Alginiany i mieszanki alginianowe

Pośród naturalnych hydrokoloidów stosowanych w produkcji żywności rozbudowaną grupę tworzą alginiany (E 400, E 401, E 402, E 403, E 404, E 405). Alginiany otrzymuje się z alg brunatnych zwłaszcza z Macrocystis pyrifera sięgających 60 m długości. W Europie surowcem do produkcji alginianów są algi Ascophyllum nodosum i Laminaria hyperborea. W macierzy­stych roślinach związki te tworzą strukturę wiążącą wodę, przez co zapobiegają ich wysychaniu przy wystawieniu na działanie powietrza, np. w warunkach odpływu. Chemiczne właściwości alginianów stwarzają duże możliwości kształtowania procesu żelowania produktów spożywczych. Pod względem chemicznym alginiany są solami lub estrami kwasu alginowego, który jest polimerem kwasów guluronowego i mannuronowego o zmiennym udziale obu składników. W roztworach obojętnych są one prawie całkowicie zdysocjowane na cząstki o ujemnych ładunkach i mają właściwość zwiększania lepkości. Obniżenie pH znosi elektrostatyczne siły odpychania, łańcuchy cząsteczek wzajemnie zbliżają się i mają skłonność tworzenia żelu. Kwas alginowy jest liniowym kopolimerem zbudowanym z dwóch jednostek: kwasu D-mannuronowego i kwasu L-guluronowego. W cząsteczce kwasu alginowego występują przemiennie bloki złożone z wielu jednoimiennych mo­nomerów kwasu D-mannuronowego lub L-guluronowego, nazywane blokami M lub G. W obecności jonów wapnia lub innych dwuwartościowych kationów o podobnej wielkości (np. Ba+2, Sr+2), kwas alginowy tworzy żel. Makrocząsteczki kwasu alginowego przyjmują wtedy uporządkowaną konfigurację, polegającą na dimeryzacji jednostek w blokach złożonych z jednostek L-guluronowych. Dwa sąsiadujące łańcuchy kwasu tworzą skoordynowaną strukturę, w której w przestrzeń pomiędzy dimerami wbudowuje się jon wapnia i wiąże grupy karboksylowe i elektroujemne atomy tlenu grup hydroksylowych. „Wpasowanie” się jonów wapnia w przestrzenną strukturę makromolekuł kwasu, geometrycznie przypomina budowę opakowania do transportu jaj (egg box). Ponieważ żelowanie wywołane jonami wapnia zachodzi w blokach złożonych z jednostek G, liczba tych bloków, ich długość oraz przemienność z blokami M określa właściwości żeli otrzymanych z kwasów alginowych różnego pochodzenia. Alginiany mogą być stosowane jako środki zagęszczające do zagęszczania sosów, stabilizujące oraz mogą być wykorzystywane jako czynnik tworzący film przy powlekaniu wyrobów wędliniarskich i rybnych. Do produkcji wędlin bezosłonkowych stosuje się najczęściej alginian sodu. Ponadto alginiany mają zdolność wiązania wody bez obawy o synerezę. Poziom dodatku alginianów do żywności wynosi od 0,1% do 1,5%. Dzięki stosunkowo szybkiemu żelowaniu pod wpływem jonów wapniowych alginian sodu znalazł również zastosowanie w produkcji żywności restrukturyzowanej – jako lepiszcze do małych kawałków mięsa (zwierząt rzeźnych, drobiu, ryb). Unikatowy system żelowania, powoduje, że wytworzone żele posiadają cechy wysokiej termostabilności.