Агар-агар

Агар-агар — это природное студнеобразующее вещество (желирующий агент), получаемое из красных и бурых морских водорослей (в основном родов Gelidium, Gracilaria, Pterocladia). Представляет собой смесь полисахаридов — агарозы и агаропектина. Агар-агар нерастворим в холодной воде, но растворяется в горячей, образуя при охлаждении прочный, термообратимый гель. Широко используется в пищевой промышленности (как заменитель желатина), микробиологии (в качестве основы для питательных сред) и в лабораторной практике.

История

Первое упоминание об использовании агар-агара относится к Японии XVII века. Согласно легенде, японский повар Минотаро Тада обнаружил, что желе из водорослей, оставленное на морозе, после оттаивания становится более плотным и прозрачным. Этот процесс, названный «кантэн» (寒天), лёг в основу традиционного способа получения агар-агара: водоросли вываривали, полученный отвар замораживали, а затем размораживали и сушили.

В Европу агар-агар был завезён в середине XIX века. В 1859 году немецкий микробиолог Вальтер Гессе, работавший в лаборатории Роберта Коха, предложил использовать агар-агар в качестве основы для твёрдых питательных сред. Его жена, Фанни Гессе, заметила, что желе из агар-агара не тает при комнатной температуре и не разлагается бактериями, в отличие от желатина. Это открытие произвело революцию в микробиологии, позволив выделять чистые культуры микроорганизмов.

В XX веке агар-агар стал одним из ключевых реагентов в биологии и медицине. В СССР и России его производство было налажено на Дальнем Востоке (водоросли Ahnfeltia). В настоящее время основными производителями агар-агара являются Китай, Япония, Испания, Марокко и Чили.

Химический состав и свойства

Состав

Агар-агар состоит из двух основных фракций:

Агароза (60–70 %) — линейный полисахарид, состоящий из чередующихся остатков D-галактозы и 3,6-ангидро-L-галактозы. Отвечает за формирование геля.
Агаропектин (30–40 %) — разветвлённый полисахарид, содержащий сульфатные группы, пировиноградную и глюкуроновую кислоты. Влияет на вязкость и прозрачность геля.

Физико-химические свойства

Температура плавления/застывания: агар-агар плавится при температуре 85–95 °C, а застывает при 32–40 °C (гистерезис — разница между температурами плавления и застывания — составляет около 40–50 °C). Это свойство позволяет использовать его для приготовления термостойких гелей.
Гелеобразование: для образования геля достаточно концентрации 0,5–2 % (в зависимости от требуемой прочности). Гель термообратим — при нагревании он плавится, а при охлаждении восстанавливается.
Растворимость: нерастворим в холодной воде, но набухает в ней. Полностью растворяется в воде при нагревании до 90–100 °C.
Устойчивость к ферментам: агар-агар не расщепляется ферментами человека (амилазами, протеазами), поэтому не усваивается организмом и выводится в неизменном виде. Это делает его популярным в диетическом питании.
Кислотоустойчивость: устойчив к кислотам, но при pH ниже 4,5 может гидролизоваться (разрушаться) при длительном нагревании.

Классификация и виды

Агар-агар классифицируют по нескольким признакам:

По степени очистки

Технический (неочищенный) — содержит примеси водорослей, песка, солей. Используется в микробиологии для приготовления сред.
Пищевой (очищенный) — белый или кремовый порошок, хлопья или пластинки. Применяется в кулинарии и пищевой промышленности.
Лабораторный (агароза) — высокоочищенный агар, практически лишённый агаропектина. Используется в молекулярной биологии для электрофореза ДНК и хроматографии.

По форме выпуска

Порошок — наиболее распространённая форма. Быстро растворяется, требует точного дозирования.
Хлопья — крупные частицы, медленнее растворяются, но дают более прозрачный гель.
Пластинки (листы) — традиционная японская форма (кантэн). Требуют предварительного замачивания.

По происхождению

Красноводорослевый (из Gelidium, Gracilaria) — даёт прочный, эластичный гель.
Буроводорослевый (из Ahnfeltia) — менее прочный, часто используется в России.

Применение

Пищевая промышленность

Агар-агар используется в качестве желирующего агента, загустителя и стабилизатора. В России и других странах он зарегистрирован как пищевая добавка E406.

Основные области применения:

Кондитерские изделия: мармелад, пастила, зефир, жевательные конфеты, желе. Агар-агар придаёт изделиям упругость и термостойкость (не тают при комнатной температуре).
Молочные продукты: йогурты, пудинги, мороженое (как стабилизатор, предотвращающий кристаллизацию льда).
Мясные и рыбные консервы: для создания желе (заливного).
Напитки: осветление соков, пива, вина (агар-агар связывает взвешенные частицы).
Веганская и вегетарианская кухня: замена желатина (животного происхождения).

Микробиология и биотехнология

Агар-агар является основой для большинства твёрдых питательных сред (например, LB-агар, среда Эндо, среда Сабуро). Его преимущества перед желатином:

Не разлагается микроорганизмами.
Выдерживает автоклавирование (нагревание до 121 °C).
Позволяет выращивать термофильные микроорганизмы.

Молекулярная биология

Агароза (очищенная фракция агара) используется для:

Электрофореза ДНК и РНК — разделение фрагментов нуклеиновых кислот по размеру.
Хроматографии (агарозные гели) — очистка белков и ферментов.
Иммунодиффузии — методы Ouchterlony и Mancini.

Медицина и фармацевтика

Слабительное средство: агар-агар, набухая в кишечнике, увеличивает объём каловых масс и стимулирует перистальтику.
Носитель для лекарств: используется для создания пролонгированных форм.
Зубные оттиски: в стоматологии (альгинатные массы, содержащие агар).

Косметология

Маски для лица: агар-агар создаёт плёнку, увлажняющую и подтягивающую кожу.
Кремы и гели: как загуститель и стабилизатор эмульсий.

Пищевая ценность и безопасность

Агар-агар практически не содержит калорий (около 10–15 ккал на 100 г), так как не усваивается организмом. В его состав входят:

Углеводы (полисахариды) — 80–90 %.
Вода — 10–15 %.
Минеральные вещества (кальций, магний, калий) — 1–3 %.

Агар-агар признан безопасным для здоровья. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрили его использование в пищевых продуктах. Допустимая суточная доза не установлена (неограниченно). Однако при чрезмерном употреблении (более 10–15 г в сутки) может вызывать вздутие живота и диарею.

Технология производства

Процесс получения агар-агара включает несколько этапов:

Сбор и мойка водорослей — сырьё промывают от песка и соли.
Экстракция — водоросли варят в воде при 100–120 °C в течение 2–4 часов. Получают горячий экстракт.
Фильтрация — удаление нерастворимых частиц (клетчатки, песка).
Охлаждение и гелеобразование — экстракт охлаждают, он застывает в виде блока.
Заморозка (традиционный метод) — блок замораживают, при этом вода вымораживается, а агар-агар остаётся в виде пористой массы. Затем массу оттаивают и сушат.
Сушка и измельчение — высушенный агар-агар дробят до порошка, хлопьев или пластинок.
Очистка (для лабораторного агара) — дополнительная обработка для удаления агаропектина и сульфатов.

Современные методы (например, спрей-сушка) позволяют получать агар-агар без заморозки, что сокращает время производства.

Интересные факты

Агар-агар — один из немногих желирующих агентов, который не требует добавления сахара или кислоты для застывания (в отличие от пектина).
В Японии агар-агар (кантэн) традиционно используется для приготовления десерта «мидзуёкан» — сладкого желе из красной фасоли.
Агар-агар используется в криминалистике для изготовления отпечатков пальцев (слепков).
В 2010 году российские учёные из Института биологии моря ДВО РАН разработали технологию получения агар-агара из водоросли Ahnfeltia tobuchiensis, которая растёт в заливе Петра Великого (Японское море).

Источники

Государственный стандарт РФ ГОСТ 26185-84 «Агар пищевой. Технические условия».
Химическая энциклопедия / под ред. И. Л. Кнунянца. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.
Food Chemistry / H.-D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle. — 4th ed. — Springer, 2009.
«Агар-агар: свойства, получение, применение» / В. А. Подкорытова, Л. Г. Ермошина // Вестник ДВО РАН. — 2005. — № 3.
WHO Technical Report Series, No. 928, 2005 (Evaluation of certain food additives).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →