Karagen

W opisach technologicznych i popularnonaukowych karagen wskazuje się jako składnik stosowany do kształtowania konsystencji i tekstury (np. ograniczania rozwarstwiania się fazy wodnej i tłuszczowej), stabilizowania zawiesin (np. w napojach kakaowych) oraz modyfikowania tekstury wybranych produktów mrożonych podczas przechowywania^[10][8].

Jako przykłady produktów, w których bywa stosowany, podaje się m.in. śmietankę i przetwory mleczne, desery mleczne (np. budynie), serki do smarowania, lody, a także wybrane przetwory mięsne i mięso paczkowane oraz wyroby cukiernicze (np. batony)^[10][2].

W praktyce technologicznej karagen bywa łączony z innymi hydrokoloidami i dodatkami w celu uzyskania oczekiwanej struktury, np. z mączką chleba świętojańskiego (E410), gumą guar (E412), pektynami (E440) lub cytrynianami (E331)^[10].

Karageniny są stosowane również w przemyśle farmaceutycznym jako środki śluzowe, powlekające i osłaniające, a także jako emulgatory i substancje spęczniające w preparatyce farmaceutycznej^[11]. Zawarte w wysuszonych plechach karageniny były opisywane jako surowiec pomocniczy m.in. w chorobie wrzodowej^[11].

W przeglądach naukowych wskazuje się, że – ze względu na właściwości żelujące i zagęszczające – materiały na bazie karagenu są badane i wykorzystywane także poza żywnością, m.in. w obszarach farmaceutycznych i biomedycznych (np. jako komponenty układów dostarczania leków lub materiałów opatrunkowych), a także w produktach kosmetycznych^[8].

W metodzie ekstrakcyjnej surowiec (glony) najpierw się płucze, aby usunąć m.in. piasek, sole i zanieczyszczenia, a następnie ogrzewa w wodzie z dodatkiem zasady (np. wodorotlenku sodu). Zabieg ten stosuje się m.in. w celu poprawy właściwości żelujących gotowego produktu^[13][14]. Po ekstrakcji część nierozpuszczalna jest oddzielana (np. przez wirowanie lub filtrację), a roztwór bywa dodatkowo doczyszczany i zagęszczany przed etapem odzysku karagenu^[13][14].

Odzysk karagenu z roztworu może przebiegać różnymi drogami (w zależności od technologii i rodzaju karagenu), m.in. przez strącanie alkoholem, suszenie bębnowe lub strącanie w roztworze chlorku potasu połączone z etapem zamrażania^[15]. W praktycznych opisach procesu podkreśla się m.in. wariant alkoholowy (np. z izopropanolem): po wytrąceniu karagen tworzy włóknisty osad, który oddziela się, odwadnia (prasowanie), dodatkowo przemywa alkoholem, a następnie suszy i mieli do postaci proszku^[13][15]. Dla karagenu typu kappa opisywana jest też metoda „żelowa” z użyciem soli potasu (np. chlorku potasu): roztwór karagenu żeluje, a następnie żel jest odwadniany (np. przez prasowanie lub cykl zamrażanie–rozmrażanie), po czym materiał się suszy i rozdrabnia^[13][15].

W produkcji karagenu półrafinowanego karagen pozostaje w tkankach glonu. Wodorosty poddaje się obróbce w gorącym roztworze zasadowym (np. wodorotlenku potasu), co ogranicza rozpuszczanie karagenu, a jednocześnie umożliwia wypłukanie składników rozpuszczalnych. Następnie surowiec jest kilkukrotnie płukany, aby usunąć pozostałości zasady i inne wypłukiwane składniki, po czym jest suszony i rozdrabniany (mielenie) do postaci proszku lub „chipsów” surowcowych^[13]. W odróżnieniu od E407 (ekstraktu), w wariantach półrafinowanych karagen pozostaje w tkankach glonu, a w produkcie końcowym pozostaje też m.in. celuloza^[13][16].

Opisywane są także modyfikacje procesu prowadzące do uzyskania jakości spożywczej (np. tzw. processed Eucheuma seaweed): po obróbce alkalicznej i płukaniu materiał może być dodatkowo rozdrabniany i odbarwiany (bielenie), a następnie suszony w warunkach ograniczających wtórne zanieczyszczenie mikrobiologiczne. W razie potrzeby stosuje się dodatkowe zabiegi obniżające liczebność drobnoustrojów (np. krótką obróbkę parą lub przemywanie alkoholem z późniejszym odzyskiem rozpuszczalnika)^[13].

Rozróżnia się karagen spożywczy (wysokocząsteczkowy) i tzw. karagen zdegradowany (poligeenan) – materiał o znacznie mniejszej masie cząsteczkowej, otrzymywany w warunkach silniejszej degradacji (m.in. kwaśnej) i niewykorzystywany jako dodatek do żywności^[2]. Część wyników badań, w których obserwowano działanie prozapalne w przewodzie pokarmowym, dotyczyła materiału o obniżonej masie cząsteczkowej lub ekspozycji odbiegającej od typowego spożycia z dietą^[2]. W publikacjach popularnonaukowych zwraca się uwagę, że część kontrowersji w odbiorze społecznym wiąże się z myleniem karagenu spożywczego z poligeenanem^[10].

Z danych dotyczących ADME (wchłanianie, dystrybucja, metabolizm i wydalanie) wynika, że wysokocząsteczkowy karagen (typowy dla dodatku do żywności) nie jest wchłaniany w dostarczonej postaci, czyli organizm nie traktuje go jak składnika odżywczego^[2]. W żywności pełni przede wszystkim rolę składnika strukturotwórczego (wpływającego na teksturę i wilgotność)^[6]. EFSA zwracał też uwagę, że część doświadczeń in vivo, w których karagen podawano zwierzętom w wodzie do picia, ma ograniczoną przydatność do praktycznej oceny narażenia, ponieważ karagen zwykle współwystępuje w żywności i może wiązać się z białkami (jest składnikiem struktury produktu, a nie „czystym roztworem” używanym w doświadczeniach)^[2].

W praktyce bezpieczeństwo karagenu wiąże się z jego masą cząsteczkową (w uproszczeniu: „długością łańcucha” polisacharydu). Im większa masa cząsteczkowa, tym trudniej takiej cząsteczce przenikać przez barierę jelitową; natomiast krótsze fragmenty (frakcja niskocząsteczkowa) mogą zachowywać się inaczej i potencjalnie łatwiej wchodzić w kontakt z nabłonkiem jelitowym^[17]. W reewaluacji z 2018 roku EFSA odnotowano, że w badaniach na zwierzętach wysokocząsteczkowy karagen jako taki nie był wchłaniany, natomiast po podaniu materiału o znacznie niższej masie cząsteczkowej wykrywano go w tkankach, co podkreśla znaczenie kontrolowania udziału frakcji niskocząsteczkowej w preparatach^[2].

Z tego powodu w specyfikacji dla dodatku E407 w UE wprowadzono limit: udział frakcji o masie cząsteczkowej poniżej 50 kDa nie powinien przekraczać 5%. EFSA wskazał jednocześnie na potrzebę dalszego precyzowania specyfikacji i metod oznaczania tej frakcji (m.in. ze względu na ograniczenia dostępnych metod analitycznych i brak pewności, czy każda partia surowca faktycznie spełnia ten warunek)^[2]. W 2018 roku zwrócono ponadto uwagę na braki w wiedzy o „losie” karagenu w przewodzie pokarmowym (np. w jakim stopniu może dochodzić do jego rozpadu na krótsze fragmenty w procesie trawienia i w jaki sposób wpływa to na kontakt z nabłonkiem jelitowym). Ten aspekt jest jednym z elementów kontrowersji wokół dodatku^[17].

Dane z badań u ludzi są ograniczone i obejmują przede wszystkim małe próby kliniczne oraz badania krótkotrwałe, dlatego ich wyniki bywają interpretowane ostrożnie, zwłaszcza w odniesieniu do populacji ogólnej^[18][19].

W badaniu klinicznym u osób z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego w remisji oceniano, czy ekspozycja na karagen (podawany w kapsułkach) może wpływać na ryzyko ponownego zaostrzenia choroby, przy równoczesnym stosowaniu diety bez karagenu^[18]. W porównaniu z placebo podawanie kapsułek z karagenem wiązano z szybszym nawrotem aktywności choroby, co autorzy interpretowali jako sygnał możliwej niekorzystnej reakcji u części osób z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego, wymagający jednak potwierdzenia w większych badaniach^[18].

W innym badaniu – podwójnie ślepym badaniu cross-over – u zdrowych mężczyzn oceniano, czy dwutygodniowa suplementacja karagenem (250 mg dwa razy dziennie) wpływa na insulinooporność i parametry związane z barierą jelitową, w porównaniu z placebo (każdy uczestnik otrzymywał oba warianty w dwóch różnych okresach)^[19]. W całej badanej grupie nie wykazano jednoznacznej różnicy w głównych miarach wrażliwości na insulinę między okresem karagenu i placebo, natomiast odnotowano sygnał pogorszenia wskaźników przepuszczalności jelit po okresie z karagenem^[19]. Autorzy opisali też analizy uzupełniające sugerujące, że ewentualne niekorzystne zmiany (w tym markery zapalne i wskaźniki związane z gospodarką glukozową) mogły być wyraźniejsze u osób z wyższym BMI. Wskazywali jednak na ograniczenia badania (mała liczebność, krótki czas ekspozycji, jedna populacja – zdrowi mężczyźni) i potrzebę dalszych badań, zanim będzie można ocenić znaczenie kliniczne tych obserwacji^[19].

W 2018 r. EFSA (instytucja UE zajmująca się bezpieczeństwem żywności) ocenił, że dostępne dane nie wskazują, aby karagen uszkadzał DNA (czyli działał genotoksycznie)^[2]. Jednocześnie EFSA zaznaczył, że dotychczasowy „bezpieczny poziom” dziennego spożycia (ADI) 75 mg na kilogram masy ciała należy traktować jako tymczasowy. Wskazano na potrzebę dodatkowych danych, m.in. o tym, jaka część karagenu może mieć postać frakcji niskocząsteczkowej oraz jak wiarygodnie ją oznaczać w ramach kontroli jakości^[2]. EFSA zwrócił też uwagę, że stosowanie tych dodatków w żywieniu niemowląt młodszych niż 12 tygodni wymaga osobnej oceny, ponieważ standardowe podejście do oceny ryzyka może nie być w tej grupie w pełni adekwatne^[2].

W ocenach JECFA (wspólnego zespołu ekspertów FAO/WHO) z 2007 roku dla karagenu oznaczono ADI jako nieokreślone („not specified”), co w praktyce oznacza, że przy typowych zastosowaniach technologicznych w żywności nie wyznaczono liczbowej wartości granicznej zawartości^[20]. W późniejszej ocenie (z 2014 roku) JECFA stwierdzono, że stosowanie karagenu w mieszankach dla niemowląt lub w preparatach do żywienia w szczególnych wskazaniach medycznych na poziomie niższym niż 1000 mg/l nie budzi obaw. Zaznaczono, że preparaty do żywienia w szczególnych wskazaniach medycznych mogą być stosowane u niemowląt o zróżnicowanych potrzebach klinicznych, a niemowlęta korzystające z takich formuł są zwykle pod nadzorem medycznym^[21]. JECFA odnotował także, że przy wyższych stężeniach karagenu mieszanka staje się bardzo lepka, co może niekorzystnie wpływać na przyswajanie danego produktu i przyrost masy ciała^[21].

W Stanach Zjednoczonych karagen i jego sole są wymienione w przepisach jako dodatki dopuszczone do stosowania w żywności przy zachowaniu określonych warunków użycia, tj. jako emulgator, stabilizator lub zagęstnik w minimalnej ilości niezbędnej do uzyskania efektu technologicznego, z wyłączeniem żywności standaryzowanej, której „standard tożsamości” (standard of identity) nie przewiduje takiego dodatku^[3][22]. Przepisy wskazują też wymagania definicyjne i jakościowe (m.in. że karagen jest rafinowanym hydrokoloidem ekstrahowanym wodą z określonych krasnorostów oraz że ma określony zakres zawartości grup siarczanowych). Wymagają również odpowiedniego oznakowania dodatku (np. jako „carrageenan”, a w przypadku soli – jako „sodium/potassium/ammonium/calcium carrageenan”, zależnie od dominującej soli)^[3][22].