Особливості використання карагінанів як харчових добавок

О.М. Копаниця; А.А. Гудима; Оксана Петрівна Мялюк; Н.В. Ліснянська; І.М.  Кліщ

Резюме. Серед харчових добавок полісахариди добре відомі як функціональні добавки, які мають високу молекулярну масу, добре розчиняються у воді й використовують їх для поліпшення текстури кінцевої продукції. В останні десятиріччя карагінани стали одними з найпопулярніших гідроколоїдів у харчовій промисловості. Мета дослідження – проаналізувати літературні джерела щодо особливостей використання карагінанів як харчових добавок. Матеріали і методи. У дослідженні опрацьовано наукові публікації за останнє десятиліття, які доступні у мережі «Internet», ключовими словами були «карагінан», «харчові добавки», «Е407». Результати. Широке використання каппа-карагінану пов’язане з його здатністю до підвищення в’язкості водних розчинів та гелеутворення, застосовують у харчовій, легкій та аграрній промисловостях. А також при виробництві консерв, м’ясних і молочних продуктів. Карагінанам притаманні властивості імуноад’ювантів: вони здатні надавати як імуностимулювальний, так і імуносупресорний ефекти. Їх вплив на імунну систему носить дозозалежний характер. У високих концентраціях ці полісахариди не мають імуносупресорної дії, імовірно, унаслідок цитотоксичності відносно супресорних клітин. Водночас карагінан при низьких дозах стимулює активацію супресорних макрофагів і пришвидшує їх дозрівання. Деяка суперечливість даних про фармакологічну дію цих полісахаридів може бути зумовлена некоректним порівнянням результатів, отриманих у різних експериментальних умовах, на різних структурних типах карагінанів. При цьому дуже важливим є спосіб введення полісахариду і його доза. Висновки. Широке використання карагінанів як природного, так і синтетичного походжень надихає науковців глибше досліджувати механізм їх дії на рівні цілого організму

[1] Stryamets N. From economic survival to recreation: contemporary uses of wild food and medicine in rural Sweden, Ukraine and NW Russia / N. Stryamets // Journal of Ethnobiology and Ethnomedicine. – 2015. – Vol. 11. URL : https://ethnobiomed.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13002-015-0036-0.

[2] Kopanytsia O. M. Carrageenan induces cell death in rats blood / O. M. Kopanytsia, M. I. Marushchak, I. Y. Krynytska // International Journal of Medicine and Medical Research. – 2018. – Vol. 4, Iss. 1. – Р. 67–70.

[3] Costa М. Use of edible films and coatings in cheese preservation: Opportunities and challenges / M. Costa // Food Research International. – 2018. – Vol. 107. – Р. 84–92.

[4] The influence of carrageenan on markers of endogenous intoxication in rats / M. Marushchak, I. Krynytska, O. Kopanytsia [et al.] // National Journal of Physiology, Pharmacy and Pharmacology. – 2018. – Vol. 8 (3). – P. 412–419.

[5] Копаниця О. М. Метаболічні процеси у стінці тонкої кишки, серці й печінці при експериментальному застосуванні карагінану / О. М. Копаниця, М. І. Марущак, А. А. Щербатий // Медична та клінічна хімія. – 2017. – Т. 19, No 3 (72).– С. 108–113.

[6] Mahmood W. A. K. Effects of reaction temperature on the synthesis and thermal properties of carrageenan ester / W. A. K. Mahmood, M. M. R. Khan, T. C. Yee // Journal of Physical Science. – 2014. – Vol. 25, No. 1. – Р. 123–138.

[7] Мартинов С. В. Застосування каппа-карагінану у складі харчових продуктів. / С. В. Мартинов, Т. І. Марен-кова // Матеріали наук. конф. студентів Сумського НАУ. – Суми, 2015. – Т. ІІІ. – С. 182.

[8] Булдаков А. С. Пищевые добавки. Справочник / А. С. Булдаков. – М. : ДеЛиПринт, 2001. – 435 с.

[9] Пищевая химия. – изд. 2-е, перераб. и испр. / А. П. Нечаев и др. ; под ред. А. П. Нечаева. – Спб. : ГИОРД, 2003. – 640 с.

[10] Singh V. Use of microwave irradiation in the grafting modification of the polysaccharides – A review / V. Singh, P. Kumar, R. Sanghi // Progress in Polymer Science. – 2012. – Vol. 37. – P. 340–364.

[11] Cosgrove D. J. Growth of the plant cell wall / D. J. Cosgrove // Nature Reviews Molecular Cell Biology. – 2005. – Vol. 6. – No. 11. – P. 850–861.

[12] D’Ayala G. G. Marine derived polysaccha-rides for biomedical applications: Chemical modification approaches / G. G. D’Ayala, M. Malinconico, P. Laurienzo // Molecules. – 2008. – Vol. 13. – Р. 2069–2106.

[13] Laurienzo P. Marine polysaccharides in pharmaceutical applications: Anoverview. / P. Laurienzo // Marine Drugs. – 2010. – Vol. 8. – P. 2435–2465.

[14] Carrageenans: Biological properties, chemical modifications and structural analysis / V. L. Campo, D. F. Kawano, D. B. da Silva, I. Carvalho // Carbohydrate Polymers. – 2009. – Vol. 77. – Р. 167–180.

[15] Carrageenan: A natural seaweed polysaccharide and its applications / V. D. Prajapati, P. M. Maheriya, G. K. Jani, H. K. Solanki // Carbohydr. Polym. 2014. – Vol. 105. – Р. 97–112.

[16] Estevez J. M. Carrageenans biosynthesized by carposporophytes of red seaweeds Gigartina skottsbergii (Gigartinaceae) and Gymnogongrus torulosus (Phyllophoraceae) / J. M. Estevez, M. Ciancia, A. S. Cerezo // J. Phycol. – 2002. – Vol. 38. – P. 344–358.

[17] Nayouf M. Étude rhéologique et structurale de la qualité texturante du sys-tème amidon/kappa-carraghénane en relation avec le traitement thermomécanique (Thèse de Doctorat) / M. Nayouf Nantes. – France: École Nationale des Ingénieurs des Tech-niques des Industries Agricoles et Alimentaires. 2003. –198 р.

[18] Falshaw R. Structure and performance of commercial kappa-2 carrageenan extracts. Pt III. Structure analysis and performance in two dairy applications of extracts from the New Zealand red seaweed / R. Falshaw, H. J. Bixler, K. Johndro // Food Hydrocolloids. – 2003. – Vol. 17. – P. 129–139.

[19] Cáceres P. J. Carrageenans from chilean samples of Stenogramme interrupta (Phyllophoraceae): structural analysis and biological activity / P. J. Cáceres // Phytochemistry. – 2000. – Vol. 53. – P. 81–86.

[20] Leibbrandt A. Iota-carrageenan is a potent inhibitor of influenza avirus infection / A. Leibbrandt // PLoS ONE. – 2010. – Vol. 5. – Р. 1–12.

[21] De SF-Tischer P. C. Chemical structure and antiviral activity of carrageenans from Meristiella gelidium against herpes simplex and dengue virus / P. C. De SF-Tischer // Carbohydrate Polymers. – 2006. – Vol. 63, No. 4. – Р. 459–465.

[22] Wijesekara I. Biological activities and potentialhealth benefits of sulfated polysaccharides derived from marine algae / I. Wijesekara, R. Pangestuti, S. K. Kim // Carbohydrate Polymers. – 2011. – Vol. 84, No. 1. – Р. 14–21.

[23] Yang L. Q. Chemical structural and chain conformational characterization of some bioactive polysaccharides isolated from natural sources / L. Q. Yang, L. M. Zhang // Carbohydrate Polymers. – 2009. – Vol. 76, No. 3. – P. 349–361.

[24] Yuguchi Y. Structural characteristics ofcarrageenan gels: Various types of counter ions. / Y. Yuguchi, H. Urakawa, K. Kajiwara // Food Hydrocolloids. – 2003. – Vol. 17. – Р. 481–485.

[25] Патюков С. Д. Вплив харчових волокон різних типів на якісні показники м’ясних консервів / С. Д. Патю-ков, І. А. Окунєва, М. І. Златова // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. – 2009. – Вип. 36 (2). – С. 94–97.

[26] Stoma M. Food allergies in rural areas / M. Stoma // Adv. Dermatol. Allergol. – 2016. – Vol. XXXIII, No. 4. – Р. 281–285.

[27] Webber V. Optimization of extraction of carrageenan / V. Webber // Ciênc Tecnol. Aliment. – 2012. – Vol. 32, No. 4. – Р. 812–818.

[28] Dilute iota- and kappa-Carrageenan solutions with high viscosities in high salinity brines. / S. Iglauer, Y. Wu, P. Shuler [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2011. – Vol. 75. – P. 304–311.

[29] Naude P. J. Potassium humate inhibits carrageenan-induced paw oedema and a graft-versus-host reaction in rats / P. J. Naude, A. D. Cromarty, C. E. Van Rensburg // Inflammopharmacology. – 2010. – Vol. 18. – Р. 33–39.

[30] Anti-inflammatory activity of ethanolic extract of Physalis alkekengi / J. Estakhr, N. Sanchooli, S. H. Najafi, N. Javdan // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2011. – Vol. 2. – Р. 421–425.

[31] Benard C. Degraded carrageenan causing colitis in rats induces TNF secretion and ICAM-1 upregulation in monocytes through NF-kappaB activation. / C. Benard // PLoS ONE. – 2010. – Vol. 5, No. 1. – Р. е8666.

[32] Carlucci M. J. Protective effect of a natural carrageenan on genital herpes simplex virus infectionin mice / M. J. Carlucci // Antiviral Research. – 2004. – Vol. 64. – Р. 137–141.

[33] Falshaw R. Structural analysis of carrageenans from the red alga, Callophyllis hombroniana Mont. K (Kallymeniaceae, Rhodophyta) / R. Falshaw, R. H. Furneaux, D. E. Stevenson // Carbohydr. Research. – 2005. – Vol. 340, No. 6. – P. 1149–1158.

[34] De Jesus R. M. F. Marine polysaccharides from algae with potential biomedical applications / R. M. F. De Jesus, A. M. de Morais, R. M. de Morais // Marine Drugs. – 2015. –Vol. 13, No. 5. – Р. 2967–3028.

[35] Haijin M. A κ-carrageenan derived oligosaccharide prepared by enzymatic degradation containing anti-tumor activity / M. Haijin, J. Xiadu, G. J. Huashi // Appl. Phicol. 2003. – Vol. 15, No. 4. – P. 297–303.

[36] Cunha L. Sulfated seaweed polysaccharides as multifunctional materials in drug delivery applications / L. Cunha, A. Grenha // Marine Drugs. – 2016. – Vol. 14, No. 3. – Р. 42.

[37] Chattopadhyay K. Galactan sulfate of Grateloupia indica: Isolation, structural features and antiviral activity / K. Chattopadhyay // Phytochem. – 2007. – Vol. 68, No. 10. – P. 1428–1435.

[38] Necas J. Carrageenan: A review / J. Necas, L. Bartosikova // Vet. Med. – 2013. – Vol. 58, No. 4. – Р. 187–205.

[39] Carlucci M. J. Antiherpetic activity and mode of action of natural carrageenans of diverse structural types / M. J. Carlucci // Antiviral Res. – 1999. – Vol. 43, No. 2. – P. 93–102.

[40] Schaeffer D. J. Anti-HIV activity of extracts and compounds from algae and cyanobacteria / D. J. Schaeffer, V. S. Krylov // Ecotoxicology and Environmental Safety. – 2000. – Vol. 45, No. 3. – P. 208–227.

[41] Ghosh T. Focus on antivirally active sulfated polysaccharides: From structure-activity analysis to clinical evaluation / T. Ghosh // Glycobiology. – 2009. – Vol. 19, No. 1. – P. 2–15.

[42] Kara S. Monovalent and divalent cation effects on phase transitions of κ-carrageenan / S. Kara, E. Arda, O. Pekcan // Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 2007. – Vol. 22, No. 1. – P. 42–61.

[43] Bondu S. Carrageenan from Solieria chordalis (Gigartinales): Structural analysis and immunological activities of the low molecular weight fractions / S. Bondu // Carbohydr. Polym. – 2010. – Vol. 81, No. 2. – P. 448–450.

[44] Османьян Р. Г. Перспективы использования каррагинанов в кондитерском производстве (для про-изводства желейных конфет с функциональными свойствами) / Р. Г. Османьян // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. 2008. – No 2.– С. 432.

[45] Michon C. Structure evolution of carrageenan/milk gels: effect of shearing, carrageenan concentration and nu fraction on rheological behavior / C. Michon // Food Hydrocolloids. – 2005. – Vol. 19, No. 3. – P. 541–547.

[46] Thaiudom S. Effect of k-carrageenan on milk protein polysaccharide mixtures / S. Thaiudom, H. D. Goff // Int. Dairy J. – 2003. – Vol. 13, No. 9. – P. 763–771.

[47] Carrageenan as an alternative coating for papaya (Carica papaya L. cv. Eksotika) / H. M. Hamzah, A. Osman, C. P. Tan, F. Mohamad Ghazali // Postharvest Biology and Technology. – 2013. – Vol. 75. – P. 142–146.

[48] Yermak I. M. Carrageenans-sulfated polysaccharides from red seaweeds as matrices for the inclusion of echinochrome / I. M. Yermak // Mar. Drugs. – 2017. – Vol. 15 (337). URL : pdfs.semanticscholar.org/a362/ ea5f488b1351b7073ace53d9327a34916d33.pdf

[49] Structural characteristics of carrageenan gels: Temperature and concentrations dependence. / Y. Yuguchi, T. T. Thu Thuy, H. Urakawa, K. Kajiwara // Food Hydrocolloids. – 2002. – Vol. 16, No. 6. – Р. 515–522.