Каррагинан
Каррагинаны или каррагинаны ( / ˌ k ær ə ˈ ɡ iː n ə n z / KARR -ə- GHEE -nənz ; от ирландского carraigín «маленький камень») — семейство природных линейных сульфатированных полисахаридов , которые извлекаются из красных съедобных морских водорослей . Каррагинаны широко используются в пищевой промышленности благодаря своим желирующим, загущающим и стабилизирующим свойствам. Их основное применение — молочные и мясные продукты из-за их прочного связывания с пищевыми белками. В последние годы каррагинаны стали многообещающим кандидатом в тканевой инженерии и регенеративной медицине, поскольку они напоминают нативные гликозаминогликаны (ГАГ). В основном их использовали для тканевой инженерии, покрытия ран и доставки лекарств. [1]
Каррагинаны содержат 15–40% сложноэфирно - сульфатных соединений, что делает их анионными полисахаридами. В основном их можно разделить на три разных класса в зависимости от содержания в них сульфатов. Каппа-каррагинан имеет одну сульфатную группу на дисахарид, йота-каррагинан — две, а лямбда-каррагинан — три. [2]
Распространенной красной морской водорослью, используемой для производства гидрофильных коллоидов для производства каррагинана, является Chondrus Crispus (ирландский мох), темно-красная водоросль, похожая на петрушку, которая растет, прикрепляясь к камням. Желатиновые экстракты морских водорослей Chondrus Crispus использовались в качестве пищевых добавок примерно с пятнадцатого века. [3] Каррагинан в некоторых случаях является вегетарианской и веганской альтернативой желатину , поэтому его можно использовать для замены желатина в кондитерских изделиях и других продуктах питания. нет , главным образом потому, что его судьба после переваривания не определена должным образом. Клинических доказательств того, что каррагинан является небезопасным пищевым ингредиентом, [4]
Первое коммерческое выращивание видов Eucheuma и Kappaphycus в промышленных масштабах . каррагинан был разработан на Филиппинах . Крупнейшими мировыми производителями каррагинана являются Филиппины и Индонезия . [5] [6] [7] Каррагинан вместе с агаром используются для производства традиционных желейных десертов на Филиппинах, называемых гуламан . [8]
Характеристики
[ редактировать ]
Каррагинаны — это большие, очень гибкие молекулы, образующие извилистые 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-связных β-D-галактопиранозы (G-единицы) и 4-связных α-D-галактопиранозы (D-единицы) или 4-связных 3,6- ангидро-α-D-галактопираноза (DA-единицы), образующая дисахаридную повторяющуюся единицу каррагинанов. [9]
Существует три основных коммерческих класса каррагинана:
- Каппа образует прочные, жесткие гели в присутствии ионов калия и реагирует с молочными белками. Его получают в основном из Kappaphycus alvarezii . [10]
- Йота образует мягкие гели в присутствии ионов кальция. Его производят в основном из Eucheuma denticulatum . [10]
- Лямбда не образует гель и используется для загущения молочных продуктов.
Основными различиями, влияющими на свойства каппа-, йота- и лямбда-каррагинана, являются количество и положение сложноэфирных сульфатных групп на повторяющихся единицах галактозы . Более высокие уровни сульфата сложного эфира снижают температуру растворимости каррагинана и приводят к образованию гелей меньшей прочности или способствуют ингибированию гелеобразования (лямбда-каррагинан).
производят различные типы каррагинанов Многие виды красных водорослей в ходе 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-формы (и натриевые соли двух других).
При использовании в пищевых продуктах каррагинан имеет E под добавку номером E407 или E407a, если он присутствует в виде «обработанных морских водорослей эвхеума». [11] Технически каррагинан считается пищевой клетчаткой. [12] [13]
В некоторых частях Шотландии и Ирландии, где он известен под различными местными и местными названиями , Chondrus Crispus варят в молоке и процеживают перед добавлением сахара и других ароматизаторов, таких как ваниль, корица, бренди или виски. Конечный продукт представляет собой своего рода желе, похожее на панна котту , тапиоку или бланманже .
Производство
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( октябрь 2023 г. ) |
Хотя каррагинаны были представлены в промышленных масштабах в 1930-х годах, было известно, что они использовались в Китае примерно с 600 г. до н.э. (где гигартина использовалась ) и в Ирландии около 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 Словаре языков бисая, хилигеина и харайя островов Панай и Сугбу и других островов (ок. 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 трёх четвертей мирового производства. [ нужна ссылка ] Они растут от поверхности моря на глубину около 2 м (6,6 футов). Морские водоросли обычно выращивают на нейлоновых веревках, натянутых между бамбуковыми поплавками, и собирают их примерно через три месяца, когда каждое растение весит примерно 1 кг (2,2 фунта).
После сбора водоросли сушат, прессуют 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% гидроксида калия ) целлюлозу удаляют из каррагинана центрифугированием и фильтрованием . Полученный раствор каррагинана затем концентрируют выпариванием . Его сушат и измельчают по спецификации.
Существует три типа промышленной переработки:
Полурафинированный
[ редактировать ]Его производят только из E. Cottonii или E. spinosum . Сырые сорняки сначала сортируются, а неочищенные загрязнения удаляются вручную. Затем сорняк промывают от соли и песка, а затем готовят в горячей щелочи для увеличения прочности геля. Приготовленную траву промывают, сушат и измельчают. E. spinosum подвергается гораздо более мягкому циклу приготовления, поскольку он довольно легко растворяется. Продукт называется полурафинированным каррагинаном, филиппинским натуральным сортом, или, в США, он просто подпадает под общую спецификацию каррагинана. [17]
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
[ редактировать ]Существенное отличие процесса очистки состоит в том, что каррагинан сначала растворяется и фильтруется для удаления остатков клеточных стенок. Затем каррагинан осаждают из прозрачного раствора либо изопропиловым спиртом (пропан-2-олом), либо хлоридом калия. [18]
Смешанная обработка
[ редактировать ]Существует гибридная технология, в которой морские водоросли обрабатываются гетерогенно, как и при полурафинированном процессе, но для ингибирования растворения используются спирт или высокие концентрации соли. Этот процесс часто используется для обработки южноамериканских морских водорослей и дает некоторые экономические преимущества по сравнению с полурафинированной переработкой, одновременно позволяя перерабатывать более широкий спектр морских водорослей, однако естественный низкий уровень целлюлозы в некоторых южноамериканских морских водорослях позволяет подвергать их гетерогенной обработке и по-прежнему будет продаваться в соответствии с уточненной спецификацией ЕС.
Оценки
[ редактировать ] |
Существует два основных сорта каррагинана: рафинированный (RC) и полурафинированный (SRC). В Соединенных Штатах оба сорта маркируются как каррагинан. В Европейском Союзе рафинированный каррагинан обозначается номером E E-407, а полурафинированный каррагинан - E-407a. [11] Рафинированный каррагинан содержит максимум 2% нерастворимых в кислоте материалов и производится методом осаждения спиртом или методом прессования в геле с хлоридом калия. Полуочищенный каррагинан имеет гораздо более высокое содержание целлюлозы и производится менее сложным процессом. Индонезия, Филиппины и Чили являются тремя основными источниками сырья и экстрагированного каррагинана.
Использование и применение
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( октябрь 2023 г. ) |
Еда и другое бытовое использование
[ редактировать ]- Десерты , мороженое , сливки, молочные коктейли, йогурты, заправки для салатов, сгущенное молоко с сахаром.
- Соусы : для увеличения вязкости
- Пиво : осветлитель для удаления белков, вызывающих помутнение.
- Паштеты и обработанное мясо (например, ветчина): замените жир, увеличьте удержание воды, увеличьте объем или улучшите нарезку.
- Зубная паста : стабилизатор для предотвращения разделения компонентов.
- Пена для пожаротушения: загуститель, делающий пену липкой.
- Шампуни и косметические кремы: загуститель
- Гели освежители воздуха
- Мраморность : древнее искусство мраморирования бумаги и ткани использует смесь каррагинана, на которую наносятся краски или чернила; затем на него кладут бумагу или ткань, впитывающую цвета.
- Крем для обуви: для увеличения вязкости
- Биотехнология : для иммобилизации клеток и ферментов.
- Фармацевтика: используется в качестве неактивного вспомогательного вещества в пилюлях и таблетках.
- Соевое молоко и другое растительное молоко : для загустения.
- Диетические газированные напитки : для улучшения текстуры и приостановки вкуса.
- Корм для домашних животных
- Личные смазки
- Вегетарианские хот-доги
Нормативный статус
[ редактировать ]В США каррагинан разрешен в соответствии с правилами FDA. [19] в качестве прямой пищевой добавки и считается безопасным [20] при использовании в необходимом количестве в качестве эмульгатора, стабилизатора или загустителя в пищевых продуктах, за исключением тех стандартизированных пищевых продуктов, которые не предусматривают такое использование. FDA также рассмотрело безопасность каррагинана для детского питания. [21] Европейское управление по безопасности пищевых продуктов пришло к выводу, что «нет никаких доказательств каких-либо побочных эффектов у людей от воздействия пищевого каррагинана или того, что происходит воздействие деградированного каррагинана в результате использования пищевого каррагинана». [22] Более того, Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам заявил в обзоре каррагинана, проведенном в июле 2014 года, «что использование каррагинана в детских смесях или смесях для специальных медицинских целей в концентрациях до 1000 мг/л не вызывает опасений». [23]
Хотя Национальная органическая программа (NOP) добавила каррагинан в свой Национальный список добавок, разрешенных к включению в органические продукты питания в 2003 году, [24] и рассмотрел и повторно разрешил его в 2008 году, [25] отметив, что это «критически важно для органического производства и операций по обработке», [26] NOP 18 ноября 2016 г. Национальный совет по органическим стандартам (NOSB) проголосовал за рекомендацию исключить каррагинан из Национального списка добавок, разрешенных при производстве органических продуктов питания. [27]
4 апреля 2018 года Служба сельскохозяйственного маркетинга (AMS) ( USDA ) опубликовала документ, в котором объявляет о возобновлении включения каррагинана в Национальный список, разрешая его дальнейшее использование в пищевых продуктах. В документе говорится,
NOSB рекомендовал исключить каррагинан, поскольку они определили, что альтернативные материалы, такие как геллановая камедь, гуаровая камедь или ксантановая камедь, доступны для использования в органических продуктах ... AMS обнаружила в публичных комментариях NOSB достаточные доказательства того, что каррагинан по-прежнему необходим. для обработки сельскохозяйственной продукции из-за отсутствия полностью натуральных заменителей (§ 6517(c)(1)(ii)). Каррагинан имеет специфическое применение во множестве сельскохозяйственных продуктов, и в комментариях общественности сообщается, что потенциальные заменители не воспроизводят адекватно функции каррагинана в широком спектре использования. Таким образом, каррагинан продолжает соответствовать критериям OFPA для включения в Национальный список. [28]
Правило вступило в силу 29 мая 2018 года.
В обзоре 2015 года Объединенный комитет экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций и Всемирной организации здравоохранения по пищевым добавкам опубликовал в 2015 году технический отчет об использовании каррагинана в детских смесях и обнаружил, что эта добавка «не вызывает беспокойства». «в детских смесях в качестве продуктов питания для специальных медицинских целей в концентрации до 1000 миллиграммов на литр . [29] Использование каррагинана в детских смесях, органических или других, запрещено в ЕС по соображениям предосторожности, но разрешено в других продуктах питания. [30] В 2018 году Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) сообщило, что безопасность каррагинана в пищевых продуктах основана на ADI, равном 75 мг/кг массы тела в день. [4]
В Великобритании Агентство по пищевым стандартам объявило об отзыве сладостей, содержащих каррагинан, заявив, что каррагинан «не разрешен в качестве ингредиента в желейных кондитерских изделиях, поскольку он представляет опасность удушья». [31]
Исследование токсичности
[ редактировать ]По состоянию на 2018 год каррагинан считался нетоксичным при определенных уровнях потребления (75 мг/кг массы тела в день), хотя были рекомендованы дальнейшие исследования, в основном сосредоточенные на судьбе каррагинана во время и после пищеварения, а также на любых последующих метаболитах. [4] [32]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Йегаппан, Раманатан; Сельвапритивирадж, Винеш; Амирталингам, Сивашанмугам; Джаякумар, Р. (октябрь 2018 г.). «Гидрогели на основе каррагинана для доставки лекарств, тканевой инженерии и заживления ран» . Углеводные полимеры . 198 : 385–400. дои : 10.1016/j.carbpol.2018.06.086 . ПМИД 30093014 . S2CID 51953085 .
- ^ Тувикен, Р. (2021), Филлипс, Глин О.; Уильямс, Питер А. (ред.), «Каррагинаны» , Справочник по гидроколлоидам (третье издание) , Elsevier, стр. 767–804, doi : 10.1016/b978-0-12-820104-6.00006-1 , ISBN 978-0-12-820104-6
- ^ Руководство ФАО по агару и каррагинану . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (1 января 1965 г.). Проверено 10 декабря 2011 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Комиссия EFSA по пищевым добавкам и источникам питательных веществ, добавляемых в продукты питания (2018). «Переоценка каррагинана (Е 407) и переработанных морских водорослей Eucheuma (E 407a) в качестве пищевых добавок» . Журнал EFSA . 16 (4): e05238. дои : 10.2903/j.efsa.2018.5238 . ISSN 1831-4732 . ПМЦ 7009739 . ПМИД 32625873 .
- ^ Бушманн, Алехандро Х.; Камю, Каролина; Инфанте, Хавьер; и др. (2 октября 2017 г.). «Производство морских водорослей: обзор глобального состояния эксплуатации, сельского хозяйства и новой исследовательской деятельности». Европейский журнал психологии . 52 (4): 391–406. Бибкод : 2017EJPhy..52..391B . дои : 10.1080/09670262.2017.1365175 . ISSN 0967-0262 . S2CID 53640917 .
- ^ Эффектные инвестиции в коммерческое предприятие по общинному выращиванию морских водорослей в Северном Палаване, Филиппины (PDF) . Влияние инвестиций в голубую экономику Восточной Азии и партнерство в управлении окружающей средой для морей Восточной Азии. 2017 . Проверено 8 февраля 2021 г.
- ^ Хабито, Сиелито Ф. (1 ноября 2011 г.). «Поддержание морских водорослей» . Филиппинский ежедневный опросник . Проверено 8 февраля 2021 г.
- ^ Монтаньо, Марко Немезио (16 сентября 2004 г.). «Желатин, приправы, JellyAce и т. д.» . ФилСтар Глобал . Проверено 10 февраля 2021 г.
- ^ Кампо, Ванесса Лейрия; Кавано, Даниэль Фабио; Сильва, Дилсон Браз да; Карвалью, Ивоне (10 июня 2009 г.). «Каррагинаны: биологические свойства, химические модификации и структурный анализ – обзор» . Углеводные полимеры . 77 (2): 167–180. doi : 10.1016/j.carbpol.2009.01.020 . ISSN 0144-8617 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Макхью, Деннис Дж. (2003). «Руководство по производству морских водорослей: Технический документ ФАО по рыболовству 441» . www.фао.орг . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций . Проверено 29 июля 2017 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Текущие одобренные ЕС добавки и их номера E» . Агентство по пищевым стандартам . 26 ноября 2010 года . Проверено 12 августа 2014 г.
- ^ http://www.marine-science.co.jp/english/goods/carra.html. Архивировано 3 ноября 2018 г. в Wayback Machine , Marine Science Co. Ltd.
- ^ ДеСильвер, Дрю (апрель 1993 г.). «Автоответчик: Карра-что?» . Вегетарианские времена : 28 . Проверено 12 августа 2014 г.
- ^ Лоурейро, Рафаэль Р.; Корниш, ML; Нейш, Иэн К. (2017). «Применение каррагинана: с особым упором на формы йота и каппа, полученные из эвхематоидных морских водорослей» . В Уртадо - Анисия К.; Кричли, Алан Т.; Нейш, Иэн К. (ред.). Тенденции, проблемы и возможности выращивания тропических морских водорослей: … . Берлин, Германия: Международное издательство Springer. п. 165. ИСБН 9783319634982 .
- ^ Митчелл, Мэн; Гири, доктор медицины (декабрь 1983 г.). «Карраген: местное жилье или имя?». Журнал этнофармакологии . 9 (2–3): 347–351. дои : 10.1016/0378-8741(83)90043-0 . ПМИД 6677826 .
- ^ де Ментрида, Алонсо (1841). Словарь языков бисайя, хилигуэйна и харая острова Панай . В типографии Д. Мануэля и Д. Фелиса Дайо. п. 380.
- ^ КиберКоллоиды: Спецификация E407 Каррагинан , КиберКоллоиды, Веб-страница исследований и разработок гидроколлоидов.
- ^ Киберколлоиды: спецификация E407a, обработанные морские водоросли Eucheuma , веб-страница исследований и разработок гидроколлоидов.
- ^ 21 Свод федеральных правил 172.620.
- ^ Общепризнан безопасным 21 CRF §182.7255 Идентификационный код GRAS 9000-07-1 (1973)
- ^ Федеральный закон о пищевых продуктах, лекарствах и косметике 21 USC 350 (a) §412
- ^ Мнение Научного комитета по продуктам питания о каррагинане (2003) [1] с. 5
- ^ Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам . Кто.инт. Проверено 11 августа 2014 г.
- ^ 68 FR 61993 (2003)
- ^ 65 ФР 80548
- ^ 73 ФР 59481
- ^ «Сводка итогового обзора NOSB за 2018 год» (PDF) . Служба сельскохозяйственного маркетинга Министерства сельского хозяйства США. 30 ноября 2016 г. Проверено 15 февраля 2017 г.
- ^ «83 ФР 14347» . Служба сельскохозяйственного маркетинга Министерства сельского хозяйства США. 04.04.2018 . Проверено 21 апреля 2018 г.
- ^ Оценка безопасности некоторых пищевых добавок, 3 . Объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам, Серия ВОЗ по пищевым добавкам: 70. 2015. hdl : 10665/171781 . ISBN 9789241660709 .
- ^ «Мнение Научного комитета по продуктам питания о каррагинане» (PDF) . Европейская комиссия, Научный комитет по продовольствию. 2003.
- ^ «Tees Ltd отзывает желейные рожки Sweetworld Yummys из-за опасности удушья» . Архивировано из оригинала 21 января 2021 г. Проверено 17 мая 2018 г.
- ^ Дэвид, Шломит; Шани Леви, Кармит; Фахум, Лулу; Унгар, Яэль; Мейрон-Хольц, Эстер Г.; Шпигельман, Ави; Лесмес, Ури (01 марта 2018 г.). «Возвращаясь к спору о каррагинане: действительно ли мы понимаем пищеварительную судьбу и безопасность каррагинана в наших продуктах?». Еда и функции . 9 (3): 1344–1352. дои : 10.1039/c7fo01721a . ISSN 2042-6496 . ПМИД 29469913 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- МакХью, Деннис Дж. Технический документ ФАО по рыболовству 288 – Производство и использование продуктов из коммерческих морских водорослей, Глава 3 – Производство, свойства и использование каррагинана , Продовольственная и сельскохозяйственная организация , Рим, 1987 г.
- Гири, Майкл Д.Р. Каррагинаны , Сайт морских водорослей: информация о морских водорослях.