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Xanthan
Vorkommen und Gewinnung
Xanthan wird durch Fermentation von Glucose- oder Saccharose-Lösungen mit Reinkulturen von Xanthomonas campestris oder phasaeoli gewonnen. Die Glucosekonzentration des Substrats darf dabei wegen der hohen Viskosität des gebildeten Xanthans 5% nicht überschreiten. Zur Fermentation werden ausserdem eine Stickstoffquelle (Hefe) sowie Nähr- und Puffersalze benötigt. Nach Beendigung der Synthese, die etwa 2 Tage dauert, wird der Fermentationsansatz pasteurisiert, um die Mikroorganismen abzutöten, durch Zentrifugieren von Zellbestandteilen befreit und das Xanthan aus der verdünnten viskosen Lösung durch Zugabe von Isopropanol ausgefällt. Nach Abfiltration – oder Zentrifugation – wird das Produkt getrocknet und gemahlen. Die Produktion erfordert Apparaturen von grosser Kapazität und damit hohe Investitionskosten. Die Jahresproduktion beläuft sich auf etwa 1'500 Tonnen.
Eigenschaften
Aussehen
Xanthan ist ein weisses bis gelbliches Pulver.
Zusammensetzung
Xanthan ist ein langkettiges Polysaccharid mit einer grossen Anzahl von Trisaccharid-Seitenketten. Die Bausteine D-Glucose, D-Mannose und D-Glucuronsäure liegen im molaren Verhältnis von etwa 3:3:2 vor. Die Hauptkette besteht aus β-(1-4)-verknüpften D-Glucose-Einheiten. Die Seitenketten setzen sich aus zwei Mannose- und einer Glucuronsäure-Einheit zusammen. An die Seitenketten gebunden finden sich noch etwa 4.7 % Acetyl- und 3.5 % Brenztraubensäure-Gruppen. Die mittleren Molekulargewichte liegen um 1 000 000.
Löslichkeit
Xanthan ist in kaltem und warmem Wasser leicht löslich. Die Viskosität solcher Lösungen wird weder durch Temperaturerhöhung (bis etwa 90 °C) noch durch pH-Einflüsse wesentlich verändert. Auch hohe Salzkonzentrationen üben keinen negativen Einfluss auf die Viskosität aus. Die Lösungen sind ausserordentlich widerstandsfähig gegen chemischen und enzymatischen Abbau. Xanthanlösungen zeigen eine sehr ausgeprägte Pseudoplastizität.