Каррагинан - Carrageenan

Каррагинаны или carrageenins ( / ˌ к Aer ə ɡ я п ə п г / Карр-ə-джи-nənz , от ирландского carraigín , «Little Rock») представляют собой семейство природных линейных сульфатированных полисахаридов , которые извлекаются из красных съедобных морских водорослей . Самыми известными и до сих пор наиболее важными красными водорослями, используемыми для производства гидрофильных коллоидов для производства каррагинана, являются Chondrus crispus (ирландский мох), темно-красное растение, похожее на петрушку, которое растет прикрепленным к камням. Каррагинаны широко используются в пищевой промышленности из- за их желирующих, загущающих и стабилизирующих свойств. Их основное применение - молочные и мясные продукты из-за их сильного связывания с пищевыми белками. В последние годы каррагинаны стали многообещающим кандидатом в тканевой инженерии и регенеративной медицине, поскольку они напоминают нативные гликозаминогликаны (ГАГ). Они в основном используются для тканевой инженерии, покрытия ран и доставки лекарств.

Каррагинаны содержат 15-40% сульфатов сложного эфира , что делает их анионными полисахаридами. Их можно в основном разделить на три различных класса в зависимости от содержания в них сульфатов. Каппа-каррагинан имеет одну сульфатную группу на дисахарид, йота-каррагинан - две, а лямбда-каррагинан - три.

Желатиновые экстракты водорослей Chondrus crispus использовались в качестве пищевых добавок примерно с пятнадцатого века. Каррагинан является вегетарианской и веганской альтернативой желатину в некоторых применениях или может использоваться для замены желатина в кондитерских изделиях. Там нет клинических доказательств для каррагинан в качестве небезопасного пищевого ингредиента, в основном потому , что его судьба после переваривания недостаточно определена.

Первое коммерческое выращивание из Eucheuma и Kappaphycus SPP. каррагинан был разработан на Филиппинах . Крупнейшими производителями каррагинана в мире являются Филиппины и Индонезия . Каррагинан, наряду с агаром , используется для производства традиционных желейных десертов на Филиппинах, называемых гуламан .

Характеристики

Молекулярные структуры различных типов каррагинана

Каррагинаны - это большие, очень гибкие молекулы, которые образуют закрученные спиральные структуры. Это дает им возможность образовывать различные гели при комнатной температуре. Они широко используются в пищевой и других отраслях промышленности в качестве загустителей и стабилизаторов .

Все каррагинаны представляют собой высокомолекулярные полисахариды и в основном состоят из чередующихся 3-связанных bD-галактопиранозы (G-звенья) и 4-связанных aD-галактопиранозы (D-звенья) или 4-связанных 3,6-ангидро- aD-галактопираноза (DA-единицы), образующая дисахаридную повторяющуюся единицу каррагинанов.

Существует три основных коммерческих класса каррагинана:

  • Каппа образует прочные жесткие гели в присутствии ионов калия и вступает в реакцию с молочными белками. Его получают в основном из Kappaphycus alvarezii .
  • Йота образует мягкие гели в присутствии ионов кальция. Его получают в основном из Eucheuma denticulatum .
  • Лямбда не образует геля и используется для загущения молочных продуктов.

Основные различия, которые влияют на свойства каппа, йота и лямбда каррагинана, заключаются в количестве и положении сложноэфирных сульфатных групп на повторяющихся звеньях галактозы . Более высокие уровни сульфата сложного эфира понижают температуру растворимости каррагинана и дают гели с более низкой прочностью или способствуют ингибированию геля (лямбда-каррагинан).

Многие виды красных водорослей производят различные типы каррагинанов на протяжении истории своего развития . Например, род Gigartina производит в основном каппа-каррагинаны на стадии гаметофита и лямбда-каррагинаны на стадии спорофита .

Все они растворимы в горячей воде, но в холодной воде растворимы только лямбда-форма (и натриевые соли двух других).

При использовании в пищевых продуктах каррагинан имеет добавку Е ЕС с номерами E407 или E407a, когда он присутствует как «обработанные морские водоросли eucheuma». Технически каррагинан считается диетическим волокном.

В некоторых частях Шотландии и Ирландии, где он известен под множеством местных и местных названий , Chondrus crispus варят в молоке и процеживают до добавления сахара и других ароматизаторов, таких как ваниль, корица, бренди или виски. Конечный продукт представляет собой разновидность желе, похожего на паннакотту , тапиоку или бланманже .

Производство

Eucheuma denticulatum выращивают для получения йота-каррагинана при выращивании вне дна в Танзании

Хотя каррагинаны были введены в промышленном масштабе в 1930-х годах, они были впервые использованы в Китае около 600 г. до н.э. (где использовалась гигартина ), а в Ирландии около 400 г. н.э. желатин каррагин можно приготовить путем кипячения 5 унций (140 г) промытого ирландского мха. в 8 имп. квартах (9,1 л) воды в течение 10 минут, перемешивая смесь по мере ее кипения. В горячий напиток быстро добавляют 2 имп. Кварты (2,3 л) холодной воды и после того, как смесь остынет, процеживают через ткань. Затем его охлаждают в течение 24 часов, за это время он становится студенистым.

По состоянию на 2011 год мировые продажи каррагинана оценивались в 640 миллионов долларов. Крупнейшим производителем промышленного каррагинана были Филиппины , где культивируемые водоросли производят около 80% мировых поставок, в то время как Китай является основным экспортером на мировые рынки в США и Европе. Наиболее часто используемыми источниками являются E. cottonii ( Kappaphycus alvarezii , K. striatum ) и E. spinosum ( Eucheuma denticulatum ), которые вместе обеспечивают около трех четвертей мирового производства. Они растут с поверхности моря на глубину около 2 метров. Морские водоросли обычно выращивают на нейлоновых стропах, натянутых между бамбуковыми поплавками, и собирают их примерно через три месяца, когда каждое растение весит примерно 1 кг.

Cottonii Е. сорт был классифицирован как Kappaphycus Cottonii по Максвеллу Доти (1988), тем самым вводя род Kappaphycus , на основе phycocolloids производства (а именно каппа - каррагинан).

После сбора водоросли сушат, упаковывают в тюки и отправляют производителю каррагинана. Там водоросли измельчают, просеивают для удаления примесей, таких как песок , и тщательно промывают. После обработки горячим раствором щелочи (например, 5–8% гидроксидом калия ) целлюлозу удаляют из каррагинана центрифугированием и фильтрацией . Полученный раствор каррагинана затем концентрируют упариванием . Его сушат и измельчают в соответствии со спецификацией.

Различают три типа промышленной переработки:

Полурафинированный

Это выполняется только с использованием E. cottonii или E. spinosum . Сырой сорняк сначала сортируется, а неочищенные загрязнения удаляются вручную. Затем сорняк промывают для удаления соли и песка, а затем варят в горячей щелочи для увеличения прочности геля. Приготовленную травку промывают, сушат и измельчают. E. spinosum проходит гораздо более мягкий цикл приготовления, так как растворяется довольно легко. Продукт называется полурафинированным каррагинаном, филиппинским натуральным сортом, или, в США, он просто подпадает под общие спецификации каррагинана.

                           cleaned and washed seaweed 
                                   ↓
                                extraction
                                   ↓
                             coarse filtration   → seaweed residue
                                   ↓ 
                              fine filtration    → used filter aids
                                   ↓
            ↓-------------- concentration --------------↓
   preparation with KCl                        preparation with alcohol
            ↓                                           ↓
       gel pressing                                alcohol recovery 
            ↓                                           ↓
         drying                                      drying
            ↓                                           ↓ 
         milling                                     milling 
            ↓                                           ↓ 
         blending                                    blending
            ↓                                           ↓
    gel refined carrageenan                     refined carrageenan

Изысканный

Существенная разница в процессе очистки заключается в том, что каррагинан сначала растворяется и фильтруется для удаления остатков клеточной стенки. Затем каррагинан осаждают из прозрачного раствора либо изопропанолом, либо хлоридом калия.

Смешанная обработка

Гибридная технология, в которой водоросли обрабатываются неоднородно, как в полуочищенном процессе, существует, но для подавления растворения используются спирт или высокие уровни соли. Этот процесс часто используется для южноамериканских морских водорослей и дает некоторые из рентабельности полуочищенной обработки, позволяя обрабатывать более широкий спектр морских водорослей, однако естественный низкий уровень целлюлозы в некоторых южноамериканских водорослях позволяет обрабатывать их гетерогенно и все еще будет продаваться в соответствии с уточненными спецификациями ЕС.

Оценки

Существует два основных сорта каррагинана: очищенный каррагинан (RC) и полуочищенный каррагинан (SRC). В Соединенных Штатах оба сорта обозначаются как каррагинан. В Европейском Союзе очищенный каррагинан обозначается номером E E-407, а полуочищенный каррагинан - E-407a. Рафинированный каррагинан содержит максимум 2% нерастворимого в кислоте материала и производится путем осаждения спиртом или прессования геля хлорида калия. Полурафинированный каррагинан содержит гораздо более высокий уровень содержания целлюлозы и производится менее сложным способом. Индонезия, Филиппины и Чили - три основных источника сырья и экстрагированного каррагинана.

Использование и приложения

Продукты питания и другое домашнее использование

Нормативный статус

В США каррагинан разрешен в соответствии с правилами FDA в качестве прямой пищевой добавки и считается безопасным при использовании в количестве, необходимом в качестве эмульгатора, стабилизатора или загустителя в пищевых продуктах, за исключением тех стандартизированных пищевых продуктов, которые не предусматривают такое использование. FDA также провело проверку безопасности каррагинана в детских смесях. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов пришло к выводу, что «нет никаких доказательств каких-либо неблагоприятных последствий для людей от воздействия пищевого каррагинана или о том, что происходит воздействие разложенного каррагинана в результате использования пищевого каррагинана», Более того, совместный эксперт ФАО / ВОЗ Комитет по пищевым добавкам заявил в обзоре каррагинана в июле 2014 года, «что использование каррагинана в детских смесях или смесях для специальных медицинских целей в концентрациях до 1000 мг / л не вызывает беспокойства».

Хотя Национальная органическая программа (NOP) добавила каррагинан в свой Национальный список добавок, разрешенных для включения в органические продукты питания в 2003 году, и пересмотрела и повторно разрешила его в 2008 году, отметив его как «критически важный для органического производства и операций по переработке», в ноябре 18 ноября 2016 года Национальный совет по органическим стандартам NOP (NOSB) проголосовал за то, чтобы рекомендовать исключить каррагинан из Национального списка добавок, разрешенных в производстве органических продуктов питания.

4 апреля 2018 года Служба сельскохозяйственного маркетинга (AMS) ( USDA ) опубликовала документ, в котором объявляется об обновлении каррагинана в Национальном списке, что разрешает его дальнейшее использование в пищевых продуктах. В документе говорится: «NOSB рекомендовал удалить каррагинан, поскольку они определили, что альтернативные материалы, такие как геллановая камедь, гуаровая камедь или ксантановая камедь, доступны для использования в органических продуктах», продолжая: «AMS нашла достаточные доказательства в публичных комментариях к NOSB. что каррагинан по-прежнему необходим для обработки сельскохозяйственных продуктов из-за недоступности полностью натуральных заменителей (§ 6517 (c) (1) (ii)). Каррагинан находит особое применение во множестве сельскохозяйственных продуктов, и в комментариях общественности сообщается, что потенциальные заменители неадекватно воспроизводят функции каррагинана в широком диапазоне использования. Таким образом, каррагинан продолжает соответствовать критериям OFPA для включения в Национальный список ». Правило вступило в силу 29 мая 2018 года.

В 2015 обзоре, Объединенный экспертный комитет Продовольственной и сельскохозяйственной организации в Организации Объединенных Наций и Всемирной организации здравоохранения по пищевым добавкам выпустила технический отчет в 2015 году на использовании каррагинана в детской смеси и обнаружили , что добавка была «не вызывает беспокойства «в детских смесях в качестве пищевых продуктов для специальных медицинских целей в концентрациях до 1000 миллиграммов на литр . Использование каррагинана в детских смесях, органических или иных, запрещено в ЕС из соображений предосторожности, но разрешено в других продуктах питания. В 2018 году Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) сообщило, что безопасность каррагинана в пищевых продуктах основана на ДСП 75 мг / кг массы тела в день.

В Великобритании Агентство по пищевым стандартам выпустило отзыв продукта для конфет, содержащих каррагинан, заявив, что каррагинан «не разрешен в качестве ингредиента в желейных кондитерских изделиях, поскольку он представляет опасность удушья».

Исследование токсичности

По состоянию на 2018 год каррагинан считался нетоксичным при определенных уровнях потребления (75 мг / кг массы тела в день), хотя рекомендовались дальнейшие исследования, в основном сосредоточенные на судьбе каррагинана и его метаболитов во время и после пищеварения.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки