Carrageenan - Carrageenan

Carrageenaner eller carrageenins ( / ˌ k Aer ə ɡ jeg n ə n z / Karr-ə-gee-nənz , fra irsk carraigín , "lille rock") er en familie af naturligt lineære sulfaterede polysaccharider , der er ekstraheret fra rød spiselige tang . Den mest kendte og stadig vigtigste røde tang, der bruges til fremstilling af de hydrofile kolloider til fremstilling af carrageenan, er Chondrus crispus (irsk mos), som er en mørkerød persille-lignende plante, der vokser fastgjort til klipperne. Carrageenaner er meget udbredt i fødevareindustrien på grund af deres gelerings-, fortykkelses- og stabiliseringsegenskaber. Deres vigtigste anvendelse er i mejeriprodukter og kødprodukter på grund af deres stærke binding til fødeproteiner. I de senere år har carrageenaner vist sig som en lovende kandidat inden for vævsteknik og regenerativ medicin, da de ligner native glycosaminoglycans (GAG'er). De er hovedsageligt blevet brugt til vævsteknik, sårdækning og lægemiddellevering.

Carrageenaner indeholder 15-40% estersulfatindhold , hvilket gør dem til anioniske polysaccharider. De kan hovedsageligt kategoriseres i tre forskellige klasser baseret på deres sulfatindhold. Kappa-carrageenan har en sulfatgruppe pr. Disaccharid, iota-carrageenan har to, og lambda-carrageenan har tre.

Gelatinekstrakter af Chondrus crispus -tang er blevet brugt som tilsætningsstoffer til fødevarer siden cirka det femtende århundrede. Carrageenan er et vegetarisk og vegansk alternativ til gelatine i nogle applikationer eller kan bruges til at erstatte gelatine i konfekture. Der er ingen kliniske beviser for carrageenan som en usikker fødevareingrediens, hovedsagelig fordi dens skæbne efter fordøjelsen er utilstrækkeligt bestemt.

Den første kommercielle dyrkning af Eucheuma og Kappaphycus spp. for carrageenan blev udviklet i Filippinerne . De globale topproducenter af carrageenan er Filippinerne og Indonesien . Carrageenan bruges sammen med agar til at producere traditionelle geléørkener i Filippinerne kaldet gulaman .

Ejendomme

De molekylære strukturer af forskellige typer carrageenan

Carrageenaner er store, meget fleksible molekyler, der danner krøllede spiralformede strukturer. Dette giver dem mulighed for at danne en række forskellige geler ved stuetemperatur. De er meget udbredt i fødevarer og andre industrier som fortykkelses- og stabiliseringsmidler .

Alle carrageenaner er højmolekylære polysaccharider og består hovedsageligt af skiftevis 3-koblet bD-galac-topyranose (G-enheder) og 4-koblet aD-galactopyranose (D-enheder) eller 4-koblede 3,6-anhydro- aD-galactopyranose (DA-enheder), der danner den disaccharid-gentagende enhed af carrageenaner.

Der er tre kommercielle hovedklasser af carrageenan:

  • Kappa danner stærke, stive geler i nærvær af kaliumioner og reagerer med mejeriproteiner. Det stammer hovedsageligt fra Kappaphycus alvarezii .
  • Iota danner bløde geler i nærvær af calciumioner. Det produceres hovedsageligt fra Eucheuma denticulatum .
  • Lambda gelerer ikke og bruges til at tykne mejeriprodukter.

De primære forskelle, der påvirker egenskaberne af kappa, iota og lambda carrageenan, er estersulfatgruppernes antal og position på de gentagne galactoseenheder . Højere niveauer af estersulfat sænker carrageenans opløselighedstemperatur og producerer geler med lavere styrke eller bidrager til gelinhibering (lambda carrageenan).

Mange arter af røde alger producerer forskellige typer carrageenaner under deres udviklingshistorie . For eksempel producerer slægten Gigartina hovedsageligt kappa carrageenans i løbet af dets gametofytiske fase og lambda carrageenans i sit sporophytiske stadium.

Alle er opløselige i varmt vand, men i koldt vand er det kun lambda -formen (og natriumsaltene i de to andre), der er opløselige.

Når det bruges i fødevarer, carrageenan har EU tilsætningsstof E-numre E407 eller E407a når til stede som "forarbejdet eucheuma-tang". Teknisk betragtes carrageenan som en kostfiber.

I dele af Skotland og Irland, hvor det er kendt under en lang række lokale og indfødte navne , koges Chondrus crispus i mælk og sigtes, før sukker og andre smagsstoffer som vanilje, kanel, brandy eller whisky tilsættes. Slutproduktet er en slags gelé, der ligner panna cotta , tapioca eller blancmange .

Produktion

Eucheuma denticulatum bliver opdrættet for iota-carrageenan i en off-bottom dyrkning i Tanzania

Selvom carrageenaner blev indført i industriel skala i 1930'erne, blev de først brugt i Kina omkring 600 f.Kr. (hvor Gigartina blev brugt) og i Irland omkring 400 e.Kr. Carrageengelatine kan fremstilles ved at koge 140 g skyllet irsk mos i 8,1 l vand (9,1 l) vand i 10 minutter, omrør blandingen, mens den koger. 2 imp qt (2,3 l) koldt vand tilsættes hurtigt til den varme bryg, og efter at blandingen er afkølet, siles den gennem en klud. Den afkøles derefter i 24 timer, i løbet af hvilken tid den bliver geléagtig.

Fra 2011 blev det globale salg af carrageenan anslået til $ 640 millioner. Den største producent af industriel carrageenan var Filippinerne , hvor dyrket tang producerer omkring 80% af verdens forsyning, mens Kina er den største eksportør til globale markeder i USA og Europa. De mest anvendte kilder er E. cottonii ( Kappaphycus alvarezii , K. striatum ) og E. spinosum ( Eucheuma denticulatum ), der tilsammen udgør omkring tre fjerdedele af verdens produktion. Disse vokser fra havoverfladen til en dybde på cirka 2 meter. Tangen dyrkes normalt på nylonlinier spændt mellem bambusflåd, og den høstes efter cirka tre måneder, når hver plante vejer cirka 1 kg.

Den E. cottonii sorten er omklassificeret som Kappaphycus cottonii af Maxwell Doty (1988), hvorved der introduceres slægten Kappaphycus , på grundlag af de phycokolloider producerede (nemlig kappacarrageenan).

Efter høst tørres tang, balles og sendes til carrageenanproducenten. Der formales tang, sigtes for at fjerne urenheder som sand og vaskes grundigt. Efter behandling med varm alkaliløsning (f.eks. 5-8% kaliumhydroxid ) fjernes cellulosen fra carrageenan ved centrifugering og filtrering . Den resulterende carrageenanopløsning koncentreres derefter ved fordampning . Det tørres og formales til specifikation.

Der er tre typer industriel forarbejdning:

Halvraffineret

Dette udføres kun ved hjælp af E. cottonii eller E. spinosum . Det rå ukrudt sorteres først, og rå forurenende stoffer fjernes i hånden. Ukrudtet vaskes derefter for at fjerne salt og sand og koges derefter i varm alkali for at øge gelstyrken. Det kogte ukrudt vaskes, tørres og formales. E. spinosum gennemgår en meget mildere tilberedningscyklus, da den opløses ganske let. Produktet kaldes semi-raffineret carrageenan, Filippinernes naturlige kvalitet, eller i USA falder det ganske enkelt under den almindelige carrageenan-specifikation. 

                           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 væsentlige forskel i raffineringsprocessen er, at carrageenan først opløses og filtreres for at fjerne cellevægsrester. Carrageenan udfældes derefter fra den klare opløsning enten med isopropanol eller med kaliumchlorid.

Blandet forarbejdning

En hybridteknologi, hvor tang behandles heterogent som i den semirefinerede proces, men alkohol eller høje saltniveauer bruges til at hæmme opløsning. Denne proces bruges ofte på sydamerikanske tang og giver nogle af omkostningsfordelene ved semifineret forarbejdning, samtidig med at en bredere vifte af tang kan behandles, men de naturligt lave cellulosenniveauer i nogle sydamerikanske tang gør det muligt at behandle dem heterogent og stadig sælges under EU -raffinerede specifikationer.

Karakterer

Se også: Madklassificering

Der er to grundlæggende kvaliteter af carrageenan: raffineret carrageenan (RC) og semi-raffineret carrageenan (SRC). I USA er begge kvaliteter mærket som carrageenan. I Den Europæiske Union betegnes raffineret carrageenan med E-nummeret E-407 og semi-raffineret carrageenan som E-407a. Raffineret carrageenan har et maksimum på 2% for syre uopløseligt materiale og fremstilles gennem en alkoholudfældningsproces eller kaliumchloridgelpresseproces. Halvraffineret carrageenan indeholder et meget højere indhold af cellulose og fremstilles i en mindre kompleks proces. Indonesien, Filippinerne og Chile er tre hovedkilder til råmateriale og ekstraheret carrageenan.

Anvendelser og applikationer

Mad og andre husholdningsbrug

Lovgivningsmæssig status

I USA er carrageenan tilladt i henhold til FDA -forordninger som et direkte fødevaretilsætningsstof og betragtes som sikkert, når det bruges i den nødvendige mængde som et emulgeringsmiddel, stabilisator eller fortykningsmiddel i fødevarer, undtagen de standardiserede fødevarer, der ikke er bestemt til sådan brug. FDA gennemgik også carrageenan -sikkerhed for modermælkserstatning. Den Europæiske Fødevaresikkerhedsautoritet konkluderede "der er ingen tegn på negative virkninger for mennesker ved udsættelse for carrageenan i fødevarekvalitet, eller at eksponering for nedbrudt carrageenan ved brug af fødevarer af carrageenan forekommer", den fælles FAO/WHO-ekspert. udvalg om fødevaretilsætningsstoffer udtalte i en juli 2014 -gennemgang af carrageenan "at brugen af ​​carrageenan i modermælkserstatninger eller modermælkserstatninger til særlige medicinske formål i koncentrationer op til 1000 mg/L ikke er bekymret".

Selvom det nationale organiske program (NOP) havde tilføjet carrageenan til sin nationale liste over tilsætningsstoffer, der måtte medtages i økologiske fødevarer i 2003, og gennemgik og godkendte det igen i 2008, idet det bemærkede det som "kritisk for økologisk produktion og håndtering", i november 18, 2016, stemte NOP's National Organic Standards Board (NOSB) for at anbefale carrageenan at blive fjernet fra den nationale liste over tilsætningsstoffer, der er tilladt i økologisk fødevareproduktion.

Den 4. april 2018 offentliggjorde Agricultural Marketing Service (AMS) ( USDA ) et dokument for at annoncere fornyelse af carrageenan på den nationale liste, så det fortsat kan bruges i fødevarer. Dokumentet siger: "NOSB anbefalede fjernelse af carrageenan, fordi de fastslog, at alternative materialer, såsom gellangummi, guargummi eller xanthangummi, er tilgængelige til brug i økologiske produkter" fortsætter, "AMS fandt tilstrækkeligt bevis i offentlige kommentarer til NOSB at carrageenan fortsat er nødvendig for håndtering af landbrugsprodukter på grund af utilgængelighed af helt naturlige substitutter (§ 6517 (c) (1) (ii)). Carrageenan har specifikke anvendelser i en række landbrugsprodukter, og offentlige kommentarer rapporterede, at potentielle substitutter ikke tilstrækkeligt replikerer carrageenans funktioner på tværs af det brede anvendelsesområde. Derfor opfylder carrageenan fortsat OFPA -kriterierne for optagelse på den nationale liste. ” Reglen trådte i kraft 29. maj 2018.

I en 2015 gennemgang, det fælles ekspertudvalg for Fødevare- og Landbrugsorganisation af FN og WHO om fødevaresikkerhed Tilsætningsstoffer udgivet en teknisk rapport i 2015 om brugen af carrageenan i modermælkserstatning og fandt, at tilsætningsstoffet var "ikke af bekymring "i modermælkserstatning som mad til særlige medicinske formål i koncentrationer op til 1000 milligram per liter . Anvendelse af carrageenan i modermælkserstatninger, økologisk eller på anden måde, er forbudt i EU af forsigtighedshensyn, men er tilladt i andre fødevarer. I 2018 rapporterede European Food Safety Authority (EFSA), at carrageenans sikkerhed i fødevarer er baseret på en ADI på 75 mg/kg legemsvægt pr. Dag.

I Storbritannien udsendte Food Standards Agency en tilbagekaldelse af produkter til slik indeholdende carrageenan, hvori det stod, at carrageenan "ikke er tilladt som ingrediens i gelékonfektprodukter, da det udgør en kvælningsfare".

Toksicitetsforskning

Fra 2018 blev carrageenan anset for ikke-toksisk under visse forbrugsniveauer (75 mg/kg legemsvægt pr. Dag), selvom yderligere forskning blev anbefalet, primært fokuseret på carrageenans skæbne og dets metabolitter under og efter fordøjelsen.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links