Каррагинаны: природные сульфатированные полисахариды из красных водорослей

Введение

Природные линейные сульфатированные полисахариды

Каррагены или карагенины (,/k//ær//ə/'/ɡ//iː//n//ə//n//z/ KARRəGHEEnənz;) – это семейство природных линейных сульфатированных полисахаридов, извлекаемых из красных съедобных морских водорослей. Каррагены широко используются в пищевой промышленности благодаря своим желирующим, загущающим и стабилизирующим свойствам. Их основное применение – в молочных и мясных продуктах, обусловленное их сильным связыванием с пищевыми белками. В последние годы каррагены стали перспективным кандидатом в области тканевой инженерии и регенеративной медицины, поскольку по своей структуре напоминают нативные гликозаминогликаны (GAG). Они в основном используются для тканевой инженерии, покрытия ран и доставки лекарственных средств. Каррагены содержат 15–40% эфиров сульфатов, что делает их анионными полисахаридами. Их можно классифицировать на три основных класса в зависимости от содержания сульфатов. Каппа-каррагенан содержит одну сульфатную группу на дисахарид, йота-каррагенан – две, а лямбда-каррагенан – три. Наиболее распространенным видом красных водорослей, используемым для производства гидрофильных коллоидов для получения каррагена, является Chondrus crispus (ирландский мох), представляющий собой темно-красную водоросль, похожую на петрушку, растущую на скалах. Желеобразные экстракты Chondrus crispus используются в качестве пищевых добавок примерно с XV века. Каррагенан является вегетарианской и веганской альтернативой желатину в некоторых областях применения и может использоваться для замены желатина в кондитерских изделиях и других продуктах питания. На данный момент отсутствуют клинические доказательства небезопасности каррагенана как пищевого ингредиента, главным образом из-за недостаточной изученности его поведения после переваривания. Каррагенан, наряду с агаром, используется для приготовления традиционных десертов из желе на Филиппинах, называемых гуламан.

Рафинированные

Существенное отличие в процессе переработки заключается в том, что карагенан сначала растворяют и фильтруют для удаления обломков клеточных стенок. Затем карагенан осаждают из прозрачного раствора либо изопропиловым спиртом (пропан-2-ол), либо хлоридом калия.

Смешанная переработка

Существует гибридная технология, в которой водоросли обрабатываются неоднородно, как и в полурафинированном процессе, но для подавления растворения используются спирт или высокие концентрации соли. Этот процесс часто применяется к водорослям из Южной Америки и обеспечивает некоторые экономические преимущества полурафинированной переработки, при этом позволяя перерабатывать более широкий спектр водорослей. Однако, естественно низкое содержание целлюлозы в некоторых южноамериканских водорослях позволяет подвергать их неоднородной обработке и при этом продавать в соответствии со спецификациями ЕС для рафинированных продуктов.

Степень

Существует два основных сорта карагенана: рафинированный (RC) и полурафинированный (SRC). В Соединенных Штатах оба сорта обозначаются как карагенан. В Европейском Союзе рафинированный карагенан имеет номер E407, а полурафинированный – E407a. Рафинированный карагенан содержит не более 2% кислотонерастворимых веществ и производится методом осаждения спиртом или пресс-гелеобразованием хлоридом калия. Полурафинированный карагенан имеет значительно более высокое содержание целлюлозы и производится по менее сложной технологии. Индонезия, Филиппины и Чили – три основных источника сырья и экстрагированного карагенана.

Регулирующий статус

В США карагинан разрешен в соответствии с нормами FDA в качестве прямой пищевой добавки и считается безопасным при использовании в необходимом количестве в качестве эмульгатора, стабилизатора или загустителя в пищевых продуктах, за исключением стандартизированных продуктов, которые не предусматривают такое использование. FDA также рассматривала безопасность карагенана для детского питания. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов пришло к выводу, что «нет никаких доказательств каких-либо неблагоприятных последствий для человека от воздействия карагенана пищевого качества или от воздействия деградировавшего карагенана при использовании карагенана пищевого качества». Кроме того, совместный экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам заявил в июле 2014 года в обзоре карагенана, что «использование карагенана в детском питании или в специальных медицинских целях в концентрациях до 1000 мг/л не вызывает опасений». Хотя Национальная органическая программа (NOP) добавила карагинан в свой Национальный список добавок, разрешенных для включения в органические продукты питания в 2003 году, и пересмотрела и повторно одобрила его в 2008 году, отметив, что он «критически важен для органического производства и обработки», 18 ноября 2016 года Национальный совет по органическим стандартам NOP (NOSB) проголосовал за то, чтобы рекомендовать исключение карагенана из Национального списка добавок, разрешенных в производстве органических продуктов питания. 4 апреля 2018 года Служба сельскохозяйственного маркетинга (AMS) (USDA) опубликовала документ, объявляющий о продлении срока действия карагенана в Национальном списке, разрешающий его дальнейшее использование в пищевых продуктах. В документе указано: «НОСБ рекомендовал исключить карагенан, поскольку установил, что альтернативные материалы, такие как геллановая камедь, гуаровая камедь или ксантановая камедь, доступны для использования в органических продуктах. AMS обнаружила достаточные доказательства в публичных комментариях к NOSB, подтверждающие, что карагенан по-прежнему необходим для обработки сельскохозяйственной продукции из-за отсутствия полностью натуральных заменителей (§ 6517(c)(1)(ii))». Карагенан имеет специфическое применение в широком спектре сельскохозяйственной продукции, и в публичных комментариях сообщалось, что потенциальные заменители не могут адекватно воспроизвести функции карагенана в широком диапазоне применения. Следовательно, карагенан по-прежнему соответствует критериям OFPA для включения в Национальный список. Правило вступило в силу 29 мая 2018 года. В обзоре 2015 года совместный экспертный комитет Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН и Всемирной организации здравоохранения по пищевым добавкам опубликовал технический отчет об использовании карагенана в детском питании и пришел к выводу, что добавка «не вызывает опасений» в детском питании в качестве специализированного продукта питания в концентрациях до 1000 миллиграммов на литр. Использование карагенана в детском питании, органическом или ином, запрещено в ЕС по соображениям предосторожности, но разрешено в других пищевых продуктах. В 2018 году Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) сообщило, что безопасность карагенана в пищевых продуктах основана на допустимом суточном потреблении в 75 мг/кг массы тела в день. В Великобритании Агентство по стандартам пищевой продукции выпустило отзыв сладостей, содержащих карагенан, заявив, что «карагенан не разрешен в качестве ингредиента в желеобразных кондитерских изделиях, поскольку он представляет опасность удушья».

In the U. S., carrageenan is allowed under FDA regulations as a direct food additive and is considered safe when used in the amount necessary as an emulsifier, stabilizer, or thickener in foods, except those standardized foods that do not provide for such use. FDA also reviewed carrageenan safety for infant formula. The European Food Safety Authority concluded "there is no evidence of any adverse effects in humans from exposure to food grade carrageenan, or that exposure to degraded carrageenan from use of food grade carrageenan is occurring", Furthermore, the Joint FAO/WHO expert committee on food additives stated in a July 2014 review of carrageenan "that the use of carrageenan in infant formula or formula for special medical purposes at concentrations up to 1000 mg/L is not of concern". Although the National Organic Program (NOP) had added carrageenan to its National List of additives allowed to be included in organic foods in 2003, and reviewed and reauthorized it in 2008, noting it as "critical to organic production and handling operations", on November 18, 2016, the NOP's National Organic Standards Board (NOSB) voted to recommend carrageenan be removed from the National List of additives allowed in organic food production. On April 4, 2018, the Agricultural Marketing Service (AMS) (USDA) published a document to announce the renewal of carrageenan on the National List, allowing its continued use in food products. The document states,The NOSB recommended removing carrageenan because they determined that alternative materials, such as gellan gum, guar gum, or xanthan gum, are available for use in organic products AMS found sufficient evidence in public comments to the NOSB that carrageenan continues to be necessary for handling agricultural products because of the unavailability of wholly natural substitutes (§ 6517(c)(1)(ii)). Carrageenan has specific uses in an array of agricultural products, and public comments reported that potential substitutes do not adequately replicate the functions of carrageenan across the broad scope of use. Therefore, carrageenan continues to meet the OFPA criteria for inclusion on the National List. The rule went into effect May 29, 2018. In a 2015 review, the Joint Expert Committee of the Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization on Food Additives released a technical report in 2015 on the use of carrageenan in infant formula and found that the additive was "not of concern" in infant formula as food for special medical purposes at concentrations up to 1000 milligrams per litre. The use of carrageenan in infant formula, organic or otherwise, is prohibited in the EU for precautionary reasons, but is permitted in other food items. In 2018, the European Food Safety Authority (EFSA) reported that safety of carrageenan in food products is based on an ADI of 75 mg/kg body weight per day. In the UK, the Food Standards Agency issued a product recall for sweets containing carrageenan, stating that carrageenan "is not permitted as an ingredient in jelly confectionery products as it presents a choking hazard".

Исследование токсичности

В 2018 году карагенан был признан нетоксичным при определенных уровнях потребления (75 мг/кг массы тела в день), хотя было рекомендовано проведение дальнейших исследований, главным образом касающихся поведения карагенана в процессе и после переваривания, а также образующихся в результате метаболитов.