Gôm xanthan – chất gây treo, tăng độ nhớt giả dẻo, nền matrix

Gôm xanthan (E415) là polysaccharid phân tử lượng rất lớn (khoảng 2 triệu) do vi khuẩn Xanthomonas campestris tạo ra khi lên men carbohydrat. Nhờ độ nhớt cao ở nồng độ thấp, tính giả dẻo và độ bền trong khoảng pH, nhiệt độ rộng, đây là chất gây treo, ổn định và tăng độ nhớt phổ biến trong hỗn dịch uống, chế phẩm dùng ngoài, mỹ phẩm và thực phẩm; còn dùng làm nền matrix giải phóng kéo dài.

Thông tin nhanh

Tên khác	Corn sugar gum, polysaccharide B-1459, E415; tên thương mại: Keltrol, Rhodigel, Vanzan NF, Xantural
Tên dược điển	BP, USP-NF: Xanthan gum; Ph.Eur.: Xanthani gummi
Số CAS	11138-66-2
Công thức – khối lượng phân tử	(C₃₅H₄₉O₂₉)_n – khoảng 2 × 10⁶; muối natri, kali hoặc calci
Nhóm chức năng	Chất ổn định, chất gây treo, chất tăng độ nhớt

Cấu trúc

Mỗi đơn vị lặp gồm năm gốc đường: hai glucose, hai mannose, một acid glucuronic. Mạch chính là β-D-glucose nối 1→4, giống cellulose; cứ cách một gốc glucose lại có mạch nhánh trisaccharid (mannose – acid glucuronic – mannose). Phần lớn mannose đầu mạch mang nhóm pyruvat; mannose gần mạch chính mang một nhóm acetyl ở C-6. Chuỗi polymer cứng có thể tồn tại trong dung dịch dạng xoắn đơn, đôi hoặc ba, liên kết lỏng lẻo thành mạng lưới – nguồn gốc của độ nhớt và khả năng gây treo.

Ứng dụng

Chất gây treo, ổn định trong thuốc uống và dùng ngoài; cũng làm chất làm đặc và nhũ hóa. Tương hợp với hầu hết thành phần dược phẩm.
Gel giả dẻo: độ nhớt giảm khi khuấy/lắc (dễ rót, dễ đong) và phục hồi ngay khi ngừng lực – rất phù hợp hỗn dịch uống.
Hiệp đồng lưu biến với magnesi nhôm silicat (tỷ lệ xanthan : silicat tối ưu 1 : 2 đến 1 : 9) và với gôm guar (3 : 7 đến 1 : 9) – giúp giảm lượng gôm cần dùng.
Nền matrix giải phóng kéo dài (kể cả dập thẳng): trương mạnh do hút nước, ăn mòn ít; ví dụ viên diltiazem hydroclorid giải phóng ổn định, ít phụ thuộc pH và tốc độ khuấy.
Thuốc nhỏ mắt: tương tác với mucin giúp kéo dài thời gian lưu trước giác mạc. Tăng độ bám dính sinh học trong chế phẩm âm đạo; tá dược dính cho hệ đưa thuốc đến đại tràng; tá dược cho sấy phun và đông khô.
Thực phẩm (chất keo ưa nước), mỹ phẩm (làm đặc dầu gội).

Mẹo phân tán: loại hạt mịn tan nhanh nhưng khó phân tán hơn loại hạt thô – nên trộn khô với thành phần khác trước. Nhìn chung, tốt nhất hòa tan gôm xanthan vào nước trước rồi mới thêm các thành phần khác.

Mô tả và tính chất

Bột mịn màu kem hoặc trắng, không mùi, trơn chảy tốt.
pH dung dịch 1%: 6,0–8,0; độ nhớt dung dịch 1%: 1200–1600 mPa·s (25 °C); tỷ trọng 1,600 (25 °C); hóa than ở 270 °C.
Tan trong nước lạnh hoặc ấm; thực tế không tan trong ethanol và ether.
Có nhiều cỡ hạt, ví dụ Keltrol CG 100% dưới 180 µm; Keltrol CGF 100% dưới 75 µm; Rhodigel 200 100% dưới 177 µm.
Dược điển (Ph.Eur., USP-NF): độ nhớt ≥ 600 mPa·s; mất khối lượng khi làm khô ≤ 15,0%; tro toàn phần 6,5–16,0%; propan-2-ol tồn dư ≤ 750 ppm; acid pyruvic ≥ 1,5% (USP-NF); giới hạn vi sinh.

Độ ổn định và bảo quản

Ổn định. Dung dịch bền trong khoảng pH 3–12, bền nhất ở pH 4–10 và 10–60 °C; bền với enzym, muối, acid, base.
Dung dịch dưới 1% có thể giảm độ nhớt khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng.
Bảo quản trong bao bì kín, nơi khô mát.

Tương kỵ

Là chất anion – thường tương kỵ với chất diện hoạt, polymer và chất bảo quản cation (gây tủa). Chất diện hoạt anion và lưỡng tính trên 15% cũng gây tủa.
Trong môi trường kiềm mạnh, ion đa hóa trị như calci gây tạo gel hoặc tủa (ngăn bằng chất cô lập glucoheptonat). Borat nồng độ thấp (< 300 ppm) gây tạo gel – tránh bằng cách tăng ion bor hoặc hạ pH dưới 5, hoặc thêm ethylen glycol, sorbitol, mannitol.
Bền với tối đa 60% dung môi hữu cơ trộn lẫn với nước (aceton, methanol, ethanol, propan-2-ol); trên mức này gây tủa hoặc tạo gel.
Tăng mạnh độ nhớt hoặc tạo gel với gôm carob (ceratonia), gôm guar, magnesi nhôm silicat – rõ nhất trong nước khử ion, giảm khi có muối.
Khi phối với dẫn chất cellulose, dùng loại gôm xanthan không chứa cellulase để tránh cắt mạch dẫn chất cellulose.
Tương kỵ với chất oxy hóa, một số màng bao viên, natri carboxymethylcellulose, gel nhôm hydroxyd khô và một số hoạt chất như amitriptylin, tamoxifen, verapamil.

Sản xuất

Lên men hiếu khí thuần chủng carbohydrat bằng Xanthomonas campestris; polysaccharid được thu hồi bằng propan-2-ol, sấy khô và nghiền.

An toàn và thao tác

Dùng rộng rãi trong thuốc uống, dùng ngoài, mỹ phẩm, thực phẩm; ở mức dùng làm tá dược được xem là không độc, không kích ứng.
Theo sách, WHO đặt ADI ước tính đến 10 mg/kg thể trọng. (Ngoài sách) JECFA sau đó xếp gôm xanthan vào nhóm ADI “không xác định” (not specified).
LD₅₀ (uống): chuột cống > 45 g/kg, chó > 20 g/kg; (chuột nhắt, tĩnh mạch) 100–250 mg/kg.
Dùng kính bảo hộ và găng tay khi thao tác.

Tình trạng pháp lý

GRAS tại Mỹ; phụ gia thực phẩm được chấp nhận tại châu Âu (E415).
Có trong FDA Inactive Ingredients Guide (dung dịch, hỗn dịch, viên nén uống; chế phẩm trực tràng, dùng ngoài); có trong thuốc không tiêm được cấp phép tại Anh; có trong danh mục tá dược được chấp nhận của Canada.
Có chuyên luận trong BP, Ph.Eur. và USP-NF (USP-NF có thêm chuyên luận dung dịch gôm xanthan); có tiêu chuẩn trong Food Chemicals Codex.

Chất liên quan: gôm carob (ceratonia), gôm guar.

Nguồn tham khảo

Nội dung được CPC1 biên soạn, tóm lược có chọn lọc từ chuyên luận Xanthan Gum trong:
Rowe R.C., Sheskey P.J., Owen S.C. (chủ biên). Handbook of Pharmaceutical Excipients, ấn bản 5.
Pharmaceutical Press (London) & American Pharmacists Association (Washington DC), 2006.
Bài viết không sao chép nguyên văn tài liệu gốc; các số liệu kỹ thuật được dẫn lại từ tài liệu này.

Ảnh minh họa: thiết kế của CPC1.

Lưu ý: thông tin mang tính tham khảo cho người làm chuyên môn bào chế, dựa trên ấn bản năm 2006.
Tiêu chuẩn chất lượng và tình trạng pháp lý có thể đã thay đổi — luôn đối chiếu dược điển và quy định
hiện hành trước khi sử dụng.