ALJİN VE ALJİNATLAR
YAPISI-ÖZELLİKLERİ-KULLANIM ALANLARI
Phaeophyceae sınıfında yer alan çeşitli türlerdeki kahverengi deniz alglerinden elde edilen aljin, aljinik asit aljinatlar (aljinik asit tuzları) ve PGA’tı (aljinat propilen glikol esteri) ifade eden genel bir terimdir. Kahverengi deniz yosunlarından alkali ile muamele edilerek izole edilen aljinatlar, gıda endüstrisinde ve endüstriyel uygulamalarda çok amaçlı olarak kullanılan hidrokolloidlerden biridir. Ticari kullanım için üretilen aljinatlar başlıca macrocystis pyrifera, laminaria hyberborea, laminaria digitata ve ascorphyllum nodosum türlerinden ekstrakte edilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere, Fransa, İspanya, Norveç, Kanada ve Japonya dünya genelinde başlıca aljinat üretimi yapan önemli ülkelerdir.
Aljinik asit ve türevleri polisakkaritlerdir. Molekül ağırlığı 20.000–240.000 olan aljinik asit, suda sınırlı (çok az) çözünmesine rağmen, suyu iyi absorbe eden bir maddedir. Sodyum, potasyum ve amonyum tuzları suda iyi, kalsiyum tuzu ise az çözünür. Aljinik asit, kahverengi alg türlerinde hücre duvarını oluşturan yapı taşıdır. Dondurma, şerbet ve peynirlerde stabilizör, sütlü puding ve jel halindeki sulu tatlılarda jelleştirici, meyveli içecek ve diğer meşrubatlarda süspansiyon oluşturucu ve koyulaştırıcı, birada köpük stabilizatörü, mayonezde emülgatördür. Et, balık ve diğer benzeri ürünlerin kaplanmasında, film oluşturucu madde olarak kullanılmaktadır. Karideslerin soğukta depolanması sırasında yenilebilir film olarak aljinat türevleri ile kaplanması, karideslerin 1-2 gün olan raf ömrünü 5 güne kadar çıkarabilmiştir.
Aljinik asit ile Na ve Ca tuzlarının kullanımı, propilen glikol aljinat içermemeleri şartıyla, birçok ülkede serbesttir. Aljinik asit, gıda teknolojisinin yanı sıra plastik cerrahisi, eczacılık, kozmetik, lastik, tekstil ve kâğıt endüstrisinde de kullanılmaktadır.

ALJİNAT ÜRETİMİ
Aljinat üretiminde kullanılan bazı deniz yosunlarının günde yaklaşık 60 cm uzayarak yetiştiği gözlenmiştir. Bu yosunlar, okyanusların kayalık zeminine sıkıca tutunmuş olan, yaklaşık 90–180 cm çaplı kök benzeri yapılardan oluşmuştur. Bu yapıların üzerine asmaya benzer yüzlerce sayıda gövde ve gövdelerin üzerinde da kurdele şeklinde yüzlerce yaprak benzeri yapılar gelişmiştir. Amerika Birleşik Devletlerinde Ticari olarak üretilen ajinin başlıca kaynağı dev deniz yosunları olan macrocystis pyrifera türüdür. Bu tür Kaliforniya, Avustralya, Yeni Zellenda, ve Afrika Kıyılarında bol miktarda bulunmaktadır.

Bu yosunlar sahil şeridi fırtınalı yağmurlarla yıkandıktan sonra elle yada mekanik ekipmanlarla hasat edilmektedir. Uzun ömürlü bir deniz yosunu olan M. pyrifera senede 3-4 defa hasat edilebilmektedir. Bu aşamada yosun su yüzeyinin yaklaşık 90cm altından kesilerek toplanır. İşleme prosesinin ilk basamağında yosunlar yıkanır ve temizlenir. Daha sonra aljinik asitin alınması için sıcak alkali ortamda bekletilir. Alkali ortamda ekstraksiyon aşamasını filtrasyon ve CaCl2 ile çöktürme işlemleri takip eder. Çöktürme işleminden sonra aljinik asidin saflaştırılması için asitle muamele edilen sisteme istenilen tuz formlarının elde etmek için uygun bazlar eklenir. Aljinik asidin başlıca ticari ürünleri; Na, K, Ca, ve Amonyum tuzları ve aljinik asitten sentetik olarak elde edilen propilen glikol aljinattır. Propilen glikol aljinat aljinik asidin basınç altında propilen oksit ile reaksiyonu yoluyla elde edilir.

ALJİNAT YAPISI
Aljinik asit β-D-mannopiranozilüronik (M) asit ve α-L-Gulopirannozilüronik (G) asit birimlerinden oluşur.. Ortalama polimerizasyon derecesi 100-1.000 arasındadır. Polisakkaritin yapısında bu iki manomerden sadece birisinden veya her ikisinden oluşan bölgeler bulunmaktadır. Bunlar M,G veya MG blokları olarak adlandırılır. Bu bloklar oldukça fazla zincir konformasyonu gösterirler. M blokları Ekvatoryel-Ekvatorel bağlanma nedeni ile düz ve zincir gibi olup, yapıca salüloza benzemektedirler. G blokları ise Eksenel-Eksenel bağlanma nedeni ile pileli yapıdadır. Farklı tür deniz yosunlarından elde edilen aljinatlar bu blokları değişik oranlarda içerdikleri için farklı özelliklere sahiptirler.  Örneğin G blok içeriği fazla olan aljinatlar dayanıklı bir jel yapısı oluştururlar.

Şekil 1: Aljinatın Molekül Yapısı

Aljinatlar düzenli yapıda kopolimerlerdir. Molekül zincirinde M ve G blokları düzenli veya dönüşümlü olarak birbirini takip eder Amerika’da yaygın olarak kullanılan aljinat formunun molekül yapısı %40 Mannuronik asit, %18 gluronik asit ve %42 dönüşümlü yapıda Mannuronik-Gluronik asit bloklarından oluşur. Molekül yapısını oluşturan blokların yüzdesi aljinatın elde edildiği alg türlerine göre farklılık göstermesi nedeni ile 50-100.000 Da arasında değişen molekül ağırlığına sahiptirler.


Şekil 2 : aljinatın Yapısında Bulunan G ve M Blokları

ALJİNATIN ÖZELLİKLERİ
Polimerin yapısındaki mannuronik asit/ gluronik asit oranı ve polimerin yapısı aljinatın çözelti özellikleri üzerinde etkilidir. Soğuk yada sıcak suda tamamen çözünebilen aljinatın %1’lik çözeltisinin viskozitesi 100-1500 eP arasında değişmektedir. Aljinat çözeltilerinin viskozitesi ortam sıcaklığına, iyon konsantrasyonuna, molekül ağırlığına ve metal iyonlarının varlığına bağlıdır. Aljinatların tamamı jel oluşturamazlar fakat soğuk suda, kalsiyum iyonlarının varlığında ortamda geri dönüşümsüz jel oluşturabilmektedirler. Soğuk sistemde göstermiş oldukları bu özelliklerinden dolayı aljinatlar diğer kırmızı alglerden elde edilen gamlardan ayrılırlar. Ayrıca jelin sertliğini ve jelleşme süresini kontrol etmek mümkündür.
Küçük miktarlardaki kalsiyum iyonları aljinat çözeltilerinin viskozitesini yükseltir ve yüksek miktarlar jelleşmeye neden olur. Jelleşmenin nedeni aljinat çözeltisine ilave edilen kalsiyum iyonlarının birbirine paralel G blok zincirleri arasındaki kaviteleri doldurmasıdır. Bu kaviteler her bir zincirde birer tane olmak üzere iki adet karboksilat ve iki adet hidroksil grubu içerir. Bu yapı yumurtaların yerleştirildiği viyollere benzetilmektedir. Jelin dayanıklılığı aljinattaki G bloklarının miktarına ve kalsiyum iyonlarının konsantrasyonuna bağlıdır.

Zayıf karboksilik asitlerin tuzu olan aljinat moleküllerinde karboksil gruplarının iyonlaşma düzeyi pH düşürüldükçe azalır. Düşük pH da görülen iyonlaşmadaki azalma negatif yüklerin kaybına nende olur. Moleküller birbirleri ile interaksiyona girer, çözelti viskozitesi artar. Çok düşük pH da ise arasındaki yaygın etkileşim sonucu aljinik asit çökerek çözeltiden ayrılır.

ALJİNATLARIN KULLANIM ALANLARI
Aljinatlar ilk olarak 1920’lerde deniciler için hazırlanan konserve gıdalarda kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde ise oldukça yaygın olarak birçok gıdada kullanılmaktadır. Aljinatlar sıklıkla gıdalarda, kıvam arttırıcı, emülsiyon stabilitesini sağlayıcı, jel oluşturucu, su almayı engelleyici ve ağızda dolgunluk hissi oluşturucu olarak kullanılmaktadır.
Aljinatlar yaygın olarak düşük konsantrasyonda yüksek viskozite sağlamak için kullanılırlar. Eğer karıştırma gibi kesici etkiler çok fazla değilse, çözeltiye çok az kalsiyum iyonu ilavesi ile çok daha yüksek viskozite elde edilebilir. Bu özellik meyve sularındaki pulpu süspansiyon halinde tutmak ve kıvam artırmak için kullanılır.
Kalsiyum aljinat jelleri; düfüzyonla jelleşme, dahili jelleşmeve soğutma ile jelleşme yöntemleri ile elde edilirler.
Difüzyonla jelleşme dolgulu yeşil zeytin üretiminde dolgu olarak kullanılan pimiento şeritlerinin hazırlanmasında yer verilmektedir. Bu işlemde sodyum aljinat içeren pimiento püresi bir tabaka haline getirilir ve kalsiyum iyonlarının ilavesiyle jelleşme sağlanır. Daha sonra jel şeritler halinde kesilerek zeytinlerin içerisine doldurulur.
Karışım içerisinde bulunan kalsiyum iyonlarının yavaş salınımı esasına dayanan dahili jelleşme; meyve karışımları, püreler ve meyve analoglarının hazırlanmasında kullanılır
Soğutma ile sağlanan jelleşmede ise bir kalsiyum tuzu, çözünürlülüğü az olan bir asit ve bir sekuestrant sıcak suda çözdürülüp, karışım soğuma ile jelleşmeye bırakılır.
Aljinat jelleri ısıya oldukça dayanıklıdır.ısı dönüşümsüz jel oluşturabilme özelliği nedeniyle sodyum aljinat pasta dolgularında ve süslerin pişirme sırasında erimeye karşı dayanıklılığını arttırmak amacıyla kullanılmaktadır.  Bununla birlikte meyveli turta dolgusu hazırlanmasında pastörizasyon ve pişirme aşamalarında stabil olarak kalırlar. Pasta ve keklere yerleştirilen meyve paçalarının fırınlama esnasında yapılarının muhafazası, düşük yağlı kremada köpük stabilizatörü olarak görev alır.
Bunların dışında dondurulmuş balıklarda, donma esnasında oluşan şok yanıklarının engellenmesi amacıyla da aljinatlar kullanılmaktadır. Taze et, balık ve tavukların yenilebilir film ile kaplama işlemlerinde kullanılabilir.
Sodyum alijinat ayrıca C vitamini parçalanmasını ve yağ oksidasyonununu önlemektedir.
Dondurma üretiminde kullanımı yaygındır. Sodyum aljinat  (dariloit) jelatinden daha pahalıdır ve 70 ºC sıcaklıktaki dondurma karışımına  % 0,3-0,9 oranında katılır. Karışımın dinlendirilmesi sırasında kuvvetli bir jel oluşturmaz. Bu madde dondurmayı ısı-şokuna karşı dayanıklı kılar. Dondurmanın viskozitesini arttırır. Aljinat etkisini düzeltmek amacıyla, genellikle fosfat veya sitratla karıştırıldıktan sonra kullanılır.
Bir söylenti olarak algida firması ismini aljinat kullandığı için alg kelimesinden almıştır.

TÜRK GIDA KODEKSİ E KODLARI VE ÖZELLİKLERİ
Numara   İsim    Fonksiyon
E400
Aljinik asit    Doğal kıvam arttırıcı
E401
Sodyum aljinat    Doğal kıvam arttırıcı
E402
Potasyum aljinat    Doğal kıvam arttırıcı
E403
Amonyum aljinat    Doğal kıvam arttırıcı
E404
Kalsiyum aljinat    Doğal kıvam arttırıcı
E405
Propan-1,2-diol aljinat    Aljinik asit türevi

E400-E401-E402-E403-E404
Kaynağı:
Doğal bir polisakkarit olan Aljinik asitin ve tuzlarıdır. Aljinik asit, ABD ve İngiltere’de Phaeophyceae ailesinin (Macrocystis pyrifera, Laminaria digitata, L. cloustoni, Ascophyllum nodosum) farklı deniz yosunları tarafından üretilir.
Fonksiyon ve Özellikleri:
Kıvam arttırıcı ve emülgatör bir özelliğe sahiptir.
Ürünler:
Birçok farklı üründe kullanılır.
Kabul edilebilir günlük alım miktarı:
Belirtilmemiştir.
Yan etkileri:
Kullanılan konsantrasyonlarında bilinen yan etkisi yoktur. Yüksek konsantrasyonları, demir alımının azalmasına neden olur (demir bağlandığı için).
Kullanımındaki sınırlamalar:
Aljinik asit ve aljinatlar bütün din grupları, yalnızca et yemeyen vejeteryenler ve etin yanı sıra süt ve süt ürünleri de yemeyen vejeteryenler tarafından tüketilebilir.

E405 Propan-1,2-diol aljinat
Propilen glikol aljinat
Kaynağı:
Doğal bir polisakkarit olan Aljinik asitin (E400) propilen glikol esteridir. Aljinik asit, ABD ve İngiltere’de Phaeophyceae ailesinin (Macrocystis pyrifera, Laminaria digitata, L. cloustoni, Ascophyllum nodosum) farklı deniz yosunları tarafından üretilir.
Fonksiyon ve Özellikleri:
Kıvam arttırıcı bir özelliğe sahiptir.
Ürünler:
Dondurma, şekerleme, sos vb. ürünlerde kullanılır.
Kabul edilebilir günlük alım miktarı:
70 mg / kg vücut ağırlığı
Yan etkileri:
Bazı insanların bünyesinde, propilen glikole karşı ters reaksiyonlar meydana gelmiştir. Fakat kullanılan konsantrasyonlarda bilinen herhangi bir yan etkisi yoktur.
Kullanımındaki sınırlamalar:
Aljinik asit ve aljinatlar bütün din grupları, yalnızca et yemeyen vejeteryenler ve etin yanı sıra süt ve süt ürünleri de yemeyen vejeteryenler tarafından tüketilebilir.

KAYNAKLAR

1-B. Cemeroğlu, F. Karadeniz, M. Özkan (Meyve ve Sebze İşleme Teknolojisi Ankara 2003) Gıda Teknolojisi derneği yayınları N0:28
2-H.Y.Gökalp, S.Nas, M.Certel Biyokimya “Temel Kavramlar Temel Yapılar” (Denizli 1996) Mühendislik Fakültesi matbaası
3-S.Çakmakçı, İ.Çelik Gıda Katkı Maddeleri (Erzurum 2000) Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ofset tesisleri.
4-İ.Saldamlı, H.Köksel, Gıda Kimyası
5-O.C.Tekinşen Süt Ürünleri Teknolojisi (Konya 1996) Selçuk Üniversitesi Veteriner Fakültesi Yayın Ünitesi
6-F.Özdemir Gıda Katkı Maddeleri Ders Notları (Antalya 2003)
7-M.Z. DURAK Gıdaların Yenlebilir Film ile Kaplama teknikleri (Antalya 2002)
8-TÜRK GIDA KODEKSİ ve TEBLİĞİ
9-http://www.lsbu.ac.uk/water/hyalg.html
10-www.fao.org/docrep/006/y4765e/y4765e08.htm
11-http://www.snapalginate.com/
12-http://www.seaweed.ie/uses_general/alginates.lasso