グアーガム

グアーガム

識別子
CAS番号	9000-30-0 はい
ケムスパイダー	なし
ECHA 情報カード	100.029.567
E番号	E412 (増粘剤、…)
ユニ	E89I1637KE はい
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID3020675
プロパティ
密度	25℃で0.8～1.0g/mL
酸性度（p Ka）	5-7
薬理学
ATCコード	A10BX01 ( WHO )
危険
安全データシート（SDS）	製品安全データシート
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 いいえ 確認する （何ですか  ？） はいいいえ インフォボックス参照

グアーガムはグアランとも呼ばれ、グアー豆から抽出されたガラクト マンナン多糖類で、食品、飼料、工業用途で有用な増粘および安定化特性を持っています。^[1]グアー種子は、用途に応じて機械的に殻を剥がされ、水和され、粉砕され、ふるいにかけられます。^[2]通常は、自由に流動するオフホワイトの粉末として生産されます。

グアー豆は主にインド、パキスタン、米国、オーストラリア、アフリカで栽培されています。インドは最大の生産国で、世界生産量の約80％を占めています。^[3]インドでは、ラジャスタン州、グジャラート州、ハリヤナ州が主な生産地域です。米国は過去5年間で4,600〜14,000トンのグアーを生産しました。^{[4] [いつ? ]}テキサスの作付面積は1999年以来、約7,000エーカーから50,000エーカーの間で変動しています。^[5]グアーガムとその派生品の世界生産量は約100万トンです。非食用グアーガムは総需要の約40％を占めています。^[6]

化学的には、グアーガムはガラクトースとマンノースという糖からなるエキソ多糖類です。^[7]骨格はβ1,4結合マンノース残基の直鎖で、マンノースの2つおきにガラクトース残基が1,6結合し、短い側枝を形成しています。グアーガムは80℃（176℉）の温度に5分間耐える能力があります。^[8]

グアーガムは、ガラクトース分岐点が多いため、ローカストビーンガムよりも溶解性が高い。ローカストビーンガムとは異なり、自己ゲル化しない。 ^[9]ホウ砂またはカルシウムはグアーガムを架橋し、ゲル化させる。水中では、非イオン性で親水コロイド状である。イオン強度やpHの影響を受けませんが、極端な pH と温度（50 °C で pH 3など）では分解する。^[9] pH 5～7 の範囲では溶液中で安定している。強酸は加水分解を引き起こし、粘度が低下し、高濃度のアルカリも粘度を低下させる傾向がある。ほとんどの炭化水素溶媒には溶けない。得られる粘度は、時間、温度、濃度、pH、撹拌速度、および使用する粉末ガムの粒子サイズに依存する。温度が低いほど、粘度の上昇率が低くなり、最終粘度が低くなる。80 °C を超えると、最終粘度はわずかに低下する。より細かいグアーパウダーは、より大きな粒子サイズの粗い粉末ガムよりも急速に膨張する。^{[要出典] [10]}

グアーガムは、流動曲線上に明確な低せん断プラトーを示し、強いせん断減粘性を示す。グアーガムのレオロジーは、ランダムコイルポリマーに典型的である。キサンタンガムなどのより剛性の高いポリマー鎖で見られる非常に高い低せん断プラトー粘度は示さない。濃度が1%を超えると非常に^{チキソトロピー性を}示すが、0.3%未満ではチキソトロピー性はわずかである。グアーガムは、キサンタンガムと粘度相乗効果を示す^。グアーガムとミセルカゼインの混合物は^、二相系が形成されるとわずかにチキソトロピー性を示すことがある。^{[ 9] [11]}

グアーガムの用途の1つは、人間や動物用の食品や医薬品の増粘剤です。グルテンを含まないため、焼き菓子の小麦粉の代わりに添加物として使用されます。^{[12] :41}血清コレステロールを低下させ、血糖値を下げる効果があることが示されています。^[13]

グアーガムは他の剤（コーンスターチなど）の約8倍の増粘能力があり、十分な粘度を生み出すのに少量しか必要ないため経済的でもある。^{[説明が必要] [14]}必要量が少ないため、コストが削減される。

^{グアーガムは}粘度に影響を及ぼすほか、流動性、つまり変形性が高いため、レオロジー^特性も良好です。^ホウ素と架橋すると壊れやすいゲル^を形成します。水圧^破砕用のさまざまな多相配合物に使用され、油滴の凝集を防ぐ乳化剤として使用されるもの^や、固体^{粒子の沈殿}や分離を防ぐ^安定剤として使用されるもの^があり ^ます。

水圧破砕法では、砂を含んだ流体を高圧・高流量で石油や天然ガスの貯留層に注入します。これにより貯留層の岩石が割れ、亀裂が開きます。水だけでは薄すぎてプロパント砂を効果的に運ぶことができないため、スラリー混合物を濃くしてプロパントを運ぶ能力を高めるために、グアーガムが成分の 1 つとして加えられます。重要な特性がいくつかあります。1.チキソトロピー性: 流体はチキソトロピー性である必要があります。つまり、数時間以内にゲル化する必要があります。2. ゲル化と脱ゲル化: 望ましい粘度は、数時間で変化します。水圧破砕スラリーを混合する際、ポンプで送りやすいように十分に薄くする必要があります。次に、パイプを流れていくときに、流体はゲル化してプロパントを支え、亀裂の奥深くまで洗い流す必要があります。そのプロセスの後、ゲルが分解され、プロパントを残して水圧破砕流体を回収できるようになります。これには、ゲルの架橋を予測可能な速度で生成し、破壊する化学プロセスが必要です。グアー + ホウ素 + 独自の化学物質は、これら 2 つの目標を同時に達成できます。^{[引用が必要]}

グアーガムは固体/液体界面を介した物質移動を遅らせることで氷結晶の成長を遅らせます。凍結融解サイクル中に優れた安定性を示します。そのため、卵を使わないアイスクリームに使用されます。グアーガムはローカストビーンガムやアルギン酸ナトリウムと相乗効果があります。キサンタンガムと相乗効果がある可能性があります。キサンタンガムと一緒に使用すると、より濃厚な製品（グアーガム0.5％/キサンタンガム0.35％）が生成され、明確な結果を必要としないスープなどの用途に使用されます。^[15]

グアーガムは親水コロイドであるため、ゲルを形成せずに濃厚なペーストを作ったり、ソースやエマルジョン内で水分を結合させたりするのに役立ちます。グアーガムは、冷たい液体や熱い液体を濃くしたり、熱いゲルや軽い泡を作ったり、エマルジョン安定剤として使用できます。グアーガムは、カッテージチーズ、カード、ヨーグルト、ソース、スープ、冷凍デザートに使用できます。グアーガムは食物繊維の優れた供給源でもあり、乾燥重量ベースで80%が可溶性食物繊維です。^[9]

グアーガムは分析により

グアーガムパウダーの規格は次のとおりです。

• HSコード- 130 232 30
• CAS番号.- 9000-30-0
• EEC番号-E 412
• BT番号.- 1302 3290
• EINECS番号- 232-536-8
• Imcoコード- 無害

最終製品の要件に応じて、さまざまな加工技術が使用されます。グアーガムの商業生産では、通常、焙煎、差別的摩擦、ふるい分け、研磨が使用されます。食品グレードのグアーガムは段階的に製造されます。このプロセスでは、グアースプリットの選択が重要です。スプリットはふるいにかけて洗浄し、次にダブルコーンミキサーで浸して予備水和させます。予備水和段階は、最終製品の水和速度を決定するため非常に重要です。浸したスプリットは適度に水分含有量が高く、フレーク化機に通されます。フレーク化したグアースプリットは粉砕され、次に乾燥されます。粉末は回転式スクリーンでふるいにかけられ、必要な粒子サイズになります。大きすぎる粒子は、粘度要件に応じて、メインの超微粒子にリサイクルされるか、別の再粉砕プラントで再粉砕されます。^[要出典]

この段階は、グラインダーの負荷を軽減するのに役立ちます。浸したスプリットは粉砕が困難です。それらを直接粉砕すると、グラインダーでより多くの熱が発生しますが、製品の水分含有量が低下するため、プロセスでは望ましくありません。加熱、粉砕、研磨プロセスにより、殻が胚乳の半分から分離され、精製されたグアースプリットが得られます。さらに粉砕プロセスを経て、精製されたグアースプリットは処理され、粉末に変換されます。スプリット製造プロセスにより、殻と胚芽が生成されます。これは「グアーミール」と呼ばれ、国際市場で牛の飼料として広く販売されています。タンパク質が豊富で、油とアルブミノイドを含み、胚芽に約50％、殻に約25％含まれています。食品グレードのグアーガムパウダーの品質は、粒子サイズ、水分含有量、微生物含有量によって決まります。^[要出典]

製造業者は、粒子サイズ、特定の濃度で生成される粘度、およびその粘度の上昇速度によって、グアーガムの等級と品質を区別しています。粗い目のグアーガムは、通常、粘度の上昇が遅くなりますが、常にそうとは限りません。適度に高い粘度に達することもありますが、到達するまでに時間がかかります。一方、すべての条件が同じであれば、細かい目のグアーガムよりも分散性は優れています。200メッシュなどの細かいメッシュでは、溶解により多くの労力が必要です。^[要出典]酵素修飾、カチオン、ヒドロプロピルグアーなど、グアーガムの改良型は市販されています。^[16]

• 繊維産業 –サイジング、仕上げ、印刷
• 製紙業界 – シート形成、折り畳み、印刷用の表面密度の向上
• 火薬業界 -硝酸アンモニウム、ニトログリセリンなどと混合した防水剤として。
• 製薬業界 – 錠剤の結合剤または崩壊剤として、一部の膨張性下剤の主成分として
• 化粧品およびトイレタリー産業 –歯磨き粉の増粘剤、シャンプーのコンディショナー（通常は化学的に改質されたバージョン^{[どれ？ ]}）
• 水圧破砕法- シェールオイルとガスの採掘産業は、インドとパキスタンで生産されるグアーガムの約90％を消費しています。^[17]

フラクチャリング流体は通常、2 つの主な目的を果たす多くの添加剤で構成されています。1 つ目は、フラクチャの形成とプロパント運搬能力を高めること、2 つ目は地層へのダメージを最小限に抑えることです。フラクチャの形成を助ける添加剤には、ポリマーや架橋剤などの増粘剤、温度安定剤、pH 制御剤、流体損失制御材などがあります。地層へのダメージは、ブレーカー、殺生物剤、界面活性剤を組み込むことで最小限に抑えられます。より適切なゲル化剤は、グアーガム、セルロース、およびそれらの誘導体などの線状多糖類です。

グアーガムは、石油回収率向上 (EOR) の増粘剤として好まれています。グアーガムとその誘導体は、ゲル化したフラクチャリング流体のほとんどを占めています。グアーは他のガムよりも水溶性が高く、ガラクトース分岐点が多いため、より優れた乳化剤でもあります。グアーガムは低せん断粘度を示しますが、せん断減粘性が強いです。非イオン性であるため、イオン強度や pH の影響を受けませんが、中程度の温度 (50 °C で pH 3) では低 pH で分解します。グアーの誘導体は、高温および pH 環境で安定性を示します。グアーを使用すると、非常に高い粘度を実現できるため、フラクチャリング流体のプロパント輸送能力が向上します。グアーは冷水中でかなり急速に水和して、一般に他の親水コロイドよりも低せん断粘度が高い高粘性の擬塑性溶液を生成します。グアーに含まれるコロイド状固体は、フィルターケーキの生成量を減らすことで流体の効率を高めます。プロパントパックの導電性は、グアーガムに含まれるコロイド状固体など、流体損失を優れた方法で制御する流体を利用することで維持されます。

グアーガムはデンプンの最大 8 倍の増粘力があります。グアーガムの誘導体化により、水素結合の減少、水とアルコールの混合物への溶解度の増加、電解質との適合性の改善など、特性が微妙に変化します。これらの特性の変化により、繊維印刷、爆薬、油水破砕アプリケーションなど、さまざまな分野での使用が増えています。

グアー分子は、主に分子間の水素結合により、水圧破砕プロセス中に凝集する傾向があります。これらの凝集物は亀裂を詰まらせて石油の流れを制限するため、石油回収に悪影響を及ぼします。架橋グアーポリマー鎖は、金属-ヒドロキシル複合体を形成することで凝集を防ぎます。最初の架橋グアーゲルは、1960 年代後半に開発されました。架橋には、クロム、アルミニウム、アンチモン、ジルコニウム、およびより一般的に使用されるホウ素など、いくつかの金属添加物が使用されてきました。B(OH)4 の形のホウ素は、2 段階のプロセスでポリマー上のヒドロキシル基と反応し、2 つのポリマー鎖を結合してビスジオール複合体を形成します。

1:1 1,2 ジオール錯体と 1:1 1,3 ジオール錯体は、負に帯電したホウ酸イオンをペンダント基としてポリマー鎖上に配置します。ホウ酸自体はポリマーと錯体を形成しないため、結合したホウ素はすべて負に帯電します。架橋の主な形態は、アニオン性ホウ酸錯体と 2 番目のポリマー鎖に吸着したカチオンとのイオン結合によるものと考えられます。架橋ゲルの開発は、フラクチャリング流体技術における大きな進歩でした。低分子量ストランドを結び付けることによって粘度が向上し、実質的に高分子量ストランドと剛性構造が得られます。架橋剤は、線状ゲルに比べて高いプロパント輸送性能を提供するために線状多糖類スラリーに添加されます。

直鎖グアー鎖が架橋されている場合、グアーゲル化剤の濃度を低くする必要があります。グアー濃度を低くすると、亀裂の破壊がより良く、より完全になることがわかっています。亀裂形成プロセス後の架橋グアーゲルの分解により、地層の浸透性が回復し、石油製品の生産量が増加します。

• 鉱業
• ハイドロシーディング– 種子を持つ「グアータック」の形成^[要出典]
• 医療機関、特に介護施設-嚥下障害のある患者のために液体や食品を濃くするために使用される
• 難燃剤業界 – Phos-Chekの増粘剤として
• ナノ粒子産業 - 銀や金のナノ粒子を製造したり、製薬業界で革新的な薬剤送達メカニズムを開発したりします。
• スライム（おもちゃ）、四ホウ酸ナトリウムで架橋したグアーガムをベースとする

グアーガムの最大の市場は食品業界です。米国では、さまざまな食品用途で許容濃度に異なるパーセンテージが設定されています。^{[18] [19]ヨーロッパでは、グアーガムは}EU食品添加物コードE412を持っています。キサンタンガムとグアーガムは、グルテンフリーのレシピやグルテンフリー製品で最も頻繁に使用されるガムです。

アプリケーションには以下が含まれます:

• 焼き菓子では、生地の収量を増やし、弾力性を高め、食感と保存期間を改善します。また、ペストリーのフィリングでは、フィリング内の水分の「しみ出し」（離液）を防ぎ、ペストリーの皮をカリカリに保ちます。主に、さまざまな種類の全粒粉を使用する低アレルギー性のレシピで使用されます。これらの小麦粉の粘稠度により、発酵によって放出されるガスが逃げるため、グアーガムはこれらの小麦粉の厚みを改善し、通常の小麦粉のように膨らませるために必要です。^[20]
• 乳製品では、牛乳、ヨーグルト、ケフィア、液体チーズ製品の粘度を高め、アイスクリームやシャーベットの均質性と食感を維持するのに役立ちます。植物性ミルクでも同様の目的で使用されます。
• 肉の場合、つなぎとして機能します。
• 調味料では、サラダドレッシング、バーベキューソース、レリッシュ、ケチャップなどの安定性と外観を改善します。
• 缶詰スープでは増粘剤や安定剤として使われます。
• また、乾燥スープ、インスタントオートミール、甘いデザート、ソース入りの缶詰魚、冷凍食品、動物飼料にも使用されます。
• FDAは、腸や食道を膨張させ閉塞させるという報告があるため、グアーガムを減量薬として使用することを禁止した。^[21]
• 牛の飼料としては、^[22]牛乳の生産量の増加と牛乳中の脂肪分の増加が期待できます。

グアーガムは水溶性繊維として膨張性下剤として作用します。いくつかの研究では、コレステロール値を下げる効果があることがわかっています。この低下は、グアーガムに含まれる水溶性繊維の含有量が高いことによるものと考えられています。^[23]

さらに、消化率が低いため、レシピの充填剤として使用することができ、満腹感を与えたり、食事の消化を遅らせたりして、その食事のグリセミック指数を下げるのに役立ちます。 1980年代後半、グアーガムはいくつかの減量薬に使用され、積極的に宣伝されました。米国食品医薬品局は、1つのブランドだけで少なくとも10人の使用者が入院し、1人が死亡したため、水分摂取不足による食道閉塞の報告により、最終的にこれらの薬を回収しました。 ^[24]このため、グアーガムは米国で市販の減量薬に使用することは承認されなくなりましたが、この制限はサプリメントには適用されません。さらに、メタ分析により、グアーガムサプリメントは体重を減らすのに効果的ではないことがわかりました。^[25]

グアーベースの化合物、例えばヒドロキシプロピルグアーは、ドライアイの治療のための人工涙液に使用されている。^[26]

いくつかの研究では、空気中にグアーガムの濃度が存在する産業環境で働く少数の人々に、グアーガムに対するアレルギー反応が生じたことが判明している。空気中の粒子を吸入した人々に共通する有害反応は、職業性鼻炎と喘息であった。^[27]

2007年7月、欧州委員会は、肉、乳製品、デザート、デリカテッセン製品の増粘剤として少量使用されていたグアーガムに高濃度のダイオキシンが検出されたため、加盟国に健康警告を発した。原因は、現在は使用されていない殺虫剤ペンタクロロフェノール（PCP）に汚染されたインド産のグアーガムであることが判明した。 ^[28] PCPにはダイオキシンが含まれており、人間の免疫系にダメージを与える。^[29]