คาร์ราจีแนน (carageenan) เป็นกัม (gum) ชนิดหนึ่ง ซึ่งมีสมบัติเป็นไฮโดรคอลลอยด์ (hydrocolloid) คือดูดน้ำและแขวนลอยในน้ำ ใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหาร (food additive) (E-number คือ E 407) คาร์ราจีแนนสกัดได้จากสาหร่ายทะเลสีแดง (Rhodophyceae) เช่น สาหร่ายผมนาง (Gracilaria fisheri)

หน้าที่ของคาร์ราจีแนนในอาหาร

• เป็น thickening agent ทำให้เกิดความหนืด (viscosity)
• เป็นอิมัลซิไฟเออร์ (emulsifier) ช่วยให้ น้ำมันและไขมันกับน้ำผสมเป็นเนื้อเดียวกันได้ดี
• เป็นสารก่อเจล (gelling agent) ทำให้เกิดเจล (gel) จากคาร์ราจีแนน
• เป็นเจลชนิด thermoreversible gel คือ เจลที่สามารถเปลี่ยนเป็นของเหลวได้เมื่อได้รับความร้อน

ใช้ในผลิตภัณฑ์ของหวานท่ีเป็นเจล (desset gel) อาหารสัตว์บรรจุกระป๋อง ผลิตภัณฑ์นม (dairy product) น้ำนมถั่วเหลือง (soy milk)

desert gel

โครงสร้างโมเลกุลของคาร์ราจีแนน

โมเลกุลของคาร์ราจีแนนเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide) ประเภทเฮเทอโรพอลิแซ็กคาไรด์ heteropolysaccharide ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง เป็นพอลิเมอร์ของกาแล็กโทส (galactose) และ 3,6-anhydrogalactose (3,6-AG) มีทั้งชนิดที่มีหมู่ซัลเฟต และไม่มีหมู่ซัลเฟตซึ่งทำให้คาร์ราจีแนน มีสมบัติด้านต่างๆ เช่น การละลาย (soluability) การเกิดเจล (gelation) แตกต่าง    กันไป

ประเภทของคาร์ราจีแนน

คาร์ราจีแนน แบ่งเป็นประเภทต่างๆ ตามจำนวนและตำแหน่งของหมู่ซัลเฟต ดังนี้

Kappa-carrageenan โมเลกุลประกอบด้วยน้ำตาลกาแล็กโทส (galactose) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคไซด์ (glycosidic bond) ชนิด บีตา-1,3  และมีกลุ่มซัลเฟต (sulphate) ที่ตำแหน่งที่ 4 kappa-carrageenan ละลายได้ดีในน้ำร้อน น้ำนมร้อน และละลายได้ในน้ำเชื่อม หรือน้ำเกลือที่ร้อน (ความเข้มข้นของน้ำตาลหรือเกลือ ต่ำกว่า 50%) เมื่อเย็นตัวลงจะเกิดเจล (gel) ประเภท thermoreversible gel มีลักษณะใส เนื้อสัมผัส แข็ง แน่น แต่เปราะ ซึ่งเกิดเจลได้ทั้งกับน้ำ น้ำผลไม้ และน้ำนม

Kappa-carageenan ใช้เป็น stabilizing agent ในน้ำนม เนื่องจากแรงระหว่างประจุ ทำให้เคซีนไมเซล (casein micelle) คงตัวอยู่ได้โดยไม่แยกชั้นออกจากเวย์ (whey) คาร์ราจีแนนทำให้เจลจะแข็งแรงขึ้นถ้ามีโพแทสเซียมไอออน (K⁺) และจะคงตัวต่อกรดที่ค่า pH มากกว่า 3.8 เจลจากคาร์ราจิแนน ไม่ทนต่อการแช่เยือกแข็ง และการหลอมละลาย (freezing-thawing  instability) แต่ถ้าใช้ร่วมกับ locust bean gum จะช่วยให้ทนต่อการแช่เยือกแข็งและการละลายได้ดีขึ้น

รูปแสดงการเสริมความแข็งแรงของการเกิดเจลคาร์ราจีแนนกับเคซีน (casein) ในน้ำนมด้วย K⁺

• Iota-carrageenan มีจำนวนกลุ่มซัลเฟต มากกว่า kappa ประมาณ 25-50% ทำให้ความไวต่อโพแทสเซียมไอออนลดลง มีผลทำให้ได้เจลที่อ่อนนุ่ม และยืดหยุ่นกว่า kappa-carageenan และทนต่อการแช่เยือกแข็งและการละลายในน้ำแข็งได้ดีกว่า
• Lambda-carrageenan มีกลุ่มซัลเฟต ทั้งที่ตำแหน่งที่ 2 และ ที่ตำแหน่งที่ 6 และไม่เกิดการปิดวง ที่คาร์บอนตำแหน่ง 3 และ 6 จึงมีผลทำให้ไม่มีสมบัติในการเกิดเจล (gel)

Reference

http://www.fao.org/docrep/x5822e/x5822e05.htm #chapter 3 production, properties and uses of carrageenan

Product development of carrageenan jelly with fruit

http://it.doa.go.th/pibai/pibai/n11/v_11-feb/jakfam.html

http://www.lsbu.ac.uk/water/index2.html