thumb|Guarán, amely egy galaktomannán típusú heteropoliszacharid A guargumi (kódja: E412, más néven guarenyv, guargyanta vagy guarmézga) a pillangósvirágúak családjába tartozó guarbab (Cyamopsis tetragonoloba) magjának endospermiumában található mézga. A magvakat lehüvelyezés után őrlik. A végtermék legtöbbször egy könnyű, fehér vagy halvány színű, durvább vagy finomra őrölt, vízben oldódó por. Kiterjedten használják az olaj- és élelmiszeriparban.
Előállítás A guargumit a guarbab magjából állítják elő. A guarbab fő termőterülete Északnyugat-India (elsősorban Rádzsasztán, továbbá jelentős még Gudzsarát, Harijána, Pandzsáb, Uttar Prades és Himácsal Prades) és Pakisztán, de Amerikában és Afrikában is termesztik. Multy Commodity Exchange of India – Guargum profile Az éves guarmag világtermelés időjárástól függően 400‑800 000 t körül alakul, ennek mintegy 80%-át India adja, a többit főként Pakisztán. A guarbabot rendszerint a monszun után, július végén-augusztus elején vetik és október végén-november elején takarítják be. A guargumit a guarbab endospermiuma tartalmazza, amelyben hidrokolloid (nyák) formában található és az endospermium 23%-át képezi, mely emellett nagyobb mennyiségű zsírt és fehérjét is tartalmaz. A termést a napon szárítják, majd a magvakat kiverik a hüvelyből és ledarálják. Ezután a guardarát 20-80 °C-on áztatják, extrudálják majd még nedves állapotban kalapácsos malomban finomra őrlik. freepatentsonline – United States Patent 4269975: Preparation of guar gum (guargumi előállítása) freepatentsonline – United States Patent 20030017952: Hydration of guar gum powder (guargumipor hidratálása) A kivont gumit pogácsa, pellet, por és liszt formában forgalmazzák, de a félkész terméket, azaz a hüvelyezett magvat és a guardarát is exportálják. A legnagyobb guargumi-termelő és -exportőr szintén India. Fő felvevő piaca az Amerikai Egyesült Államok és a Közel-Kelet olajipara, továbbá Németország, Franciaország, Kína és Olaszország. Primary Information Services – Guar Gum (guargumi) A guargumigyártás mellékterméke az extrakció után visszamaradt guardara vagy guarliszt, ezt magas (42%) fehérjetartalma miatt állati takarmányként használják, Abdullabhai Abdul Kader – a Magyar Takarmánykódexben is hivatalos.
Minősítés A guargumit élelmiszeripari/gyógyászati és ipari minőségben hozzák forgalomba.
A guargumi minőségét az őrlés finomsága, a vízzel alkotott kolloid viszkozitása és a kolloidképzés sebessége határozza meg. A durva guargumi-őrlemények általában – de nem mindig – lassabban képeznek kolloidot, de az elérhető viszkozitás viszonylag magasabb és jobban diszpergálhatók, mint a finomabb őrlemények. A nagyon finom őrleményekből viszonylag nehéz oldatot képezni.
Mivel a fő exportőrök fejlődő országok, a guargumi tartalmazhat fejlett országokban betiltott növényvédőszereket, illetve ezek (olykor egészségre ártalmas) bomlástermékeit. Az országba érkező guargumit ezért be kell vizsgálni ezek maradványaira.
Kémiai összetétel A guargumi fő komponense a guarán, amely egy galaktomannán típusú heteropoliszacharid. A makromolekula gerincét 1-4 kötésekkel kapcsolódó β-D-mannopiranózlánc alkotja, ehhez átlag két mannózonként 1-6 kötéssel galaktopiranozil-oldalláncok kapcsolódnak. Egy gauránlánc átlagosan 10 000 alegységből áll.
A guargumiban a pálcika alakú polimerek polidiszperz rendszert képeznek. A galaktozil-oldalláncok más galaktomannánokhoz képest magas aránya a molekulának merevséget kölcsönöz, kicsi a csavarodási foka, így megnyúlásra csak kevéssé képes. A galaktozil-csoportok gátolják a polimerláncok közötti erős másodlagos kölcsönhatás kialakulását is, mivel a kapcsolódási zónák létrejöttéhez legalább hat egységnyi „csupasz” (nem galaktozilált) mannopiranóz-szakasz szükséges. A galaktopiranozil-csoportok általában nem szabályosan, minden második mannózegységhez kapcsolódnak, hanem csak összességében tekintve 1:2 az arányuk a mannózhoz képest. Ez azt jelenti, hogy a galaktopiranozil-oldalláncoknak különféle mintázatai alakulnak ki a mannopiranózláncon; ezek közül a folytonosan galaktozilált szakaszok a legrigidebbek, míg a két mannózonként szubsztituáltak a leghajlékonyabbak, és a csupasz szakaszok teszik lehetővé a molekulák összekapcsolódását. Ha a galaktopiranozil-csoportok eloszlása teljesen véletlenszerű lenne, akkor a csupasz szakaszok előfordulása annyira csekély lenne, hogy az meggátolná a gélképzést (ennek ugyanis feltétele a polimerek összekapcsolódása másodlagos kötésekkel). A kapcsolódási zónák száma növelhető a galaktopiranozil-csoportok enzimatikus eltávolításával (például hüvelyesekből nyert α-galaktozidázzal), így a guargumit a csökkenő mennyiségben rendelkezésre álló szentjánoskenyérmag-liszt helyett is lehet használni.
Tulajdonságok Oldékonyság és viszkozitás A guarguminak jobb az oldékonysága és az emulgeálóképessége, mint a hasonló felhasználási területű szentjánoskenyérmag-liszté, mivel a molekulában több az elágazási pont. Újabb eltérés, hogy a guargumi önmagában nem gélképző, de ez elősegíthető bórax freepatentsonline – United States Patent 4745184: Method for the preparation of borate-containing, dispersible, water-soluble polygalactomannans and polygalactomannan derivatives (eljárás boráttartalmú, diszpergálható, vízoldékony poligalaktomannánok és poligalaktomannán-származékok előállítására) vagy kalciumsók hozzáadásával, melyek keresztkötéseket hoznak létre a poliszacharidláncok között. Vízzel hidrokolloidot képez; mivel nem ionizál, a képződő kolloidra a pH nincs hatással. Extrém pH-kon és magasabb hőmérsékleten viszont bomlásnak indul: míg a molekula pH 5-7 tartományban stabil, erős savak és bázisok hatására hidrolizál, ami egyben a viszkozitás csökkenéséhez vezet. Szénhidrogénekben nem oldódik.
A guargumi-kolloid viszkozitása kis nyíróerőknél nagy (sokkal nagyobb, mint a szentjánoskenyérmag-liszté vagy más hidrokolloidoké), a nyíróerő növelésével azonban a viszkozitás csökken, könnyen folyóvá válik (pszeudoplasztikus). Jellemző rá a tixotrópia is (a viszkozitás megváltozása a keverés során), amely 1%-os koncentráció felett jelentős, 0,3% alatt viszont elhanyagolható. Xantángumival keverve viszkozitásuk szinergizál. Micelláris kazeinnel kétfázisos rendszert képez, ezt a keveréket enyhe tixotrópia jellemzi.
A guargumi nagyon gazdaságos viszkozitásnövelő szer, mivel mintegy nyolcszor jobban növeli a víz viszkozitását, mint a kukoricakeményítő. Mivel viszonylag kis mennyiség is elegendő a kívánt viszkozitás eléréséhez, előnyösen használható többfázisú rendszerek stabilizálására: lassítja az olajcseppek koaleszcenciáját és a szilárd részecskék ülepedését.
Jégkristályosodás A guargumi módosítja a jégkristályképződés dinamikáját: lassítja a szilárd-folyadék határfelületen az anyagáramlást, ennek következtében a guargumival stabilizált termékek jobban viselik a lefagyasztási-felolvasztási ciklusokat.
Felhasználása Ipar Olajbányászat A guargumit legnagyobb mennyiségben az olajipar használja fel. Olajkút fúrásakor a víz vagy sósvíz alapú fúrófolyadékhoz adagolják. Fenntartja a fúróiszap viszkozitását (stabilizálja a szuszpenziót), így a fúrófolyadék képes a mélyen keletkező törmeléket eltávolítani. A guargumi a súrlódást is csökkenti, így kisebb erő szükséges a fúráshoz.
Papírgyártás A papírpéphez adagolt guargumi adhéziós tulajdonságának köszönhetően növeli a papír kopásállóságát és ellenállóbbá teszi a gyűrődésnek, szakításnak.
Textilipar A textiliparban a guargumit más szénhidrátadalékokhoz hasonlóan írezéshez, appretáláshoz és színnyomáshoz használják. Írezésnél az emulziók stabilizálása a szerepe, appretálásnál filmképző. Színnyomásnál megköti a festéket oldatban tartó vizet, így gátolja az anyag nedvesedését és a kontúrok elmosódását.MTA KFKI – Dr. Keresztes Tibor: A textilipar kémiája
Ércfeldolgozás A guargumit iszapok flokkuláltatásához és ülepítéséhez használják.
Robbanóanyaggyártás Makromolekuláris gélképző gél- és iszaptípusú robbanóanyag-rendszerekben.
Élelmiszeripar Guargumival az átlagember az élelmiszerekben találkozik leggyakrabban. A guargumit az élelmiszeriparban gélképzőnek, viszkozitásnövelőnek, szuszpenziók stabilitásának növelésére, emulzifikánsnak, vízmegtartónak és kötőanyagnak használják. Az élelmiszereken az E412 élelmiszeradalék-kóddal jelölik. A következő ételféleségekhez adalékolják: öntetek (majonéz, ketchup, szószok): növeli a víz-olaj emulzió stabilitását tejtermékek (kakaóitalok és ízesített tejitalok, lágy sajtok és sajtkrémek): javítja az állagot, fenntartja az egységes viszkozitást és színt üdítőitalok (alkoholmentes italok és szörpök): kialakítja az ideális viszkozitást húskészítmények (sonka és felvágottak): síkosító és kötőanyag gyümölcsgélek (lekvárok, dzsemek, gyümölcszselék, puding, gumicukor): gélképző, viszkozitásnövelő, bevonatképző, fényesítő és vízmegtartó sütőipari termékek (kenyér, péksütemények, kekszek): elősegíti a tészta nedvességtartalmának megőrzését mirelittermékek (jégkrémek): gátolja a jégkristályképződést, ellenállóbbá teszi az élelmiszert a fagyasztásnak és a felolvasztásnak, stabilitásnövelő, megnyújtja az eltarthatóságot állateledelek (konzervek): gélképző, szuszpenziók stabilitását növeli, nedvességmegtartó
Gyógyszeripar A gyógyszer-, gyógytermék- és kozmetikai iparban széles körben használt segédanyag. Alkalmazása és hatásai hasonlóak a többi emészthetetlen poliszacharidéhoz. A VII. Magyar Gyógyszerkönyvben nem hivatalos. A következő készítményeknek lehet a hatóanyaga: Antacid készítmények Ozmotikus hashajtók (mint emészthetetlen élelmi rost) Étvágycsökkentők (teltségérzetet kelt)
A következő készítménytípusokban segédanyagban fordul elő: Szuszpenziós és emulziós gyógyszerformák (krémek, kenőcsök, paszták, rázókeverékek, linimentumok) stabilizálása, nedvességkötése Hidrogélek létrehozása Tabletták szétesésének elősegítése, kontrollált hatóanyag-leadás biztosítása Mikrokapszulák előállítása
Élettani hatások Laxatív hatás A guargumi vízzel duzzadó élelmi rost, amely emészthetetlen, így a vizet visszatartja a bélben és ozmotikus hashajtóként hat, illetve elősegíti a bélmozgásokat, oldja a székrekedést és segít megelőzni annak olyan szövődményeit, mint a divertikulózis, a Crohn-betegség, a kolitisz és az irritábilisbél-szindróma. A béltartalom megnövekedett mennyisége és csökkent viszkozitása elősegíti a salakanyagok és mérgek ürülését. Mivel a lágyabb széklet gyorsabban halad keresztül a beleken és így hamarabb szabadul a salaktól és a baktériumoktól, a rostos anyag segít fenntartani a belek egészségét, működését. Abszorpciós képességének köszönhetően képes megkötni a mérgeket és baktériumokat (amelyek például fertőzéses hasmenés okozói lehetnek).
2007-es dioxinszennyezés