Plante de apă
Un studiu asupra Agarului
Postat de: Valentin Dumitru
15-11-2018
Blog-ul nostru
O colecție de articole
(Ordonate alfabetic dupa titlul articolului)
Printre evoluțiile fundamentale în Microbiologie, dezvoltarea metodei de cultură solidă ocupă primul loc în care agar agar este coloana vertebrală a Microbiologiei. Ferdinand Cohn în 1872 a numit „Die kleinsten lebenden Wesen” pentru izolarea microorganismelor în cultură pură și creșterea lor pură. Robert Koch a declarat că „o cultură pură este fundamentul tuturor cercetărilor în bolile infecțioase”. Contribuția familiei Hess la știință este cea mai mare.
Introducerea Agarului. În timp ce lucra la calitatea aerului, Walter Hesse a avut o problemă să analizeze creșterea microbiană și să ia socoteala. El nu a putut crește bacteriile pe cartofi sau gelatină, deoarece acestea aveau limitări, cum multe bacterii nu puteau crește pe cartofi din cauza nutrienților limitati, iar gelatina era lichefiată de temperatură și bacterii. A fost frustrat în timpul acestui studiu pe care l-a spus soției sale.
Într-o zi, el a observat că jeleurile și budinca făcute de Lina nu s-au topit și rămân solide în timpul temperaturii ridicate.
Walter Hesse cu ajutorul Linei a realizat mediul de cultură cu agar ca agent de solidificare. Acest lucru a fost raportat lui Robert Koch și a cultivat bacilii cu celule tuberculoase. Walter cu firma Hyden Radebeul a dezvoltat un mediu de cultivare a bacililor de tuberculoză pe o placă solidă de agar.
Agar: Agar-agar, este un cuvânt malaian, care se numește în general jeleuri făcute din anumite alge marine. Polizaharida de agar este identificată și cunoscută pe scară largă cu denumirile Kanten, în japoneză, Dongfen în chineză și Gelosa în franceză și portugheză. Agar a fost descoperit de Minoya Tarazacmon în 1658.
Agarul este cunoscut sub numele de agar Ceylone, mușchi de Ceylone, mușchi Jaffna, sticlă japoneză și Kanten. În bucătăria indiană, agar-ul este cunoscut sub numele de iarbă de China.
În 1859, chimistul francez Anselme Paven a obținut agar-ul din algele marine Gelidium corneum și a făcut analiza chimică a acestuia.
În 1882, Robert Koch a folosit agar ca agent de gelifiere pentru cultura Mycobacterium în condiții de laborator (Hitchens și colab., 1939).
În 1970, Barry și colab. au introdus o procedură de suprapunere cu agar ca o modificare a metodei descrise de Bauer și colab.
Definiţie: Tseng (1944) a definit agar ca o „gelatina amorfă uscată asemănătoare extractului neazotat din Gelidium și alte agarofite”.
Araki (1966), s-a referit la aceasta ca „o substanță care formează gel care poate fi obținută din anumite specii de alge roșii numite agarofite și compusă din moleculă neutră de gelifiere, agaroză și, într-o măsură mai mică, moleculă acidă negelificantă, denumită agaropectină”. De asemenea, a fost pionier în structura și natura chimică a agarului.
Rees (1969) a definit agar-ul drept „polimerul care împărtășește o structură principală comună: 1,4-legat-3,6-anhidro-a-L-galactopiranoză alternând cu 1,3-legat-13-D-galactopiranoză care poate fi mascată într-un în măsură diferită de diferite reziduuri de zahăr”.
Duckworth și Yaphe (1971) au definit agaroza ca „un amestec de molecule de agar cu cel mai scăzut conținut de sarcină, cea mai mare capacitate de gelificare și care poate fi fracționat dintr-un întreg complex de molecule numite agar.
Farmacopeea Statelor Unite (1980) a menționat agar-ul drept „extractul coloid hidrofil uscat obținut din Gelidium cartilagineum, Gracilaria confervoides și algele înrudite din această clasă, Rhodophyceae”.
Societatea Americană de Microbiologie a descris agar în Manual of Methods for General Bacteriology (1981) ca „un extract din anumite alge marine roșii constând din două polizaharide, agaroză și agaropectină, prima cuprinzând aproximativ 70% din amestec”.
Agarul care are un conținut ridicat de sulfat se numește agaroide.
STRUCTURA AGAR-ului SAU CHIMIA AGAR-ULUI ȘI AGAROZEI:
Agar-ul este foarte eterogen în natură și este una dintre componentele structurale majore din peretele celular al algelor marine roșii care formează o soluție foarte vâscoasă și geluri puternice.
Greutatea moleculară a polizaharidei de agar variază de la 80.000 la 140.000 daltoni, cu o polidispersitate mai mică de 1,7. Agarul este compus în principal din D-galactoză și anhidrida sa 3,6-anhidro-L-galactoză (Rees, 1972).
Structura chimică a agarului a fost rezolvată de Araki și Percival în 1938. Mai târziu, Araki (1956) a arătat că agarul este compus din agaroză neutră și agaropectină foarte sulfatată. Fiind un ester al acidului sulfuric al unui galactan liniar, agar-ul este insolubil la rece, dar solubil în apă fierbinte.
Spectroscopia RMN a polizaharidei de agar arată vârfuri caracteristice la 805, 820, 830, 845 și 1250 cm -1 (specific sulfat), 890 cm -1 (specific α-galactoză) și 936 cm -1 (specific 3,6-anhidrogalactoză) ( Stanley, 1995).
Agaropectina conține unități alternative de D și L-galactoză în coloana vertebrală. Natura chimică a agarului depinde în mare măsură de parametrii fiziologici ai algelor marine. Araki în 1937, prin fracționarea agarului, a declarat că agarul consta din doi polimeri separați, adică agaroză și agaropectină. În 1991, Lahaye a declarat că agarul constă din unsprezece structuri diferite de agarobioză, care depind de tipul de buruiană de agar, de gen, de specie și de condiția mediului.
PROPRIETĂȚI DE GELIFICARE ȘI DE TOPIRE ALE AGAR-ului:
Agarul și agaroza formează geluri termo-reversibile. Capacitatea de formare a gelului și solubilitatea polizaharidelor de agar se bazează pe hidrofobicitatea relativă a unității repetate de bază și substituțiile unităților care se repetă (Lahaye și Rochas, 1991). Temperaturile de gelificare și topire variază în funcție de natura chimică. Agarul din Gelidium are o temperatură de topire între 80-90°C și temperaturi de gelificare între 28-31°C, în timp ce agar-ul extras din Gracilaria are temperaturi de gelificare și de topire între 29-42°C și, respectiv, 76-92°C.
Porțiunea de gelifiere a agarului are structură dublă elicoidă.
ALGE PRODUCĂTOARR DE AGAR:
Diferite alge marine sunt folosite ca materie primă în producția de agar. Mușchi de caragenă, Gigartina, Chondrus crispus, Chondrus ocellata, Chondrus stellate, Gelidium amansii, Gelidium cartilagineum, Gelidium corneum, Gelidium sesquipdale, Gelidium subcostatum, Gigartina stellate, Gloiapeltis, Gracilaria arcuate, Gracilaria gracilaria, Gracilaria chilensis, Gracilaria, Gracilaria, Gracilaria millensis aria verrucosa, Melanothamnus somalensis.
METODE DE PRODUCERE A AGARULUI: Payen, un chimist francez (aproximativ 1859), a obținut jeleul de agar din alge marine, Gelidium corneum, în felul următor: Algele marine au fost lăsate să stea ceva timp într-o soluție diluată la rece de acid clorhidric; acidul a fost îndepărtat prin clătire de mai multe ori cu apă, apoi algele marine au fost puse într-o soluție diluată la rece de amoniac; apoi amoniacul a fost îndepărtat prin clătire repetată cu apă rece. În timpul acestui proces, algele și-au pierdut 53% din greutate în săruri minerale, substanțe colorante și constituenți organici. Portiunea ramasa a fost fiarta in apa, proces in care s-a extras jeleul de legume. Producția de agar prin congelare industrială a fost inițiată în California de către Matsuoka, care și-a înregistrat brevetele în 1921 și 1922 în Statele Unite. Cel mai comun mod de a extrage agar este prin fierberea algelor marine în apă fierbinte, filtrarea acesteia și apoi separarea polizaharidei printr-un ciclu de congelare și dezghețare pentru a elimina apa.
Agarul brut este alb și semitranslucid.
UTILIZĂRI DE AGAR și AGAROZE: Este utilizat pe scară largă ca agent de gelifiere, de îngroșare, de stabilizare și de control al vâscozității pentru jeleuri, bomboane și gemuri.
În industria alimentară, este folosit mai degrabă ca aditiv decât ca nutrient și ca agent de acoperire pentru a preveni deshidratarea în timpul coacerii materialului alimentar.
Este folosit ca agent de limpezire în fabricarea berii, liant pentru deșert și în țesăturile de dimensionare a hârtiei.
În industria lactatelor este folosit pentru a prepara produse mai puțin acide din iaurt și cârnați fierți moi, precum și pentru a reduce conținutul de grăsime în industria cărnii.
Este utilizat pe scară largă ca agent laxativ și anti-reumatic în medicamentele antice din plante. În medicina modernă, blocurile solide de agar au fost folosite pentru a face amprente dentare.
Polimerii de agar și agaroză au cea mai mare cerere ca agent de îngroșare în industria alimentară.
Agaroza, polizaharida neutră din agar, este utilizată pe scară largă ca matrice pentru purificarea proteinelor și acizilor nucleici.
Agarul și agaroza sunt utilizate pe scară largă ca matrici suport în cultura de celule animale, agent de imobilizare pentru enzime și microorganisme în diverse industrii biochimice și de fermentație.
Agaroza este, de asemenea, utilizată pe scară largă ca mediu pentru tiparea clonelor de anticorpi a diverșilor antigeni de virulență bacteriană.
Matricele de agaroză reticulate chimic sunt inerte, foarte stabile și utilizate în mod obișnuit ca matrice în metodele de filtrare pe gel, schimb de ioni sau cromatografie de afinitate.
ORGANISME AGAROLITICE: Organismele de degradare a agarului sunt larg răspândite în diverse ecosisteme. Activitatea de hidrolizare a agarului de către bacterii este utilizată cu caracter fenotipic pentru identificarea bacteriilor.
Majoritatea bacteriilor agarolitice enumerate provin din mediul acvatic, în special marin. Eficiența hidrolizei agarului depinde de proprietățile și concentrațiile relative ale enzimelor agarază produse de bacteriile care hidroliză agarul.
Leon și colab., (1992) au clasificat bacteriile agarolitice în două grupe pe baza efectului enzimei agarază asupra agarului solidificat. Bacteriile din grupa I se înmoaie și formează depresie pe agar solid, în timp ce grupa II provoacă lichefierea extinsă a polimerului de agar. Gradul de hidroliză a agarului poate fi ușor de vizualizat prin eșecul de a forma culoarea maro după colorarea cu soluție de iod lugol.
Bacillus gelaticus marin degradator de agar a fost izolat pentru prima dată de pe coasta norvegiană de către Gran în 1902. Având în vedere rolul ecologic al bacteriilor care degradează agarul în reciclarea carbonului în ecosistemul marin, Waksman și Bavendamm (1931) au prezentat teoria conform căreia bacteriile care degradează agar, bacteriile fixatoare de azot și algele există în strânsă legătură între ele. Ei au sugerat că monozaharidele eliberate de agar și alte polizaharide sunt folosite ca sursă de energie de către bacteriile fixatoare de azot.
În 1941, Stanier (1941) a raportat agar degradarea florei bacteriene de-a lungul coastei Pacificului de Nord.
Într-o zi, el a observat că jeleurile și budinca făcute de Lina nu s-au topit și rămân solide în timpul temperaturii ridicate.
Walter Hesse cu ajutorul Linei a realizat mediul de cultură cu agar ca agent de solidificare. Acest lucru a fost raportat lui Robert Koch și a cultivat bacilii cu celule tuberculoase. Walter cu firma Hyden Radebeul a dezvoltat un mediu de cultivare a bacililor de tuberculoză pe o placă solidă de agar.
Agar: Agar-agar, este un cuvânt malaian, care se numește în general jeleuri făcute din anumite alge marine. Polizaharida de agar este identificată și cunoscută pe scară largă cu denumirile Kanten, în japoneză, Dongfen în chineză și Gelosa în franceză și portugheză. Agar a fost descoperit de Minoya Tarazacmon în 1658.
Agarul este cunoscut sub numele de agar Ceylone, mușchi de Ceylone, mușchi Jaffna, sticlă japoneză și Kanten. În bucătăria indiană, agar-ul este cunoscut sub numele de iarbă de China.
În 1859, chimistul francez Anselme Paven a obținut agar-ul din algele marine Gelidium corneum și a făcut analiza chimică a acestuia.
În 1882, Robert Koch a folosit agar ca agent de gelifiere pentru cultura Mycobacterium în condiții de laborator (Hitchens și colab., 1939).
În 1970, Barry și colab. au introdus o procedură de suprapunere cu agar ca o modificare a metodei descrise de Bauer și colab.
Definiţie: Tseng (1944) a definit agar ca o „gelatina amorfă uscată asemănătoare extractului neazotat din Gelidium și alte agarofite”.
Araki (1966), s-a referit la aceasta ca „o substanță care formează gel care poate fi obținută din anumite specii de alge roșii numite agarofite și compusă din moleculă neutră de gelifiere, agaroză și, într-o măsură mai mică, moleculă acidă negelificantă, denumită agaropectină”. De asemenea, a fost pionier în structura și natura chimică a agarului.
Rees (1969) a definit agar-ul drept „polimerul care împărtășește o structură principală comună: 1,4-legat-3,6-anhidro-a-L-galactopiranoză alternând cu 1,3-legat-13-D-galactopiranoză care poate fi mascată într-un în măsură diferită de diferite reziduuri de zahăr”.
Duckworth și Yaphe (1971) au definit agaroza ca „un amestec de molecule de agar cu cel mai scăzut conținut de sarcină, cea mai mare capacitate de gelificare și care poate fi fracționat dintr-un întreg complex de molecule numite agar.
Farmacopeea Statelor Unite (1980) a menționat agar-ul drept „extractul coloid hidrofil uscat obținut din Gelidium cartilagineum, Gracilaria confervoides și algele înrudite din această clasă, Rhodophyceae”.
Societatea Americană de Microbiologie a descris agar în Manual of Methods for General Bacteriology (1981) ca „un extract din anumite alge marine roșii constând din două polizaharide, agaroză și agaropectină, prima cuprinzând aproximativ 70% din amestec”.
Agarul care are un conținut ridicat de sulfat se numește agaroide.
STRUCTURA AGAR-ului SAU CHIMIA AGAR-ULUI ȘI AGAROZEI:
Agar-ul este foarte eterogen în natură și este una dintre componentele structurale majore din peretele celular al algelor marine roșii care formează o soluție foarte vâscoasă și geluri puternice.
Greutatea moleculară a polizaharidei de agar variază de la 80.000 la 140.000 daltoni, cu o polidispersitate mai mică de 1,7. Agarul este compus în principal din D-galactoză și anhidrida sa 3,6-anhidro-L-galactoză (Rees, 1972).
Structura chimică a agarului a fost rezolvată de Araki și Percival în 1938. Mai târziu, Araki (1956) a arătat că agarul este compus din agaroză neutră și agaropectină foarte sulfatată. Fiind un ester al acidului sulfuric al unui galactan liniar, agar-ul este insolubil la rece, dar solubil în apă fierbinte.
Spectroscopia RMN a polizaharidei de agar arată vârfuri caracteristice la 805, 820, 830, 845 și 1250 cm -1 (specific sulfat), 890 cm -1 (specific α-galactoză) și 936 cm -1 (specific 3,6-anhidrogalactoză) ( Stanley, 1995).
Agaropectina conține unități alternative de D și L-galactoză în coloana vertebrală. Natura chimică a agarului depinde în mare măsură de parametrii fiziologici ai algelor marine. Araki în 1937, prin fracționarea agarului, a declarat că agarul consta din doi polimeri separați, adică agaroză și agaropectină. În 1991, Lahaye a declarat că agarul constă din unsprezece structuri diferite de agarobioză, care depind de tipul de buruiană de agar, de gen, de specie și de condiția mediului.
PROPRIETĂȚI DE GELIFICARE ȘI DE TOPIRE ALE AGAR-ului:
Agarul și agaroza formează geluri termo-reversibile. Capacitatea de formare a gelului și solubilitatea polizaharidelor de agar se bazează pe hidrofobicitatea relativă a unității repetate de bază și substituțiile unităților care se repetă (Lahaye și Rochas, 1991). Temperaturile de gelificare și topire variază în funcție de natura chimică. Agarul din Gelidium are o temperatură de topire între 80-90°C și temperaturi de gelificare între 28-31°C, în timp ce agar-ul extras din Gracilaria are temperaturi de gelificare și de topire între 29-42°C și, respectiv, 76-92°C.
Porțiunea de gelifiere a agarului are structură dublă elicoidă.
ALGE PRODUCĂTOARR DE AGAR:
Diferite alge marine sunt folosite ca materie primă în producția de agar. Mușchi de caragenă, Gigartina, Chondrus crispus, Chondrus ocellata, Chondrus stellate, Gelidium amansii, Gelidium cartilagineum, Gelidium corneum, Gelidium sesquipdale, Gelidium subcostatum, Gigartina stellate, Gloiapeltis, Gracilaria arcuate, Gracilaria gracilaria, Gracilaria chilensis, Gracilaria, Gracilaria, Gracilaria millensis aria verrucosa, Melanothamnus somalensis.
METODE DE PRODUCERE A AGARULUI: Payen, un chimist francez (aproximativ 1859), a obținut jeleul de agar din alge marine, Gelidium corneum, în felul următor: Algele marine au fost lăsate să stea ceva timp într-o soluție diluată la rece de acid clorhidric; acidul a fost îndepărtat prin clătire de mai multe ori cu apă, apoi algele marine au fost puse într-o soluție diluată la rece de amoniac; apoi amoniacul a fost îndepărtat prin clătire repetată cu apă rece. În timpul acestui proces, algele și-au pierdut 53% din greutate în săruri minerale, substanțe colorante și constituenți organici. Portiunea ramasa a fost fiarta in apa, proces in care s-a extras jeleul de legume. Producția de agar prin congelare industrială a fost inițiată în California de către Matsuoka, care și-a înregistrat brevetele în 1921 și 1922 în Statele Unite. Cel mai comun mod de a extrage agar este prin fierberea algelor marine în apă fierbinte, filtrarea acesteia și apoi separarea polizaharidei printr-un ciclu de congelare și dezghețare pentru a elimina apa.
Agarul brut este alb și semitranslucid.
UTILIZĂRI DE AGAR și AGAROZE: Este utilizat pe scară largă ca agent de gelifiere, de îngroșare, de stabilizare și de control al vâscozității pentru jeleuri, bomboane și gemuri.
În industria alimentară, este folosit mai degrabă ca aditiv decât ca nutrient și ca agent de acoperire pentru a preveni deshidratarea în timpul coacerii materialului alimentar.
Este folosit ca agent de limpezire în fabricarea berii, liant pentru deșert și în țesăturile de dimensionare a hârtiei.
În industria lactatelor este folosit pentru a prepara produse mai puțin acide din iaurt și cârnați fierți moi, precum și pentru a reduce conținutul de grăsime în industria cărnii.
Este utilizat pe scară largă ca agent laxativ și anti-reumatic în medicamentele antice din plante. În medicina modernă, blocurile solide de agar au fost folosite pentru a face amprente dentare.
Polimerii de agar și agaroză au cea mai mare cerere ca agent de îngroșare în industria alimentară.
Agaroza, polizaharida neutră din agar, este utilizată pe scară largă ca matrice pentru purificarea proteinelor și acizilor nucleici.
Agarul și agaroza sunt utilizate pe scară largă ca matrici suport în cultura de celule animale, agent de imobilizare pentru enzime și microorganisme în diverse industrii biochimice și de fermentație.
Agaroza este, de asemenea, utilizată pe scară largă ca mediu pentru tiparea clonelor de anticorpi a diverșilor antigeni de virulență bacteriană.
Matricele de agaroză reticulate chimic sunt inerte, foarte stabile și utilizate în mod obișnuit ca matrice în metodele de filtrare pe gel, schimb de ioni sau cromatografie de afinitate.
ORGANISME AGAROLITICE: Organismele de degradare a agarului sunt larg răspândite în diverse ecosisteme. Activitatea de hidrolizare a agarului de către bacterii este utilizată cu caracter fenotipic pentru identificarea bacteriilor.
Majoritatea bacteriilor agarolitice enumerate provin din mediul acvatic, în special marin. Eficiența hidrolizei agarului depinde de proprietățile și concentrațiile relative ale enzimelor agarază produse de bacteriile care hidroliză agarul.
Leon și colab., (1992) au clasificat bacteriile agarolitice în două grupe pe baza efectului enzimei agarază asupra agarului solidificat. Bacteriile din grupa I se înmoaie și formează depresie pe agar solid, în timp ce grupa II provoacă lichefierea extinsă a polimerului de agar. Gradul de hidroliză a agarului poate fi ușor de vizualizat prin eșecul de a forma culoarea maro după colorarea cu soluție de iod lugol.
Bacillus gelaticus marin degradator de agar a fost izolat pentru prima dată de pe coasta norvegiană de către Gran în 1902. Având în vedere rolul ecologic al bacteriilor care degradează agarul în reciclarea carbonului în ecosistemul marin, Waksman și Bavendamm (1931) au prezentat teoria conform căreia bacteriile care degradează agar, bacteriile fixatoare de azot și algele există în strânsă legătură între ele. Ei au sugerat că monozaharidele eliberate de agar și alte polizaharide sunt folosite ca sursă de energie de către bacteriile fixatoare de azot.
În 1941, Stanier (1941) a raportat agar degradarea florei bacteriene de-a lungul coastei Pacificului de Nord.
