Karragenan

Karragenaner eller karrageniner ( / ˌ k ær ə ˈ ɡ iː n ə n z / KARR -ə- GHEE -nənz ; från irländsk carraigín 'liten sten') är en familj av naturliga linjära sulfaterade polysackarider som utvinns från röda havsgräsar . Karragenaner används i stor utsträckning inom livsmedelsindustrin , för sina gelnings-, förtjocknings- och stabiliserande egenskaper. Deras huvudsakliga tillämpning är i mejeri- och köttprodukter, på grund av deras starka bindning till livsmedelsproteiner. Under de senaste åren har karragenaner dykt upp som en lovande kandidat inom vävnadsteknik och tillämpningar för regenerativ medicin eftersom de liknar naturliga glykosaminoglykaner (GAG). De har huvudsakligen använts för vävnadsteknik, sårtäckning och läkemedelstillförsel.

Karragenaner innehåller 15-40% ester - sulfathalt , vilket gör dem till anjoniska polysackarider. De kan huvudsakligen kategoriseras i tre olika klasser baserat på deras sulfathalt. Kappa-karragenan har en sulfatgrupp per disackarid, iota-karragenan har två och lambda-karragenan har tre.

Den mest välkända och viktigaste röda tången som används för att tillverka de hydrofila kolloiderna för att producera karragenan är Chondrus crispus (irländsk mossa), som är en mörkröd persiljeliknande växt som växer fast vid stenar. Gelatinösa extrakt av Chondrus crispus -tången har använts som livsmedelstillsatser sedan ungefär 1400-talet. Karragenan är ett vegetariskt och veganskt alternativ till gelatin i vissa applikationer, så det kan användas för att ersätta gelatin i konfektyr och annan mat. Det finns inga kliniska bevis för karragenan som en osäker livsmedelsingrediens, främst för att dess öde efter matsmältningen är otillräckligt bestämt.

Den första kommersiella odlingen i industriell skala av Eucheuma och Kappaphycus spp. för karragenan utvecklades i Filippinerna . De globala topptillverkarna av karragenan är Filippinerna och Indonesien . Karragenan, tillsammans med agar , används för att producera traditionella gelédesserter i Filippinerna som kallas gulaman .

Egenskaper

De molekylära strukturerna hos olika typer av karragenan

Karragenaner är stora, mycket flexibla molekyler som bildar krullande spiralformade strukturer. Detta ger dem förmågan att bilda en mängd olika geler vid rumstemperatur. De används ofta i livsmedels- och andra industrier som förtjockningsmedel och stabiliseringsmedel .

Alla karragenaner är polysackarider med hög molekylvikt och består huvudsakligen av alternerande 3-länkad bD-galaktopyranos (G-enheter) och 4-länkad aD-galaktopyranos (D-enheter) eller 4-länkad 3,6-anhydro- aD-galaktopyranos (DA-enheter), bildar den återkommande disackaridenheten av karragenaner.

Det finns tre huvudsakliga kommersiella klasser av karragenan:

  • Kappa bildar starka, stela geler i närvaro av kaliumjoner och reagerar med mejeriproteiner. Den kommer huvudsakligen från Kappaphycus alvarezii .
  • Iota bildar mjuka geler i närvaro av kalciumjoner. Den tillverkas huvudsakligen av Eucheuma denticulatum .
  • Lambda gelar inte och används för att förtjocka mejeriprodukter.

De primära skillnaderna som påverkar egenskaperna hos kappa, iota och lambda-karragenan är antalet och positionen av estersulfatgrupperna på de upprepade galaktosenheterna . Högre nivåer av estersulfat sänker karragenanens löslighetstemperatur och ger geler med lägre styrka, eller bidrar till gelinhibering (lambda-karragenan).

Många rödalgarter producerar olika typer av karragener under sin utvecklingshistoria . Till exempel producerar släktet Gigartina huvudsakligen kappa-karragenaner under sitt gametofytiska stadium och lambda-karragener under sitt sporofytiska stadium.

Alla är lösliga i varmt vatten, men i kallt vatten är endast lambdaformen (och natriumsalterna av de andra två) lösliga.

När karragenan används i livsmedelsprodukter har EU- tillsatsen E-nummer E407 eller E407a när den finns som "bearbetad eucheuma-tång". Tekniskt sett anses karragenan vara en kostfiber.

I delar av Skottland och Irland, där den är känd under en mängd lokala och inhemska namn , kokas Chondrus crispus i mjölk och silas, innan socker och andra smakämnen som vanilj, kanel, konjak eller whisky tillsätts. Slutprodukten är en sorts gelé som liknar pannacotta , tapioka eller blancmange .

Produktion

Se även: Tångodling
Eucheuma denticulatum odlas för jota-karragenan i en odling utanför botten i Tanzania

Även om karragener introducerades i industriell skala på 1930-talet, var de kända för att användas i Kina sedan omkring 600 f.Kr. (där Gigartina användes) och i Irland omkring 400 e.Kr. Carrageen 'gelatin' kan framställas genom att koka 140 g (5 oz) ) av sköljd irländsk mossa i 9 L (8 imp qt) vatten i 10 minuter, rör om blandningen medan den kokar. 2,5 L (2 imp qt) kallt vatten tillsätts snabbt till den varma brygden och, efter att blandningen har svalnat, silas den genom en trasa. Den kyls sedan i 24 timmar, under vilken tid den blir gelatinös. [ citat behövs ]

Från och med 2011 uppskattades den globala försäljningen av karragenan till 640 miljoner dollar. Den största tillverkaren av industriell karragenan var Filippinerna , där odlat tång producerar cirka 80 % av världens utbud, medan Kina är den största exportören till globala marknader i USA och Europa. De vanligaste källorna är E. cottonii ( Kappaphycus alvarezii , K. striatum ) och E. spinosum ( Eucheuma denticulatum ), som tillsammans står för ungefär tre fjärdedelar av världsproduktionen. Dessa växer från havsytan till ett djup av cirka 2 m (6,6 fot). Tången odlas normalt på nylonlinor som är uppträdda mellan bambuflöten, och den skördas efter tre månader eller så, när varje planta väger ungefär 1 kg (2,2 lb).

Sorten E. cottonii har omklassificerats som Kappaphycus cottonii av Maxwell Doty (1988), varigenom släktet Kappaphycus introducerades , på basis av de producerade phykokolloiderna (nämligen kappa-karragenan). [ citat behövs ]

Efter skörd torkas tången, balas och skickas till karragenantillverkaren. Där mals tången, siktas för att ta bort orenheter som sand och tvättas noggrant. Efter behandling med varm alkalilösning (t.ex. 5–8 % kaliumhydroxid ) avlägsnas cellulosan från karragenan genom centrifugering och filtrering . Den resulterande karragenanlösningen koncentreras sedan genom indunstning . Den torkas och mals enligt specifikation.

Det finns tre typer av industriell bearbetning:

Halvraffinerad

Denna tillverkas endast av E. cottonii eller E. spinosum . Det råa ogräset sorteras först och orena föroreningar tas bort för hand. Ogräset tvättas sedan för att ta bort salt och sand och kokas sedan i varm alkali för att öka gelstyrkan. Det kokta ogräset tvättas, torkas och mals. E. spinosum genomgår en mycket mildare tillagningscykel, eftersom den löser sig ganska lätt. Produkten kallas halvraffinerad karragenan, Filippinernas naturliga kvalitet, eller, i USA, faller den helt enkelt under den vanliga karragenanspecifikationen. 

renad och tvättad tång ↓ extraktion ↓ grovfiltrering → tångrester ↓ finfiltrering → använda filterhjälpmedel ↓ ↓-------------------- koncentration -------------------- ↓ beredning med KCl beredning med alkohol ↓ ↓ gelpressande alkoholåtervinning ↓ ↓ torkning torkning ↓ ↓ fräsning fräsning ↓ ↓ blandning blandning ↓ ↓ gelraffinerad karragenan raffinerad karragenan

Raffinerad

Den väsentliga skillnaden i raffineringsprocessen är att karragenan först löses upp och filtreras för att avlägsna cellväggsskräp. Karragenan fälls sedan ut från den klara lösningen, antingen med isopropylalkohol (propan-2-ol) eller med kaliumklorid.

Blandad bearbetning

Det finns en hybridteknologi där tång behandlas heterogent som i den halvraffinerade processen, men alkohol eller höga saltnivåer används för att hämma upplösningen. Denna process används ofta på sydamerikanska alger och ger några av kostnadsfördelarna med halvraffinerad bearbetning, samtidigt som den tillåter att ett bredare utbud av alger kan bearbetas, men de naturligt låga cellulosahalterna i vissa sydamerikanska alger gör att de kan bearbetas heterogent och fortfarande säljas under EU:s raffinerade specifikation.

Betyg

Se även: Livsmedelsgradering

Det finns två grundläggande kvaliteter av karragenan, raffinerad (RC) och semi-raffinerad (SRC). I USA är båda kvaliteterna märkta som karragenan. I Europeiska unionen betecknas raffinerad karragenan med E-numret E-407 och halvraffinerad karragenan som E-407a. Raffinerad karragenan har ett maximum på 2 % för syraolösligt material och produceras genom alkoholutfällning eller kaliumkloridgelpressprocess. Halvraffinerad karragenan har en mycket högre cellulosahalt och produceras i en mindre komplex process. Indonesien, Filippinerna och Chile är tre huvudsakliga källor till råmaterial och extraherad karragenan.

Användningsområden och tillämpningar

Mat och andra hushållsbruk

Regulatorisk status

I USA är karragenan tillåtet enligt FDA-föreskrifter som en direkt livsmedelstillsats och anses vara säker när den används i den mängd som är nödvändig som emulgeringsmedel, stabiliseringsmedel eller förtjockningsmedel i livsmedel, förutom de standardiserade livsmedel som inte tillhandahåller sådan användning. FDA granskade också karragenans säkerhet för modersmjölksersättning. Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet drog slutsatsen att "det inte finns några bevis för några negativa effekter på människor från exponering för karragenan av livsmedelskvalitet, eller att exponering för nedbruten karragenan från användning av karragenan av livsmedelskvalitet förekommer", Den gemensamma FAO/WHO-experten Kommittén för livsmedelstillsatser uttalade i en granskning av karragenan i juli 2014 "att användningen av karragenan i modersmjölksersättning eller modersmjölksersättning för speciella medicinska ändamål vid koncentrationer upp till 1000 mg/L inte är oroande".

Även om det nationella organiska programmet (NOP) hade lagt till karragenan till sin nationella lista över tillsatser som tillåts inkluderas i ekologiska livsmedel 2003, och granskade och godkände det på nytt 2008, och noterade att det var "kritiskt för ekologisk produktion och hantering", i november 18, 2016, röstade NOP:s National Organic Standards Board (NOSB) för att rekommendera att karragenan tas bort från den nationella listan över tillsatser som är tillåtna i ekologisk livsmedelsproduktion.

Den 4 april 2018 publicerade Agricultural Marketing Service (AMS) ( USDA ) ett dokument för att tillkännage förnyelsen av karragenan på den nationella listan, vilket tillåter fortsatt användning i livsmedelsprodukter. I dokumentet står det,

NOSB rekommenderade att ta bort karragenan eftersom de fastställde att alternativa material, såsom gellangummi, guargummi eller xantangummi, är tillgängliga för användning i ekologiska produkter ... AMS fann tillräckliga bevis i offentliga kommentarer till NOSB för att karragenan fortfarande är nödvändigt för hantering av jordbruksprodukter på grund av att det inte finns helt naturliga ersättningsprodukter (§ 6517(c)(1)(ii)). Karragenan har specifika användningsområden i en mängd jordbruksprodukter, och offentliga kommentarer rapporterade att potentiella substitut inte på ett adekvat sätt replikerar karragenans funktioner över det breda användningsomfånget. Därför fortsätter karragenan att uppfylla OFPA-kriterierna för införande på den nationella listan.

Regeln trädde i kraft den 29 maj 2018.

I en granskning 2015 släppte Joint Expert Committee of the Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization on Food Additives en teknisk rapport 2015 om användningen av karragenan i modersmjölksersättning och fann att tillsatsen "inte var oroande". " i modersmjölksersättning som livsmedel för speciella medicinska ändamål i koncentrationer upp till 1000 milligram per liter . Användning av karragenan i modersmjölksersättning, ekologisk eller på annat sätt, är förbjuden i EU av försiktighetsskäl, men tillåten i andra livsmedel. Under 2018 Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet (EFSA) att säkerheten för karragenan i livsmedel baseras på en ADI på 75 mg/kg kroppsvikt per dag.

I Storbritannien utfärdade Food Standards Agency en produktåterkallelse för godis som innehåller karragenan, och påpekade att karragenan "inte är tillåtet som ingrediens i gelékonfektyrprodukter eftersom det utgör en kvävningsrisk".

Toxicitetsforskning

Från och med 2018 ansågs karragenan vara ogiftigt under vissa konsumtionsnivåer (75 mg/kg kroppsvikt per dag), även om ytterligare forskning rekommenderades, främst inriktad på karragenans öde under och efter matsmältningen, och på eventuella efterföljande metaboliter.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carrageenan&oldid=1138312996 "