АРАБИНОГАЛАКТАН - свойства и применение

АРАБИНОГАЛАКТАН (SIGMA-10830 CAS:9036-66-2) значимый представитель водорастворимых растительных полисахаридов входящий в состав разнообразных хвойных растений, в особенности в состав лиственницы, выполняет защитные функции древесины, но продолжительные исследования показали, что это ценное природное вещество обладает целым набором полезных качеств:

- Это полностью натуральное растворимое волокно; камедь арабиногалактана на 100% растворима в воде;

- Арабиногалактан образует низковязкие растворы, что является залогом хороших физических характеристик без возникновения вязкости; Сравнение вязкости камедей

- Отлично растворяется и обладает высокими поверхностно-активными характеристиками;

- Обладает высокой стабильностью при разной концентрации, кислотности и температуре. Гидролитическая устойчивость арабиногалактана в водных растворах в значительной степени зависит от рН среды и температуры;

- Увеличивает срок хранения и препятствует старению. Показана перспективность использования АГ с добавками известных антиоксидантов дигидрокверцетина или кверцетина для увеличения сроков хранения;

- Прекрасный стабилизатор. Арабиногалактан применяется с целью повышения стойкости эмульсий и цвета (Может использоваться как отдельно, так и в смеси с клеем). Арабиногалактан играет роль стабилизатора коллоидной системы. Арабиногалактан также стабилизирует суспензии наночастиц благородных металлов (платины, палладия, золота);

- Усиливает стойкость и другие характеристики цвета;

- Усиливает насыщенность и яркость цвета;

- Положительно влияет на клейкость. Проявление арабиногалактаном поверхностно-активных и клеящих свойств при низкой вязкости концентрированных растворов открывает новые перспективы для его применения;

- Прекрасный загуститель;

- Благодаря эластичности и пластичности используется в качестве пластифицирующей добавки в производстве смесей сухого бетона и растворов, а также при возведении бетонных конструкций;

- Не ядовит, значительно снижает токсичность и повышает эффективность лекарственных средств;

- Является биологически разлагаемым веществом;

- Обладает общей высокой биологической активностью:

-- гепатопротекторной,

-- антимутагенной,

-- митогенной - он стимулирует размножение клеток селезенки и костного мозга,

-- гастропротекторной способностью - оказывает заметное гастропротекторное и умеренное антимикробное действие в отношении некоторых бактерий;

--Арабиногалактаны являются иммуномодуляторами, активирующими, ретикулоэндотелиальную систему (РЭС), увеличивают фагоцитарный индекс. Установлено, что высокочистый АГ с м.м. 20 кДа увеличивает почти в 2 раза эффективность образования макрофагов по сравнению с эхинацеей, стимулирует иммуногенез; обеспечивающая укрепление иммунной системы человека при приеме 20 мг/кг (~1,5 г) в день, аквирует другую ветвь иммунной системы человека – систему комплемента. У людей, принимавших эту добавку, наблюдалось улучшение физического и эмоционального здоровья.

--Арабиногалактан из лиственницы обладает свойствами пребиотика. В последние годы, как в научной литературе, так и в официальных документах, имеющих отношение к проблемам микроэкологии желудочно-кишечного тракта человека и животных, большой интерес проявляется к пребиотическим продуктам. Пребиотики – это пищевые вещества, в том числе биоактивные пищевые волокна, избирательно стимулирующие рост и активность нормальной микрофлоры кишечника, являясь пищей для бифидобактерий и лактобацилл (пробиотиков).


- Обладает высокой мембранотропной активностью, обеспечивающей адресную доставку; Таким образом, арабиногалактан представляет собой уникальный природный полисахарид, имеющий ценное техническое, пищевое и медицинское назначение, многогранную биологическую активность. Стратегия модификации арабиногалактана заключается в использовании его как синтона для создания лекарственных препаратов полифункционального действия. Его можно использовать для повышения всасываемости других лекарственных средств, характеризующихся низкой биодоступностью.

Для доставки диагностических и терапевтических агентов, а также ферментов, нуклеиновых кислот, витаминов или гормонов к определенным клеткам, в частности, к гепатоцитам (паренхимным клеткам печени);

- Получены сульфопроизводные арабиногалактана из лиственницы сибирской, обладающие антикоагулянтной активностью;

- Является перспективным синтоном, способным вступать в реакции с моно- и бифункциональными реагентами. Это открывает путь к получению новых промышленно доступных водорастворимых препаратов.

- Способен связывать жиры и сохранять влагу;

- Способен формировать комплексы совместно с биогенными металлами;

- Легко соединяется с пищевыми продуктами;

- Не влияет на цвет, запах вкус и текстуру продукта. АГ в пищевой промышленности обеспечивает высокое содержание в продуктах диетического волокна при минимальном воздействии на вкусовые качества; служит структуризатором, обеспечивая хорошие реологические свойства, влажность, низкую калорийность, инкапсуляцию запаха, улучшает вкус изделий из теста и увеличивает срок их хранения. Добавление АГ в кондитерские изделия предохраняет их от потери влаги и увеличивает стабильность при тепловой стерилизации.

- Является низкокалорийным;

- Медленно ферментируется;

- Обладает пленкообразующими свойствами;

- Для АГ характерно узкое молекулярно-массовое распределение, и т.д.

Для функционализации АГ его окисляют пероксидом водорода или периодатом, а также получают его бромпроизводные.

Сегодня арабиногалактан находит широкое применение в разных сферах.

Его используют в качестве пищевой добавки, корма для животных, а также применяют в медицине, косметической, строительной и целлюлозно-бумажной промышленностях, нефтедобычи, растениеводстве и т.д. АГ может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с другими веществами. В основном, арабиногалактан используют в качестве заменителя гуммиарабика, гуаровой камеди и крахмала в пищевых и косметических продуктах, а также фармацевтических препаратах. Сейчас особое значение приобретает применение экологически-чистых продуктов из биологического сырья, таких, как арабиногалактана, ничем не уступающего своим аналогам.

Производство АГ – залог более эффективного распределения земли, позволяющего отвести большую площадь под сельскохозяйственные нужды. Оно также играет значимую роль в сохранении окружающей среды, позволяя производителям прибегать к экологически чистым процессам биопереработки. АГ также используется в качестве низкокалорийного объемообразующего агента вместе с заменителями сахара.

Он подходит для производства других низкокалорийных продуктов. Благодаря ряду необычных свойств, помимо этого, арабиногалактан способен замедлить усадку портландцемента.

 

Пищевая промышленность:

Применение арабиногалактана в пищевой промышленности регламентируется следующими нормативными документами:

  • Постановление Главного Государственного Санитарного врача от 14.11.2001г. № 36 «О введении в действие са- нитарных правил (СанПин 2.3.2.1078-01)» классифицирует арабиногалактан как загуститель, желирующий агент, стабилизатор;
  • Методические рекомендации Государственного санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации № 2.3.1.1915-04 от 2004 г. «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» устанавливают адекватный и верхний допустимый уровни потребления арабиногалактана в количестве от 10 до 20 г. в сутки.  

  

Арабиногалактан – это возобновляемое и экологически чистое сырье с уникальными свойствами для добавок в пищевой и косметической промышленности. Арабиногалактан зарегистрирован Европейской системой безопасности пищевых продуктов (JECFA) в разделе «Желирующие агенты, загустители, стабилизаторы растительного происхождения», ему присвоен регистрационный номер E-409. Арабиногалактан лиственницы одобрен во многих странах в качестве прямой пищевой добавки, эмульгатора, стабилизатора и сахарозаменителя. Использование в других сферах также разрешено.В последнее время этот полисахарид стал всё больше рассматриваться в качестве пищевого волокна низкой вязкости и пребиотика.

Возросшая популярность этого универсального вещества обусловлена его подтверждённым положительным влиянием на иммунную функцию, а также тем, что он служит лекарственным средством против ряда болезней. АГ улучшает питание, всасывание и сохранение в здоровом состоянии желудочно-кишечного тракта.

Арабиногалактан хорошо смешивается со всеми видами пищи и напитками, не влияя на вкусовые качества продуктов. Существует запатентованная композиция АГ с молочным или соевым белком, а также их смесью. Благодаря хорошей диспергирующей способности АГ он может использоваться для приготовления пищевых продуктов (йогурт, соки, напитки, сухое молоко, кондитерские изделия), обогащенных минеральными добавками (йодид калия, фосфат или карбонат кальция, соединения железа, цинка, селена) и витаминами (А, С, D, Е, комплекс витаминов В).

 

Корм для животных:

 

Арабиногалактан является одобренной прямой биологической добавкой к комбикорму. Одобрен Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств и имеет статус абсолютно безопасного.

Испытаниями на телятах, поросятах и бройлерах установлено, что АГ поддерживает в желудочно-кишечном тракте животных уровень бифидобактерий и лактобацилл, за счет чего улучшается эффективность питания, повышаются привесы, снижается потребность в обычных антибиотиках. При суточной дозе 6 г наблюдалось повышение привесов у телят на 5 % без случаев дизентерии.

Финские исследователи пришли к выводу, что кормовой лиственничный арабиногалактан может выступать в роли естественного заменителя обычных субтерапевтических антибиотиков в свиных кормах. С момента появления на свет до достижения продажного возраста цыплятам давали корм, содержащий арабиногалактан. Были зарегистрированы положительные изменения кишечной микрофлоры, улучшение усвоение питательных веществ и увеличение привесов.

Гидролиз арабиногалактана 0,1—0,2%-ной H2SO4 и сбраживание полученной галактозы в спирт CeH12Oe —» 2С2Н50Н + 2СОа. Сбраживание осуществляется при помощи специального вида дрожжей. Арабиноза в спирт не сбраживается. Однако можно осуществить и совместное биохимическое использование арабинозы и галактозы — выращивание на гидролизате кормовых дрожжей.

 

Растениеводство:

 

Арабиногалактан изпользуется при производстве стимуляторов роста растений, минеральных удобрений.

 

 

Косметическая промышленность.

  

Арабиногалактан улучшает питание кожи и внешний вид волос, повышает стабильность косметических эмульсий, снижает потери трансэпидермальной воды в условиях сухого климата. Благодаря своим уникальным свойствам мягкий, не вызывающий раздражения, биологически разлагаемый, водорастворимый арабиногалактан лиственницы значительно улучшает характеристики средств по уходу за кожей и волосами.

Существует рецептура шампуня, в состав которого входит до 10% АГ.

Его роль заключается в диспергировании кондиционирующего агента.

Независимые исследования выявили анти-возрастное действие косметики, в состав которой входит АГ. Доказано, что арабиногалактан способен разглаживать мелкие морщинки и значительно сокращать глубокие, улучшая общее состояние кожи лица.

Например: http://anna-scherer.livejournal.com/27914.html  

 

Фармацевтическая промышленность:

  

Арабиногалактан находит широкое применение в фармацевтической промышленности. Возросшая популярность этого универсального вещества обусловлена его подтверждённым положительным влиянием на иммунную функцию, а также тем, что он служит лекарственным средством против ряда болезней.

Арабиногалактан представляет собой уникальный природный полисахарид, имеющий ценное техническое, пищевое и медицинское назначение, многогранную биологическую активность. Стратегия модификации арабиногалактана заключается в использовании его как синтона для создания лекарственных препаратов полифункционального действия.

Его можно использовать для повышения всасываемости других лекарственных средств, характеризующихся низкой биодоступностью. Для доставки диагностических и терапевтических агентов, а также ферментов, нуклеиновых кислот, витаминов или гормонов к определенным клеткам, в частности, к гепатоцитам (паренхимным клеткам печени).

Арабиногалактан значительно снижает токсичность и повышает эффективность лекарственных средств.

 

Эффективность применения арабиногалактана при производстве кондитерских изделий.

Изделия из сахарного теста На базе Московского Государственного заочного института пищевой промышленности и кондитерской фабрики ТОО «Ярославкондитер» были проведены исследования влияния арабиногалактана на качество сахарного печенья. В ходе эксперимента было установлено, что добавление арабиногалактана в рецептуру сахарного печенья оказывает положительное влияние на сохранение свежести изделия, а также на вкус и усвояемость печенья. Через 2 месяца хранения сахарное печенье с арабиногалактаном имело большую аморфную составляющую, нежели контрольный образец. Внесение арабиногалактана способствовало увеличению содержания фракций растворимых пищевых волокон в 2 раза, что удовлетворяет суточную потребность организма человека на 10% больше, чем печенье без добавления арабиногалактана (Мулин А.Б.). Изделия из бисквитного теста Качество бисквитного теста во многом определяется свойствами сбитой яично-сахарной массы. В этой связи проводилось исследование арабиногалактана на показате- ли качества яично-сахарной массы. В ходе данного эксперимента было установлено, что с увеличением содержания арабиногалактана насыщение бисквитной массы происхо- дило интенсивнее, яичная масса становилась более устойчивее. Арабиногалактан существенно повлиял на процесс структурообразования яично-сахарной массы. Добавление арабиногалактана в количестве 2 и 4% (с заменой эквивалентного количества муки) не повлияло на органолептические показатели изделия. Обычно, при хранении бисквитного полуфабриката в обычных температурных условиях примерно через 10-12 часов появляются признаки очерствения. Внесение араби- ногалактана в рецептуру бисквитного полуфабриката увеличивает степень набухаемости изделия. Обладая влаго- удерживающей способностью. Арабиногалактан способствовал торможению испарения влаги с поверхности изделия. Кроме того, образцы бисквитного полуфабриката с арабиногалактаном обладали более выраженным ароматом, чем контрольный образец и сохраняли его в течение более продолжительного срока хранения (Мулин А.Б.) 

 

ЦЕЛЕБНОЕ ПЕЧЕНЬЕ

 

«Для лучшего проявления целебных свойств лиственницы предпочтительно использовать арабиногалактан в бездрожжевых изделиях, поэтому мы печем песочное печенье. Его рецептура достаточно проста: мука, маргарин, сахар, разрыхлитель. На один килограмм муки я буду добавлять 30 граммов арабиногалактана — это водорастворимый полисахарид, получаемый из древесины лиственницы. Вещество является пребиотиком натурального происхождения, источником растворимых пищевых волокон, которые помогают поддерживать нормальный баланс кишечной микрофлоры и способствуют регуляции иммунной системы. В рекомендованных дозировках добавка не изменяет цвет, запах, вкусовые качества продукта. Благодаря уникальным свойствам биодобавки такое печенье будет храниться в 1,5 раза дольше обычного», — сообщила Екатерина Татарникова.

 

Она отметила, что проект «Разработка мучных кондитерских изделий с арабиногалактаном» реализуют сотрудники кафедры химии и пищевой технологии НИ ИрГТУ совместно с учеными Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН. Ученые получили патент на изготовление бисквитных полуфабрикатов, песочного печенья и пряников с добавлением арабиногалактана. В этом году в ИрГТУ начнут разрабатывать технологию производства вафель с этой целебной биодобавкой.

Эффективность применения арабиногалактана при производстве хлебобулочных изделий. Многочисленные исследования влияния арабиногалактана на качество хлебобулочных изделий, подтвердили целесообразность его использования в данной сфере. При добавлении арабиногалактана к муке он существенно влияет на качество клейко- вины при незначительном снижении ее количества, способствует поднятию выпечки, и, соответственно, может использоваться в хлебопечении. Проводимые на базе Дальневосточного Аграрного Государственного Университета испытания выявили, что арабиногалактан рекомендуется для внесения в рецептуру хлеба в количестве 3% от массы муки, что приводит к улучшению качества хлеба, его органолептических свойств. Оказывая расслабляющее влияние на клейковину муки, арабиногалактан способствует увеличению эластичности теста. Готовый хлеб с арабиногалактаном отличался более равномерной пористостью, приятным вкусом и интенсивно окрашенной корочкой. Добавление арабиногалактана обогащает готовое изделие пищевыми волокнами (Решетник Е.И., Держапольская Ю.И. и др.).

Эффективность применения арабиногалактана при производстве спредов, сливочных масел, маргаринов.

Добавление арабиногалактана в данные виды продуктов улучшает органолептические показатели, текстуру готового изделия. Добавление арабиногалактана в низкожирные спреды стабилизирует консистенцию, предотвращает образование крошливости. Существенно повышает вязкость и плотность изделия, что положительно сказывается на органолептических показателях. Обладая повышенной влагоудерживающей способностью, арабиногалактан способствует стабилизации водно-жировой эмульсии, улучшая при этом пластичность продукта. 

Свойства Арабиногалактана:

  • Растворимость в растворах арабиногалактан из лиственницы даурской хорошо растворим как в горячей, так и в холодной воде. В течение 15 минут можно растворить от 14 до 50 грамм арабиногалактана в 100 мл. воды при температуре от 0 до 90С. Арабиногалактан растворим также в водно-этиловом. Арабиногалактан не растворим в маслах и практически не рас- творим в чистом этиловом спирте.
  • Водоудерживающая способность Данная способность арабиногалактана особенно важна при производстве мучных кондитерских изделий диетического назначения. Водоудерживающая способность растворов арабиногалактана различной концентрации (10, 20, 30, 40%) в среднем составила 99% (Мулин А.Б.).
  • Жиросвязующая способность В результате исследований, проведенные по методу ВНИИЖ, жиросвязующая способность арабиногалактана из лиственницы в среднем составила 85% (Цыганова Т.Б., Ильина О.А. и др.).
  • Бактерицидные свойства Ряд исследований показали, что высокочистому арабиногалактану присущи бактерицидные свойства. Арабиногалактан стимулирут фагоцитарную активность микрофагов в отношении псевдотуберкулезных микробов штамма Yersinia pseudotuberculosis И-716. Арабиногалактан оказывает также выраженное ингибирующее действие на размножение псевдотуберкулезных микробов внутри микрофагов.
  • Арабиногалактан также повышает активность НАДФН – оксидазы и супероксиддисмутазы, активирует окислительный метаболизм клетки и тем самым усиливает бактерицидный эффект в отношении поглощенных микроорганизмов (Медведева С.А., Александрова Г.П. др.).
  • Пребиотические свойства Обладая свойствами пребиотика, арабиногалактан поддерживает нормальный баланс микрофлоры ЖКТ. Являясь источником растворимых диетических волокон, арабиногалактан улучшает питание, всасывание и сохранение в здоровом состоянии ЖКТ и может рекомендоваться как нутрицевтик или функциональная добавка к пище в ежедневной диете. Кроме того, арабиногалактан способствует образованию короткоце- почечных жирных кислот, чрезвычайно важных для нормальной работы организма.   Источник.

Обоснование применения арабиногалактана в пищевой промышленности:

 

Физико-химические и биологические свойства арабиногалактана во многом определили сферы потребления его в пищевой промышленности. Таким образом, в пищевой промышленности арабиногалактан используется в трех направлениях:

1) В качестве загустителя, желирующего агента и стабилизатора; Для этого направления применения очень ценными свойствами арабиногалактана являются растворимость в холодной воде и низкая вязкость его концентрированных растворов, способность арабиногалактана связывать жир и удерживать влагу, а также влиять на качество клейковины.

2) В качестве источника растворимых пищевых волокон и клетчатки; Арабиногалактан является источником клетчатки и растворимых пищевых волокон. используют как источник пищевой клетчатки. Обладая гигроскопичностью (поглощению влаги), арабиногалактан благотворно влияет на перевариваемую пищу, что помогает избежать некоторых заболеваний толстой кишки. Пищевые волокна способствуют созданию благоприятных условий для развития полезных лактобактерий. Кроме того, при использовании муки высшего сорта в рационе питания возникает дефицит пищевых волокон, источником которых и является арабиногалактан.

3) В качестве пищевой добавки при создании продуктов питания с парафармацевтическими свойствами. В последние годы разработка так называемых функциональных пищевых продуктов, т.е. продуктов, обладающих дополнительными лечебно-профилактическими свойствами, занимает особое значение в пищевой индустрии. Обладая свойствами пребиотика (способствует росту полезных бактерий и короткоцепочечных жирных кислот в организме, необходимые для поддержания нормальной работы желудочно-кишечного тракта), а также противовоспалительной, гастропротекторной, мембранотропной активностью, арабиногалактан можно широко использовать при производстве функциональных продуктов питания.  Источник.

ДОЗИРОВКИ ВВЕДЕНИЯ АРАБИНОГАЛАКТАНА В ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ:

 

Сахарное печенье.

Замена 3-4% пшеничной муки эквивалентным количеством арабиногалактана с учетом сухих веществ.

- Связывает жир и удерживает влагу

- Повышает органолептические свойства

- Увеличивает пластичность теста

 - Сохраняет свежесть изделия

- Повышает усвояемость изделия

- Обогащает продукт пищевыми волокнами

 

Изделия из бисквитного теста.

 Замена 3-4% пшеничной муки эквивалентным количеством арабиногалактана с учетом сухих веществ.

- Повышает плотность изделия

- Сохраняет свежесть изделия более длительное время

- Задерживает испарение влаги

- Улучшает органолептические свойства

- Обогащает продукт пищевыми волокнами

- Способствует поднятию выпечки

 

Хлеб и другие хлебобулочные изделия.

1-3% от массы муки

- Улучшает органолептические свойства

- Улучшает пластичность теста;

- Влияет на качество клейковины

- Обогащает продукт пищевыми волокнами

 

Затяжное печенье.

4% к массе муки, предварительно растворенный в расчетном количестве воды, требуемом рецептурой.

- Повышает органолептические свойства

- Увеличивает пластичность теста

- Обогащает продукт пищевыми волокнами

- Связывает жир и удерживает влагу

 

Кисломолочные продукты

1-3 % арабиногалактана от массы смеси

- Способствует росту полезных бифидо- и лактобактерий

- Обогащает продукт пищевыми во- локнами

 

Сливочное масло, маргарин, спреды.

1-3 % арабинога- лактана от массы смеси

- Улучшает органолептические свойства

- Стабилизирует консистенцию изделия

- Стабилизирует водно-жировую эмульсию

- Повышает плотность изделия

 

Безалкогольные напитки: соки, нектары.

3-4 г. на 1 литр напитка

- Улучшает органолептические свойства

 

- Обогащает продукт пищевыми волокнами