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Los carragenanos o carrageninas ( / ˌ k ær ə ˈ ɡ iː n ə n z / KARR -ə- GHEE -nənz ; del irlandés carraigín 'pequeña roca') son una familia de polisacáridos sulfatados lineales naturales que se extraen de las algas rojas comestibles . Los carragenanos son muy utilizados 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 de los alimentos. En los últimos años, los carragenanos se han convertido en un candidato prometedor en aplicaciones de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, ya que se parecen a los glicosaminoglicanos nativos (GAG). Se han utilizado principalmente para ingeniería de tejidos, cobertura de heridas y administración de fármacos. [1]
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. [2]
Un alga roja común que se utiliza para fabricar coloides hidrófilos para producir carragenano es el Chondrus crispus (musgo irlandés), que es un alga de color rojo oscuro parecida al perejil que crece adherida a las rocas. Los extractos gelatinosos del alga Chondrus 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, por lo que puede usarse para reemplazar la gelatina en productos de confitería y otros alimentos. No existe evidencia clínica de que la carragenina sea un ingrediente alimentario inseguro, principalmente porque su destino después de la digestión no está suficientemente determinado. [4]
El primer cultivo comercial a escala industrial de Eucheuma y Kappaphycus spp. La carragenina se desarrolló en Filipinas . Los principales productores mundiales de carragenano son Filipinas e Indonesia . [5] [6] [7] La carragenina, junto con el agar , se utiliza para producir postres de gelatina tradicionales en Filipinas llamados gulaman . [8]
Los carragenanos son moléculas grandes y muy flexibles que forman estructuras helicoidales rizadas . Esto 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 estabilizantes .
Todos los carragenanos son polisacáridos de alto peso molecular y están compuestos principalmente por β-D-galactopiranosa con 3 enlaces (unidades G) y α-D-galactopiranosa con 4 enlaces (unidades D) o 3,6- anhidro-α-D-galactopiranosa (unidades DA), que forman la unidad repetitiva de disacárido de los carragenanos. [9]
Hay tres clases comerciales principales de carragenano:
Las principales diferencias que influyen en las propiedades de los carragenanos kappa, iota y lambda son el número y la posición de los grupos éster sulfato en las unidades repetidas de galactosa . Los niveles más altos de éster sulfato 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 sólo la forma lambda (y las sales de sodio de las otras dos) son solubles.
Cuando se utiliza en productos alimenticios, la carragenina tiene el aditivo E de la UE números E407 o E407a cuando está presente como "alga eucheuma procesada". [11] Técnicamente, la carragenina se considera una fibra dietética. [12] [13]
En partes de Escocia e Irlanda, donde se le conoce con diversos nombres locales y nativos , el Chondrus crispus se hierve en leche y se cuela, antes de añadirle 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 .
Aunque los carragenanos se introdujeron a escala industrial en la década de 1930, se sabía que se utilizaban en China desde alrededor del año 600 a. C. (donde se usaba 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. [dieciséis]
Las fuentes más utilizadas son Eucheuma cottonii , Kappaphycus alvarezii y Eucheuma spinosum , que en conjunto proporcionan aproximadamente las tres cuartas partes de la producción mundial. [ cita necesaria ] Estos crecen desde la superficie del mar hasta una profundidad de aproximadamente 2 m (6,6 pies). Las algas normalmente se cultivan en hilos de nailon colgados entre flotadores de bambú y se cosechan después de aproximadamente tres meses, cuando cada planta pesa aproximadamente 1 kg (2,2 libras).
Después de la cosecha, las algas se secan, se embalan y se envían al fabricante de carragenano. Allí se muelen las algas, se tamizan para eliminar impurezas como la arena y se lavan minuciosamente. 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 carragenano resultante se concentra luego por evaporación . Se seca y se muele según las especificaciones.
Hay tres tipos de procesamiento industrial:
Este sólo se produce a partir de E. cottonii o E. spinosum . Primero se clasifica la hierba cruda y los contaminantes crudos se eliminan a mano. Luego, la hierba se lava para eliminar la sal y la arena y luego se cuece en álcali caliente para aumentar la fuerza del gel. La hierba cocida se lava, se seca y se muele. E. spinosum pasa por un ciclo de cocción mucho más suave, ya que se disuelve con bastante facilidad. El producto se llama carragenano semirefinado, grado natural de Filipinas o, en Estados Unidos, simplemente se incluye en la especificación común de carragenano. [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 de prensado de gel ↓ ↓ secado secado ↓ ↓ fresado fresado ↓ ↓ mezclando mezclando ↓ ↓ gel de carragenano refinado carragenano 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. Luego se precipita el carragenano de la solución transparente, ya sea con alcohol isopropílico (propan-2-ol) o con cloruro de potasio. [18]
Existe una tecnología híbrida en la que las algas se tratan de forma heterogénea como en el proceso semirefinado, pero se utilizan alcohol o altos niveles de sal para inhibir la disolución. Este proceso se utiliza a menudo en algas sudamericanas y ofrece algunos de los beneficios de costos del procesamiento semirefinado, al tiempo que permite procesar una gama más amplia de algas; sin embargo, los niveles naturalmente bajos de celulosa en algunas algas sudamericanas permiten que se procesen de manera heterogénea y todavía se venderá bajo la especificación refinada de la UE.
Hay dos grados básicos de carragenina, refinada (RC) y semirefinada (SRC). En los Estados Unidos, ambos grados están etiquetados como carragenina. En la Unión Europea, la carragenina refinada se designa con el número E E-407 y la carragenina semirefinada con el número E-407a. [11] La carragenina refinada tiene un máximo de 2% para material insoluble en ácido y se produce mediante precipitación con alcohol o proceso de prensado en gel de cloruro de potasio. La carragenina semirefinada tiene un contenido de celulosa mucho mayor y se produce mediante un proceso menos complejo. Indonesia, Filipinas y Chile son tres fuentes principales de materia prima y carragenano extraído.
En los EE. UU., la carragenina está permitida según las regulaciones de la FDA [19] como aditivo alimentario directo y se considera segura [20] cuando se usa en la cantidad necesaria como emulsionante, estabilizador o espesante en los alimentos, excepto aquellos alimentos estandarizados que no proporcionan para tal uso. La FDA también revisó la seguridad de la carragenina en las fórmulas infantiles. [21] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria concluyó que "no hay evidencia de efectos adversos en humanos por la exposición a carragenina de calidad alimentaria, o que se esté produciendo exposición a carragenina degradada por el uso de carragenina de calidad alimentaria", [22] Además, El comité mixto de expertos de la FAO y la OMS en aditivos alimentarios declaró en una revisión de la carragenina realizada en julio de 2014 "que el uso de carragenina en fórmulas para lactantes o fórmulas para fines médicos especiales en concentraciones de hasta 1000 mg/l no es motivo de preocupación". [23]
Aunque el Programa Orgánico Nacional (NOP) había agregado carragenano a su Lista Nacional de aditivos permitidos para ser incluidos en alimentos orgánicos en 2003, [24] y lo revisó y reautorizó en 2008, [25] señalándolo como "crítico para la producción orgánica y operaciones de manipulación", [26] el 18 de noviembre de 2016, la Junta Nacional de Normas Orgánicas (NOSB) del NOP votó para recomendar que se elimine la carragenina de la Lista Nacional de aditivos permitidos en la producción de alimentos orgánicos. [27]
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 afirma,
La NOSB recomendó eliminar la carragenina porque determinó que materiales alternativos, como la goma gellan, la goma guar o la goma xantana, están disponibles para su uso en productos orgánicos... AMS encontró evidencia suficiente en 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)). El carragenano tiene usos específicos en una variedad de productos agrícolas, y los comentarios públicos informaron que los posibles sustitutos no replican adecuadamente las funciones del carragenano en todo su amplio ámbito de uso. Por lo tanto, la carragenina sigue cumpliendo los criterios de la OFPA para su inclusión en la Lista Nacional. [28]
La norma entró en vigor el 29 de mayo de 2018.
En una revisión de 2015, el Comité Conjunto de Expertos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura y la Organización Mundial de la Salud en Aditivos Alimentarios publicó un informe técnico en 2015 sobre el uso de carragenina en fórmulas infantiles y encontró que el aditivo "no era motivo de preocupación". " en preparados para lactantes como alimento para usos médicos especiales en concentraciones de hasta 1.000 miligramos por litro . [29] El uso de carragenano en fórmulas infantiles, orgánicas o no, está prohibido en la UE por razones de precaución, pero está permitido en otros productos alimenticios. [30] 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. [4]
En el Reino Unido, la Agencia de Normas Alimentarias emitió un retiro de productos para dulces que contienen carragenina, afirmando que la carragenina "no está permitida como ingrediente en productos de confitería de gelatina, ya que presenta un peligro de asfixia". [31]
En 2018, la carragenina se consideraba no tóxica en ciertos niveles de consumo (75 mg/kg de peso corporal por día), aunque se recomendaba realizar más investigaciones, centradas principalmente en el destino de la carragenina durante y después de la digestión, y en cualquier metabolito posterior. [4] [32]