Carrageenan - Carrageenan

Karragener eller karrageniner ( / ˌ k AER ə ɡ jeg n ə n z / Karr-ə-Gee-nənz , fra irsk carraigín , "lille rock") er en familie av naturlig lineære sulfaterte polysakkarider som ekstraheres fra røde spiselige tang og tare . Den mest kjente og fremdeles viktigste røde tangen som brukes til fremstilling av de hydrofile kolloidene for å produsere karrageenan er Chondrus crispus (irsk mose) som er en mørkerød persille-lignende plante som vokser festet til steinene. Carrageenaner er mye brukt i næringsmiddelindustrien for gelering, fortykning og stabilisering. Hovedapplikasjonen deres er i meieriprodukter og kjøttprodukter, på grunn av deres sterke binding til matproteiner. I de siste årene har karragenaner fremstått som en lovende kandidat innen applikasjoner for vevsteknikk og regenerativ medisin, ettersom de ligner på native glycosaminoglycans (GAGs). De har hovedsakelig blitt brukt til vevsteknikk, sårdekning og medisintilførsel.

Karragenaner inneholde 15-40% ester- sulfatinnhold, noe som gjør dem anioniske polysakkarider. De kan hovedsakelig kategoriseres i tre forskjellige klasser basert på deres sulfatinnhold. Kappa-karrageenan har en sulfatgruppe per disakkarid, jota-karrageenan har to, og lambda-karrageenan har tre.

Gelatinekstrakter av Chondrus crispus -tang har blitt brukt som tilsetningsstoffer siden omtrent det femtende århundre. Carrageenan er et vegetarisk og vegansk alternativ til gelatin i noen applikasjoner eller kan brukes til å erstatte gelatin i konfekt. Det er ingen kliniske bevis for karrageenan som en usikker matingrediens, hovedsakelig fordi skjebnen etter fordøyelsen er utilstrekkelig bestemt.

Den første kommersielle dyrking av Eucheuma og Kappaphycus spp. for carrageenan ble utviklet på Filippinene . De globale toppprodusentene av karragenan er Filippinene og Indonesia . Carrageenan, sammen med agar , brukes til å produsere tradisjonelle geléørkener på Filippinene kalt gulaman .

Egenskaper

De molekylære strukturene til forskjellige typer karragenan

Carrageenans er store, svært fleksible molekyler som danner spiralformede strukturer. Dette gir dem muligheten til å danne en rekke forskjellige geler ved romtemperatur. De er mye brukt i næringsmiddelindustrien og andre næringer som fortykningsmidler og stabiliseringsmidler .

Alle karragenaner er høymolekylære polysakkarider og består hovedsakelig av alternerende 3-koblede bD-galaktopyranose (G-enheter) og 4-koblede aD-galaktopyranose (D-enheter) eller 4-koblede 3,6-anhydro- aD-galaktopyranose (DA-enheter), som danner den disakkarid-gjentagende enheten til karrageenaner.

Det er tre kommersielle hovedklasser av karragenan:

  • Kappa danner sterke, stive geler i nærvær av kaliumioner, og reagerer med meieriproteiner. Den er hovedsakelig hentet fra Kappaphycus alvarezii .
  • Iota danner myke geler i nærvær av kalsiumioner. Den er hovedsakelig produsert fra Eucheuma denticulatum .
  • Lambda geler ikke, og brukes til å tykne meieriprodukter.

De primære forskjellene som påvirker egenskapene til kappa, iota og lambda carrageenan er antallet og posisjonen til estersulfatgruppene på de gjentatte galaktoseenhetene . Høyere nivåer av estersulfat senker løselighetstemperaturen til karrageenan og produserer geler med lavere styrke, eller bidrar til gelhemming (lambda carrageenan).

Mange arter av røde alger produserer forskjellige typer karragenaner i løpet av deres utviklingshistorie . For eksempel produserer slekten Gigartina hovedsakelig kappa carrageenans i løpet av sitt gametofytiske stadium, og lambda carrageenans under sitt sporofytiske stadium.

Alle er oppløselige i varmt vann, men i kaldt vann er det bare lambda -formen (og natriumsaltene til de to andre) som er løselig.

Når den brukes i matvarer, har karragenan de EU- additiv e tall E407 eller E407a når de er tilstede som "prosesserte Eucheuma tang". Teknisk sett regnes karragenan som en kostfiber.

I deler av Skottland og Irland, hvor det er kjent under en rekke lokale og innfødte navn , blir Chondrus crispus kokt i melk og silet, før sukker og andre smakstilsetninger som vanilje, kanel, konjakk eller whisky tilsettes. Sluttproduktet er en slags gelé som ligner panna cotta , tapioca eller blancmange .

Produksjon

Eucheuma denticulatum blir oppdrettet for jota-karrageenan i en off-bottom dyrking i Tanzania

Selv om karragenaner ble introdusert i industriell skala på 1930 -tallet, ble de først brukt i Kina rundt 600 f.Kr. (der Gigartina ble brukt) og i Irland kan rundt 400 e.Kr. Carrageengelatin tilberedes ved å koke 140 g skylt irsk mose i 9,1 l vann i 10 minutter, rør blandingen mens den koker. 2,3 l kaldt vann tilsettes raskt til det varme brygget, og etter at blandingen er avkjølt siles den gjennom en klut. Den blir deretter avkjølt i 24 timer, i løpet av denne tiden blir den geléaktig.

Fra 2011 ble det globale salget av karragenan anslått til 640 millioner dollar. Den største produsenten av industriell karrageenan var Filippinene , der dyrket tang produserer omtrent 80% av verdensforsyningen, mens Kina er hovedeksportør til globale markeder i USA og Europa. De mest brukte kildene er E. cottonii ( Kappaphycus alvarezii , K. striatum ) og E. spinosum ( Eucheuma denticulatum ), som til sammen utgjør omtrent tre fjerdedeler av verdens produksjon. Disse vokser fra havoverflaten til en dybde på omtrent 2 meter. Tangen dyrkes normalt på nylonlinjer som er spunnet mellom bambusflåter, og det høstes etter tre måneder eller så, når hver plante veier omtrent 1 kg.

Den E. cottonii variasjon er blitt reklassifisert som Kappaphycus cottonii av Maxwell Doty (1988), og innfører derved slekten Kappaphycus , på grunnlag av de phycocolloids produsert (dvs. kappa karragen).

Etter høsting tørkes tang, bales og sendes til karragenanprodusenten. Der males tang, siktes for å fjerne urenheter som sand , og vaskes grundig. Etter behandling med varm alkaliløsning (f.eks. 5-8% kaliumhydroksyd ) fjernes cellulosen fra karrageenan ved sentrifugering og filtrering . Den resulterende karrageenanoppløsningen konsentreres deretter ved fordampning . Det er tørket og malt til spesifikasjon.

Det er tre typer industriell behandling:

Halvraffinert

Dette utføres bare ved bruk av E. cottonii eller E. spinosum . Rågraset sorteres først og uren forurensning fjernes for hånd. Ugresset vaskes deretter for å fjerne salt og sand, og deretter kokt i varm alkali for å øke gelstyrken. Det kokte ugresset vaskes, tørkes og males. E. spinosum gjennomgår en mye mildere tilberedningssyklus, ettersom den oppløses ganske lett. Produktet kalles semi-raffinert carrageenan, Filippinene i naturlig klasse, eller i USA faller det ganske enkelt under den vanlige karrageenan-spesifikasjonen. 

                           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

Forfinet

Den vesentlige forskjellen i raffineringsprosessen er at karrageenan først oppløses og filtreres for å fjerne celleveggrester. Karrageenan utfelles deretter fra den klare oppløsningen enten med isopropanol eller med kaliumklorid.

Blandet behandling

En hybridteknologi der tang behandles heterogent som i den semirefinerte prosessen eksisterer, men alkohol eller høye saltnivåer brukes for å hemme oppløsning. Denne prosessen brukes ofte på søramerikanske tang og gir noen av kostnadsfordelene ved halvfinert bearbeiding, samtidig som et større utvalg av tang kan bearbeides, men de naturlig lave cellulosenivåene i noen søramerikanske tang gjør at de kan behandles heterogent og fortsatt selges i henhold til EUs raffinerte spesifikasjon.

Karakterer

Se også: Matvurdering

Det er to grunnleggende karakterer av carrageenan: raffinert carrageenan (RC) og semi-raffinert carrageenan (SRC). I USA er begge karakterene merket som karragenan. I EU er raffinert karrageenan betegnet med E-nummer E-407, og halvraffinert karrageenan som E-407a. Raffinert karrageenan har et maksimum på 2% for syreoppløselig materiale og produseres gjennom en alkoholutfellingsprosess eller kaliumkloridgelpresseprosess. Halvraffinert karrageenan inneholder et mye høyere nivå av celluloseinnhold og produseres i en mindre kompleks prosess. Indonesia, Filippinene og Chile er tre hovedkilder til råstoff og ekstrahert karrageenan.

Bruksområder og applikasjoner

Mat og annen bruk i hjemmet

  • Desserter , karragen , is , fløte, milkshakes, yoghurt, salatdressinger, søtet kondensert melk
  • Sauser : for å øke viskositeten
  • Øl : klarer for å fjerne dis-forårsakende proteiner
  • Patéer og bearbeidet kjøtt (f.eks. Skinke): erstatning for fett, øke vannretensjonen, øke volumet eller forbedre skiver
  • Tannkrem : stabilisator for å hindre at bestanddeler skilles
  • Fruit Gushers : ingrediens i den innkapslede gelen
  • Brannslokkingsskum: fortykningsmiddel for å få skum til å bli klebrig
  • Sjampo og kosmetiske kremer: fortykningsmiddel
  • Luftfriskere geler
  • Marmorering : den gamle kunsten med papir og stoffmarmorering bruker en karrageenanblanding for å flyte maling eller blekk; papiret eller stoffet legges deretter på det og absorberer fargene
  • Skopuss: for å øke viskositeten
  • Bioteknologi : å immobilisere celler og enzymer
  • Legemidler: brukes som inaktiv hjelpestoff i piller og tabletter
  • Soyamelk og annen plantemelk : å tykne
  • Diettbrus : for å forbedre tekstur og suspendere smaker
  • Dyre mat
  • Personlige smøremidler
  • Vegetariske pølser

Reguleringsstatus

I USA er karrageenan tillatt i henhold til FDA -forskrifter som et direkte tilsetningsstoff for mat og anses som trygt når det brukes i den mengden som er nødvendig som et emulgator, stabilisator eller fortykningsmiddel i matvarer, bortsett fra de standardiserte matvarene som ikke gir slik bruk. FDA gjennomgikk også sikkerheten for karragenan for morsmelkerstatning. Den europeiske mattrygghetsmyndigheten konkluderte med at "det ikke er tegn på negative effekter på mennesker fra eksponering for matkvalitets carrageenan, eller at eksponering for nedbrytet karrageenan ved bruk av matkvalitets carrageenan forekommer", Videre sa Joint FAO/WHO-ekspert komiteen for tilsetningsstoffer i en uttalelse i juli 2014 av carrageenan "at bruk av karrageenan i morsmelkerstatning eller formel til spesielle medisinske formål ved konsentrasjoner opptil 1000 mg/L ikke er bekymringsfullt".

Selv om National Organic Program (NOP) hadde lagt karrageenan til sin nasjonale liste over tilsetningsstoffer som ble tillatt å inkluderes i økologiske matvarer i 2003, og gjennomgått og godkjent det på nytt i 2008, og noterte det som "kritisk for organisk produksjon og håndteringsoperasjoner", i november 18, 2016, stemte NOPs National Organic Standards Board (NOSB) for å anbefale carrageenan å bli fjernet fra den nasjonale listen over tilsetningsstoffer som er tillatt i økologisk matproduksjon.

4. april 2018 publiserte Agricultural Marketing Service (AMS) ( USDA ) et dokument for å kunngjøre fornyelse av karrageenan på den nasjonale listen, slik at den kan fortsette bruk i matvarer. Dokumentet sier: "NOSB anbefalte å fjerne karrageenan fordi de bestemte at alternative materialer, for eksempel gellangummi, guargummi eller xantangummi, er tilgjengelig for bruk i organiske produkter" fortsetter, "AMS fant tilstrekkelig bevis i offentlige kommentarer til NOSB at karrageenan fortsatt er nødvendig for håndtering av landbruksprodukter på grunn av utilgjengelighet av helt naturlige substitutter (§ 6517 (c) (1) (ii)). Carrageenan har spesifikke bruksområder i en rekke landbruksprodukter, og offentlige kommentarer rapporterte at potensielle substitutter ikke tilstrekkelig replikerer funksjonene til carrageenan på tvers av det brede bruksområdet. Derfor fortsetter karrageenan å oppfylle OFPA -kriteriene for å bli inkludert på den nasjonale listen. ” Regelen trådte i kraft 29. mai 2018.

I en anmeldelse fra 2015 ga Joint Expert Committee for Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization on Food Additives ut en teknisk rapport i 2015 om bruk av karrageenan i morsmelkerstatning og fant at tilsetningsstoffet "ikke var bekymringsfullt" "i morsmelkerstatning som mat til spesielle medisinske formål i konsentrasjoner opptil 1000 milligram per liter . Bruk av karragenan i morsmelkerstatning, økologisk eller på annen måte, er forbudt i EU av forsiktighetshensyn, men er tillatt i andre matvarer. I 2018 rapporterte European Food Safety Authority (EFSA) at sikkerheten til karrageenan i matvarer er basert på en ADI på 75 mg/kg kroppsvekt per dag.

I Storbritannia ga Food Standards Agency ut en tilbakekalling av produkter for søtsaker som inneholder karrageenan, og uttalte at karrageenan "ikke er tillatt som ingrediens i gelékonfektprodukter da det utgjør en kvelningsfare".

Toksisitetsforskning

Fra 2018 ble karrageenan ansett som giftfri under visse forbruksnivåer (75 mg/kg kroppsvekt per dag), selv om ytterligere forskning ble anbefalt, hovedsakelig fokusert på skjebnen til karrageenan og dets metabolitter under og etter fordøyelsen.

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker