Carragenina
Polisacárido sulfatado lineal natural
Cultivo submarino de Eucheuma en Filipinas para la producción de carragenina

Las carrageninas o carrageninas ( / ˌkærəˈɡiːnənz / KARR -ə- GHEE - nənz ; del irlandés carraigín '  pequeña roca') son una familia de polisacáridos sulfatados lineales naturales . Se extraen de algas rojas comestibles . Las carrageninas se utilizan ampliamente en la industria alimentaria , por sus propiedades gelificantes, espesantes y estabilizadoras. Su principal aplicación es en productos lácteos y cárnicos, debido a su fuerte unión a las proteínas alimentarias. Las carrageninas han surgido como un candidato prometedor en aplicaciones de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, ya que se parecen a los glicosaminoglicanos animales (GAG). Se utilizan para ingeniería de tejidos , cobertura de heridas y administración de fármacos . [1]

Los carragenanos contienen entre un 15 y un 40 % de ésteres y sulfatos , lo que los convierte en polisacáridos aniónicos . Se pueden clasificar principalmente en tres clases según su contenido de sulfatos. El carragenano kappa tiene un grupo sulfato por disacárido, el carragenano iota tiene dos y el carragenano lambda tiene tres. [2]

Un alga marina común que se utiliza para fabricar los coloides hidrófilos para producir carragenina es Chondrus crispus (musgo irlandés), que es un alga de color rojo oscuro, similar al perejil, que crece adherida a las rocas. Los extractos gelatinosos de C. crispus se han utilizado como aditivos alimentarios desde aproximadamente el siglo XV. [3] La carragenina es una alternativa vegetariana y vegana a la gelatina en algunas aplicaciones, y se utiliza para reemplazarla en productos de confitería y otros alimentos.

El primer cultivo comercial industrial de Eucheuma y Kappaphycus spp. para carragenina se desarrolló en Filipinas . Los principales productores mundiales de carragenina son Filipinas e Indonesia . [4] [5] [6] La carragenina, junto con el agar , se utiliza para producir postres de gelatina tradicionales en Filipinas llamados gulaman . [7]

No existe evidencia clínica que establezca que la carragenina sea un ingrediente alimentario inseguro, principalmente porque su destino después de la digestión no está adecuadamente determinado. [8]

Propiedades

Las estructuras moleculares de diferentes tipos de carragenina.

Las carrageninas son moléculas grandes y muy flexibles que forman estructuras helicoidales que se enroscan , lo que les da la capacidad de formar una variedad de geles diferentes a temperatura ambiente. Se utilizan ampliamente en la industria alimentaria y otras industrias como agentes espesantes y estabilizadores .

Todas las carrageninas son polisacáridos de alto peso molecular y están compuestas principalmente de β-D-galactopiranosa de 3 enlaces alternados (unidades G) y α-D-galactopiranosa de 4 enlaces (unidades D) o 3,6-anhidro-α-D-galactopiranosa de 4 enlaces (unidades DA), formando la unidad repetitiva de disacárido de las carrageninas. [9]

Existen tres clases comerciales principales de carragenina:

  • La kappa forma geles fuertes y rígidos en presencia de iones de potasio y reacciona con las proteínas lácteas. Se obtiene principalmente de Kappaphycus alvarezii . [10]
  • La iota forma geles blandos en presencia de iones de calcio. Se produce principalmente a partir de Eucheuma denticulatum . [10]
  • Lambda no gelifica y se utiliza para espesar productos lácteos.

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

Muchas especies de algas rojas producen diferentes tipos de carrageninas durante su historia de desarrollo . Por ejemplo, el género Gigartina produce principalmente carrageninas kappa durante su etapa gametofítica y carrageninas lambda durante su etapa esporofítica . Todas 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 de aditivo E de la UE E407 o E407a cuando está presente como "alga eucheuma procesada". [11] Técnicamente, la carragenina se considera una fibra dietética. [12] [13]

En algunas partes de Escocia e Irlanda, donde se lo conoce con diversos nombres locales y nativos , el 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 , la tapioca o el manjar blanco .

Producción

Eucheuma denticulatum cultivado para obtener iota-carragenina en un cultivo de fondo en Tanzania

Aunque las carrageninas se introdujeron a escala industrial en la década de 1930, se sabe que se utilizaban en China desde alrededor del año 600 a. C. (donde se utilizaba Gigartina ) y en Irlanda alrededor del año 400 d. C. [14] [15]

Carragenano derivado de Eucheuma spp. (hoy una de las principales fuentes cultivadas de carragenina), conocida como gusô o tambalang en las lenguas visayas , también se ha utilizado tradicionalmente como alimento en Filipinas . Fueron registrados por primera vez en el Diccionario De La Lengua Bisaya, Hiligueina y Haraia de la isla de Panay y Sugbu y para las demas islas (c.1637) del misionero agustino Alonso de Méntrida (en español) . En el libro, Méntrida describe el gusô como algo que se cocina hasta que se derrite y luego se deja congelar en un plato ácido. [16]

Las fuentes más utilizadas son Eucheuma cottonii , Kappaphycus alvarezii y Eucheuma spinosum , que juntas proporcionan alrededor de tres cuartas partes de la producción mundial. [ cita requerida ] Estas crecen desde la superficie del mar hasta una profundidad de aproximadamente 2 m (6,6 pies). El alga normalmente se cultiva en líneas de nailon colgadas entre flotadores de bambú y se cosecha después de unos tres meses, cuando cada planta pesa aproximadamente 1 kg (2,2 lb).

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

Existen tres tipos de procesamiento industrial:

Semi-refinado

Este producto se produce únicamente a partir de E. cottonii o E. spinosum . Primero se clasifica la hierba cruda y se eliminan los contaminantes crudos a mano. Luego se lava la hierba 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. La 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. [17]

 Algas limpias y lavadas ↓ extracción ↓ filtración gruesa → residuos de algas ↓ filtración fina → auxiliares de filtración usados ↓ ↓-------------- concentración --------------↓ preparación con KCl preparación con alcohol ↓ ↓ recuperación de alcohol al presionar gel ↓ ↓ secado secado ↓ ↓ fresado fresado ↓ ↓ mezcla mezcla ↓ ↓ gel de carragenina refinada carragenina refinada

Refinado

La diferencia esencial en el proceso de refinación es que primero se disuelve y se filtra la carragenina para eliminar los restos de la pared celular. Luego se precipita de la solución transparente, ya sea con alcohol isopropílico (propan-2-ol) o con cloruro de potasio. [18]

Procesamiento mixto

Existe una tecnología híbrida en la que las algas se tratan de forma heterogénea, como en el proceso semirrefinado, pero se utilizan alcohol o niveles elevados de sal para inhibir la disolución. Este proceso se utiliza a menudo en algas sudamericanas y ofrece algunos de los beneficios económicos del procesamiento semirrefinado, al tiempo que permite procesar una gama más amplia de algas; sin embargo, los niveles naturalmente bajos de celulosa en algunas algas sudamericanas permiten procesarlas de forma heterogénea y, aun así, venderlas según la especificación refinada de la UE.

Calificaciones

Existen dos grados básicos de carragenina: refinada (RC) y semirrefinada (SRC). En los Estados Unidos, ambos grados se etiquetan como carragenina. En la Unión Europea, la carragenina refinada se designa con el número E E-407 y la carragenina semirrefinada como E-407a. [11] La carragenina refinada tiene un máximo del 2 % de material insoluble en ácido y se produce mediante precipitación con alcohol o mediante un proceso de prensado en gel con cloruro de potasio. La carragenina semirrefinada tiene un contenido de celulosa mucho mayor 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

Estado regulatorio

En los EE. UU., la carragenina está permitida bajo las regulaciones de la FDA [19] como aditivo alimentario directo y generalmente se considera segura [20] cuando se usa como emulsionante, estabilizador o espesante en alimentos, excepto aquellos alimentos estandarizados que no prevén dicho uso. La FDA revisó la seguridad de la carragenina para fórmulas infantiles. [21] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria concluyó que "no hay evidencia de ningún efecto adverso en humanos por la exposición a carragenina de grado alimenticio, o que se esté produciendo exposición a carragenina degradada por el uso de carragenina de grado alimenticio". [22] El comité mixto de expertos FAO/OMS sobre aditivos alimentarios declaró en una revisión de julio de 2014 "que el uso de carragenina en fórmulas infantiles o fórmulas para fines médicos especiales en concentraciones de hasta 1000 mg/L no es motivo de preocupación". [23]

Aunque el Programa Orgánico Nacional de los EE. UU. (NOP) agregó la carragenina a su Lista Nacional de aditivos permitidos para su inclusión en alimentos orgánicos en 2003, [24] y la reautorizó en 2008, [25] señalándola como "crucial para las operaciones de producción y manipulación orgánica", [26] el 18 de noviembre de 2016, la Junta Nacional de Normas Orgánicas (NOSB) del NOP votó para recomendar que se eliminara la carragenina de la Lista Nacional. [27] El 4 de abril de 2018, el Servicio de Comercialización Agrícola (AMS) ( USDA ) anunció la renovación de la carragenina en la Lista Nacional, permitiendo su uso continuo en productos alimenticios. El documento establece:

La NOSB recomendó eliminar la carragenina porque determinó que existen materiales alternativos, como goma gellan, goma guar o goma xantana, disponibles para su uso en productos orgánicos... La AMS encontró evidencia suficiente en los comentarios públicos a la NOSB de que la carragenina sigue siendo necesaria para manipular 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 su amplio espectro de uso. Por lo tanto, la carragenina continúa cumpliendo con los criterios de la OFPA para su inclusión en la Lista Nacional. [28]

El uso de carragenina en fórmulas infantiles está prohibido en la UE por razones de precaución, pero está permitido en otros alimentos. [29] En 2018, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) informó que la seguridad de la carragenina en productos alimenticios se basa en 75 mg/kg de peso corporal por día. [8]

En el Reino Unido, la Agencia de Normas Alimentarias emitió una orden de retirada de productos dulces que contienen carragenina, afirmando que la carragenina "no está permitida como ingrediente en productos de confitería de gelatina, ya que presenta un riesgo de asfixia". [30]

En una revisión de 2015, el Comité Mixto de Expertos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura y la Organización Mundial de la Salud sobre Aditivos Alimentarios informó sobre el uso de carragenina en fórmulas infantiles y afirmó que el aditivo "no era motivo de preocupación" como alimento para fines médicos especiales en concentraciones de hasta 1000 miligramos por litro . [31]

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, centrada principalmente en el destino de la carragenina durante y después de la digestión, y en cualquier metabolito posterior. [8] [32]

Véase también

Referencias

  1. ^ Yegappan, Ramanathan; Selvaprithiviraj, Vignesh; Amirthalingam, Sivashanmugam; Jayakumar, R. (octubre de 2018). "Hidrogeles a base de carragenina para la administración de fármacos, la ingeniería de tejidos y la cicatrización de heridas". Polímeros de carbohidratos . 198 : 385–400. doi :10.1016/j.carbpol.2018.06.086. PMID  30093014. S2CID  51953085.
  2. ^ Tuvikene, R. (2021), Phillips, Glyn O.; Williams, Peter A. (eds.), "Carrageninas", Manual de hidrocoloides (tercera edición) , Elsevier, págs. 767–804, doi :10.1016/b978-0-12-820104-6.00006-1, ISBN 978-0-12-820104-6
  3. ^ Manual de agar y carragenina de la FAO. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (1 de enero de 1965). Recuperado el 10 de diciembre de 2011.
  4. ^ Buschmann, Alejandro H.; Camus, Carolina; Infante, Javier; et al. (2 de octubre de 2017). "Producción de algas marinas: visión general del estado global de la explotación, el cultivo y la actividad de investigación emergente". Revista Europea de Ficología . 52 (4): 391–406. Bibcode :2017EJPhy..52..391B. doi :10.1080/09670262.2017.1365175. ISSN  0967-0262. S2CID  53640917.
  5. ^ Inversión de impacto para una empresa de cultivo comunitario de algas marinas en el norte de Palawan, Filipinas (PDF) . Inversión de impacto en la economía azul en Asia oriental y asociaciones para la gestión ambiental de los mares de Asia oriental. 2017 . Consultado el 8 de febrero de 2021 .
  6. ^ Habito, Cielito F. (1 de noviembre de 2011). "Mantenimiento de las algas marinas". Philippine Daily Inquirer . Consultado el 8 de febrero de 2021 .
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  8. ^ abc Panel de la EFSA sobre aditivos alimentarios y fuentes de nutrientes añadido a Alimentos (2018). "Reevaluación de la carragenina (E 407) y el alga Eucheuma procesada (E 407a) como aditivos alimentarios". Revista de la EFSA . 16 (4): e05238. doi : 10.2903/j.efsa.2018.5238 . ISSN  1831-4732. PMC 7009739 . PMID  32625873. 
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  14. ^ Loureiro, Rafael R.; Cornish, ML; Neish, Iain C. (2017). "Aplicaciones de la carragenina: con especial referencia a las formas iota y kappa derivadas de las algas marinas eucheumatoides". En Hurtado, Anicia Q.; Critchley, Alan T.; Neish, Iain C. (eds.). Tendencias, problemas y oportunidades del cultivo de algas tropicales: … . Berlín, Alemania: Springer International Publishing. p. 165. ISBN 9783319634982.
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  17. ^ CyberColloids: E407 Especificación Carragenina, CyberColloids, Página web de investigación y desarrollo de hidrocoloides.
  18. ^ CyberColloids: Especificación E407a Alga Eucheuma procesada, página web de investigación y desarrollo de hidrocoloides.
  19. ^ 21 Código de Regulaciones Federales 172.620
  20. ^ Generalmente reconocido como seguro 21 CRF §182.7255 Código de identificación GRAS 9000-07-1 (1973)
  21. ^ Ley Federal de Alimentos, Medicamentos y Cosméticos 21 USC 350(a) §412
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Lectura adicional

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