Welan-gom is een microbiële exopolysaccharide met hoog molecuulgewicht, geproduceerd door Alcaligenes-soorten (nu geclassificeerd binnen het geslacht Sphingomonas) door aerobe fermentatie. Het wordt gewaardeerd vanwege zijn uitzonderlijke reologische stabiliteit onder zware omgevingsomstandigheden.
Moleculaire Structuur
Welan-gom bestaat uit een lineaire tetrasacharide herhaaleenheid →4)-β-D-Glcp-(1→4)-β-D-GlcpA-(1→4)-β-D-Glcp-(1→4)-α-L-Rhap-(1→, met een enkele zijketen van α-L-rhamnopyranosyl- of α-L-mannopyranosyl-resten (in een verhouding van ongeveer 2:1) gehecht aan de C-3-positie van de vierde glucose-eenheid. Daarnaast zijn O-acetylgroepen aanwezig met een gemiddelde frequentie van één per herhaaleenheid. Het resulterende polymeer vertoont een molecuulgewicht in het bereik van ongeveer 1–10 × 106 Da en neemt in oplossing een drievoudige dubbele-helix-conformatie aan, gestabiliseerd door uitgebreide waterstofbruggen. Vergeleken met gellan-gom vertoont welan-gom grotere ketenrigheid, toegeschreven aan sterische afscherming van carboxylaatsgroepen door de zijketens.
Productie en Eigenschappen
Welan-gom wordt geproduceerd door fermentatie van glucose of melasse met Alcaligenes sp. ATCC 31555 bij ongeveer 30 °C en pH 6,5–7,0 onder omstandigheden van hoge beluchting, gevolgd door terugwinning door alcoholneerslag om een crèmekleurig poeder te verkrijgen. Door het gehalte aan glucuronzuur gedraagt het polymeer zich als een anionisch polyelektrolyt en vertoont het uitgesproken shear-thinning viscositeit, vloeigrens, thixotropie en visco-elastisch gedrag. Deze eigenschappen zijn superieur aan die van xanthaangom in media met hoge zoutconcentraties zoals pekel en zeewater. Waterige oplossingen blijven stabiel bij temperaturen tot 120 °C, in een breed pH-bereik (2–12) en bij natriumchlorideconcentraties tot 20 %. Varianten met meer mannose-zijketens vertonen hogere opslag- en verliesmoduli.
Biomedische Toepassingen
De gunstige biocompatibiliteit van welan-gom ondersteunt het gebruik in hydrogelformuleringen voor gecontroleerde afgifte van geneesmiddelen en in scaffold-materialen voor tissue engineering. De lage immunogeniciteit maakt toepassing als farmaceutische viscositeitsmodificerende hulpstof mogelijk. De momenteel beperkte beschikbaarheid van klinische gegevens beperkt echter een bredere therapeutische toepassing.