الكاراجينان

الكاراجينان أو الكاراجينين ( تُلفظ / ˌkærəˈɡiːnɪns / ، من الكلمة الأيرلندية carraigín التي تعني " طحلب البحر " ) هي عائلة من عديدات السكاريد الكبريتية الخطية الطبيعية ، تُعرف باسم Solieriaceae . تُستخلص هذه المواد من الأعشاب البحرية الحمراء الصالحة للأكل . يُستخدم الكاراجينان على نطاق واسع في صناعة الأغذية لخصائصه في التجلط والتكثيف والتثبيت. ويُعدّ استخدامه الرئيسي في منتجات الألبان واللحوم، نظرًا لقدرته العالية على الارتباط ببروتينات الطعام. وقد برز الكاراجينان كمرشح واعد في هندسة الأنسجة وتطبيقات الطب التجديدي، نظرًا لتشابهه مع جليكوزامينوجليكان (GAGs) الحيوانية. ويُستخدم في هندسة الأنسجة ، وتغطية الجروح، وإيصال الأدوية . ^{[ 1 ]} 

تحتوي الكاراجينان على نسبة تتراوح بين 15 و40% من إسترات الكبريتات ، مما يجعلها عديدات سكاريد أنيونية . ويمكن تصنيفها بشكل أساسي إلى ثلاث فئات بناءً على محتواها من الكبريتات. يحتوي الكاراجينان كابا على مجموعة كبريتات واحدة لكل سكر ثنائي، والكاراجينان إيوتا على مجموعتين، والكاراجينان لامدا على ثلاث مجموعات. ^{[ 2 ]}

يُعدّ طحلب الكوندراس كريسبوس (الطحلب الأيرلندي) من الطحالب البحرية الشائعة الاستخدام في تصنيع الغرويات المحبة للماء اللازمة لإنتاج الكاراجينان. وهو طحلب أحمر داكن يشبه البقدونس، وينمو ملتصقًا بالصخور. وقد استُخدمت المستخلصات الجيلاتينية من الكوندراس كريسبوس كمضافات غذائية منذ القرن الخامس عشر تقريبًا. ^{[ 3 ]} يُعتبر الكاراجينان بديلاً نباتيًا للجيلاتين في بعض التطبيقات، ويُستخدم كبديل له في صناعة الحلويات وغيرها من الأطعمة .

بدأ أول استزراع تجاري صناعي لأنواع الطحالب Eucheuma و Kappaphycus لإنتاج الكاراجينان في الفلبين في منتصف سبعينيات القرن الماضي. وتُعدّ الفلبين وإندونيسيا أكبر منتجي الكاراجينان في العالم . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} ويُستخدم الكاراجينان، إلى جانب الآجار ، في إنتاج حلوى الجيلي التقليدية في الفلبين المعروفة باسم "جولامان" . ^{[ 8 ]}

لا توجد أدلة سريرية تثبت أن الكاراجينان مكون غذائي غير آمن، ويرجع ذلك أساسًا إلى عدم تحديد مصيره بعد الهضم بشكل كافٍ. ^{[ 9 ]}

الكاراجينان جزيئات كبيرة ومرنة للغاية، تشكل هياكل حلزونية ملتفة . وهذا ما يمنحها القدرة على تكوين أنواع مختلفة من الهلام في درجة حرارة الغرفة. وهي تُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الغذائية وغيرها كعوامل مُكثِّفة ومُثبِّتة .

جميع الكاراجينان عبارة عن عديدات سكاريد ذات وزن جزيئي عالٍ، وتتكون بشكل أساسي من وحدات متناوبة من β-D-جالاكتوبيرانوز المرتبطة بروابط 3 (وحدات G) وα-D-جالاكتوبيرانوز المرتبطة بروابط 4 (وحدات D) أو 3،6-أنهيدرو-α-D-جالاكتوبيرانوز المرتبطة بروابط 4 (وحدات DA)، والتي تشكل وحدة التكرار ثنائية السكاريد للكاراجينان. ^{[ 10 ]}

توجد ثلاثة أنواع تجارية رئيسية من الكاراجينان:

• يشكل الكابا مواد هلامية قوية وصلبة في وجود أيونات البوتاسيوم، ويتفاعل مع بروتينات الألبان. ويُستخلص بشكل رئيسي من طحلب كابافيكوس ألفاريزي . ^{[ 11 ]}
• يشكل الإيوتا هلامات لينة في وجود أيونات الكالسيوم. ويتم إنتاجه بشكل رئيسي من طحلب Eucheuma denticulatum ، ^{[ 11 ]} وتاريخياً من طحلب Chondrus crispus . ^{[ 12 ]}
• لا يتجمد لامدا ، ويستخدم لتكثيف منتجات الألبان.

تتمثل الاختلافات الرئيسية التي تؤثر على خصائص الكاراجينان من نوع كابا، وإيوتا، ولامدا في عدد وموقع مجموعات كبريتات الإستر على وحدات الجالاكتوز المتكررة . يؤدي ارتفاع مستويات كبريتات الإستر إلى خفض درجة حرارة ذوبان الكاراجينان وإنتاج هلامات أقل قوة، أو يساهم في تثبيط تكوين الهلام (في حالة الكاراجينان من نوع لامدا).

تُنتج العديد من أنواع الطحالب الحمراء أنواعًا مختلفة من الكاراجينان خلال مراحل نموها . فعلى سبيل المثال، يُنتج جنس جيجارتينا بشكل رئيسي كاراجينان كابا خلال طوره المشيجي ، وكاراجينان لامدا خلال طوره البوغي . جميعها قابلة للذوبان في الماء الساخن، ولكن في الماء البارد، لا يذوب إلا شكل لامدا (وأملاح الصوديوم للنوعين الآخرين).

عند استخدام الكاراجينان في المنتجات الغذائية، يحمل رقمي الإضافة E في الاتحاد الأوروبي E407 أو E407a عند وجوده على شكل "طحالب يوشيما مُعالجة". ^{[ 13 ]} يُعتبر الكاراجينان من الناحية الفنية أليافًا غذائية. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

في أجزاء من اسكتلندا وأيرلندا، حيث يُعرف بأسماء محلية وأصلية متنوعة ، يُغلى طحلب الكوندراس كريسبوس في الحليب ويُصفّى، قبل إضافة السكر ومنكهات أخرى مثل الفانيليا والقرفة والبراندي أو الويسكي. والمنتج النهائي هو نوع من الهلام يشبه البانا كوتا أو التابيوكا أو البلانكمانج .

في العصور ما قبل الصناعية، كان من المعروف استخدام الكاراجينان المستخرج من نبات الكوندروس كريسبوس في أيرلندا منذ حوالي عام 400  ميلادي كعلف للحيوانات ولأغراض طبية (حيث كان يُغلى في الحليب أو الماء ويُستخدم لعلاج أمراض الرئة أو الصدر، على غرار استخداماته الصيدلانية الحديثة). ^{[ 16 ]}

الكاراجينان المستمدة من Eucheuma spp. (اليوم أحد المصادر المزروعة الرئيسية للكاراجينان)، والمعروف باسم جوسو أو تامبالانج في لغات فيسايان ، كما تم استخدامه تقليديًا كغذاء في الفلبين منذ ما قبل الحقبة الاستعمارية. تم تسجيلها لأول مرة في Diccionario De La Lengua Bisaya, Hiligueina y Haraia de la isla de Panay y Sugbu y para las demas islas (حوالي 1637) للمبشر الأوغسطيني ألونسو دي مينتريدا (بالإسبانية) . في الكتاب، يصف مينتريدا الجوسو بأنه يُطهى حتى يذوب، ثم يُترك ليتجمد في طبق حامض. ^{[ 17 ]}

بدأ الاستخدام التجاري المحدود للكاراجينان في أواخر القرن التاسع عشر. وقد استُخدم في البداية لصنع أدوية لتخفيف أمراض الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي، ولكن في النهاية أصبح معروفًا أيضًا بتطبيقاته في الطهي كعامل تبلور في معالجة الأغذية. ^{[ 4 ]}

بدأ استزراع الأعشاب البحرية الاستوائية على نطاق واسع في خمسينيات القرن الماضي في سيبو ، الفلبين، بعد إدخال طحلب الكوليربا العدس (Caulerpa  lentillifera) عن طريق الخطأ إلى أحواض الأسماك في جزيرة ماكتان . ^{[ 18 ] [ 19 ]} وقد تطور هذا المجال لاحقًا بفضل الأبحاث المحلية، ولا سيما جهود عالم الأحياء البحرية الفلبيني جافينو ترونو ، الذي نال لاحقًا لقب عالم وطني في الفلبين . أدت الأبحاث المحلية والتجارب المخبرية إلى تطوير أولى طرق الاستزراع التجاري لأنواع أخرى من الطحالب التي تعيش في المياه الدافئة (نظرًا لأن الطحالب الحمراء والبنية الصالحة للأكل التي تعيش في المياه الباردة والمفضلة في شرق آسيا لا تنمو في المناطق الاستوائية)، بما في ذلك أول استزراع تجاري ناجح للطحالب المنتجة للكاراجينان. وتشمل هذه الأنواع: Eucheuma spp.، و Kappaphycus alvarezii ، و Gracilaria spp.، و Halymenia durvillei . ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

بحلول منتصف سبعينيات القرن العشرين، بدأ إنتاج الكاراجينان على نطاق صناعي في الفلبين، مما مكّنها من تلبية الطلب العالمي على الأغذية المصنعة. ^{[ 4 ]} وظلت الفلبين أكبر منتج للكاراجينان في العالم لعقود عديدة حتى تفوقت عليها إندونيسيا عام 2008. ^{[ 7 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 6 ]}

أكثر المصادر استخدامًا هي Eucheuma cottonii و Kappaphycus alvarezii و Eucheuma spinosum ، والتي تُشكّل مجتمعةً حوالي ثلاثة أرباع الإنتاج العالمي. تنمو هذه الطحالب من سطح البحر إلى عمق مترين تقريبًا . تُزرع عادةً على خيوط نايلون مشدودة بين عوامات من الخيزران، ويتم حصادها بعد حوالي ثلاثة أشهر، عندما يبلغ وزن كل نبتة كيلوغرامًا واحدًا تقريبًا .    

بعد الحصاد، تُجفف الأعشاب البحرية وتُكبس في بالات وتُرسل إلى مصنع الكاراجينان. هناك، تُطحن الأعشاب البحرية وتُنخل لإزالة الشوائب كالرمل ، ثم تُغسل جيدًا. بعد معالجتها بمحلول قلوي ساخن (مثل هيدروكسيد البوتاسيوم بتركيز 5-8% )، يُفصل السليلوز عن الكاراجينان بالطرد المركزي والترشيح . ثم يُركز محلول الكاراجينان الناتج بالتبخير ، ويُجفف ويُطحن وفقًا للمواصفات المطلوبة.

توجد ثلاثة أنواع من المعالجة الصناعية:

 أعشاب بحرية نظيفة ومغسولة ↓ اِستِخلاص ↓ الترشيح الخشن ← بقايا الأعشاب البحرية ↓ الترشيح الدقيق ← مواد الترشيح المستخدمة ↓ ↓-------------- التركيز --------------↓ التحضير باستخدام كلوريد البوتاسيوم، التحضير باستخدام الكحول ↓ ↓ جل مضغوط للتعافي من الكحول ↓ ↓ تجفيف تجفيف ↓ ↓ الطحن الطحن ↓ ↓ مزج مزج ↓ ↓ جل الكاراجينان المكرر

في الولايات المتحدة، يُسمح باستخدام الكاراجينان بموجب لوائح إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ^{[ 31 ]} كمادة مضافة غذائية مباشرة، ويُعتبر آمنًا بشكل عام ^{[ 32 ]} عند استخدامه كمستحلب أو مثبت أو مُكثِّف في الأطعمة، باستثناء الأطعمة المعيارية التي لا تسمح بهذا الاستخدام. وقد راجعت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية سلامة الكاراجينان في حليب الأطفال ^{[ 33 ]} . وخلصت الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية إلى أنه "لا يوجد دليل على أي آثار ضارة على البشر نتيجة التعرض للكاراجينان الغذائي، أو على حدوث تعرض للكاراجينان المُتحلل نتيجة استخدام الكاراجينان الغذائي" ^{[ 34 ]} . وذكرت اللجنة المشتركة للخبراء التابعة لمنظمة الأغذية والزراعة ومنظمة الصحة العالمية والمعنية بالمواد المضافة للأغذية في مراجعة أجريت في يوليو 2014 أن "استخدام الكاراجينان في حليب الأطفال أو الحليب المُخصص لأغراض طبية خاصة بتركيزات تصل إلى 1000 ملغم/لتر لا يُثير القلق" ^{[ 35 ] .}

على الرغم من أن البرنامج الوطني الأمريكي للمنتجات العضوية (NOP) أضاف الكاراجينان إلى قائمته الوطنية للمواد المضافة المسموح بها في الأغذية العضوية عام 2003، ^{[ 36 ]} وأعاد اعتماده عام 2008، ^{[ 37 ]} مشيرًا إلى أنه "ضروري لعمليات الإنتاج والتداول العضوي"، ^{[ 38 ]} إلا أنه في 18 نوفمبر 2016، صوّت مجلس المعايير العضوية الوطني التابع للبرنامج الوطني الأمريكي (NOSB) لصالح التوصية بإزالة الكاراجينان من القائمة الوطنية. ^{[ 39 ]} وفي 4 أبريل 2018، أعلنت دائرة التسويق الزراعي (AMS) التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية ( USDA ) تجديد إدراج الكاراجينان في القائمة الوطنية، مما يسمح باستمرار استخدامه في المنتجات الغذائية. وتنص الوثيقة على ما يلي:

أوصت الهيئة الوطنية لمعايير الأغذية (NOSB) بإزالة الكاراجينان من قائمة المواد العضوية، وذلك بعد أن تبين لها توفر بدائل أخرى، مثل صمغ الجيلان، وصمغ الغوار، وصمغ الزانثان، لاستخدامها في المنتجات العضوية. وقد وجدت إدارة التسويق الزراعي (AMS) أدلة كافية في التعليقات العامة المقدمة إلى الهيئة الوطنية لمعايير الأغذية (NOSB) تُشير إلى استمرار ضرورة استخدام الكاراجينان في معالجة المنتجات الزراعية، نظرًا لعدم توفر بدائل طبيعية بالكامل (الفقرة 6517(ج)(1)(2)). للكاراجينان استخدامات محددة في مجموعة واسعة من المنتجات الزراعية، وقد أفادت التعليقات العامة بأن البدائل المحتملة لا تُحاكي وظائف الكاراجينان بشكل كافٍ في نطاق استخداماته الواسع. ولذلك، لا يزال الكاراجينان يستوفي معايير مكتب حماية الأغذية العضوية (OFPA) لإدراجه في القائمة الوطنية. ^{[ 40 ]}

يُحظر استخدام الكاراجينان في حليب الأطفال في الاتحاد الأوروبي لأسباب احترازية، ولكنه مسموح به في مواد غذائية أخرى. ^{[ 41 ]} في عام 2018، أفادت الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية (EFSA) بأن سلامة الكاراجينان في المنتجات الغذائية تعتمد على جرعة 75  ملغم/كغم من وزن الجسم يوميًا. ^{[ 9 ]}

في المملكة المتحدة، أصدرت وكالة معايير الغذاء قراراً بسحب منتجات الحلوى التي تحتوي على الكاراجينان، مشيرة إلى أن الكاراجينان "غير مسموح به كمكون في منتجات حلوى الجيلي لأنه يشكل خطر الاختناق". ^{[ 42 ]}

في مراجعة أجريت عام 2015، أفادت اللجنة المشتركة للخبراء التابعة لمنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة ومنظمة الصحة العالمية بشأن المضافات الغذائية عن استخدام الكاراجينان في حليب الأطفال، مشيرة إلى أن هذه المادة المضافة "لا تشكل مصدر قلق" كغذاء لأغراض طبية خاصة بتركيزات تصل إلى 1000 ملليغرام لكل لتر . ^{[ 43 ]}

أظهرت تجربة عشوائية مزدوجة التعمية مضبوطة بالغفل أنه من بين اثني عشر مريضًا مصابًا بالتهاب القولون التقرحي في حالة هدوء بعد اتباع نظام غذائي خالٍ من الكاراجينان، حدثت انتكاسة لدى ثلاثة مشاركين تناولوا  كبسولتين من الكاراجينان بتركيز 100 ملغ، ولم تحدث لدى أي من الذين تناولوا الدواء الوهمي، مع ملاحظة زيادات في المؤشرات الحيوية الالتهابية في مجموعة الكاراجينان. ^{[ 44 ]}

في عام 2018، اعتبرت الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية الكاراجينان غير سام عند مستويات استهلاك معينة (75  ملغم/كغم من وزن الجسم يومياً)، على الرغم من التوصية بإجراء المزيد من البحوث، والتي تركز بشكل أساسي على مصير الكاراجينان أثناء الهضم وبعده، وعلى أي نواتج أيضية لاحقة. ^{[ 9 ] [ 45 ]}

في تحليل أجري عام 2024 على 104139 بالغًا من المجموعة الفرنسية NutriNet-Santé، ارتبط ارتفاع استهلاك الكاراجينان بزيادة خطر الإصابة بداء السكري من النوع 2. ^{[ 46 ]}

• أجار
• قائمة المواد المضافة للأغذية
• البكتين
• حمض الألجينيك
• بوليجينان ، الكاراجينان المتدهورة

• ماكهيو، دينيس جيه. ورقة فنية لمصايد الأسماك رقم 288 لمنظمة الأغذية والزراعة - إنتاج واستخدام المنتجات من الأعشاب البحرية التجارية، الفصل 3 - إنتاج وخصائص واستخدامات الكاراجينان ، منظمة الأغذية والزراعة ، روما، 1987
• غويري، مايكل دي آر كاراجينان ، موقع الأعشاب البحرية: معلومات عن الطحالب البحرية.