Pupenių lipai

Pupenių lipai
Sisteminis (IUPAC) pavadinimas
CAS numeris	9000-30-0
PubChem	23676745
EINECS	232-536-8
Cheminė formulė	C18H30O15 (monomero)
Molinė masė	486,42 g mol^−1 (monomero)
Rūgštingumas (pKa)
Bazingumas (pKb)
Valentingumas
Fizinė informacija
Tankis
Išvaizda
Lydymosi t°
Virimo t°
Lūžio rodiklis (nD)
Klampumas
Tirpumas H2O
Šiluminis laidumas
Farmakokinetinė informacija
Metabolizmas
Pusamžis
Pavojus
MSDS
NFPA 704
Žybsnio t°
Užsiliepsnojimo t°
LD50
Struktūra
Kristalinė struktūra
Molekulinė forma
Dipolio momentas
Simetrijos grupė
Termochemija
Giminingi junginiai
Giminingi polisacharidai
Giminingi junginiai
Giminingos grupės

Pupenių lipai (angl. guar gum), guaranas (angl. guaran), E412 – ankštinio augalo kampuotosios pupenės sėklų lipai, kurių pagrindinė medžiaga yra . Pupenių sėklos išlukštenamos, sumalamos, sijojamos, ir iš gautų miltelių gaunami pupenių lipai. Lipai paprastai būna birių balkšvų miltelių pavidalo.

Auginimas

Kampuotosios pupenės daugiausia auginamos Indijoje ir Pakistane, taip pat JAV, Kinijoje, Australijoje ir Afrikoje. Indija kasmet užaugina 2,5-3,5 milijonus tonų pupenių, Tai apie 80% pasaulio pupenių produkcijos.

Indijoje pagrindiniai pupenių auginimo regionai yra Radžastanas, Gudžaratas ir Harjana. Jodhpur, Sri Ganganagar ir Hanumangarh Radžastane yra svarbūs prekybos pupenėmis centrai. Hanumangarh ir Ganganagar vietovėse auginamos aukščiausios kokybės pupenės, iš kurių gaunami sparčiai hidratuojami lipai (angl. Fast-Hydrating Guar.

JAV per paskutinius 5 metus užaugindavo nuo 4600 iki 14000 tonų pupenių. Vakarų Teksase paskutinius 50 m. augina iki 50 tūkst. akrų pupenių.

Pasaulinė pupenių lipų ir jų darinių produkcija yra apie 1 mln. tonų. Panaudojimas pramonėje sudaro apie 70% visos lipų paklausos. Dauguma lipų sunaudojama kaip propantus suspenduojanti medžiaga hidraulinio ardymo procesuose. 2012 m. pupenių kainos padidėjo 900-1000%. Pagrindinė šio kainų kilimo priežastis buvo atsargų kaupimas, vykdytas tokių naftos gavybos kompanijų kaip „Halliburton“ ir „Schlumberger“, ir baimė, kad neužteks pupenių lipų gręžiniams, nes Radžastane sausros. 2013 m. Indijoje pupenėmis buvo užsėti itin dideli plotai – jie padidėjo 21% ir buvo jau 10,6 milijonų akrų. Radžastanas, Harjana ir Gudžaratas – trys pagrindinės pupenes auginančios Indijos valstijos – pupenėmis užsėtais plotais viršijo jų žemės ūkio departamentų numatytus planus. Netradiciniai pupenių augintojai kitose Indijos valstijose 2013 m. taip pat susidomėjo pupenėmis.

Savybės

Cheminė sudėtis

Pupenių lipai yra polisacharidas, sudarytas iš monosacharidų ir . Skeletinė dalis yra tiesi grandinė iš β 1,4 sujungtų manozės liekanų, kur prie kas antros manozės 1,6 ryšiais prijungtos manozės liekanos, sudarančios trumpas šonines šakas.

Tirpumas ir klampumas

Pupenių lipai yra tirpesni nei saldžiosios ceratonijos lipai ir geresnis stabilizatorius, nes turi daugiau atsišakojančių galaktozės šakų. Pupenių lipai taip pat nėra savaime sudarantys gelį, kaip kad ceratonijų lipai. Tačiau paveikus boraksu ar kalciu pupenių lipų molekulės tinklėja ir sudaro gelį. Vandenyje šie lipai yra nejoniniai ir hidrokoloidiniai. Jų neveikia tirpalo ar pH, tačiau jie degraduoja esant kraštutiniam pH ir temperatūrai (t. y., pH 3, kai temperatūra 50 °C). Pupenių lipai lieka stabilūs, kai tirpalų pH >5-7. Stiprios rūgštys sukelia hidrolizę ir naikina klampumą. Stiprūs šarmai didelėmis koncentracijomis irgi linkę mažinti klampumą. Lipai netirpūs daugelyje angliavandenilinių tirpiklių.

Pupenių lipai pasižymi didele struktūrine klampa. Jie yra labai tiksotropiniai, kai koncentracija viršija 1%, o kai ši mažesnė už 0,3%, yra menka. Pupenių lipų klampumas yra sinergiškas su . Pupenių lipų ir micelinio mišiniai gali būti menkai tiksotropiniai.

Tirštinimas

Pepenių lipai ekonomiški, nes beveik 8 kartus geriau tirština vandenį negu kukurūzų krakmolas. Jo reikia labai nedaug, kad išgauti pakankamą klampumą. Jie gali būti panaudoti daugiafaziuose dariniuose:

• kaip emulsiklis, nes padeda aliejaus lašeliams nesusilieti, ir/ar
• kaip stabilizatorius, nes padeda kietoms dalelėms nenusėsti.

Ledo kristalų augimas

Pupenių lipai lėtina ledo kristalų augimą, nes nespecifiškai lėtina medžiagų pernašą kietos ir skystos fazių skiriamajame paviršiuje. Šie lipai gerai stabilizuoja net keičiantis užšąlimo ir tirpimo ciklams.

Gamyba

Lipų gamybos technologija priklauso nuo to, kokio produkto reikia. Komercinėje gamyboje naudojami tokie etapai, kaip kepinimas, diferencinis trynimas, sijojimas ir poliravimas.

Maistinės kokybės pupenės perdirbamos etapais. Svarbi skaldytų pupenių sėklų atranka. Iš skaldytų sėklų atrenkamos tinkamiausios, po to mirkomos. Pradinio mirkymo stadija labai svarbi, nes nuo jos priklauso galutinio produkto hidratacijos sparta.

Pakankamai išmirkytos skaldytos sėklos apdirbamos smulkinimo įrenginiu (angl. flaker). Smulkintos puselės sumalamos ir džiovinamos. Gauti milteliai sijojami sukamais sietais, kad miltelių dalelės būtų reikiamo dydžio. Per stambios dalelės smulkinamos pakartotinai.

Smulkinimas sumažina malimo įrenginio apkrovą, nes jei puselės būtų malamos tiesiogiai, malimo metu išsiskirianti šiluma sumažintų galutinio produkto hidratacijos gebą.

Iš sveikų sėklų gaminant skaldytas gaunami šalutinis produktas – luobelės ir gemalai, kurie vadinami angl. guar meal 'pupenių miltai'. Tarptautinėje rinkoje jie parduodami kaip galvijų pašaras. Pupenių miltai turi daug baltymų, taip pat turi aliejų.

Pupenių lipai (E412) yra svarbus natūralus maisto priedas, turintis didelę mitybinę vertę. Maistinių pupenių lipų miltelių kokybė apibūdinama dalelių dydžiu, hidratacijos sparta, suteikiamu klampumu, mikrobiniu neužterštumu. Rupaus malimo pupenių lipai paprastai klampumą didina lėčiau, bet lengviau išmaišomi, nei smulkaus malimo lipai.

Komercinėje rinkoje pardavinėjami ir modifikuoti pupenių lipai – apdoroti fermentais, katijoniniai ir hidropropilinti pupenių lipai.

Pramoninis panaudojimas

• Tekstilės pramonė – , ir marginimas
• popieriaus pramonė – pagerina lapų formatavimą, lankstymą, sutankina paviršių spausdinimui
• Sprogstamųjų medžiagų pramonė – naudojami kaip atsparumą vandeniui didinantis priedas, maišomi į amonio nitratą, nitrogliceriną ir pan.
• Farmacinė pramonė – kaip rišiklis tablečių gamyboje ar kaip jų irimą spartinanti medžiaga; kaip ingredientas liuosuojančių vaistų gamyboje
• Kosmetikos ir higienos reikmenų pramonė – kaip tirštiklis dantų pastose, kondicionierius
• Dujų ir naftos gavyba – naudojamas hidrauliniame ardyme, tam sunaudojama apie 90% Indijoje ir Pakistane išgaunamų pupenių lipų
• – tyrės su sėklomis sudarymui
• Slauga - kaip skysčių ir maisto tirštiklis pacientams su sutrikusiu rijimu
• gamyba - kaip tirštiklis preparate
• Nanodalelių gamyba - sidabro ir aukso nanodalelių gamyba, vaistų įvedimo nanotechnologijos

Maisto gamyba

Tradicinė didelė pupenių lipų rinka yra maisto pramonė. Įstatymiškai numatytos leidžiamos lipų koncentracijos maiste, pvz., JAV. Europoje pupenių lipams suteiktas kodas E412. ir pupenių lipai yra dažniausiai maiste naudojami lipai.

Pupenių lipų panaudojimo būdai:

• Kepiniai – Didina tešlos išeigą, stangrumą, gerina tekstūrą, pailgina .
• Kepinių įdarai – Stabdo „ašarojimą“ (), todėl kepinio plutelė išlieka traški.
• Visų grūdo dalių duonos produktai – Tešlos iš visų grūdo dalių miltų pasižymi prastu kildinimo dujų sulaikymu. Pupenių lipų priedas gerina tokias tešlas ir leidžia joms kilti kaip ir tešloms iš paprastų miltų.
• Pieno produktai – Tirštinamas pienas, jogurtas, kefyras. Palaikomi ledų ir vienalytiškumas ir tekstūra. Lipai tiem patiems tikslams naudojami ir augaliniuose pieno produktuose (sojos, kokoso).
• – Naudojami kaip rišiklis.
• – Gerina mišrainių užpilų, padažų, kečupų ir pan. stabilumą ir išvaizdą.
• Konservuotos sriubos – Naudojami kaip tirštiklis ir stabilizatorius.
• Taip pat naudojami sausosiose sriubose, dehidratuotose košėse, saldžiuosiuose desertuose, konservuotuose žuvų produktuose ir pan.

Nuorodos

1. (PDF). Suarchyvuotas originalas (PDF) 2007-09-27. Nuoroda tikrinta 2011-04-18.
2. http://www.linkedin.com/profile/view?id=190119006&trk=nav_responsive_tab_profile
3. Guar in West Texas
4. 2014 Guar Gum Report: India http://www.threeheadedlion.com/guargum.html 2014-07-09 iš Wayback Machine projekto.
5. http://www.guarindian.com 2014-04-08 iš Wayback Machine projekto.
6. Martin Chaplin "Water Structure and Behavior: Guar Gum". April 2012. London South Bank University
7. foodproductdesign.com
8. Ashford's Dictionary of Industrial Chemicals, Third edition, 2011, page 4770
9. Ram Narayan (2012 m. rugpjūčio 8 d). . RegBlog. . Suarchyvuotas originalas 2012-08-22. Nuoroda tikrinta 15 August 2012.
10. . Ssseeds.com. Suarchyvuotas originalas 2011-02-26. Nuoroda tikrinta 2011-04-18.
11. fda.gov- Food additive list 2008-02-21 iš Wayback Machine projekto.
    Maximum Usage Levels Permitted- Guar gum
12. Source: . Guar Gum Nutrition Label. Bloomingdale, IL: n.p., n.d.