Carragenina - Carrageenan

Los carragenanos o carrageninas ( / ˌ k ær ə ɡ i n ə n z / Karr-ə-gee-nənz , desde Irish carraigín , "Little Rock") son una familia de lineales naturales sulfatados polisacáridos que se extraen de rojo algas comestibles . El alga roja más conocida y aún más importante que se utiliza para la fabricación de coloides hidrófilos para producir carragenina es Chondrus crispus (musgo irlandés), que es una planta parecida al perejil de color rojo oscuro que crece adherida a las rocas. Los carragenanos se utilizan ampliamente en la industria alimentaria por sus propiedades gelificantes, espesantes y estabilizantes. Su principal aplicación es en productos lácteos y cárnicos, debido a su fuerte unión a las proteínas alimentarias. En los últimos años, los carragenanos han surgido como un candidato prometedor en aplicaciones de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, ya que se asemejan a los glicosaminoglicanos nativos (GAG). Se han utilizado principalmente para ingeniería de tejidos, cobertura de heridas y administración de fármacos.

Los carragenanos contienen entre un 15 y un 40% de éster- sulfato , lo que los convierte en polisacáridos aniónicos . Se pueden clasificar principalmente en tres clases diferentes según su contenido de sulfato. El kappa-carragenano tiene un grupo sulfato por disacárido, el iota-carragenano tiene dos y el lambda-carragenano tiene tres.

Los extractos gelatinosos del alga Chondrus crispus se han utilizado como aditivos alimentarios desde aproximadamente el siglo XV. La carragenina es una alternativa vegetariana y vegana a la gelatina en algunas aplicaciones o puede usarse para reemplazar la gelatina en productos de confitería. No hay evidencia clínica de que el carragenano sea un ingrediente alimentario no seguro, principalmente porque su destino después de la digestión no está determinado de manera adecuada.

El primer cultivo comercial de Eucheuma y Kappaphycus spp. para carragenina se desarrolló en Filipinas . Los principales productores mundiales de carragenina son Filipinas e Indonesia . La carragenina, junto con el agar , se utilizan para producir los tradicionales desiertos de gelatina en Filipinas llamados gulaman .

Propiedades

Las estructuras moleculares de diferentes tipos de carragenina.

Los carragenanos son moléculas grandes y altamente flexibles que forman estructuras helicoidales rizadas. Esto les da la capacidad de formar una variedad de geles diferentes a temperatura ambiente. Son ampliamente utilizados en la industria alimentaria y otras como agentes espesantes y estabilizantes .

Todos los carragenanos son polisacáridos de alto peso molecular y se componen principalmente de bD-galactopiranosa (unidades G) unidas en 3 alternas y aD-galactopiranosa (unidades D) unidas en 4 o 3,6-anhidro- aD-galactopiranosa (unidades DA), que forma la unidad repetitiva de disacárido de los carragenanos.

Hay tres clases comerciales principales de carragenina:

  • Kappa forma geles fuertes y rígidos en presencia de iones de potasio y reacciona con proteínas lácteas. Se obtiene principalmente de Kappaphycus alvarezii .
  • Iota forma geles blandos en presencia de iones de calcio. Se produce principalmente a partir de Eucheuma denticulatum .
  • Lambda no gelifica y se utiliza para espesar productos lácteos.

Las principales diferencias que influyen en las propiedades de kappa, iota y lambda carragenina son el número y la posición de los grupos éster sulfato en las unidades repetidas de galactosa . Los niveles más altos de sulfato de éster reducen la temperatura de solubilidad del carragenano y producen geles de menor resistencia o contribuyen a la inhibición del gel (lambda carragenano).

Muchas especies de algas rojas producen diferentes tipos de carragenanos durante su historia de desarrollo . Por ejemplo, el género Gigartina produce principalmente carragenanos kappa durante su etapa gametofítica y carragenanos lambda durante su etapa esporofítica .

Todos son solubles en agua caliente, pero en agua fría, solo la forma lambda (y las sales de sodio de las otras dos) son solubles.

Cuando se utiliza en productos alimenticios, la carragenina tiene los números E de aditivo de la UE E407 o E407a cuando está presente como "alga eucheuma procesada". Técnicamente, la carragenina se considera una fibra dietética.

En partes de Escocia e Irlanda, donde es conocido por una variedad de nombres locales y nativos , Chondrus crispus se hierve en leche y se cuela, antes de agregarle azúcar y otros aromas como vainilla, canela, brandy o whisky. El producto final es una especie de gelatina similar a la panna cotta , tapioca o blancmange .

Producción

Eucheuma denticulatum se cultiva para iota-carragenina en un cultivo fuera del fondo en Tanzania

Aunque los carragenanos se introdujeron a escala industrial en la década de 1930, se usaron por primera vez en China alrededor del 600 a.C. (donde se usó Gigartina ) y en Irlanda alrededor del 400 d.C. La gelatina de carragenina se puede preparar hirviendo 5 oz (140 g) de musgo irlandés enjuagado. en 8 imp qt (9.1 l) de agua durante 10 minutos, revolviendo la mezcla mientras hierve. Se añaden rápidamente 2 imp qt (2,3 l) de agua fría a la infusión caliente y, una vez que la mezcla se ha enfriado, se cuela a través de un paño. Luego se enfría durante 24 horas, tiempo durante el cual se vuelve gelatinoso.

En 2011, las ventas mundiales de carragenina se estimaron en 640 millones de dólares. El mayor productor de carragenina industrial fue Filipinas , donde las algas marinas cultivadas producen alrededor del 80% del suministro mundial, mientras que China es el principal exportador a los mercados mundiales de EE. UU. Y Europa. Las fuentes más comúnmente utilizadas son E. cottonii ( Kappaphycus alvarezii , K. striatum ) y E. spinosum ( Eucheuma denticulatum ), que juntas proporcionan alrededor de las tres cuartas partes de la producción mundial. Estos crecen desde la superficie del mar hasta una profundidad de unos 2 metros. Las algas se cultivan normalmente en hilos de nailon tendidos entre flotadores de bambú y se recolectan después de tres meses aproximadamente, cuando cada planta pesa aproximadamente 1 kg.

La variedad E. cottonii ha sido reclasificada como Kappaphycus cottonii por Maxwell Doty (1988), introduciendo así el género Kappaphycus , sobre la base de los ficocoloides producidos (a saber, kappa carragenina).

Después de la cosecha, las algas se secan, se empacan y se envían al fabricante de carragenina. Allí se muelen las algas, se tamizan para eliminar impurezas como la arena y se lavan a fondo. Después del tratamiento con una solución alcalina caliente (p. Ej., Hidróxido de potasio al 5-8% ), la celulosa se elimina del carragenano mediante centrifugación y filtración . La solución de carragenina resultante se concentra luego por evaporación . Se seca y se muele según las especificaciones.

Hay tres tipos de procesamiento industrial:

Semi-refinado

Esto solo se realiza con E. cottonii o E. spinosum . La hierba cruda se clasifica primero y los contaminantes crudos se eliminan a mano. Luego, la hierba se lava para eliminar la sal y la arena, y luego se cocina en álcali caliente para aumentar la fuerza del gel. La hierba cocida se lava, se seca y se muele. E. spinosum se somete a un ciclo de cocción mucho más suave, ya que se disuelve con bastante facilidad. El producto se llama carragenina semirrefinada, grado natural de Filipinas o, en los EE. UU., Simplemente se incluye en la especificación común de carragenina. 

                           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

Refinado

La diferencia esencial en el proceso de refinación es que el carragenano primero se disuelve y se filtra para eliminar los restos de la pared celular. A continuación, se precipita el carragenano de la solución clara mediante isopropanol o cloruro de potasio.

Procesamiento mixto

Existe una tecnología híbrida en la que las algas se tratan de forma heterogénea como en el proceso semirrefinado, pero se utilizan niveles elevados de alcohol o sal para inhibir la disolución. Este proceso se utiliza a menudo en las algas marinas de América del Sur y brinda algunos de los beneficios de costos del procesamiento semirrefinado, al tiempo que permite procesar una gama más amplia de algas marinas; sin embargo, los niveles naturalmente bajos de celulosa en algunas algas de América del Sur permiten que se procesen y procesen de manera heterogénea. todavía se venderá bajo la especificación refinada de la UE.

Los grados

Ver también: Clasificación de alimentos

Hay dos grados básicos de carragenina: carragenina refinada (RC) y carragenina semirrefinada (SRC). En los Estados Unidos, ambos grados están etiquetados como carragenina. En la Unión Europea, el carragenano refinado se designa con el número E E-407 y el carragenano semirrefinado como E-407a. El carragenano refinado tiene un máximo de 2% de material insoluble en ácido y se produce mediante un proceso de precipitación con alcohol o un proceso de prensado en gel de cloruro de potasio. El carragenano semirrefinado contiene un nivel mucho más alto de contenido celulósico y se produce en un proceso menos complejo. Indonesia, Filipinas y Chile son tres fuentes principales de materia prima y carragenina extraída.

Usos y aplicaciones

Alimentos y otros usos domésticos

Situación regulatoria

En los EE. UU., La carragenina está permitida según las regulaciones de la FDA como aditivo alimentario directo y se considera seguro cuando se usa en la cantidad necesaria como emulsionante, estabilizador o espesante en los alimentos, excepto aquellos alimentos estandarizados que no prevén dicho uso. La FDA también revisó la seguridad de la carragenina para la fórmula infantil. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria concluyó que "no hay evidencia de efectos adversos en los seres humanos por la exposición a la carragenina de calidad alimentaria, o de que se esté produciendo una exposición a la carragenina degradada por el uso de carragenina de calidad alimentaria". Además, el experto conjunto FAO / OMS El comité sobre aditivos alimentarios declaró en una revisión de julio de 2014 de carragenina "que el uso de carragenina en preparados para lactantes o preparados para fines médicos especiales en concentraciones de hasta 1000 mg / L no es motivo de preocupación".

Aunque el Programa Orgánico Nacional (NOP) había agregado carragenina a su Lista Nacional de aditivos permitidos para ser incluidos en los alimentos orgánicos en 2003, y la revisó y reautorizó en 2008, considerándola "crítica para las operaciones de producción y manipulación orgánica", en noviembre El 18 de noviembre de 2016, la Junta Nacional de Normas Orgánicas (NOSB) de la NOP votó para recomendar que se elimine la carragenina de la Lista nacional de aditivos permitidos en la producción de alimentos orgánicos.

El 4 de abril de 2018, el Servicio de Comercialización Agrícola (AMS) ( USDA ) publicó un documento para anunciar la renovación de la carragenina en la Lista Nacional, permitiendo su uso continuado en productos alimenticios. El documento dice: "La NOSB recomendó eliminar la carragenina porque determinaron que materiales alternativos, como la goma gellan, la goma guar o la goma xantana, están disponibles para su uso en productos orgánicos" y continúa, "AMS encontró evidencia suficiente en los comentarios públicos a la NOSB que la carragenina sigue siendo necesaria para el manejo de productos agrícolas debido a la falta de disponibilidad de sustitutos totalmente naturales (§ 6517 (c) (1) (ii)). La carragenina tiene usos específicos en una variedad de productos agrícolas, y los comentarios públicos informaron que los posibles sustitutos no replican adecuadamente las funciones de la carragenina en todo el ámbito de uso. Por lo tanto, la carragenina sigue cumpliendo con los criterios de la OFPA para su inclusión en la Lista Nacional ". La regla entró en vigor el 29 de mayo de 2018.

En una revisión de 2015, el Comité Mixto de Expertos de la Organización para la Agricultura y la Alimentación de la Naciones Unidas y la Organización Mundial de la Salud en Aditivos Alimentarios publicó un informe técnico en el año 2015 sobre el uso de carragenina en los preparados para lactantes y encontró que el aditivo "no era motivo de preocupación "en preparados para lactantes como alimento para fines médicos especiales en concentraciones de hasta 1000 miligramos por litro . El uso de carragenina en fórmulas infantiles, orgánicas o de otro tipo, está prohibido en la UE por razones de precaución, pero está permitido en otros alimentos. En 2018, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) informó que la seguridad de la carragenina en los productos alimenticios se basa en una IDA de 75 mg / kg de peso corporal por día.

En el Reino Unido, la Agencia de Normas Alimentarias emitió un retiro de productos para dulces que contienen carragenina, indicando que la carragenina “no está permitida como ingrediente en productos de confitería de gelatina ya que presenta un peligro de asfixia”.

Investigación de toxicidad

A partir de 2018, la carragenina se consideró no tóxica bajo ciertos niveles de consumo (75 mg / kg de peso corporal por día), aunque se recomendó más investigación, principalmente centrada en el destino de la carragenina y sus metabolitos durante y después de la digestión.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos