کاراگینان

کاراگینان هیدروکلوئید غذایی استخراج شده از جلبک دریایی قرمز است. به طور گسترده به دلیل کارکرد بافتی آن، به ویژه در محصولات لبنی، ژله‌ها و شیرینی‌ها و در فرآورده‌های گوشتی استفاده می‌شود. بسیاری از محصولاتی رایج مصرفی، به ویژه شیر سویا، شکلات، شیرها، شیر خشک نوزادان و نوشیدنی‌های مکمل غذایی متکی به کاراگینان هستند.

انوع کاراگینان

سه نوع تجاری کاراگینان وجود دارد که عملکرد آنها بر اساس میزان سولفاته شدن و تعداد مولکول های گالاکتوز متفاوت است. آنها در تعداد و موقعیت گروه‌های سولفات استر بر روی واحدهای گالاکتوز تکراری متفاوت هستند:

• یوتا کاراگینان

 در حضور کلسیم، یوتا کاراگینان یک ژل نرم تشکیل می‌دهد. به طور کلی یوتا کاراگینان ژل‌های برگشت‌پذیر حرارتی الاستیک نرم تشکیل می‌دهد.

• کاپا کاراگینان

در مجاورت کلسیم، ژل سفت و شکننده‌ای را تشکیل می‌دهد، اما در حضور نمک‌های پتاسیم، ژل سفت و کشسانی را تشکیل می‌دهد. به طور کلی کاپا کاراگینان ژل‌های ترمو برگشت‌پذیر قوی و شکننده تولید می‌کند.

• لامبدا کاراگینان

قابلیت تشکیل ژل را ندارد ولی می‌تواند به عنوان ضخیم کننده استفاده شود.

در این میان، کاپا پرمصرف‌ترین نوع کاراگینان در صنایع غذایی و نوشیدنی است. هر سه شکل کاراگینان دارای خواص تثبیت کننده در حضور کازئین و پروتئین آب پنیر هستند. بسته به خاصیت و کاربرد مورد نظر، ممکن است از یک نوع یا ترکیبی از انواع کاراگینان استفاده شود. ترکیب کردن اشکال مختلف کاراگینان، یک اثر هم‌افزایی ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، یوتا و کاپا کاراگینان به تنهایی رشد کریستال یخ را در شربت کاهش می‌دهند؛ اما ترکیب این دو برای جلوگیری از رشد کریستال یخ موثرتر عمل می‌کند. کاراگینان هیبریدی کاپا یوتا مزایایی ازقبیل استحکام ژل بالا و اتصال به آب با سینرزیس کم را فراهم می‌کند.

کاربرد گاراگینان در صنایع غذایی

کاراگینان به دلیل خواص ژل کنندگی، تغلیظ کنندگی، امولسیون کنندگی و تثبیت کنندگی به طور گسترده به عنوان یک استابلایزر در صنایع غذایی استفاده می‌شود. به این معنا که از جدا شدن مواد مخلوط جلوگیری می‌کند. کاراگینان همچنین در ژله، فیلینگ پای، شکلات، سس سالاد و حتی به عنوان یک جایگزین چربی در گوشت فرآوری شده یافت می‌شود:

• فرآورده‌های گوشتی

کاراگینان در فرآورده‌های گوشتی شده به دلایل زیر به کار می‌رود:

• افزایش راندمان محصول
• بهبود بافت و ظاهر محصول
• تسهیل و تسریع پردازش محصول

کاپا کاراگینان نیمه تصفیه شده استفاده بیشتری در این مورد دارد. یوتا کاراگینان نیز می‌تواند استفاده شود اما لامبدا معمولاً استفاده نمی‌شود. کیفیت ارگانولپتیکی فرآورده‌های گوشتی (مثلا آبدار بودن و لطافت) از اهمیت بالایی برای مصرف کننده برخوردار هستند. قابلیت اتصال آب کاراگینان در اینجا نقش کلیدی ایفا می‌کند؛ می‌توان طیف وسیعی از بافت‌ها را متناسب با محصول نهایی تولید کرد. عمده مصرف کاراگینان در فرآورده‌های ژامبون، مرغ و بوقلمون است.

• بستنی

یکی از جنبه های مهم تولید بستنی، دستیابی به یک ترکیب همگن است.کاراگینان در بستنی به عنوان یک عامل استابلایزر (تثبیت کننده) و کمک به پردازش استفاده می‌شود. کاپا کاراگینان به طور معمول برای فرآوری بستنی کاربرد دارد.

• شیر شکلات و نوشیدنی‌های بر پایه شیر

کاراگینان در شکلات و سایر نوشیدنی‌های شیر عمدتاً به‌عنوان عامل غلیظ‌کننده و تعلیق‌کننده (سوسپانسیون کننده) کاربرد دارد. به طور معمول از گریدهای کاپا کاراگینان تصفیه شده و نیمه تصفیه شده در این صنعت استفاده می‌شود. درنتیجه واکنش مولکول‌های کاراگینان با بار منفی با پروتئین‌های کازئین با بار مثبت در شیر، شبکه ژلی ضعیفی تشکیل می‌شود که امکان تعلیق ذرات کاکائو را فراهم می‌کند. برهمکنش‌های کاراگینان-کاراگینان (به دلیل شکل گیری مارپیچ) و اتصالات عرضی کاراگینان-کلسیم-کاراگینان نیز در ایجاد سیوپانسیون نقش دارند نقش دارند. کاراگینان هپمچنین برای تثبیت و غلیظ کردن فرمولاسیون‌های محصولات نوزادان شیرخوار استفاده می‌شود.

• دسرهای لبنی

کشورها و فرهنگ‌های مختلف، انتظارات متفاوتی از بافت مطلوب محصولات لبنی دارند. کاراگینان در چنین دسرهایی استفاده می شود؛ زیرا گریدهای مختلف یوتا، کاپا و لامبدا، عامل ایجاد بافت‌های متنوع هستند. برای فرآوری دسرهای لبنی، لامبدا کاراگینان و گریدهای هیبریدی مناسب‌تر هستند، زیرا لامبدا بافتی خامه‌ای ایجاد می‌کند که در دسرهای لبنی مورد انتظار است.

تولید کاراگینان

کاراگینان یک گالاکتان سولفاته است که بیشتر از جلبک‌های قرمز دریایی استخراج می‌شود. کاراگینان از واحدهای دی گالاکتوز تشکیل شده است. رایج‌ترین جلبک دریایی قرمز مورد استفاده برای تولید کاراگینان، Chondrus crispus است که در امتداد بخش شمالی اقیانوس اطلس رشد می‌کند.

شیمی کاراگینان

ار منظر شیمی مواد غذایی، کاراگینان به طور متناوب امولسیفایر، استابلایزر (تثبیت کننده)، کلوئید یا صمغ نامیده می‌شود. کاراگینان یک بیوپلیمر منفرد نیست بلکه مخلوطی از گالاکتان‌های سولفاته، خطی و محلول در آب است. کاراگینان از آمونیوم، کلسیم، منیزیم، پتاسیم و استرهای سولفات سدیم d-گالاکتوز تشکیل شده است. کاراگینان به خوبی با پروتئین‌ها واکنش نشان می‌دهد تا ساختار و ثبات را برای غذاهای فرآوری شده فراهم کند. از آنجایی که گروه‌های استر سولفات، استرهای یک اسید بسیار قوی هستند، همیشه یونیزه می‌شوند؛ بنابراین، مولکول‌های کاراگینان همیشه آنیونی هستند. در نتیجه با کاتیون‌های کلسیم و پتاسیم به راحتی ترکیب می‌شوند. این واکنش‌ها  منجر به کاهش دافعه الکترواستاتیکی بین زنجیره‌های پلیمری و استحکام پیوندها می‌شوند. برآیند کار، تشکیل یک ترکیب مارپیچ دوگانه توسط کاراگینان است که توسط پیوندهای هیدروژنی تثبیت می‌شود.

کاربرد کاراگینان در صنعت آرایشی بهداشتی

کاراگینان به دلیل دارا بودن توانایی فیزیکی و عملکردی و فعالیت آنتی اکسیدانی و جوان سازی در صنایع آرایشی و بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. توانایی ژل شدن کاراگینان برای تولید بافت با قوام بالاتر در تولید لوازم آرایشی به کار می‌آید. محصولاتی مانند لوسیون‌های پوست، روان کننده‌ها، اسپری‌های خوشبو کننده هوا، خمیر دندان و فوم‌های اصلاح از استابلایزر کاراگینان در فرمولاسیون خود بهره می‌برند. کاراگینان‌ها با کاروتن انسانی در تعامل هستند و در شامپوها و لوسیون‌های دست به موها صافی و به پوست لطافت می‌بخشند.