Agar
Agar (/ˈeɪɡɑːr/ oder /ˈɑːɡər/) oder Agar-Agar ist eine geleeartige Substanz, die aus Polysacchariden besteht, die aus den Zellwänden einiger Rotalgenarten gewonnen werden, vor allem aus Ogonori (Gracilaria) und "tengusa" (Gelidiaceae). ⓘ
Agar ist ein Gemisch aus zwei Komponenten, dem linearen Polysaccharid Agarose und einem heterogenen Gemisch kleinerer Moleküle namens Agaropektin. Es bildet die Stützstruktur in den Zellwänden bestimmter Algenarten und wird beim Kochen freigesetzt. Diese Algen werden als Agarophyten bezeichnet und gehören zum Stamm der Rhodophyta (Rotalgen). ⓘ
Agar wird in ganz Asien als Zutat für Süßspeisen und als festes Substrat für Nährböden für mikrobiologische Arbeiten verwendet. Agar kann als Abführmittel, als Appetitzügler, als veganer Ersatz für Gelatine, als Verdickungsmittel für Suppen, in Obstkonserven, Eiscreme und anderen Desserts, als Klärmittel beim Brauen und zum Leimen von Papier und Stoffen verwendet werden. ⓘ
Agar wird aus den Zellwänden einiger Algenarten (vor allem Rotalgen, wie Gracilaria-, Gelidiopsis-, Gelidium-, Hypnea- und Sphaerococcus-Arten), hauptsächlich aus Ostasien, hergestellt. Ähnlich ist „Funori“ aus verschiedenen Algen wie Gloiopeltis furcata oder Stör- und Fischleim. Allerdings werden diese Klebstoffe im Gegensatz zu Agar nicht als Lebensmittel verwendet. ⓘ
Etymologie
Das Wort "Agar" stammt von Agar-Agar, dem malaiischen Namen für Rotalgen (Gigartina, Gracilaria), aus denen das Gelee hergestellt wird. Es ist auch bekannt als Kanten (japanisch: 寒天) (von kan-zarashi tokoroten (寒曬心太) oder "kalt belichtetes Agar"), japanisches Isinglas, Chinagras, Ceylonmoos oder Jaffna-Moos. Gracilaria lichenoides wird speziell als Agal-Agal oder Ceylon-Agar bezeichnet. ⓘ
Geschichte
Agar wurde in Japan möglicherweise 1658 von Mino Tarōzaemon (美濃 太郎左衞門), einem Gastwirt im heutigen Fushimi-ku, Kyoto, entdeckt, der der Legende nach überschüssige Algensuppe (Tokoroten) weggeworfen haben soll und feststellte, dass diese nach dem Einfrieren in einer Winternacht gelierte. In den folgenden Jahrhunderten wurde Agar zu einem gängigen Geliermittel in verschiedenen südostasiatischen Küchen. ⓘ
Agar wurde erstmals 1859 von dem französischen Chemiker Anselme Payen chemisch analysiert, der Agar aus der Meeresalge Gelidium corneum gewonnen hatte. ⓘ
Ab dem späten 19. Jahrhundert wurde Agar als festes Medium für das Wachstum verschiedener Mikroben verwendet. Agar wurde erstmals 1882 von dem deutschen Mikrobiologen Walther Hesse, einem Assistenten im Labor von Robert Koch, auf Anregung seiner Frau Fanny Hesse für die Verwendung in der Mikrobiologie beschrieben. Agar verdrängte schnell die Gelatine als Grundlage für mikrobiologische Nährböden, da seine höhere Schmelztemperatur es ermöglichte, Mikroben bei höheren Temperaturen zu züchten, ohne dass sich der Nährboden verflüssigte. ⓘ
Mit seiner neuen Verwendung in der Mikrobiologie stieg die Agarproduktion schnell an. Diese Produktion konzentrierte sich auf Japan, das bis zum Zweiten Weltkrieg den größten Teil des Agars weltweit herstellte. Mit dem Ausbruch des Zweiten Weltkriegs waren jedoch viele Länder gezwungen, eine eigene Agarindustrie aufzubauen, um die mikrobiologische Forschung fortzusetzen. Um die Zeit des Zweiten Weltkriegs wurden jährlich etwa 2 500 Tonnen Agar hergestellt. Bis Mitte der 1970er Jahre stieg die Produktion weltweit drastisch auf etwa 10.000 Tonnen pro Jahr an. Seitdem schwankt die Agarproduktion aufgrund instabiler und manchmal übermäßig genutzter Algenpopulationen. ⓘ
Zusammensetzung
Agar besteht aus einer Mischung von zwei Polysacchariden: Agarose und Agaropektin, wobei Agarose etwa 70 % der Mischung ausmacht. Agarose ist ein lineares Polymer, das aus sich wiederholenden Einheiten von Agarobiose besteht, einem Disaccharid, das sich aus D-Galaktose und 3,6-Anhydro-L-Galaktopyranose zusammensetzt. Agaropektin ist ein heterogenes Gemisch kleinerer Moleküle, die in geringeren Mengen vorkommen, und besteht aus abwechselnden Einheiten von D-Galaktose und L-Galaktose, die stark mit sauren Seitengruppen wie Sulfat und Pyruvat modifiziert sind. ⓘ
Agar weist eine Hysterese auf: Es erstarrt bei etwa 32-40 °C (305-313 K, 90-104 °F) und schmilzt bei 85 °C (358 K, 185 °F). Diese Eigenschaft sorgt für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen leichtem Schmelzen und guter Gelstabilität bei relativ hohen Temperaturen. Da viele wissenschaftliche Anwendungen eine Inkubation bei Temperaturen nahe der menschlichen Körpertemperatur (37 °C) erfordern, ist Agar besser geeignet als andere Verfestigungsmittel, die bei dieser Temperatur schmelzen, wie z. B. Gelatine. ⓘ
Verwendungen
Agar ist geschmacksneutral und für die meisten Mikroorganismen unverdaulich. Es ist ein sehr gutes und thermisch relativ stabiles Geliermittel. Schon eine Konzentration von 1 g/kg, aufgelöst in heißem Wasser, reicht für ein elastisches, ausreichend mechanisch stabiles, aber nicht zu festes Gel. Ein halber Teelöffel ist in Bezug auf die Gelierfähigkeit damit etwa so wirksam wie vier Blatt Gelatine. Ein Agar-Nährmedium erstarrt zwar bei etwa 45 °C, aber verflüssigt erst bei 95 °C. Das Agar-Gel hat eine sehr dünne Schicht wässriger Flüssigkeit an der Oberfläche (durch Synärese gebildet). ⓘ
Kulinarisch
Agar-Agar ist ein natürliches pflanzliches Gelatine-Pendant. Es ist weiß und halbtransparent, wenn es als gewaschene und getrocknete Streifen oder in Pulverform in Verpackungen verkauft wird. Es kann zur Herstellung von Gelees, Puddings und Puddings verwendet werden. Bei der Herstellung von Gelee wird es in Wasser gekocht, bis sich die Feststoffe auflösen. Dann werden Süßstoff, Aromastoffe, Farbstoffe, Früchte oder Gemüse hinzugefügt, und die Flüssigkeit wird in Formen gegossen, um als Desserts und Gemüsesülze serviert oder in andere Desserts wie eine Geleeschicht in einem Kuchen eingearbeitet zu werden. ⓘ
Agar-Agar besteht zu etwa 80 % aus Ballaststoffen und kann daher als Darmregulator dienen. Seine blähende Eigenschaft hat in Asien zu Modediäten geführt, wie zum Beispiel der Kantendiät (das japanische Wort für Agar-Agar). Nach der Einnahme verdreifacht sich die Größe von Kanten und absorbiert Wasser. Dies führt dazu, dass sich die Verbraucher satter fühlen. ⓘ
Asiatische Küche
Eine Verwendung von Agar in der japanischen Küche (Wagashi) ist Anmitsu, ein Dessert, das aus kleinen Würfeln von Agar-Gelee besteht und in einer Schale mit verschiedenen Früchten oder anderen Zutaten serviert wird. Es ist auch die Hauptzutat in mizu yōkan, einem weiteren beliebten japanischen Gericht. In der philippinischen Küche wird es zur Herstellung der Gelee-Riegel in den verschiedenen Gulaman-Erfrischungsgetränken wie Sago't Gulaman, Samalamig oder Desserts wie Buko Pandan, Agar Flan, Halo-Halo, Fruchtcocktail-Gelee und dem schwarzen und roten Gulaman in verschiedenen Obstsalaten verwendet. In der vietnamesischen Küche sind Gelees aus aromatisierten Agar-Agar-Schichten, genannt thạch, ein beliebtes Dessert, das zu besonderen Anlässen oft in verzierten Formen hergestellt wird. In der indischen Küche wird Agar-Agar für die Zubereitung von Desserts verwendet. In der birmanischen Küche wird aus Agar-Agar ein süßes Gelee namens kyauk kyaw hergestellt. Agar-Agar-Gelee wird häufig in taiwanesischem Bubble Tea verwendet. ⓘ
Andere kulinarische
Agar-Agar kann als Zusatz zu oder als Ersatz für Pektin in Konfitüren und Marmeladen, als Ersatz für Gelatine wegen seiner besseren Geliereigenschaften und als verstärkende Zutat in Souffles und Puddings verwendet werden. Eine weitere Verwendung von Agar-Agar ist das russische Gericht ptich'ye moloko (Vogelmilch), ein reichhaltiger gelierter Pudding (oder weiches Baiser), der als Kuchenfüllung oder mit Schokolade glasiert als individuelle Süßigkeit verwendet wird. ⓘ
Agar-Agar kann auch als Geliermittel bei der Gel-Klärung verwendet werden, einer kulinarischen Technik zur Klärung von Brühen, Soßen und anderen Flüssigkeiten. In Mexiko werden traditionell Bonbons aus Agar-Gelatine hergestellt, meist in bunten, halbkreisförmigen Formen, die einer Melone oder Wassermelonenscheibe ähneln, und üblicherweise mit Zucker überzogen. Sie sind im Spanischen als Dulce de Agar (Agar-Bonbons) bekannt. ⓘ
Agar-Agar ist ein zugelassener nicht-biologischer/nicht-synthetischer Zusatzstoff, der als Verdickungsmittel, Geliermittel, Texturgeber, Feuchtigkeitsspender, Emulgator, Geschmacksverstärker und Absorptionsmittel in zertifizierten Bio-Lebensmitteln verwendet wird. ⓘ
Mikrobiologie
Agarplatte
Eine Agarplatte oder Petrischale wird verwendet, um ein Wachstumsmedium mit einer Mischung aus Agar und anderen Nährstoffen bereitzustellen, in dem Mikroorganismen, einschließlich Bakterien und Pilze, gezüchtet und unter dem Mikroskop beobachtet werden können. Agar ist für viele Organismen unverdaulich, so dass das mikrobielle Wachstum das verwendete Gel nicht beeinträchtigt und es stabil bleibt. Agar wird in der Regel als Pulver verkauft, das vor der Verwendung als Wachstumsmedium mit Wasser gemischt und ähnlich wie Gelatine zubereitet werden kann. Um den Nährstoffbedarf der Mikroben zu decken, werden dem Agar weitere Bestandteile zugesetzt. Es sind viele mikrobenspezifische Formulierungen erhältlich, da einige Mikroben bestimmte Umweltbedingungen gegenüber anderen bevorzugen. Agar wird häufig mit einem sterilen Medienspender dosiert. ⓘ
Motilitätstests
Als Gel ist ein Agar- oder Agarosemedium porös und kann daher zur Messung der Motilität und Mobilität von Mikroorganismen verwendet werden. Die Porosität des Gels steht in direktem Zusammenhang mit der Agarosekonzentration im Medium, so dass je nach Versuchsziel verschiedene Stufen der effektiven Viskosität (aus Sicht der Zelle) gewählt werden können. ⓘ
Ein gängiger Identifizierungstest beinhaltet die Kultivierung einer Probe des Organismus in einem Block aus Nährstoffagar. Die Zellen versuchen dann, innerhalb der Gelstruktur zu wachsen. Bewegliche Arten sind in der Lage, wenn auch langsam, durch das Gel zu wandern, und die Infiltrationsraten können dann sichtbar gemacht werden, während unbewegliche Arten nur entlang des nun leeren Pfades wachsen, der durch die invasive anfängliche Probenablagerung entstanden ist. ⓘ
Ein weiteres Verfahren zur Messung von Chemotaxis und Chemokinese ist der Zellmigrationstest unter Agarose, bei dem eine Schicht Agarosegel zwischen eine Zellpopulation und ein Chemoattraktionsmittel gelegt wird. Da sich durch die Diffusion des Chemoattraktivums in das Gel ein Konzentrationsgradient entwickelt, können verschiedene Zellpopulationen, die unterschiedliche Stimulationsniveaus benötigen, um zu wandern, im Laufe der Zeit mit Hilfe der Mikrophotographie sichtbar gemacht werden, während sie sich entgegen der Schwerkraft entlang des Gradienten durch das Gel nach oben bewegen. ⓘ
Biologie der Pflanzen
Agar in Forschungsqualität wird in der Pflanzenbiologie häufig verwendet, da er optional mit einer Nährstoff- und/oder Vitaminmischung angereichert ist, die die Keimung von Keimlingen in Petrischalen unter sterilen Bedingungen ermöglicht (vorausgesetzt, die Samen sind ebenfalls sterilisiert). Die Supplementierung mit Nährstoffen und/oder Vitaminen ist bei Arabidopsis thaliana unter den meisten Versuchsbedingungen Standard. Im Allgemeinen werden die Murashige & Skoog (MS)-Nährstoffmischung und die B5-Vitaminmischung von Gamborg verwendet. Eine 1,0%ige Agar/0,44%ige MS+Vitamin dH2O-Lösung eignet sich für Wachstumsmedien zwischen normalen Wachstumstemperaturen. ⓘ
Bei der Verwendung von Agar in einem beliebigen Wachstumsmedium ist es wichtig zu wissen, dass die Verfestigung des Agars pH-abhängig ist. Der optimale Bereich für die Verfestigung liegt zwischen 5,4 und 5,7. In der Regel ist die Anwendung von Kaliumhydroxid erforderlich, um den pH-Wert auf diesen Bereich anzuheben. Ein allgemeiner Richtwert ist etwa 600 µl 0,1M KOH pro 250 ml GM. Die gesamte Mischung kann mit dem Flüssigkeitszyklus eines Autoklaven sterilisiert werden. ⓘ
Dieses Medium eignet sich sehr gut für die Anwendung spezifischer Konzentrationen von Phytohormonen usw., um bestimmte Wachstumsmuster zu induzieren, da man leicht eine Lösung mit der gewünschten Hormonmenge herstellen, sie zu dem bekannten Volumen an GV hinzufügen und im Autoklaven sterilisieren und alle Lösungsmittel verdampfen kann, die zum Lösen der oft polaren Hormone verwendet wurden. Diese Hormon/GM-Lösung kann auf die Oberfläche von Petrischalen mit gekeimten und/oder etiolierten Keimlingen aufgetragen werden. ⓘ
Experimente mit dem Moos Physcomitrella patens haben jedoch gezeigt, dass die Wahl des Geliermittels - Agar oder Gelrite - die Phytohormonempfindlichkeit der Pflanzenzellkulturen beeinflusst. ⓘ
Andere Verwendungen
Agar wird verwendet:
- Als Abdruckmaterial in der Zahnmedizin.
- als Medium zur präzisen Ausrichtung von Gewebeproben und deren Sicherung durch Agar-Voreinbettung (besonders nützlich für kleine Endoskopie-Biopsieproben) für die histopathologische Bearbeitung
- Zur Herstellung von Salzbrücken und Gelpfropfen für die Elektrochemie.
- In Ameisenhallen als transparenter Ersatz für Sand und als Nahrungsquelle.
- Als natürlicher Bestandteil bei der Herstellung von Knetmasse für kleine Kinder zum Spielen.
- Als zulässiger Bestandteil von Biodünger im ökologischen Landbau.
- Als Substrat für Präzipitinreaktionen in der Immunologie.
- Zu verschiedenen Zeiten als Ersatz für Gelatine in fotografischen Emulsionen, Pfeilwurz bei der Herstellung von Silberpapier und als Ersatz für Fischleim bei der Resistätzung.
- Als elastisches MRT-Gelphantom zur Nachahmung der mechanischen Eigenschaften von Gewebe in der Magnetresonanz-Elastographie
Gelidium-Agar wird hauptsächlich für bakteriologische Platten verwendet. Gracilaria-Agar wird hauptsächlich für Lebensmittelanwendungen verwendet. ⓘ
Im Jahr 2016 entwickelte das japanische Unternehmen AMAM einen Prototyp für ein kommerzielles Verpackungssystem auf Agar-Basis namens Agar Plasticity, das als Ersatz für Kunststoffverpackungen auf Ölbasis gedacht ist. ⓘ
Verwendung
In Lebensmitteln
Agar wird als Verdickungsmittel in Suppen, für Süßwaren und Eiscreme eingesetzt. In der EU ist es als Lebensmittelzusatzstoff unter Nummer E 406 zugelassen. Auf Grund des verhältnismäßig hohen Preises wird es jedoch relativ selten eingesetzt. Im Haushalt kann es als veganer Ersatz für Gelatine (aus Tierkörperresten gewonnen) verwendet werden. Da Synärese dabei in der Regel ausgesprochen unerwünscht ist, empfiehlt sich die Zugabe von Johannisbrotkernmehl. In Japan und China wird Agar seit dem 17. Jahrhundert für die Zubereitung von Speisen eingesetzt, z. B. Tokoroten-Nudeln. In Südostasien ist es fester Bestandteil der Küche. Es wird regional zur Zubereitung vielfältiger Süßspeisen verwendet, weil Gelatine unbekannt ist. ⓘ
In der Medizin
Aufgrund der Unverdaulichkeit wird Agar (in höherer Dosis als in Lebensmitteln) als Abführmittel eingesetzt. In Indonesien werden Agar-Agar positive Wirkungen gegen Diabetes mellitus und Herzerkrankungen zugesprochen. ⓘ
Für Verpackungen
Im April 2016 erhielt das Designerkollektiv AMAM auf der Mailänder Designmesse Salone del Mobile den Lexus Design Award für das Projekt Agar Plasticity. Porös gefriergetrocknetes Agar-Gel wird als Polsterung – stückig oder als Formteil – in Versandverpackungen für zerbrechliche Waren verwendet und kann so Kunststoffe wie etwa Luftblasenfolie ersetzen, die in der „Biosphäre Meer“ nicht erwünscht sind. ⓘ
Bezugsquellen
Agar ist in großen Supermärkten, Reformhäusern, Bioläden und Asia-Lebensmittelgeschäften erhältlich. Agar in reiner Form kann in Apotheken erworben werden. ⓘ
Alternativen
Weitere Geliermittel, die aus Rotalgen gewonnen werden, sind Carrageen und Furcellaran. Letzteres wird auch als Dänischer oder Ostsee-Agar (Danish agar, Baltic agar) bezeichnet. ⓘ