.jpg/1280px-Eucheuma_farming,_Philippines_(5211726476).jpg)
Каррагинаны или каррагинины ( / ˌ k ær ə ˈ ɡ iː n ə n z / KARR -ə- GHEE -nənz ; от ирландского carraigín 'маленькая скала') представляют собой семейство природных линейных сульфатированных полисахаридов . Они извлекаются из красных съедобных морских водорослей . Каррагинаны широко используются в пищевой промышленности из-за их гелеобразующих, загущающих и стабилизирующих свойств. Их основное применение - в молочных и мясных продуктах из-за их прочного связывания с пищевыми белками. Каррагинаны стали многообещающим кандидатом в тканевой инженерии и регенеративной медицине, поскольку они напоминают животные гликозаминогликаны (ГАГ). Они используются для тканевой инженерии , покрытия ран и доставки лекарств . [1]
Каррагинаны содержат 15–40% эфира - сульфата , что делает их анионными полисахаридами. Их можно разделить на три основных класса в зависимости от содержания сульфата. Каппа-каррагинан имеет одну сульфатную группу на дисахарид, йота-каррагинан - две, а лямбда-каррагинан - три. [2]
Распространенной морской водорослью, используемой для производства гидрофильных коллоидов для производства каррагинана, является Chondrus crispus (ирландский мох), представляющий собой темно-красную, похожую на петрушку водоросль, которая растет на камнях. Желатиновые экстракты C. crispus использовались в качестве пищевых добавок примерно с пятнадцатого века. [3] Каррагинан является вегетарианской и веганской альтернативой желатину в некоторых приложениях и используется для замены желатина в кондитерских изделиях и других продуктах питания.
Первое промышленное коммерческое выращивание Eucheuma и Kappaphycus spp. для получения каррагинана было начато на Филиппинах . Крупнейшими мировыми производителями каррагинана являются Филиппины и Индонезия . [4] [5] [6] Каррагинан, наряду с агаром , используется для производства традиционных желейных десертов на Филиппинах , называемых гуламан . [7]
Никакие клинические данные не подтверждают, что каррагинан является небезопасным пищевым ингредиентом, в основном потому, что его судьба после переваривания не определена должным образом. [8]
Каррагинаны — это крупные, очень гибкие молекулы, которые образуют закручивающиеся спиральные структуры. Это дает им возможность образовывать множество различных гелей при комнатной температуре. Они широко используются в пищевой и других отраслях промышленности в качестве загустителей и стабилизаторов .
Все каррагинаны являются высокомолекулярными полисахаридами и в основном состоят из чередующихся 3-связанных β-D-галактопиранозы (G-единиц) и 4-связанных α-D-галактопиранозы (D-единиц) или 4-связанных 3,6-ангидро-α-D-галактопиранозы (DA-единиц), образующих дисахаридную повторяющуюся единицу каррагинанов. [9]
Существует три основных коммерческих класса каррагинана:
Основные различия, которые влияют на свойства каппа-, йота- и лямбда-каррагинана, заключаются в количестве и положении групп сульфата эфира на повторяющихся звеньях галактозы . Более высокие уровни сульфата эфира снижают температуру растворимости каррагинана и производят гели с меньшей прочностью или способствуют ингибированию геля (лямбда-каррагинан).
Многие виды красных водорослей производят различные типы каррагинанов в ходе своего развития . Например, род Gigartina производит в основном каппа-каррагинаны на гаметофитной стадии, а лямбда-каррагинаны на спорофитной стадии. 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 ЕС с номерами E407 или E407a, если присутствует как «обработанная водоросль Eucheuma». [11] Технически каррагинан считается диетическим волокном. [12] [13]
В некоторых частях Шотландии и Ирландии, где он известен под различными местными и родными названиями , Chondrus crispus варят в молоке и процеживают, после чего добавляют сахар и другие ароматизаторы, такие как ваниль, корица, бренди или виски. Конечный продукт представляет собой своего рода желе, похожее на панна котту , тапиоку или бланманже .
Хотя каррагинаны были введены в промышленных масштабах в 1930-х годах, известно, что они использовались в Китае примерно с 600 г. до н. э. (где использовался гигартина ), а в Ирландии — примерно с 400 г. н. э. [14] [15]
Каррагинан, полученный из Eucheuma spp. (сегодня один из основных культивируемых источников каррагинана), известный как гусо или тамбаланг на висайских языках , также традиционно используется в пищу на Филиппинах . Впервые они были записаны в 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]
Наиболее часто используемые источники — Eucheuma cottonii , Kappaphycus alvarezii и Eucheuma spinosum , которые вместе обеспечивают около трех четвертей мирового производства. [ требуется ссылка ] Они растут от поверхности моря до глубины около 2 м (6,6 фута). Водоросли обычно выращивают на нейлоновых лесках, натянутых между бамбуковыми поплавками, и их собирают примерно через три месяца, когда каждое растение весит примерно 1 кг (2,2 фунта).
После сбора водоросли сушат, тюкуют и отправляют производителю каррагинана. Там водоросли измельчают, просеивают для удаления примесей, таких как песок , и тщательно промывают. После обработки горячим щелочным раствором (например, 5–8% гидроксидом калия ) целлюлоза удаляется из каррагинана центрифугированием и фильтрацией . Полученный раствор каррагинана затем концентрируют путем выпаривания . Его сушат и измельчают до спецификации.
Существует три типа промышленной переработки:
Это производится только из E. cottonii или E. spinosum . Сначала сырые водоросли сортируются, а грубые загрязняющие вещества удаляются вручную. Затем водоросли промываются для удаления соли и песка, а затем варятся в горячей щелочи для увеличения прочности геля. Вареные водоросли промываются, сушатся и измельчаются. E. spinosum проходит гораздо более мягкий цикл приготовления, так как он довольно легко растворяется. Продукт называется полуочищенным каррагинаном, филиппинским натуральным сортом, или, в США, он просто подпадает под общую спецификацию каррагинана. [17]
очищенные и промытые водоросли ↓ извлечение ↓ грубая фильтрация → остатки водорослей ↓ тонкая фильтрация → использованные фильтрующие средства ↓ ↓-------------- концентрация --------------↓ приготовление с KCl приготовление со спиртом ↓ ↓ гель прессование восстановление алкоголя ↓ ↓ сушка сушка ↓ ↓ фрезерование фрезерование ↓ ↓ смешивание смешивание ↓ ↓ гель очищенный каррагинан очищенный каррагинан
Существенное отличие в процессе очистки заключается в том, что каррагинан сначала растворяется и фильтруется для удаления остатков клеточной стенки. Затем каррагинан осаждается из прозрачного раствора либо изопропиловым спиртом (пропан-2-ол), либо хлоридом калия. [18]
Существует гибридная технология, в которой водоросли обрабатываются гетерогенно, как в полуочищенном процессе, но для подавления растворения используются спирт или высокие уровни соли. Этот процесс часто используется для южноамериканских водорослей и дает некоторые из преимуществ по стоимости полуочищенной обработки, позволяя при этом обрабатывать более широкий спектр водорослей, однако, естественно низкие уровни целлюлозы в некоторых южноамериканских водорослях позволяют обрабатывать их гетерогенно и по-прежнему продавать в соответствии со спецификацией ЕС для очищенных водорослей.
Существует два основных сорта каррагинана: очищенный (RC) и полуочищенный (SRC). В Соединенных Штатах оба сорта маркируются как каррагинан. В Европейском Союзе очищенный каррагинан обозначается номером E -407, а полуочищенный каррагинан — как E-407a. [11] Очищенный каррагинан имеет максимум 2% для кислотонерастворимого материала и производится путем осаждения спиртом или процесса прессования геля хлоридом калия. Полуочищенный каррагинан имеет гораздо более высокое содержание целлюлозы и производится с помощью менее сложного процесса. Индонезия, Филиппины и Чили являются тремя основными источниками сырья и извлеченного каррагинана.
В США каррагинан разрешен в соответствии с правилами FDA [19] как прямая пищевая добавка и, как правило, считается безопасным [20] при использовании в качестве эмульгатора, стабилизатора или загустителя в пищевых продуктах, за исключением тех стандартизированных пищевых продуктов, которые не предусматривают такого использования. FDA рассмотрело безопасность каррагинана для детской смеси. [21] Европейское управление по безопасности пищевых продуктов пришло к выводу, что «нет никаких доказательств каких-либо неблагоприятных последствий для людей от воздействия пищевого каррагинана или того, что воздействие деградированного каррагинана при использовании пищевого каррагинана происходит». [22] Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам заявил в обзоре от июля 2014 года, «что использование каррагинана в детской смеси или смеси для специальных медицинских целей в концентрациях до 1000 мг/л не вызывает беспокойства». [23]
Хотя Национальная органическая программа США (NOP) добавила каррагинан в свой Национальный список добавок, разрешенных к включению в органические продукты питания в 2003 году [24] и повторно разрешила его в 2008 году [25], отметив его как «критически важный для органического производства и операций по обработке», [26] 18 ноября 2016 года Национальный совет по органическим стандартам NOP (NOSB) проголосовал за рекомендацию исключить каррагинан из Национального списка. [27] 4 апреля 2018 года Служба сельскохозяйственного маркетинга (AMS) ( USDA ) объявила о возобновлении внесения каррагинана в Национальный список, что позволяет продолжать его 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... AMS обнаружила достаточные доказательства в публичных комментариях к NOSB, что каррагинан по-прежнему необходим для обработки сельскохозяйственной продукции из-за отсутствия полностью натуральных заменителей (§ 6517(c)(1)(ii)). Каррагинан имеет особые применения в ряде сельскохозяйственных продуктов, и публичные комментарии сообщили, что потенциальные заменители неадекватно воспроизводят функции каррагинана в широком спектре использования. Таким образом, каррагинан продолжает соответствовать критериям OFPA для включения в Национальный список. [28]
Использование каррагинана в детских смесях запрещено в ЕС из соображений предосторожности, но разрешено в других продуктах питания. [29] В 2018 году Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) сообщило, что безопасность каррагинана в пищевых продуктах составляет 75 мг/кг веса тела в день. [8]
В Великобритании Агентство по пищевым стандартам отозвало сладости, содержащие каррагинан, заявив, что каррагинан «не допускается в качестве ингредиента в желейных кондитерских изделиях, поскольку он представляет опасность удушья» [30] .
В обзоре 2015 года Объединенный комитет экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций и Всемирной организации здравоохранения по пищевым добавкам сообщил об использовании каррагинана в детской смеси, заявив, что эта добавка «не вызывает беспокойства» как продукт специального медицинского назначения при концентрациях до 1000 миллиграммов на литр . [31]
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 во время и после пищеварения, а также на любых последующих метаболитах. [8] [32]