E407 (Каррагинан)

CAS number: 9000-07-1

EC number: 232-524-2

E407 (Каррагинан)ы используются в широком спектре отраслей промышленности, особенно в пищевой промышленности, где их желирующие свойства и вискоинтенсифицирующие свойства высоко ценятся. Структура E407 (Каррагинан)а играет важную роль, когда речь заходит о характеристиках и свойствах. Каппа и Йота E407 (Каррагинан)ы имеют очень схожую структуру и, следовательно, имеют много общих свойств. Эти полимеры имеют основу из галактозы, но различаются пропорцией и расположением сложноэфирных сульфатных групп и долей 3,6-ангидрогалактозы. Каппа E407 (Каррагинан) способен синергически взаимодействовать с другими камедями, такими как камедь бобов саранчи и коньяк маннан, для дальнейшего изменения текстуры геля.

Synonyms:

Carrageenan ; E407 ; Carrageenan gum; Chondrus;3,6-Anhydro-D-galactan; Aubygel; Aubygum; Burtonite; Carastay; Carrageen; Carrageenin; Carragheanin; Carragheen; Carraguard; Chondrus; Coreine; Eucheuma spinosum gum; Galozone; Gelcarin; Gelozone; Genugel ; Genuvisco; Gum Chrond; Gum carrageenan; Gum chon; Irish moss extract; Irish moss gelose; Killeen; Lygomme; Marine Colloids; Pellugel; Satiagel; Satiagum; Seakem carrageenin; Viscarin Carrageenan ; iota Carrageenan ; iota-Carrageenan ; kappa Carrageenan ; kappa-Carrageenan ; lambda Carrageenan ; lambda-Carrageenan ; thickener, stabiliser, gelling agent, emulsifier

E407 (Каррагинан)ы являются коммерчески важными гидрофильными коллоидами (водорастворимыми камедями), которые встречаются в качестве матричного материала во многих видах красных морских водорослей (Rhodophyta), где они выполняют структурную функцию, аналогичную функции целлюлозы в наземных растениях. Химически это сильно сульфатированные галактаны. Благодаря своим полуэфирным сульфатным частицам они являются сильно анионными полимерами. В этом отношении они отличаются от агаров и альгинатов, двух других классов коммерчески эксплуатируемых гидроколлоидов морских водорослей. Агары, хотя и галактаны, имеют мало сульфата полуэфира и могут считаться неионными для большинства практических целей. Альгинаты, хотя и анионные, являются полимерами маннуроновой и гулуроновой кислот и как таковые обязаны своим ионным характером карбоксильным, а не сульфатным группам. В этом отношении альгинаты больше похожи на пектины, содержащиеся в наземных растениях, чем на другие гидроколлоиды морских водорослей.

E407 (Каррагинан)-это гидроколлоид, извлеченный из некоторых красных морских водорослей, принадлежащих к видам Eucheuma (kappaphycus), Chondrus, Gigartina и Hypnea. Он используется в широком спектре применений в пищевой промышленности в качестве загустителя, желирующего, стабилизирующего и суспендирующего агента в системах воды и молока. E407 (Каррагинан) является многофункциональным ингредиентом, и он по-разному ведет себя в воде и в молочных системах. В воде он проявляет типичные гидроколлоидные свойства сгущения и желирования, в то время как в молочных системах он также обладает свойством вступать в реакцию с белками, обеспечивая дополнительные стабилизирующие способности.

E407 (Каррагинан) обладает уникальной способностью формировать широкий спектр гелевых текстур при комнатной температуре: жесткие или эластичные, прозрачные или мутные, жесткие или нежные, термостойкие или термически обратимые, низкие или высокие температуры плавления/гелеобразования. Он также может использоваться в качестве суспендирующего, желирующего, эмульгирующего, стабилизирующего и водоудерживающего агента в других промышленных применениях.

E407 (Каррагинан) получают из нескольких видов и видов морских водорослей, относящихся к классу Rodophyceae. Содержание E407 (Каррагинан)а в коммерческих морских водорослях колеблется от 20% до 40% от сухого веса, в зависимости от вида морских водорослей и условий моря, таких как яркость, питательные вещества, температура воды и насыщение кислородом. Морские водоросли разных видов и источников производят различные типы E407 (Каррагинан)а, такие как каппа, йота и лямбда. Некоторые виды морских водорослей могут производить E407 (Каррагинан) смешанного типа, такой как каппа/йота, каппа/лямбда или йота/лямбда.

Виды, которые производят E407 (Каррагинан) типа каппа,-это Kappaphycus Alvarezii (бывший Eucheuma Cottonii) и Hypnea Musciformis. Вид, который производит E407 (Каррагинан) типа йоты,-Eucheuma Denticulatum (бывшая Eucheuma Spinosum). Виды, которые производят E407 (Каррагинан) типа лямбда, как правило, относятся к виду Gigartina. Некоторые виды, такие как Chondrus Crispus и Gigartina skottsbergii, производят E407 (Каррагинан) смешанного типа каппа/лямбда или каппа/йота.

Морские водоросли обычно собираются вручную рыбаками на малых глубинах при низких приливах или при погружении с использованием соответствующего оборудования. После сбора урожая морские водоросли помещают под солнце сушиться до тех пор, пока они не достигнут уровня влажности, который идеально подходит для обработки. Морские водоросли Kappaphycus Alvarezii (Cottonii) и Eucheuma Denticulatum (Spinosum) успешно культивируются в коммерческих масштабах на Филиппинах, в Индонезии и Танзании. Chondrus и Gigartina scottsbergii получены соответственно из естественных водорослевых пластов в Северной Атлантике и в Чили.

E407 (Каррагинан) находится в клеточной стенке и межклеточном матриксе растительной ткани морских водорослей. Это высокомолекулярный полисахарид с содержанием сульфата эфира от 15% до 40%. Он образован альтернативными единицами D-галактозы и 3,6-ангидро-галактозы (3,6-AG), соединенными α-1,3 и β-1,4 –гликозидной связью. Основными различиями, влияющими на свойства типа каппа, йота и лямбда-E407 (Каррагинан)а, являются количество и положение сложноэфирных сульфатных групп, а также содержание 3,6-AG. Более высокие уровни сульфата сложного эфира означают более низкую температуру растворимости и более низкую прочность геля. E407 (Каррагинан) типа Каппа имеет содержание сульфата сложного эфира от 25 до 30% и содержание 3,6-AG от 28 до 35%. E407 (Каррагинан) типа Iota имеет содержание сульфата сложного эфира от 28 до 30% и содержание 3,6-AG от 25 до 30%. %. E407 (Каррагинан) типа Lambda имеет содержание сульфата сложного эфира от 32 до 39% и не содержит 3,6-AG.

E407 (Каррагинан) может быть очищен или полуочищен в зависимости от производственного процесса. Процесс производства полуочищенного E407 (Каррагинан)а всегда один и тот же. Для рафинированного E407 (Каррагинан)а в промышленности используются три метода: Барабанная сушка, осаждение спирта и гель-пресс.

Применение E407 (Каррагинан)а сосредоточено в пищевой промышленности. Применение E407 (Каррагинан)а обычно делится на системы на основе молока, системы на основе воды и напитки. Тем не менее, существует много других применений E407 (Каррагинан)а в широком спектре промышленных применений. E407 (Каррагинан) имеет множество функций в зависимости от его использования и применения: гелеобразование, сгущение, стабилизация эмульсии, стабилизация белка, суспензия частиц, контроль вязкости и удержание воды-это лишь некоторые из них.

E407 (Каррагинан)ы-это специализированная категория гидроколлоидов, которые происходят из красных морских водорослей (Rhodophycae). E407 (Каррагинан) в его различных формах обеспечивает физические характеристики, необходимые ученым-пищевикам при разработке продуктов питания и напитков, требующих желирования или дополнительной вязкости. Употребление E407 (Каррагинан)а в пищу датируется примерно 400 годом нашей эры в Ирландии. Ранние ирландские повара обнаружили, что они могут извлекать загуститель, похожий на E407 (Каррагинан), из ирландского мха. С 1970-х годов компании, производящие продукты питания и напитки, обнаружили, что E407 (Каррагинан) полезен благодаря своим превосходным желирующим и загустевающим свойствам. Именно эти качества делают его полезным для использования в замороженных десертах, молочных или соевых напитках, хлебобулочных изделиях и даже формованных белках.

E407 (Каррагинан)ы можно собирать либо непосредственно с морских водорослей в океане, либо выращивать в контролируемых условиях.  Типичные районы сбора урожая включают Америку, Европу и Азию, включая Китай, Японию, Корею и Филиппины.  В зависимости от типа воды и условий выращивания уникальные виды будут давать различные характеристики полученным E407 (Каррагинан)ам. После сбора урожая E407 (Каррагинан)ы, как правило, перерабатываются в полностью очищенные или полуочищенные продукты. Полностью очищенные продукты обрабатываются либо методом осаждения спиртом, либо методом гель-прессования. Эти усовершенствованные методы производят материал высочайшего качества с наименьшим количеством запаха, цвета и постороннего клеточного материала. Полуфабрикаты проходят гораздо менее интенсивный процесс и просто экстрагируются щелочью, отбеливаются, сушатся и измельчаются в пригодный для использования порошок. В зависимости от конечного применения может оказаться возможным использовать более экономичный полуочищенный (формально называемый Филиппинским натуральным сортом) в отличие от более дорогих, но более качественных полностью очищенных E407 (Каррагинан)ов.

Сегодня в пищевой промышленности обычно используются три основные категории E407 (Каррагинан)ов: каппа, йота и лямбда. Существуют также комбинации E407 (Каррагинан)ов типа каппа-йота и каппа-лямбда, часто используемых для их дополнительных функций.  Несколько распространенных видов включают Chondrus crispus (смесь каппы и лямбды), Kappaphycus alvarezii (в основном каппа), Eucheuma denticulatum (в основном йота), Gigartina skottsbergii (в основном каппа, некоторые йота) и Sarcothalia crispata (смесь каппы и лямбды). Все E407 (Каррагинан)ы имеют относительно простую молекулярную структуру, состоящую из линейного полимера галактозных сахаров с периодическими сульфатными заменами, что определяет тип E407 (Каррагинан)а.    

С точки зрения структуры-функции, чем меньше количество замещения на остове галактозы, тем выше будет проявляемая прочность геля в готовом продукте.  Каппа E407 (Каррагинан) имеет наименьшее количество замещения сульфата и, следовательно, самую высокую прочность геля и самый высокий уровень хрупкости. E407 (Каррагинан)ы йоты имеют промежуточный уровень замещения и, следовательно, более слабую общую прочность геля, но они демонстрируют отличную гибкость и контроль синерезиса. Третья категория E407 (Каррагинан)ов, лямбда, не используется в качестве желирующего агента, но вместо этого обеспечивает вязкость и лучший вкус во рту. Лямбда-E407 (Каррагинан)ы имеют самый высокий уровень замещения и, следовательно, не будут образовывать гель, если только при правильных условиях (например, при наличии молочных белков.) Добавление ионов, таких как калий и кальций, может увеличить желирующие свойства E407 (Каррагинан)ов каппа и йота соответственно.

E407 (Каррагинан)ы лучше всего работают при использовании в нейтральных средах, таких как молочные системы, но определенные типы могут переносить более кислые условия, пока молочные белки не присутствуют в системе. Физические измерения, обычно используемые для количественной оценки эффективности E407 (Каррагинан)а, включают: способность к гелеобразованию в системах молока, соли и воды; вязкость (вода); реактивность молока; содержание золы; и профиль сетки.

Производители молочных продуктов уже давно используют E407 (Каррагинан) для суспензии и характеристик вкуса во рту в напитках, таких как шоколадное молоко, и альтернативных молочным продуктам продуктах, таких как соевое молоко. Составы, изготовленные с использованием E407 (Каррагинан)а, будут эффективно поддерживать нерастворимые ингредиенты в суспензии за счет образования гелевой сети, одновременно улучшая покрытие рта, что является желательным сенсорным атрибутом. E407 (Каррагинан)ы помогают поддерживать стабильность замораживания/оттаивания и правильные пищевые характеристики в мороженом с пониженным содержанием жира/ сахара. Производители пудингов и желированных десертов зависят от E407 (Каррагинан)а, чтобы обеспечить желатинирование, контроль синерезиса и положительные сенсорные свойства в их конечных приложениях. Заменители пищи и питательные напитки выигрывают от вязкости, быстрого увлажнения и вкуса во рту, обеспечиваемых E407 (Каррагинан)ом.

Мясная промышленность обнаружила, что функции желирования и влагоудерживающей способности наиболее полезны для их продуктов. E407 (Каррагинан)ы, при использовании в сочетании с другими эмульгирующими солями, могут обеспечить повышенный выход, а также обеспечить структурную целостность формованных мясных продуктов. Мясные корма для домашних животных также выигрывают от использования E407 (Каррагинан)а в ретортных консервах из-за этих же характеристик.         

E407 (Каррагинан)ы также используются во множестве других конечных применений, включая выпечку, плавленые сыры, пастеризованные продукты из цельных яиц, заправки для салатов на молочной основе, заменители желатина, тесто, кондитерские изделия и непищевые продукты, такие как косметика и фармацевтические покрытия.

Эволюция использования E407 (Каррагинан)а будет продолжать расширяться по мере того, как ученые-пищевики будут находить более творческие способы использования его желательных функциональных свойств.

E407 (Каррагинан)ы-это сульфатированные линейные полисахариды D-галактозы и 3,6-ангидро-D-галактозы, извлеченные из некоторых красных морских водорослей класса Rhodophyceae. Они широко используются в пищевой промышленности в качестве загустителей, желирующих и суспендирующих белок агентов, а в последнее время в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя в таблетках и таблетках. Помимо хорошо известной биологической активности, связанной с воспалительными и иммунными реакциями, E407 (Каррагинан)ы являются мощными ингибиторами вирусов герпеса и ВПЧ, и есть признаки того, что эти полисахариды могут обеспечить некоторую защиту от ВИЧ-инфекции. Таким образом, в настоящем обзоре описаны важные аспекты E407 (Каррагинан)ов, связанные с их промышленным/терапевтическим применением, физико-химическими свойствами и структурным анализом. Кроме того, будут описаны химические модификации E407 (Каррагинан)ов, которые могут привести к прототипам с потенциальным применением для лечения ряда заболеваний, таких как герпес, ВПЧ и СПИД.

E407 (Каррагинан) получают путем экстракции водой или щелочной водой определенных видов класса Rhodophyceae (красные морские водоросли). Это гидроколлоид, состоящий в основном из сложных эфиров сульфата калия, натрия, магния и кальция сополимеров галактозы и 3,6-ангидрогалактозы. Относительная доля катионов, присутствующих в E407 (Каррагинан)е, может изменяться в процессе обработки до такой степени, что один из них может стать преобладающим. E407 (Каррагинан) извлекается путем осаждения спиртом, барабанной сушки или замораживания. Спирты, используемые при восстановлении и очистке, ограничены метанолом, этанолом и изопропанолом. Коммерческие продукты, классифицируемые как E407 (Каррагинан), часто разбавляются сахарами в целях стандартизации и смешиваются с пищевыми солями, необходимыми для получения желирующих или загустевающих характеристик.

Наиболее известной и по-прежнему самой важной красной морской водорослью, используемой для производства E407 (Каррагинан)а, является Chondrus crispus, которая растет вдоль побережья северной части Атлантики, основными районами сбора урожая являются приморские провинции Канады, Мэн, Британия во Франции и Пиренейский полуостров. Chondrus crispus-темно-красное растение, похожее на петрушку, которое растет прикрепленным к скалам на глубине до ок. 3 метра.

Большая часть „мха“ собирается граблями с небольших лодок. Граблями можно управлять только вручную или тянуть за лодкой. Влажный мох доставляют на сушильные установки, эксплуатируемые производителями E407 (Каррагинан)а, и сушат до влажности менее 20%, чтобы сохранить качество морских водорослей и облегчить транспортировку на экстракционную установку. Другие красные морские водоросли приобретают все большее значение в качестве каррагинового сырья, улучшая стабильность поставок и расширяя спектр свойств, которые могут быть достигнуты. Важными видами являются Eucheuma cottonii, который дает каппа-E407 (Каррагинан), и Eucheuma spinosum, который дает йота-E407 (Каррагинан). Эти виды Eucheuma собирают вдоль побережья Филиппин и Индонезии. Долгосрочная стабильность предложения и цен на E407 (Каррагинан)овое сырье будет обеспечиваться выращиванием морских водорослей. На Филиппинах уже действуют фермы по выращиванию морских водорослей, которые дают достаточное количество Eucheuma cottonii хорошего и стабильного качества, чтобы покрыть нынешний спрос. Eucheuma spinosum, сырье для йота-E407 (Каррагинан)а, недавно было успешно выращено.

E407 (Каррагинан) извлекается из сырья водой при высоких температурах. Жидкий экстракт очищают центрифугированием и/или фильтрацией. Жидкий экстракт может быть превращен в порошок простым испарением воды с получением так называемого высушенного в барабане E407 (Каррагинан)а. Правильное высвобождение высушенного материала из сушильного рулона требует добавления небольшого количества агентов для удаления рулонов (моно-и диглицеридов). Содержание моно - и диглицеридов ответственно за то, что высушенные в барабане E407 (Каррагинан)ы мутнеют в водных растворах, и, следовательно, высушенный в барабане E407 (Каррагинан) мало используется в применении водных гелей. Кроме того, высушенные в барабане E407 (Каррагинан)ы содержат все растворимые соли, присутствующие в экстракте, которые могут влиять на свойства - например, растворимость E407 (Каррагинан)а. Большая часть E407 (Каррагинан)а, используемого в пищевых продуктах, выделяется из жидкого экстракта путем селективного осаждения E407 (Каррагинан)а изопропанолом. Этот процесс дает более чистый и концентрированный продукт.

E407 (Каррагинан) обладает характеристиками растворимости, обычно проявляемыми гидрофильными коллоидами. Он растворим в воде и нерастворим в большинстве органических растворителей. Смешиваемые с водой спирты и кетоны, хотя сами по себе не являются растворителями для E407 (Каррагинан)а, переносятся в смеси с растворами E407 (Каррагинан)а на уровне до 40%. Более высокополярные растворители, такие как формамид и N,N-диметилформамид, переносятся в еще большей пропорции и сами по себе вызывают заметное набухание полимера.

Многие формы E407 (Каррагинан)а, возможные благодаря изменению структурных деталей, обеспечивают большую вариабельность в отношении свойств растворимости. Однако для практических целей удобно говорить в терминах нескольких общих структурных типов и приравнивать растворимость к общему балансу гидрофильности, обеспечиваемому гидрофильными сульфатными и гидроксильными группами, с одной стороны, и более гидрофобными остатками 3,6-ангидро-D-галактозы, с другой. Таким образом, лямбда-E407 (Каррагинан), по определению не содержащий 3,6-ангидро-D-галактозных единиц и обладающий высокой сульфатацией, легко растворим в большинстве условий. Каппа-E407 (Каррагинан), содержащий 3,6-ангидро-D-галактозу в составе повторяющейся единицы и меньшее количество сульфатных групп, менее гидрофильен и менее растворим. Промежуточным звеном является иота E407 (Каррагинан), более гидрофильный благодаря своему 2-сульфату, который в дополнение к своему положению противодействует менее гидрофильному характеру остатка 3,6-ангидро-D-галактозы.

При растворении при нагревании с последующим охлаждением ниже определенных температур E407 (Каррагинан)ы каппа и йота образуют термореверсивные водные гели в концентрации до 0,5% при условии наличия гелеобразующих катионов. Гель обладает некоторыми свойствами твердого тела и некоторыми свойствами жидкости. Таким образом, он сохраняет свою форму при опрокидывании из контейнера и при этом сохраняет давление пара и проводимость жидкости, из которой он изготовлен. Каппа E407 (Каррагинан) гели в присутствии ионов калия, жесткость геля увеличивается с увеличением концентрации ионов калия.

E407 (Каррагинан) будет медленно деполимеризоваться при хранении. Поскольку два наиболее важных свойства E407 (Каррагинан)а, прочность геля и реакционная способность белка, практически не зависят от степени полимеризации, потеря прочности в течение одного года при комнатной температуре не обнаруживается. Как правило, нежелательно смешивать порошок E407 (Каррагинан)а с другими порошкообразными или кристаллическими ингредиентами кислой природы. Однако, если принять особые меры предосторожности, можно сделать стабильные смеси E407 (Каррагинан)а и лимонной кислоты, например.

E407 (Каррагинан) используется в концентрациях от 0,005% до 3,0% в широком спектре продуктов. Производится много типов E407 (Каррагинан)а, некоторые из которых стандартизированы для общего использования в качестве желирующего агента в системах с водой или молоком, а некоторые контролируются с помощью прикладных тестов, разработанных в сотрудничестве между пользователем и производителем. Стандартизация осуществляется путем смешивания различных партий E407 (Каррагинан)а и/или путем смешивания с инертным материалом, таким как сахароза или декстроза. Стандартизация E407 (Каррагинан)а с сахаром признана в директиве ЕС по стабилизаторам и спецификации ФАО/ВОЗ.

Постоянная стабилизация суспензии требует, чтобы непрерывная жидкая фаза пищи показывала значение выхода (гель). Скорость осаждения уменьшается с уменьшением разницы в удельном весе и увеличением вязкости (закон Стокса). Повышенная вязкость замедлит осаждение, но (если непрерывная фаза не обладает значением выхода, т. Е. Не является слабым гелем, который захватывает твердые частицы) скорость осаждения никогда не будет равна нулю. E407 (Каррагинан) используется в низких концентрациях для стабилизации суспензий и эмульсий. При использовании в надлежащих низких концентрациях гелевая структура E407 (Каррагинан)а не обнаруживается при заливке и потреблении суспензии. Когда реактивность молочного белка E407 (Каррагинан)а не может быть использована (например, в салатной заправке и в напитках на основе соевого белка), йота E407 (Каррагинан) является предпочтительным E407 (Каррагинан)ом, поскольку йота E407 (Каррагинан) производит тиксотропные водные гели. Помимо стабилизирующих свойств, E407 (Каррагинан) может быть использован для повышения вязкости и придания вкуса жидкому пищевому продукту.

В молочных продуктах, где требуется желатинизация или структурная вязкость, E407 (Каррагинан) обычно предпочтителен по функциональным и экономическим причинам. В десертах с желированным молоком каппа E407 (Каррагинан) является наиболее экономичным желирующим агентом для получения определенной твердости и широко используется в порошковых препаратах для приготовления фланцев. В готовых к употреблению фланелевых десертах E407 (Каррагинан) каппа имеет недостаточное связывание с водой в течение необходимого срока хранения в течение нескольких недель, и используются „более слабые“ типы каппа, иногда в сочетании с типами йоты или LM-пектином. Когда готовый к употреблению молочный десерт должен быть покрыт взбитыми сливками, необходимо использовать холодную (10 ° С) начинку. Только йота E407 (Каррагинан) может быть использован, так как он дает тиксотропный гель - гель, который восстанавливается после механического разрушения. Стабилизация частиц какао и жировой суспензии в шоколадном молоке достигается с помощью всего лишь 0,02-0,03% каппа-E407 (Каррагинан)а. Контроль вязкости и стабильность пены быстрорастворимых продуктов для завтрака достигается путем включения лямбда-E407 (Каррагинан)а. Стабилизаторы мороженого на основе гуаровой камеди, камеди бобов саранчи и/или целлюлозной камеди вызывают отделение (удаление сыворотки) смеси мороженого. Низкие концентрации (0,01-0,02%) каппа-E407 (Каррагинан)а образуют слабый гель в смеси мороженого, который предотвращает разделение.