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
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
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
- Десерты , каррагин , мороженое , сливки, молочные коктейли, йогурты, заправки для салатов, сгущенное молоко
- Соусы : для увеличения вязкости
- Пиво : осветлитель для удаления белков, вызывающих помутнение
- Паштеты и мясные продукты (например, ветчина): заменяют жир, увеличивают удержание воды, увеличивают объем или улучшают нарезку
- Зубная паста : стабилизатор для предотвращения разделения компонентов
- Fruit Gushers : ингредиент в инкапсулированном геле
- Пена для пожаротушения: загуститель, делающий пену липкой.
- Шампунь и косметические кремы: загуститель
- Освежители воздуха гели
- Мраморность : в древнем искусстве мраморности бумаги и ткани использовалась смесь каррагинана, на которую наносили краски или чернила; затем на него кладут бумагу или ткань, впитывая цвета
- Крем для обуви: для увеличения вязкости
- Биотехнология : для иммобилизации клеток и ферментов
- Фармацевтические препараты: используется в качестве неактивного наполнителя в пилюлях и таблетках.
- Соевое молоко и другое растительное молоко : для загущения.
- Диетические газированные напитки : для улучшения текстуры и уменьшения вкусовых качеств.
- Корм для животных
- Лубриканты для личного пользования
- Вегетарианские хот-доги
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
- МакХью, Деннис Дж. Технический документ ФАО по рыболовству 288 - Производство и использование продуктов из промысловых морских водорослей, Глава 3 - Производство, свойства и использование каррагинана , Продовольственная и сельскохозяйственная организация , Рим, 1987 г.
- Гири, Майкл DR Carrageenans , Сайт Seaweed: информация о морских водорослях.