Farina di semi di guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.; Fabaceae)

Ingrediente ottenuto dalla macinazione dell’endosperma del seme di guar, dopo decorticazione e separazione di crusca e germe. La frazione polisaccaridica principale è la gomma di guar (galattomannano, E412), responsabile dell’elevata viscosità in acqua a freddo. È impiegata come addensante, stabilizzante della texture e agente di ritenzione idrica in numerose matrici alimentari e, in forma nativa o modificata, come modificatore reologico in cosmetica.

Valore calorico (per 100 g di prodotto)

Farina/endosperma di guar: tipicamente ~200 kcal/100 g (fattore energetico fibra ≈2 kcal/g; il valore effettivo dipende da purezza e umidità).
Gomma di guar purificata (E412): ~200 kcal/100 g (prevalentemente fibra solubile).
Ai normali dosaggi d’uso (0,1–1,0%) il contributo energetico è trascurabile.

Si presenta in forma di polvere bianca o giallastra.

Principali sostanze contenute

Galattomannano (gomma di guar): polisaccaride con rapporto mannosio:galattosio ≈ 2:1; idrata a freddo formando soluzioni ad alta viscosità anche a basse concentrazioni.
Proteine: in farina di endosperma (non nella gomma altamente purificata) tipicamente 4–7%.
Fibre insolubili e ceneri: presenti in tracce nella farina; rimosse nelle qualità alimentari purificate.
Umidità: in genere ≤12% (specifiche fornitore).
Marcatori analitici: viscosità a 1% (es. Brookfield, mPa·s), granulometria (D90), pH in dispersione, conta microbica, metalli/pesticidi entro limiti.

Processo di produzione

Pulizia e decorticazione del seme → separazione in scaglie di endosperma (“splits”), crusca e germe (by-products: churi e korma per mangimistica).
Macinazione degli splits e setacciatura per ottenere farina fine; eventuale purificazione umido/secco per aumentare il titolo in gomma.
Per la gomma di guar (E412): ulteriori fasi di raffinazione, standardizzazione di viscosità e controllo microbiologico; per versioni “istant” trattamento di agglomerazione per migliorare bagnabilità.

Proprietà sensoriali e tecnologiche

Idratazione a freddo: rapido sviluppo di viscosità (pseudoplastica); rischio di “fish eyes” se dispersa senza shear adeguato.
Stabilità a pH/temperatura: buona tra pH ~5–7; viscosità in calo in acido forte o base forte (idrolisi). Tollerante a moderati trattamenti termici.
Sali/ioni: elevati tenori elettrolitici possono ridurre la viscosità apparente.
Sinergie: incremento di viscosità ed elasticità con xanthan; interazione utile con carragenine e pectine in sistemi lattiero-caseari e dessert. Boro/borato in alcalino dà reticolazione (uso tecnico, non alimentare).

Impieghi alimentari

Bevande e sciroppi: 0,05–0,30% per corpo e controllo separazione (premiscelare con zuccheri).
Lattiero-caseari/gelati: 0,10–0,30% per viscosità, meltdown e sinèresi.
Prodotti da forno: 0,20–0,80% per ritenzione d’acqua, morbidezza e shelf-life; in gluten-free 0,30–1,50% (spesso in blend con xanthan).
Salse e condimenti: 0,15–0,50% per stabilità e sheen.
Carni ristrutturate/plant-based: 0,10–0,40% per legame acqua e resa.
Preparati istantanei: versioni agglomerate per rapida dispersione. Ottimizzare i dosaggi con prove pilota.

Nutrizione e salute

La gomma di guar è fibra solubile fermentabile: può contribuire alla formazione di SCFA nel colon. Dosi elevate possono causare gonfiore/gas; incrementare gradualmente e garantire adeguata idratazione. In alimenti non si attribuiscono claim salutistici senza autorizzazione specifica.

Qualità e specifiche (temi tipici)

Viscosità (es. 1%/20 °C; classe di prodotto), granulometria (D90), umidità, ceneri, pH in dispersione.
Contaminanti: pesticidi/metalli entro limiti; micotossine e microbiologia conformi; assenza Salmonella/E. coli in 25 g.
Purezza: contenuto di E412; residui proteici/minerali controllati nelle qualità purificate.
Sensoriale: assenza di note erbacee o polverosità eccessiva; colore uniforme.

Conservazione e shelf-life

Proteggere da umidità e odori; imballi barriera con essiccanti.
Evitare escursioni termiche e compressione prolungata (caking).
Applicare rotazione FIFO; richiudere i contenitori.

Allergeni e sicurezza

Non allergene maggiore; la polvere può causare irritazione respiratoria e, raramente, sensibilizzazione occupazionale. Dosi eccessive o ingestione senza adeguata acqua non sono consigliate (rischio di discomfort gastrointestinale). L’additivo E412 è ammesso negli alimenti secondo le normative vigenti.

Funzioni INCI in cosmesi

Voci tipiche: Cyamopsis Tetragonoloba (Guar) Gum; Hydroxypropyl Guar; Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride (cationico).
Ruoli: modificatore reologico/filmante; le forme cationiche agiscono da conditioning in haircare/skinfeel, migliorando pettinabilità e sensoriale bagnato/asciutto.

Troubleshooting

Grumi (“fish eyes”): dispersione scorretta → premiscelare con solidi (zucchero), usare alto shear, aggiungere a pioggia; acqua 40–60 °C accelera idratazione.
Viscosità troppo alta: dose eccessiva/qualità ad alto PM → ridurre dose, scegliere grado a bassa viscosità o parzialmente idrolizzato.
Perdita di viscosità: pH acido/alkalino forte, alte T° o enzimi (galattomannanasi) → correggere pH, trattare termicamente/asepsi.
Separazione di fase: sinergizzare con xanthan o aggiungere solidi solubili; ottimizzare profilo di shear.

Sostenibilità e filiera

Coltura leguminosa azotofissatrice in aree aride/semiaride (India, Pakistan): input idrici relativamente contenuti; by-products (churi/korma) valorizzati come mangimi. In stabilimento: recupero acqua/energia, gestione effluenti su target BOD/COD, packaging riciclabile.

Conclusione

La farina di semi di guar offre un tool reologico efficace, idratabile a freddo e versatile: migliora corpo, stabilità e resa in molte applicazioni. La performance dipende da qualità/purezza, granulometria, condizioni di pH/sali/temperatura, modalità di dispersione e corretta standardizzazione della viscosità.

Mini-glossario

E412 — gomma di guar: addensante/stabilizzante alimentare.
Galattomannano — polisaccaride principale del guar (M:G ≈ 2:1).
Viscosità (mPa·s) — resistenza al flusso: specificata a concentrazione/temperatura e strumento definiti.
SCFA — acidi grassi a corta catena: prodotti della fermentazione colica.
D90 — diametro al 90° percentile: indice di finezza.
FIFO — first in, first out: rotazione scorte.
BOD/COD — domanda biochimica/chimica di ossigeno: indicatori del carico organico degli effluenti.

Studi

Alimentazione

La Gomma di Guar è stata utilizzata dall'industria alimentare come addensante e/o stabilizzante nelle emulsioni in virtù delle sue ottime proprietà di impasto. Gli «addensanti» sono sostanze che aumentano la viscosità di un prodotto alimentare. E' indicata col numero E412 nella lista degli additivi alimentari europei.

Medicina

Molte proprietà interessanti, tra cui l'attività antiossidante, ipocolesterolemica e attività prebiotica sono stati attribuiti dalla letteratura scientifica a questo composto.

In particolare, ne è stata studiata l'attività epatoprotettiva (1) e viene utilizzata per il rilascio di farmaci (2).

Può provocare flatulenza e gonfiore a causa della fermentazione della flora intestinale, ma solo ad alte concentrazioni.

Cosmetica

Utilizzata come composto legante, stabilizzatore di emulsione, fragranza, Agente di aumento della viscosità, acquoso.

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.

Fragranza. Ha un ruolo decisamente importante nella formulazione di prodotti cosmetici in quanto consente di migliorare, mascherare o aggiungere profumo al prodotto finale aumentandone la commerciabilità.  Il consumatore si aspetta sempre di trovare un profumo gradevole in un prodotto cosmetico.

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. 

Gomma di guar studi

Formula molecolare: C₁₀H₁₄N₅Na₂O₁₂P₃

Peso molecolare: 535.146 g/mol

UNII: e89i1637ke

CAS: 9000-30-0

EC Number: 232-536-0  232-536-8

FEMA Number: 2537

MDL number MFCD00131250

Sinonimi: 

• Sodium ((2R,3S,5R)-5-(6-amino-9H-purin-9-yl)-3-hydroxytetrahydrofuran-2-yl)methyl dihydrogentriphosphate
• 2-hydroxy-3-(trimethylammonio)propyl ether, chloride
• E412

Bibliografia______________________________________________________________________

(1)  Wu C, Liu J, Tang Y, Li Y, Yan Q, Jiang Z.  Hepatoprotective Potential of Partially Hydrolyzed Guar Gum against Acute Alcohol-Induced Liver Injury in Vitro and Vivo. Nutrients. 2019 Apr 27;11(5). pii: E963. doi: 10.3390/nu11050963.

Abstract. Natural polysaccharides, particularly galactomannans, are potential candidates for treatment of alcoholic liver diseases (ALD). However, applications are restricted due to the physicochemical properties associated with the high molecular weight. In this work, guar gum galactomannans were partially hydrolyzed by β-mannanase, and the molecular mechanisms of hepatoprotective effects were elucidated both in vitro and in vivo. Release of lactate dehydrogenase and cytochrome C were attenuated by partially hydrolyzed guar gum (PHGG) in HepG2 cells, due to protected cell and mitochondrial membrane integrity. PHGG co-administration decreased serum amino transaminases and cholinesterase levels of acute alcohol intoxicated mice, while hepatic pathologic morphology was depleted. Activity of superoxide dismutase, catalase, and glutathione peroxidase was recovered to 198.2, 34.5, 236.0 U/mg protein, respectively, while malondialdehyde level was decreased by 76.3% (PHGG, 1000 mg/kg∙day). Co-administration of PHGG induced a 4.4-fold increment of p-AMPK expression, and lipid metabolism was mediated. PHGG alleviated toll-like-receptor-4-mediated inflammation via the signaling cascade of MyD88 and IκBα, decreasing cytokine production. Moreover, mediated expression of Bcl-2 and Bax was responsible for inhibited acute alcohol-induced apoptosis with suppressed cleavage of caspase 3 and PARP. Findings gained suggest that PHGG can be used as functional food supplement for the treatment of acute alcohol-induced liver injury.

(2) Kumar B, Murali A, Bharath AB, Giri S.  Guar gum modified upconversion nanocomposites for colorectal cancer treatment through enzyme-responsive drug release and NIR-triggered photodynamic therapy.  Nanotechnology. 2019 Mar 20;30(31):315102. doi: 10.1088/1361-6528/ab116e.

Abstract. Multimodal therapeutic approach towards colorectal cancer (CRC) holds great promise. There is, however, no convincing strategy reported to date that employs a multimodal strategy in CRC treatment. The present study reports an intense green-emitting core-shell photoluminescent upconversion (CSGU) nanocrystal engineered to synergistically perform photodynamic and enzyme-triggered delivery of the chemotherapeutic agent for an enhanced therapeutic outcome on HT-29 colon carcinoma cells in vitro. The photodynamic activity is achieved by the energy transfer between CSGU and the chemically conjugated Rose Bengal (RB) molecules that are further protected by a mesoporous silica (MS) layer. The chemical assay demonstrates a remarkable FRET mediated generation of 1O2 under NIR (980 nm) excitation. The outermost MS layer of the nanoplatform is utilized for the loading of the 5FU anticancer drug, which is further capped with a guar gum (GG) polysaccharide polymer. The release of the 5FU is specifically triggered by the degradation of the GG cap by specific enzymes secreted from colonic microflora, which otherwise showed 'zero-release behavior' in the absence of any enzymatic trigger in various simulated gastro-intestinal (GI) conditions. Furthermore, the enhanced therapeutic efficacy of the nanoplatform (CSGUR-MSGG/5FU) was evaluated through in vitro studies using HT-29 CRC cell lines by various biochemical and microscopic assays by the simultaneous triggering effect of colonic enzyme and 980 nm laser excitation. In addition, the strong visible emission from the nanoplatform has been utilized for NIR-induced cellular bioimaging.

Paudel D, Nair DVT, Tian S, Hao F, Goand UK, Joseph G, Prodes E, Chai Z, Robert CEM, Chassaing B, Patterson AD, Singh V. Dietary fiber guar gum-induced shift in gut microbiota metabolism and intestinal immune activity enhances susceptibility to colonic inflammation. Gut Microbes. 2024 Jan-Dec;16(1):2341457. doi: 10.1080/19490976.2024.2341457.

Abstract. With an increasing interest in dietary fibers (DFs) to promote intestinal health and the growth of beneficial gut bacteria, there is a continued rise in the incorporation of refined DFs in processed foods. It is still unclear how refined fibers, such as guar gum, affect the gut microbiota activity and pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). Our study elucidated the effect and underlying mechanisms of guar gum, a fermentable DF (FDF) commonly present in a wide range of processed foods, on colitis development. We report that guar gum containing diet (GuD) increased the susceptibility to colonic inflammation. Specifically, GuD-fed group exhibited severe colitis upon dextran sulfate sodium (DSS) administration, as evidenced by reduced body weight, diarrhea, rectal bleeding, and shortening of colon length compared to cellulose-fed control mice. Elevated levels of pro-inflammatory markers in both serum [serum amyloid A (SAA), lipocalin 2 (Lcn2)] and colon (Lcn2) and extensive disruption of colonic architecture further affirmed that GuD-fed group exhibited more severe colitis than control group upon DSS intervention. Amelioration of colitis in GuD-fed group pre-treated with antibiotics suggest a vital role of intestinal microbiota in GuD-mediated exacerbation of intestinal inflammation. Gut microbiota composition and metabolite analysis in fecal and cecal contents, respectively, revealed that guar gum primarily enriches Actinobacteriota, specifically Bifidobacterium. Guar gum also altered multiple genera belonging to phyla Bacteroidota and Firmicutes. Such shift in gut microbiota composition favored luminal accumulation of intermediary metabolites succinate and lactate in the GuD-fed mice. Colonic IL-18 and tight junction markers were also decreased in the GuD-fed group. Importantly, GuD-fed mice pre-treated with recombinant IL-18 displayed attenuated colitis. Collectively, unfavorable changes in gut microbiota activity leading to luminal accumulation of lactate and succinate, reduced colonic IL-18, and compromised gut barrier function following guar gum feeding contributed to increased colitis susceptibility.

Todd PA, Benfield P, Goa KL. Guar gum. A review of its pharmacological properties, and use as a dietary adjunct in hypercholesterolaemia. Drugs. 1990 Jun;39(6):917-28. doi: 10.2165/00003495-199039060-00007. 

Abstract. Guar gum is a dietary fibre advocated for use in lowering serum total cholesterol levels in patients with hypercholesterolaemia. Its mechanism of action is proposed to be similar to that of the bile-sequestering resins. Although guar gum is also employed as an adjunct in non-insulin-dependent diabetic patients this review is restricted to its efficacy as a hypolipidaemic agent. Clinical trials indicate that, when used alone, guar gum may reduce serum total cholesterol by 10 to 15%, although some studies show no significant response. An attenuation of this effect during longer term treatment has been seen but evidence of this effect is equivocal. As an adjunct to established therapies (bezafibrate, lovastatin or gemfibrozil) guar gum has shown some promise: it may produce a further reduction in total cholesterol of about 10% in patients not responding adequately to these drugs alone. Gastrointestinal effects, notably flatulence, occur relatively frequently and may be considered unacceptable by some patients. Standardization of formulations and methods of administration of guar gum is required to clarify its pharmacological and clinical properties. Thus, on the basis of presently available evidence guar gum as monotherapy may be considered at most modestly effective in reducing serum cholesterol levels. Nonetheless, further investigation of guar gum is warranted, particularly its use as an adjunct to produce additional reductions in serum cholesterol in patients not responding optimally to other lipid-lowering agents.

Okamura T, Hamaguchi M, Mori J, Yamaguchi M, Mizushima K, Abe A, Ozeki M, Sasano R, Naito Y, Fukui M. Partially Hydrolyzed Guar Gum Suppresses the Development of Sarcopenic Obesity. Nutrients. 2022 Mar 9;14(6):1157. doi: 10.3390/nu14061157. PMID: 35334814; 

Abstract. Partially hydrolyzed guar gum (PHGG) is a soluble dietary fiber derived through controlled enzymatic hydrolysis of guar gum, a highly viscous galactomannan derived from the seeds of Cyamopsis tetragonoloba. Here, we examined the therapeutic potential of dietary supplementation with PHGG against sarcopenic obesity using Db/Db mice. Db/Db mice fed a normal diet alone or a fiber-free diet, or supplemented with a diet containing PHGG (5%), were examined. PHGG increased grip strength and the weight of skeletal muscles. PHGG increased the short-chain fatty acids (SCFAs) concentration in feces and sera. Concerning innate immunity, PHGG decreased the ratio of inflammatory cells, while increasing the ratio of anti-inflammatory cells in the small intestine. The present study demonstrated the preventive effect of PHGG on sarcopenic obesity. Changes in nutrient absorption might be involved through the promotion of an anti-inflammatory shift of innate immunity in the intestine accompanied by an increase in SCFA production by PHGG.