Carrageen


Carrageen

Carrageen (auch: Carragaheen, Karrageen oder Karragheen; englisch Carrageenan) ist eine Sammelbezeichnung für eine Gruppe langkettiger Kohlenhydrate (Polysaccharide), die wie die ähnlichen Substanzen Agar-Agar oder Alginat in den Zellen verschiedener Rotalgenarten vorkommen. Es handelt sich hierbei um lineare, anionische Hydrokolloide. Je nach chemischer Struktur werden verschiedene Carrageentypen unterschieden, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese verschiedenen Typen unterscheiden sich in erster Linie durch den Anteil an Galactose und 3,6-Anhydrogalactose sowie über die Anzahl an Sulfatgruppen. Von kommerzieller Bedeutung sind in erster Linie κ-, ι- und λ-Carrageen.

Herstellung

Knorpeltang (Chondrus crispus), Algenart zur Carrageenherstellung

Zur Herstellung von Carrageen aus Rotalgen werden die Algen gewaschen und in alkalischer Lösung gekocht. Dieser Prozess kann bis zu 48 Stunden dauern, da dadurch noch gewisse Vorstufen des Carrageens (μ- und ν-Carrageen) in κ- und ι-Carrageen umgewandelt werden und so die funktionelle Wirkung verstärken. Dann wird die Lösung filtriert, um die restlichen Algenbestandteile zu entfernen. Zur Gewinnung des Carrageens aus der Lösung wird das Carrageen entweder mittels Alkohol ausgefällt oder mittels Kaliumchlorid geliert und dann abgepresst. Das gewonnene Carrageen wird anschließend getrocknet und vermahlen. Als Algenquellen finden vor allem Chondrus-, Eucheuma- und Gigartinaspezies Verwendung. Ein Großteil der Algen wird mittlerweile in Algenfarmen auf den Philippinen gewonnen, hier finden vor allem die Arten Eucheuma spinosum und Eucheuma cottonii Verwendung, da aus diesen Arten besonders reine Carrageentypen gewonnen werden können.

Carrageentypen

Struktur verschiedener Carrageentypen

Auch wenn nur κ-, ι- und λ-Carrageen von kommerziellem Interesse sind, kommen in den Algen auch andere Typen vor. Zwei – der neben den kommerziell vorkommenden – Typen sind μ- und ν-Carrageen, die als Vorstufen zu κ- und ι-Carrageen betrachtet werden können und bei der Extraktion weitestgehend in diese Typen umgewandelt werden. Der Anteil der Carrageentypen im fertigen Carrageen ist also sowohl von der verwendeten Algenart, als auch von dem Herstellungsprozess abhängig. Aus diesem Grund handelt es sich bei kommerziellen Carrageenen auch nie um absolut reine einzelne Typen.

κ-Carrageen

κ-Carrageen geliert mit Kalium-Ionen zu einem festen und spröden und mit Calcium-Ionen zu einem festen, elastischen und synäresearmen Gel. Es ist nur als Natriumsalz in kaltem Wasser löslich. Als Calcium - oder Kaliumsalz werden deutlich höhere Temperaturen benötigt, um das Carrageen vollständig zu lösen. Bei der Abkühlung geht das Carrageen von der Knäuelform in eine Helixstruktur über. Bei weiterer Abkühlung kommt es unter Wechselwirkung mit den Calcium- oder Kaliumionen zur Zusammenlagerung der Helices und dadurch zur Ausbildung eines Netzwerkes. κ-Carrageen besitzt zudem eine hohe Milchreaktivität. Aus diesem Grund reichen bereits geringe Mengen Carrageen aus, um Schokoladen- / Kakaogetränke zu stabilisieren und einen Absatz der Kakaopartikel zu verhindern. Diese Milchreaktivität ist auf Wechselwirkungen des negativ geladenen Hydrokolloids mit bestimmten Teilen des Casein zurückzuführen.

Unterhalb des isoelektrischen Punktes des Proteins verändert sich dessen Ladung, und das Carrageen wird von dem Protein ausgefällt. Aus diesem Grund finden sich so gut wie keine sauren Milchprodukte, die mit Carrageen stabilisiert sind. Neben den Wechselwirkungen mit Milchprotein zeigt κ-Carrageen Synergismen mit Tara Gum, Johannisbrotkernmehl und Konjac Gum. Dabei kommt es im Allgemeinen zu einer Verstärkung der Gelstruktur und zu Schmelz- und Gelpunkten, die zu höheren Temperaturen verschoben sind.

ι-Carrageen

ι-Carrageen geliert mit Calcium und wird vielfach für Dressings oder weichere Gele eingesetzt. Auch ι-Carrageen ist nur als Natriumsalz kaltlöslich und benötigt als Calcium- oder Kaliumform ebenfalls höhere Temperaturen. Bei der Abkühlung der heißen Carrageenlösung kommt es (ähnlich wie beim κ-Carrageen) zur Helixbildung, wobei diese Helices über Calciumbrücken ein Netzwerk ausbilden.

λ-Carrageen

λ-Carrageen bildet keine Gele und ist sowohl kalt als auch heiß sehr gut löslich. Dieses Carrageen wird vielfach im Bereich der Instantprodukte eingesetzt, bei denen keine Erhitzung stattfinden soll. λ-Carrageen bildet keine Helixstrukturen beim Abkühlen aus.

Anwendungen

In der Lebensmittelindustrie wird Carrageen als Geliermittel für Schlankheits- und Light-Produkte und in Fleischwaren (z. B. Wurst), sowie als Verdickungsmittel in kalt angerührten Marmeladen, Babynahrung, Milchprodukten, Milchshakes, Eiscreme und Desserts eingesetzt. Mit Hilfe von Carrageen können auch Trübungen in Weinen beseitigt werden. In der EU ist es als Lebensmittelzusatzstoff mit der Nummer E 407 zugelassen. Carrageen wird auch in der Kosmetikindustrie (Zahnpasta) verwendet.

Das Dickungsmittel Carrageen (E 407) ist auch nach der Europäischen Öko-Verordnung für Bio-Lebensmittel zugelassen.[1]

Neuerdings wird Carrageen auch medizinisch eingesetzt. Unter dem Produktnamen Coldamaris prophylactic hat die österreichische Marinomed die Zulassung in Österreich für ein Produkt zur Schnupfenprävention erhalten. Das auf die Entwicklung von Medikamenten mit marinen Naturstoffen spezialisierte Spin-Off der Veterinärmedizinischen Universität Wien (VUW) hat für das Produkt die europäische Zulassung erhalten. Der Wirkstoff ist nach Herstellerangaben Carragelose®, die aus Rotalgen gewonnen wird und die Nase vor äußeren Einflüssen wie zum Beispiel Schnupfenviren schützen soll. Der Wirkstoff soll sich wie ein schützender, natürlicher Film über trockene und gereizte Nasenschleimhaut legen und dadurch die natürliche Abwehr von Viren und Bakterien durch körpereigene Prozesse unterstützen. Derzeit wird das Produkt nur in Österreich und apothekenexklusiv vertrieben; der Vertrieb in Deutschland und anderen EU-Ländern ist beantragt.

Gesundheitliche Aspekte

Carrageen wurde vom unabhängigen Expertenkomitee der FAO/WHO sowie von der amerikanischen FDA als harmlos bewertet. Mittlerweile wurde aber ein ADI-Wert von 75 mg je kg Körpergewicht pro Tag festgelegt.[2]

Im Tierversuch wurden Geschwürbildungen und Veränderungen im Immunsystem mit abgebautem Carrageen festgestellt.[3] Wenn Carrageen bei hohen Temperaturen und bei niedrigem pH-Wert temperiert wird, entsteht abgebautes Carrageen (Polygeenan). Je länger die Erhitzung dauert, desto stärker wird das Carrageen abgebaut. Als Reaktion auf die Studie hat die EU ihre Verzehrempfehlung zu Carrageen von maximal 0–75 mg je kg Körpergewicht pro Tag um den Zusatz erweitert, dass in Lebensmitteln nicht mehr als 5 % der Molekülmasse des Carrageen unter 50 kDa liegen sollte.[4] Bei einer im Jahre 2001 erfolgten Untersuchung von 29 Carrageenen für den Lebensmittelbereich lag die durchschnittliche Molare Masse bei 453–652 kDa, und Polygeenan konnte nicht nachgewiesen werden (Uno et al., 2001).

Es gibt Behauptungen, dass Carrageen die Aufnahme von Mineralien wie Kalium behindert und Allergien auslösen kann.[2]

Eine Studie aus dem Jahr 2006[5] zeigt eine deutliche, bisher nicht vollständig erklärte antivirale Aktivität gegen humane Papillomviren (HPV), die Gebärmutterhalskrebs auslösen können.

Des Weiteren zeigen einige Arbeiten, dass Carrageen Einfluss auf die Aktivität von Makrophagen hat.[6][7][8]

Einzelnachweise

  1. Sonderheft Kompakt Ökotest - Zusatzstoffe. Alle E-Nummern verständlich erklärt.
  2. 2,0 2,1 Carrageen - Datenbank Zusatzstoffe, Zugriff am 4. August 2009. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „zusatzstoffe“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.
  3. J. K. Tobacman: Review of harmful gastrointestinal effects of carrageenan in animal experiments. In: Environ Health Perspect. Research Triangle Park NC 109.2001,10,983. ISSN 0091-6765
  4. Wissenschaftlicher Lebensmittelausschuss der Europäischen Kommission: Opinion of the Scientific Committee on Food on Carrageenan. 5. März 2003.
  5. Christopher B. Buck, Cynthia D. Thompson, Jeffrey N. Roberts, Martin Müller, Douglas R. Lowy, John T. Schiller: Carrageenan is a potent inhibitor of papillomavirus infection.. In: PLoS Pathogens. San Francisko 2.2006,7, e69. ISSN 1553-7366
  6. Involvement of Macrophages in the Eradication of Established Metastases following Intravenous Injection of Liposomes Containing Macrophage Activators. Fidler, L.J, et. al, (1982) Cancer Research 42, 496-501.
  7. A re-evaluation of the role of macrophages in carrageenan-induced immunosuppression. V M Rumjanek,V.M, et. al. Immunology. 1977 September; 33(3): 423–432.
  8. Spectrum and Possible Mechanism of Carrageenan Cytotoxicity. Phillip J. Catanzaro, P.J. et. al. Am J Pathol. 1971 August; 64(2): 387–404.

Literatur

  • Y. Uno, T. Omoto, Y. Goto, I. Asai, M. Nakamura, T. Maitani: Molecular weight distribution of carrageenans studies by a combined gel permeation/inductively coupled plasma (GPC/ICP) method. In: Food Additives and Contaminants. London 18.2001, S. 763–772. ISSN 0265-203X

Weblinks

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