Gelanski gumi v regenerativni medicini in prehrani

30. april 2016
prof. dr. Saša Novak

Včasih človek pri prebiranju strokovne literature nevede vstopi v sosednje področje in pri tem se lahko zgodi vsaj dvoje: lahko se v hipu zgubi v nerazumljivem tujem svetu, ali pa neopazno prestopi v svet, ki mu je vsaj na prvi pogled znan. Prav to zadnje se mi je zgodilo ob prebiranju literature (1) o polimernem materialu, ki ga v laboratoriju na Odseku za nanostrukturne materiale na IJS uporabljamo za pripravo 3-dimenzionalnih nosilcev matičnih celic za obnovo tkiv. Pripeljalo me je naravnost v »krožnik«.

Gelanski gumi je (angleško Gellan Gum) je tetrasaharid, ki ga delajo mikroorganizmi Sphingomonas elodea. Ima ravno verigo, v kateri se ponavljajo enote glukoze, ramnoze in glukuronske kisline s stranskimi acilnimi skupinami, ki jih lahko s kemijskimi procesi tudi odstranimo.

Raztopljen v ogreti vodi hidrolizira, po ohlajanju pa tvori gel, ki je, odvisno od prisotnih acilnih skupin in dodatka kationov, elastičen ali krhek. Za tvorbo gela so potrebne zelo majhne količine gumija, pod 1 masni odstotek, pri zelo majhnih dodatkih (pod 0.1 %) pa nastane viskozna tekočina. Kaj lepšega!

Ko v 1 decilitru ogrete vode raztopimo 3 g praškastega gelanskega gumija, raztopino ohladimo, da zgelira, nastali gel pa zmrznemo do temperature -80°C in nato zmrznjenega posušimo pod znižanim tlakom, nastane zanimiva luknjičava struktura, ki se zdi privlačna tudi matičnim celicam. Če so votline v nastali posušeni peni nekoliko večje od celic in med seboj povezane, se z malo sreče celice lepo ugnezdijo na njihove stene in če povezava omogoča pretok tekočine s hranili, se še z malo dodatne sreče celice začnejo v tem svojem novem začasnem domu (nosilcu) razmnoževati. In če gre čisto vse po sreči, začnejo v biološko ustreznem okolju tvoriti novo tkivo. Nosilec nudi celicam le začasno oporo v procesu obnove tkiva, ko svojo vlogo opravi, pa se počasi razgradi in tako prepusti prostor obnovljenemu tkivu. (2) Pri tem je pomembno, da ima material, iz katerega je nosilec (porozna struktura), čim bolj primerne lastnosti, med katerimi so tudi mehanska trdnost, hitrost razgrajevanja, razgradni produkti itd. Zato se v te namene preizkuša več razgradljivih polimernih materialov in med njimi je gelanski gumi le ena v paleti možnosti, ki je postala zanimiva tudi zato, ker je material znan iz prehranske industrije.

Gelanski gumi je namreč, kot že rečeno, sredstvo, ki močno poviša viskoznost tekočine. Če bi na primer v steklenico vročega mleka vsuli žličko gelanskega gumija, bi ohlajeni mlečni gel lahko rezali z nožem. To sicer najbrž ne bi delovalo zelo okusno, je pa vrsta prav okusnih industrijsko proizvedenih živil, katerih konsistenco (»gostoto«) bi bilo (oz. je) mogoče izboljšati z majhnim dodatkom gelanskega gumija ali kakšnega drugega gelirnega sredstva. Naraščajoče zanimanje za zdravo prehranjevanje (npr. z nizko vsebnostjo sladkorja) je namreč velik izziv za proizvajalce, kako tako hrano pripraviti okusno in privlačnega izgleda.

Po evropski direktivi kot dodatek hrani dnevni vnos gelanskskega gumija (E418) ni omejen, saj pri normalnem vnosu ni dokazanih škodljivih učinkov, zato ima zelo široko možnost uporabe. Spodaj navedeni članek navaja kot najpogostejšo uporabo dodatka E418 vindustrijsko pripravljenih desertnih gelih, gostih pijačah (npr. športnih gelih), sirih, jogurtih, sadnih pripravkih (»smutijih«), azijski hrani želatinaste strukture, pekovskih izdelkih (npr. polnilih in glazurah), proteinskih ploščicah itd.V pijačah služi kot sredstvo za preprečitev posedanja, v trdnih živilih pa večinoma za povečanje gostote ali čvrstosti. Članek navaja tudi, da deluje kot odlična bariera za olje, zato je uporaben tudi kot tanka prevleka na ocvrtem krompirju (pomfrit).

Prispevek na noben način ne želi navajati k pomislekom o škodljivosti dodatka gelanskega gumija v prehrani. Namen je le prikazati zanimiv primer uporabe neke snovi v dvojni namen. Če pa se je kdo ob tem prvič vprašal o sestavi industrijsko pripravljenih živil in je zato pogledal deklaracijo, pa gotovo ni nič narobe.

(1) Gellan Gum, v »Food Stabilisers, Thickeners and Gelling Agents«, urednik: A. Imeson, Willey-Blackwell, 2009.

Material v sklopu svoje doktorske disertacije raziskuje Ana Gantar, IJS, ki je tudi avtorica slike.

Prispevek je bil originalno objavljen v novičniku Od ust do ust.

Saša Novak je doktorica kemije, raziskovalka na IJS, izredna profesorica na MPŠ, koordinatorka ZnC, podpredsednica združenja SATENA. Raziskovalno področje: razvoj novih materialov za uporabo v biomedicini in v najbolj vročih delih bodočih fuzijskih reaktorjev. V nenehnem srečevanju z izzivi. Če se ne pojavijo sami, jih poišče. Najljubše stanje: vznemirjenje, najljubše okolje: bližina laboratorija in računalnika. Verjame v zdravilno moč pohodništva in dobrega spanja. Doma na okenski polici zbira različne mini “elektrarne”, ki se zavrtijo, ko posije sonce, nastane v sobi prepih ali ko zaveje topel piš od radiatorja. Modelček fuzijske ji še manjka.