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(CAS # 9002-18-0) INS.406
Solubilità: solubile in acqua a 25°C
Funzionalità: Addensante, stabilizzante, Gelificante
L’agar-agar, chiamato anche semplicemente agar, è stato il primo ficocolloide utilizzato come additivo alimentare nella nostra civiltà essendo stato impiegato in Estremo Oriente oltre 300 anni fa. Agar ha le sue origini in Giappone nel 1658. È stato introdotto prima in Estremo Oriente e successivamente nel resto dei paesi produttori di alghe agarofite. Il suo uso è stato introdotto in Europa nel 1859 e veniva utilizzato nei terreni di coltura batteriologica nel 1882. I ficocolloidi sono quei prodotti gelificanti estratti dalle alghe marine che vengono utilizzati in diversi modi esclusivamente a causa delle loro proprietà colloidali. I più importanti sono agar, alginati e carragenine che vengono prodotti in quantità industriali e presentati sotto forma di polveri di colore chiaro. L’agar è una miscela di frazioni di agarosio e agaropectina in proporzioni variabili a seconda della materia prima originale e del processo di fabbricazione impiegato. La gelificazione dell’agar avviene solo per il suo contenuto di agarosio che è prodotto esclusivamente da legami idrogeno. Non avendo bisogno di altre sostanze per gelificare, ha un enorme potenziale in applicazioni come ingrediente alimentare, per usi biotecnologici, per colture cellulari e tissutali o come supporto per elettroforesi o cromatografia. L’agarosio produce “gel fisici“, il che significa che questi gel acquosi hanno tutta la loro struttura formata solo dalle molecole polimeriche che si aggregano attraverso legami idrogeno. A causa di questa proprietà gelificante unica, questi gel trattengono nella rete interna una grande quantità di acqua che può muoversi più liberamente attraverso il macroreticolo. La proprietà più notevole dei “gel fisici” è la loro reversibilità. Si sciolgono solo riscaldando, ma gelificano di nuovo dopo il raffreddamento. Queste trasformazioni possono essere ripetute all’infinito in assenza di sostanze aggressive che potrebbero idrolizzare le molecole di agarosio o distruggerle per ossidazione.
L’agar è un polisaccaride, in precedenza considerato formato da una struttura unitaria avente solo gruppi semiestere solfato legati a pochi gruppi ossidrilici galattosio. Nel 1937 scoprirono che in realtà l’agar era formato da una miscela di almeno due polisaccaridi : AGAROSIO e AGAROPECTINA.
Studiando diversi tipi di agar, è stato scoperto la presenza di 11 agarobiosi prodotti in molte forse variabili a seconda del sesso e della specie delle diverse agarofite dalle quali vengono prodotti. Le differenze riscontrate sono dovute anche a una serie di fattori come la disponibilità di nutrienti, la composizione del substrato su cui crescono e le condizioni idrodinamiche dell’habitat. Ma ancora più importante per la produzione degli agarobiosi è il periodo di raccolta, che avviene quando le piante di agar maturano gradualmente durante la stagione estiva. Gli agarosi sono le frazioni di agar che essenzialmente gelificano. Hanno alti pesi molecolari superiori a 100.000 Dalton e spesso superano i 150.000 Dalton, nonché un basso contenuto di solfato di solito inferiore allo 0,15%. Il resto delle frazioni di agaropectina, hanno un peso molecolare inferiore di solito sotto i 20.000 Dalton, in genere 14.000 Dalton. Le diverse forme di agarobiosi determinano le caratteristiche fisico-chimiche dell’agar, quali le temperature gelificanti e fondenti e le reattività o le sinergie degli agar con altri prodotti.
L’agar è una miscela di frazioni di agarosio e agaropectina in proporzioni variabili a seconda della materia prima originale e del processo di fabbricazione impiegato. La gelificazione dell’agar avviene solo per il suo contenuto di agarosio che è prodotto esclusivamente da legami idrogeno. 
Il processo di gelificazione dell’agarosio è un processo esotermico che si sviluppa quando le molecole di agarosio vengono disciolte in acqua, queste molecole (A) sono vere e proprie “bobine casuali statistiche” soggette ai movimenti browniani. Quando si raffredda vicino alla temperatura di gelificazione, iniziano a formarsi le strutture successive. Si osserva dapprima la formazione di doppie eliche (B1) che si aggregano per formare un macroreticolo ( C e D). Dall’altra parte, possiamo vedere semplici eliche B2 che sono unite da ponti di idrogeno e che producono strutture piegate (eliche a doppia simmetria) che poi formano il macroreticolo C e D. Sembra che entrambi i processi di gelificazione possano coesistere e a seconda della velocità di raffreddamento può prevalere uno piuttosto che l’altro. Un ritmo più veloce favorisce il primo processo (B1), anche se entrambi sono basati sulla formazione di ponti idrogeno e portano alla stessa struttura macroreticolare.
Non avendo bisogno di altre sostanze per gelificare, ha un enorme potenziale in applicazioni come ingrediente alimentare, per usi biotecnologici, per colture cellulari e tissutali o come supporto per elettroforesi o cromatografia. L’agarosio produce “gel fisici”, il che significa che questi gel acquosi hanno tutta la loro struttura formata solo dalle molecole polimeriche che si aggregano attraverso legami idrogeno. 
A causa di questa proprietà gelificante unica, questi gel trattengono nella rete interna una grande quantità di acqua che può muoversi più liberamente attraverso il macroreticolo. Sulla destra, si può osservare la struttura spugnosa di un gel di agarosio al 2%. Le cavità della rete del gel sono piene di acqua che circola liberamente attraverso i capillari della rete.
Al contrario, dei “gel chimici”, che hanno le molecole polimeriche legate attraverso legami covalenti. La proprietà più notevole dei “gel fisici” è la loro reversibilità. Si sciolgono solo riscaldando, ma gelificano di nuovo dopo il raffreddamento. Queste trasformazioni possono essere ripetute all’infinito in assenza di sostanze aggressive che potrebbero idrolizzare le molecole di agarosio o distruggerle per ossidazione.
Un’importante proprietà dei gel di agar derivata dal loro contenuto di agarosio è l’isteresi gelificante molto elevata, definita come la differenza di temperatura tra la sua gelificazione (circa 38°C) e le temperature di fusione (circa 85°C). A titolo di confronto, le carragenine gelificanti più forti hanno un’isteresi di 12°C che è il 26% in meno rispetto all’agar. Queste temperature dipendono dalla presenza di agarobiosi originariamente nell’alga agarofita da cui viene estratto l’agar. La temperatura del gel è un indicatore per identificare l’agarofita utilizzato per produrre un agar.
È stato dimostrato che la temperatura di gelificazione è influenzata dal grado di metossilazione a C6 delle agarobiosi presenti nell’agar, in modo tale che le più metossilate corrispondano agli agarosi di Gelidiella e i meno agli Pterocladia. Questo equivale a dire che una maggiore metossilazione in C6 corrisponde a una temperatura di gelificazione più elevata. In modo curioso, la metossilazione del resto dei carboni riduce la temperatura di gelificazione e la sua forza del gel allo stesso tempo. Ciò è dovuto all’incapacità di stabilire legami idrogeno da parte dei gruppi ossidrilici situati in C6 a causa della loro posizione nelle eliche gelificanti mentre il resto dei gruppi ossidrilici sono punti di legame in cui possono essere formati ponti idrogeno.
L’altissimo limite di esclusione dei gel di agarosio permette il passaggio di macromolecole solubili fino a 30.000.000 Dalton di peso molecolare. Una proprietà caratteristica dei gel di agarosio è la loro capacità di sineresi che si riferisce alla capacità di eliminare l’acqua contenuta nella rete gel. L’espulsione dell’acqua viene accelerata da una pressione opportunamente applicata su un gel opportunamente confinato. In queste condizioni un gel di agar o agarosio all’1% può espellere gran parte dell’acqua imbevuta nei capillari fino ad ottenere un estratto secco al 20±25%, il che significa che il 95% dell’acqua utilizzata per sciogliere l’agar/agarosio è stata eliminata. Se il gel non essiccato e sinergizzato viene immerso in acqua, recupera la sua dimensione originale. La struttura del gel è stata mantenuta durante la sineresi, così dopo la reidratazione recupera esattamente la forma precedente. Questo è noto come memoria gelificante.
Le sinergie con questa gomma sono possibili solo con gli agar Gelidium e Pterocladia, dove la forza del gel risulta aumentata e la consistenza diventa meno rigidità e meno fragile, migliorando l’elasticità. Tali sinergie non si mostrano con gli Agar Gracilaria, ma neanche con il Gelidium se nel suo processo di fabbricazione ha avuto luogo l’idrolisi alcalina dei solfati (essenziale nel caso di Gracilaria quando si mira ad ottenere un agar con una forza gel accettabile).
gli agar Gracilaria mostrano reattività con lo zucchero, mostrando un aumento delle proprietà gelificanti in prodotti con alto contenuto di zucchero (60% o più) come marmellate e gelatine.
La presenza di acido tannico TA (pentadigaloil glucosio) può inibire la gelificazione dell’agar se la quantità di TA è abbastanza grande. Questo acido si trova in alcuni frutti come, zucca, mela e prugna in concentrazioni variabili. L’aggiunta di glicerolo in piccole quantità è di solito sufficiente per evitare questa reazione.
Alcune particolari condizioni chimiche come pH estremi e alte concentrazioni saline, possono fungere da agenti caotropici che inibiscono la formazione dei ponti idrogeno tra le molecole di agarosio.
Come per tutti i polisaccaridi, l’agar può subire idrolisi riducendone il peso molecolare e di conseguenza perdendo il suo potere gelificante. L’idrolisi acida e alcalina non sono un problema a meno che l’agar non subisca un ampio riscaldamento a pH inferiori a 5,5 o superiori a 8. Anche l’idrolisi enzimatica non è un problema rilevante in quanto le agarasi (enzimi che abbattono gli agarosi) normalmente non si trovano nei prodotti alimentari.
Le applicazioni dell’agar si basano fondamentalmente sul suo enorme potere gelificante, sull’elevata isteresi e sulla perfetta reversibilità del gel, proprietà uniche conferite dalla sua speciale struttura di “gel fisico”. Oltre a questo, l’agar è insapore e quindi adatto in alimenti con sapori delicati. Al contrario degli agenti gelificanti che necessitano della presenza di cationi per gelificare come gli alginati, e quindi più indicati per alimenti con sapori forti in grado di mascherare il sapore caratteristico dei cationi.
Dato che l’agar è utilizzato negli alimenti come ingrediente minore (dallo 0,5% all’1,5%) rispetto al peso totale del prodotto finito, il suo contributo nutrizionale è basso perché il sistema digestivo umano lo assorbe a malapena. All’agar è stata consegnata una digeribilità inferiore al 10% di quanto ingerito. Per questo motivo l’agar può essere utilizzato per preparare formule dietetiche e alimenti per diabetici poiché, a differenza delle pectine, non dipende dallo zucchero per gelificare. Le formulazioni possono essere fatte impiegando dolcificanti come sostituti dello zucchero insieme all’agar che creerà prodotti alimentari a bassissimo contenuto calorico.
