Algin
Algin (oder Alginsäure, E400) wird von Braunalgen in den Zellwänden gebildet und stellt in der Alge das strukturgebende Element dar. Die interzelluläre Gelmatrix verleiht der Alge sowohl Flexibilität, als auch Festigkeit. Algin ist u.a. ein Nebenprodukt bei der Gewinnung von Jod aus Meeresalgen im Naßverfahren. Es wird allerdings auch direkt für die Verwendung in der Lebensmittel-, sowie der Pharma-, und Kosmetikindustrie aus den Braunalgen extrahiert. Die Salze der Alginatsäure werden allgemein als Alginate bezeichet. Alginat findet vor allem als Verdickungs- oder Geliermittel Verwendung.
Gewinnung und Herstellung
Die Gewinnung der Braunalgen erfolgt z.T. durch spezieller Trawler, die den Meeresboden "abernten". Es ist allerdings auch immer noch gebräuchlich, dass die Algen nach Stürmen am Strand gesammelt werden. Als Algenarten für die kommerzielle Herstellung von Alginat dienen unter anderem Laminaria, Ecklonia, Macrocystis, Lessonia, Ascophylum und Durvillea. Die gesammelten Algen werden grob von Schmutz und Verunreinungen befreit und getrocknet. Nach dem Trockenen werden sie an den Alginatproduzenten geliefert. In einem ersten Prozessschritt werden die Algen vermahlen und gewaschen. Dann wird das Alginat extrahiert und mittels Filter- und Ausfällungschritten aufgereinigt. Neben dem in der Lebensmittelindustrie am häufigsten verwendeten Natriumalginat (E401) finden sich ferner folgende Salze der Alginsäure: Kaliumalginat (E402), Ammoniumalginat (E403), Calciumalginat (E404) und Propylengycolalginat (PGA, E405).
Struktur
Alginat ist ein Polysaccharid das aus 1,4 verknüpfter α-L-Guluronsäure (G) und ß-D Mannuronsäure (M) besteht. Es bildet homopolymere Bereiche, in denen Mannuronsäure oder Guluronsäure als Block vorliegt. Dieses Blöcke werden als GG- oder MM-Blöcke bezeichnet. Im Bereich der GG- und MM-Blöcke kommt es zu einer Art Faltstruktur, die bei der Gelierung eine wesentliche Rolle spielt. Insbesondere die GG-Blöcke bilden eine regelmäßige Zickzack-Struktur aus.
Funktion
Alginat kann in Lösungen mit niedrigem Calciumgehalt zu einer Viskositätsausbildung führen. Die primäre Funktion ist allerdings die Gelierung. Zur Gelierung kommt es durch Einlagerung von Calciumionen in die Zickzackstruktur der GG-Blöcke. Auf diese Zone lagert sich dann die Zickzackstruktur eines anderen Alginatmoleküls. Es kommt hierdurch zur Aubildung dreidimensionaler Strukturen. Da das Calcium in dieser Struktur wie ein Ei in der Schachtel liegt wird dieses Modell auch als "Eierschachtel-Modell" oder "Eggbox-model" bezeichnet. Weil diese Reaktion mit dem Calcium sehr schlagartig erfolgt, wird in der Praxis mit verschiedenen Methoden gearbeitet die Reaktion kontrolliert ablaufen zu lassen. Hierzu werden häufig schwerlösliche Calciumsalze verwendet, die mittels langsamer Säuerung das Calcium nach und nach freisetzen. Außerdem finden auch Sequestranten Verwendung, die ein Teil des Calciums binden können.
Alginsäure ist in Wasser unlöslich, in Alkalien jedoch löslich ist. Algin kann als Appreturmittel für Textilien und Gewebe sowie zur Herstellung photographischer Papiere angewandt werden. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt es die Bezeichnung E 400.