancer medications. In this article, we perform a concise description of the chemical properties of xanthan gum and its role as a modifier of drug release. Furthermore, we present an outlook of the state of the art of research focused on the utilization of xanthan gum in varied pharmaceutical formulations, which include tablets, films, hydrogels, and nanoformulations. Finally, we discuss some perspectives about the use of xanthan gum in these formulations.