کاراگینان،انواع آن و ویژگی های فیزیکیوشیمیایی

کاراگینان یک نام عمومی برای خانواده ای از پلی ساکاریدهای ژل ساز و ویسکوز کننده(غلظت دهنده) است که با استخراج از گونه های خاصی از جلبک های دریایی قرمز به دست می آیند . کاراگینان از تعدادی جلبک دریایی از نوع Rhodophyceae به دست می آید. این نوع خاص از جلبک دریایی در اقیانوس اطلس در نزدیکی بریتانیا، اروپا و آمریکای شمالی رایج است. هنگامی که در محصولات غذایی استفاده می شود، کاراگینان دارای افزودنی اتحادیه اروپا شماره E407 یا E407a است. E407a ترکیب کمی متفاوت دارد. علاوه بر این، حاوی مقدار قابل توجهی سلولز است. کاراگینان ارزش غذایی ندارد و در تهیه غذا به دلیل خاصیت ژل کنندگی، غلیظ کننده و امولسیون کنندگی آن استفاده می شود و در کاربردهای دارویی و پزشکی تجربی از این ماده برای آزمایش عوامل ضد التهابی استفاده می شود.
ساختار شیمیایی کاراگینان:
کاراگینان یک پلی گالاکتان سولفاته با 15 تا 40 درصد محتوای استر سولفات و جرم مولکولی نسبی متوسط ​​بسیار بالاتر از 100 کیلو دالتون است. این توسط واحدهای متناوب d-گالاکتوز و 3،6-anhydro-galactose تشکیل شده است. (3،6-AG) با پیوند α-1،3 و β-1،4-گلیکوزید به هم پیوسته است. کاراگینان به انواع مختلفی مانند λ، κ، ι، ε، μ طبقه بندی می شود که همگی حاوی 22 تا 35 درصد گروه های سولفات هستند. این طبقه بندی بر اساس آن انجام شد حلالیت در کلرید پتاسیم تفاوت اصلی که بر خواص نوع کاراگینان تأثیر می گذارد، تعداد و موقعیت گروه های سولفات استر و همچنین محتوای 3.6-AG است. این نام‌ها ساختارهای شیمیایی قطعی را منعکس نمی‌کنند، بلکه تنها تفاوت‌های کلی در ترکیب و درجه سولفاته شدن در مکان‌های خاص در پلیمر را نشان می‌دهند. سطوح بالای استر سولفات به معنی دمای انحلال پذیری کمتر و استحکام ژل کمتر است. کاراگینان نوع کاپا دارای محتوای استر سولفات حدود 25 تا 30 درصد و محتوای 3،6-AG حدود 28 تا 35 درصد است. کاراگینان نوع آیوتا دارای محتوای سولفات استر است. حدود 28 تا 30 درصد و محتوای 3،6-AG حدود 25 تا 30 درصد است. کاراگینان نوع لامبدا دارای محتوای استر سولفات حدود 32 تا 39 درصد و فاقد محتوای 3,6-AG است.
خواص کاراگینان
واکنش شیمیایی کاراگینان ها در درجه اول به دلیل گروه های سولفات نیمه استر آنها است که به شدت آنیونی هستند و از این نظر با سولفات معدنی قابل مقایسه هستند.نوع اسید آزاد آن ناپایدار است و کاراگینان های تجاری به عنوان نمک های سدیم پتاسیم و کلسیم پایدار یا معمولاً به عنوان مخلوطی از این ها در دسترس هستند. کاتیون های مرتبط به همراه ترکیب واحدهای قند در زنجیره پلیمری خواص فیزیکی کاراگینان ها را تعیین می کنند. به عنوان مثال، کاپا- و یوتا-کاراگینان ها در حضور یون های پتاسیم یا کلسیم ژل تشکیل می دهند در حالی که لامبدا-کاراگینان این گونه نیست. عملکرد کاراگینان در کاربردهای مختلف تا حد زیادی به خواص رئولوژیکی آنها بستگی دارد. کاراگینان ها به عنوان پلیمرهای خطی و محلول در آب معمولاً محلول های آبی بسیار چسبناک تشکیل می دهند. ویسکوزیته به غلظت، دما، حضور سایر املاح، و نوع کاراژینان و وزن مولکولی آن بستگی دارد. ویسکوزیته با غلظت تقریباً به صورت تصاعدی افزایش می‌یابد و با دما کاهش می‌یابد. در دماهای بالا و pH پایین ممکن است به سرعت منجر به از دست دادن کامل عملکرد شود.
حلالیت:
λ (لامبدا کاراگینان)به راحتی در محلول آبی سرد یا گرم حل می شود. κ(کاپا کاراگینان) در محلول داغ محلول است. فرآیند محلول آبی با یون پتاسیم کاپا-کاراگینان را رسوب می دهد.
تشکیل ژل:
λ (لامبدا کاراگینان) ژل تشکیل نمی دهد. λ و ι مارپیچ های چرخش راست را تشکیل می دهند. کلرید پتاسیم باعث تشکیل ژل κ (کاپا کاراگینان)می شود. یون کلسیم باعث تشکیل ژل ι (یوتا کاراگینان)می شود.
ویسکوزیته:
با افزایش غلظت کاراگینان ویسکوزیته آن به صورت تقریبا لگاریتمی افزایش پیدا می کند. ویسکوزیته کاراگینان گرید غذلیی،  که کمتر از 5 cps در دمای 75 درجه سانتیگراد برای محلول 1.5٪ تعریف شده است(در غیر این صورت گرید قضایی نمی باشد). ویسکوزیته بین 5 تا 800 cps برای محلول 1.5٪ در دمای 75 درجه سانتیگراد است.