Агар ( / ˈeɪ ɡ ɑːr / или / ˈ ɑː ɡ ər / ), или агар-агар , — желеобразное вещество , состоящее из полисахаридов , полученных из клеточных стенок некоторых видов красных водорослей , преимущественно из «огонори» ( Gracilaria ) и «тенгуса» ( Gelidiaceae ). [1] [2] В природе агар представляет собой смесь двух компонентов: линейного полисахарида агарозы и гетерогенной смеси более мелких молекул, называемой агаропектином . [3] Он образует опорную структуру клеточных стенок некоторых видов водорослей и высвобождается при кипячении. Эти водоросли известны как агарофиты и принадлежат к типу Rhodophyta (красные водоросли). [4] [5] При обработке пищевого агара удаляется агаропектин, и коммерческий продукт представляет собой по существу чистую агарозу.
Агар использовался в качестве ингредиента десертов по всей Азии, а также в качестве твердого субстрата для питательных сред для микробиологических исследований. Агар можно использовать как слабительное ; средство для подавления аппетита ; веганский заменитель желатина ; _ загуститель для супов ; во фруктовых консервах , мороженом и других десертах; как осветлитель в пивоварении ; и для калибровки бумаги и тканей. [6] [7]
Слово агар происходит от агар-агара , малайского названия красных водорослей ( Gigartina , Eucheuma , [8] Gracilaria ), из которых производят желе. [9] [10] Он также известен как Кантен ( японский :寒天) (от фразы kan -zarashi tokoro ten (寒曬心太) или «агар, подвергающийся воздействию холода»), японский изингласс , китайская трава , цейлонский мох или Джафна . мох . [11] Gracilaria edulis или ее синоним G. lichenoides конкретно называют агал-агалом или цейлонским агаром . [12]
Макроводоросли широко использовались в пищу прибрежными культурами, особенно в Юго-Восточной Азии . [13] На Филиппинах Gracilaria , известная как гуламан (или гуламан дагат ) на тагальском языке , собиралась и использовалась в пищу на протяжении веков, ее ели как свежей, так и сушеной, а также превращали в желе. Самое раннее историческое свидетельство содержится в « Словаре языка тагала» (1754 г.) священников -иезуитов Хуана де Носеда и Педро де Санлукара, где голаман или гуламан определялись как «una yerva, de que se haze conserva a modo de Halea, naze en la mar» («трава, из которой делается варенье, растёт в море»), с дополнительной записью « гиноламан» , обозначающей еду, приготовленную из желе. [14] [15]
Каррагинан , полученный из гусо ( Eucheuma spp.), который также застывает в гелеобразную текстуру, также используется аналогичным образом среди висайских народов и был записан в еще более раннем Diccionario De La Lengua Bisaya, Hiligueina y Haraia de la isla de Panay. y Sugbu y para las demas islas (около 1637 г.) августинского миссионера Алонсо де Ментрида (на испанском языке) . В книге Ментрида описывает гусо как приготовленное до тех пор, пока оно не растает, а затем ему дают застыть в кислое блюдо. [16]
Желеобразные водоросли также на протяжении веков излюблялись и добывались малайскими общинами, живущими на побережьях архипелага Риау и Сингапура в Юго-Восточной Азии. [17]
Утверждается, что применение агара в качестве пищевой добавки в Японии было обнаружено в 1658 году Мино Тародзаэмоном (美濃 太郎左衞門), трактирщиком в нынешнем Фусими-ку, Киото , который, согласно легенде, выбрасывал излишки агара. суп из морских водорослей ( Токоротен ) и заметил, что он загустел позже, после морозной зимней ночи. [18]
Агар впервые подвергся химическому анализу в 1859 году французским химиком Ансельмом Пайеном , получившим агар из морской водоросли Gelidium corneum . [19]
Начиная с конца 19 века агар стали использовать как твердую среду для выращивания различных микробов. Впервые агар был описан для использования в микробиологии в 1882 году немецким микробиологом Вальтером Гессе , ассистентом, работавшим в лаборатории Роберта Коха , по предложению его жены Фанни Гессе . [20] [21] Агар быстро вытеснил желатин в качестве основы микробиологических сред из-за его более высокой температуры плавления, что позволило выращивать микробы при более высоких температурах без разжижения среды. [22]
Благодаря новому использованию агара в микробиологии производство агара быстро возросло. Это производство было сосредоточено в Японии, которая производила большую часть агара в мире до Второй мировой войны. [23] Однако с началом Второй мировой войны многие страны были вынуждены создать собственные предприятия по производству агара, чтобы продолжить микробиологические исследования. [23] Во время Второй мировой войны ежегодно производилось около 2500 тонн агара. [23] К середине 1970-х годов производство во всем мире резко возросло примерно до 10 000 тонн в год. [23] С тех пор производство агара колебалось из-за нестабильности, а иногда и чрезмерного использования популяций морских водорослей. [24]
Агар состоит из смеси двух полисахаридов : агарозы и агаропектина, причем агароза составляет около 70% смеси, а агаропектин - около 30%. [25] Агароза представляет собой линейный полимер, состоящий из повторяющихся звеньев агаробиозы , дисахарида, состоящего из D-галактозы и 3,6-ангидро-L-галактопиранозы. [26] Агаропектин представляет собой гетерогенную смесь более мелких молекул, которые встречаются в меньших количествах и состоят из чередующихся единиц D-галактозы и L-галактозы, сильно модифицированных кислотными боковыми группами, такими как сульфат , глюкуронат и пируват . [27] [25] [26]
Агар проявляет гистерезис , поскольку при смешивании с водой он затвердевает и образует гель примерно при 32–42 °C (305–315 K; 90–108 °F), что называется точкой гелеобразования , и плавится при 85 °C (358 °C). К; 185 °F), что является температурой плавления . [28] Гистерезис агара возникает из-за разницы между температурой точки гелеобразования и температуры плавления. [29] Это свойство обеспечивает подходящий баланс между легкостью плавления и хорошей стабильностью геля при относительно высоких температурах. [30] Поскольку многие научные применения требуют инкубации при температуре, близкой к температуре человеческого тела (37 °C), агар является более подходящим, чем другие затвердевающие агенты, которые плавятся при этой температуре, такие как желатин. [31]
Агар-агар – натуральный растительный аналог желатина . [32] [33] Он белый и полупрозрачный , когда продается в упаковках в виде промытых и высушенных полосок или в виде порошка. [32] [34] Его можно использовать для приготовления желе, [35] пудингов и заварных кремов . [36] При приготовлении желе его варят в воде до растворения твердых веществ. Затем добавляют подсластитель, ароматизатор, краситель, фрукты и/или овощи, и жидкость разливают в формы для подачи в виде десертов и овощных холодцев или смешивают с другими десертами, например слоем желе в торте . [34]
Агар-агар примерно на 80% состоит из пищевых волокон , поэтому может служить регулятором кишечника. [37] Его объемная способность легла в основу модных диет в Азии, например, диеты кантен (японское слово, обозначающее агар-агар [5] ). После приема внутрь кантен увеличивается в три раза и поглощает воду. Это приводит к тому, что потребители чувствуют себя более сытыми.
Одним из применений агара в японской кухне ( вагаси ) является анмицу , десерт, приготовленный из маленьких кубиков агарового желе и подаваемый в миске с различными фруктами или другими ингредиентами. Это также основной ингредиент мидзу ёкан , еще одного популярного японского блюда. В филиппинской кухне его используют для приготовления желейных батончиков в различных закусках гуламана , таких как сагот гуламан , самаламиг , или в десертах, таких как буко пандан , флан с агаром , гало-ореол , желе из фруктового коктейля , а также черный и красный гуламан . в различных фруктовых салатах. Во вьетнамской кухне желе из ароматизированных слоев агар-агара, называемое тхоч , является популярным десертом и часто готовится в декоративных формах для особых случаев. В индийской кухне агар используют для приготовления десертов. В бирманской кухне из агара готовят сладкое желе, известное как кьяук-кьяу . Агаровое желе широко используется в тайваньском пузырьковом чае .
Его можно использовать в качестве дополнения или замены пектина в джемах и мармеладах, в качестве заменителя желатина из-за его превосходных желирующих свойств, а также в качестве укрепляющего ингредиента в суфле и заварных кремах. Другое применение агар-агара - в русском блюде «птичье молоко» ( птичье молоко ), насыщенном желеобразном заварном креме (или мягком безе ), используемом в качестве начинки для торта или глазированном шоколадом в качестве отдельных конфет.
Агар-агар также можно использовать в качестве желирующего агента при осветлении геля — кулинарном методе, используемом для осветления бульонов, соусов и других жидкостей. В Мексике есть традиционные конфеты, сделанные из желатина агара, большинство из них имеют красочную полукруглую форму, напоминающую ломтик дыни или арбуза , и обычно покрыты сахаром. На испанском языке они известны как Dulce de Agar (сладости из агара).
Агар-агар — разрешенная неорганическая/несинтетическая добавка, используемая в качестве загустителя, гелеобразователя, текстуратора, увлажнителя, эмульгатора, усилителя вкуса и абсорбента в сертифицированных органических продуктах питания. [38]
Чашка с агаром или чашка Петри используется в качестве питательной среды , состоящей из смеси агара и других питательных веществ, в которой микроорганизмы, включая бактерии и грибы , можно культивировать и наблюдать под микроскопом. Агар не переваривается многими организмами, поэтому рост микробов не влияет на используемый гель и он остается стабильным. Агар обычно продается в виде порошка, который можно смешать с водой и приготовить так же, как желатин, перед использованием в качестве питательной среды. Питательные вещества обычно добавляются для удовлетворения пищевых потребностей микробного организма , составы которых могут быть «неопределенными», когда точный состав неизвестен, или «определенными», когда точный химический состав известен. Агар часто распределяют с помощью дозатора стерильных сред .
Разные водоросли производят разные типы агара. Каждый агар обладает уникальными свойствами, подходящими для разных целей. Из-за агарозного компонента агар затвердевает. При нагревании агароза может плавиться, а затем затвердевать. Из-за этого свойства их называют «физическими гелями». Напротив, полимеризация полиакриламида является необратимым процессом, и полученные продукты известны как химические гели.
Существует множество различных типов агара, которые поддерживают рост различных микроорганизмов. Разрешительным может быть питательный агар, позволяющий культивировать любые неприхотливые микроорганизмы; Обычно используемым питательным агаром для бактерий является агар Лурии Бертани (LB), который содержит лизогенный бульон , богатую питательными веществами среду, используемую для роста бактерий. [39] Другим требовательным организмам может потребоваться добавление различных биологических жидкостей, таких как лошадиная или овечья кровь, сыворотка, яичный желток и т. д. [40] Чашки с агаром также могут быть селективными и использоваться для стимулирования роста интересующих бактерий и подавления других. Могут быть добавлены различные химические вещества для создания среды, благоприятной для определенных типов бактерий или бактерий с определенными свойствами, но не способствующей росту других. Например, антибиотики могут быть добавлены в экспериментах по клонированию, в ходе которых отбираются бактерии с плазмидой, устойчивой к антибиотикам. [41]
В качестве геля агаровая или агарозная среда является пористой и поэтому может использоваться для измерения подвижности и подвижности микроорганизмов. Пористость геля напрямую связана с концентрацией агарозы в среде, поэтому в зависимости от целей эксперимента можно выбирать различные уровни эффективной вязкости (с «точки зрения» клетки).
Обычный идентификационный анализ включает культивирование образца организма глубоко внутри блока питательного агара. Клетки будут пытаться расти внутри структуры геля. Подвижные виды смогут мигрировать, хотя и медленно, по всему гелю, и тогда можно будет визуализировать скорость проникновения, тогда как неподвижные виды будут демонстрировать рост только вдоль теперь пустого пути, введенного в результате инвазивного первоначального осаждения образца.
Другая установка, обычно используемая для измерения хемотаксиса и хемокинеза, использует анализ миграции клеток под агарозой, при котором слой агарозного геля помещается между популяцией клеток и хемоаттрактантом. Поскольку градиент концентрации развивается в результате диффузии хемоаттрактанта в гель, различные популяции клеток, требующие разных уровней стимуляции для миграции, затем можно визуализировать с течением времени с помощью микрофотографии, когда они туннелируют вверх через гель против силы тяжести вдоль градиента.
Агар исследовательского качества широко используется в биологии растений , поскольку в него при необходимости добавляют смесь питательных веществ и/или витаминов, что позволяет прорастать рассаду в чашках Петри в стерильных условиях (при условии, что семена также стерилизуются). Питательные и/или витаминные добавки для Arabidopsis thaliana являются стандартными для большинства экспериментальных условий. В целом используется питательная смесь Мурасиге и Скуг (MS) и витаминная смесь B5 Гамборга. Раствор 1,0% агар/0,44% MS+витамин dH 2 O подходит для выращивания в средах при нормальных температурах роста.
При использовании агара в любой питательной среде важно знать, что затвердевание агара зависит от pH. Оптимальный диапазон затвердевания составляет от 5,4 до 5,7. [42] Обычно для повышения pH до этого диапазона необходимо применение гидроксида калия. Общая рекомендация составляет около 600 мкл 0,1 М КОН на 250 мл ГМ. Всю эту смесь можно стерилизовать с использованием жидкостного цикла автоклава .
Эта среда хорошо подходит для применения определенных концентраций фитогормонов и т. д. для индуцирования определенных моделей роста, поскольку можно легко приготовить раствор, содержащий желаемое количество гормона, добавить его к известному объему ГМ и автоклавировать как для стерилизации, так и для стерилизации. испарите весь растворитель, который мог быть использован для растворения часто полярных гормонов. Этот раствор гормона/ГМ можно распределить по поверхности чашек Петри, засеянных проросшими и/или этиолированными сеянцами.
Однако эксперименты со мхом Physcomitrella patens показали, что выбор желирующего агента — агара или гельрита — действительно влияет на чувствительность культуры растительных клеток к фитогормонам . [43]
Агар используют:
Гелидиевый агар используется в основном для бактериологических чашек. Агар Gracilaria используется в основном в пищевых целях.
В 2016 году японская компания AMAM разработала прототип коммерческой упаковочной системы на основе агара под названием Agar Plasticity, предназначенной для замены пластиковой упаковки на масляной основе. [48] [49]
Агар изготавливается из морских водорослей и привлекает бактерии.