Agar-Agar / Gelidium sp.

Agar of agar-agar is een witachtige, smaak- en reukloze, onvertakte polysacharide (koolhydraat) die uit de celwanden van Roodwieren gewonnen wordt, voornamelijk op Sri Lanka, op Java en in Japan. Deze stof wordt onder andere uit Gelidium, Gracilaria en Pterocladia gewonnen. Chemisch gezien is agar een polymeer opgebouwd uit subeenheden van de suiker galactose. Het zijn polygalactanen.

Het woord agar-agar komt uit het Maleis en betekent gelei. Agar-polysachariden zijn de primaire ondersteunende structuren voor de celwand van een alg. Opgelost in heet water en daarna afgekoeld is agar te gebruiken als gelatine. De stabiliteit van de gels die men daarbij bekomt is thermoreversibel: bij verhoging tot 90 °C smelten ze opnieuw. De bindkracht is tweemaal zo groot als die van gelatine; bovendien is agar-gel minder gevoelig voor veranderingen van zuurgraad.
Agar is ook bekend als E406 in de lijst van E-nummers.

Agar wordt hoofdzakelijk gebruikt voor microbiologisch werk. Agarfracties en derivaten van agar worden bij enkele biochemische scheidingstechnieken gebruikt, onder andere bij elektroforese.

Agar kan ook gebruikt worden als:
  • Laxeermiddel
  • Vegetarische gelatine-vervanger
  • Bindmiddel voor soep
  • Gelei
  • IJs en Japanse nagerechten zoals anmitsu
In de industrie dient de stof als vervanging van gelatine (puddingpoeder, jamfabricage, bakkerijen), als verdikkingsmiddel (bijvoorbeeld in advocaat) en voor het appreteren van weefsels en het lijmen van papier. In de farmaceutische en cosmetische industrie vond agar-agar toepassing als bindmiddel voor zalven, crèmes en tabletten.


Agar (ah’gur) Scientific names: Gelidium cartilagineum, Gracilaria confervoides, and others Other common names: Agar-agar, agarweed, Chinese gelatin, colle du japon, E406, gelose, Japanese gelatin, Japanese isinglass, layor carang, seaweed gelatin, marine algae in oceans around the world. 

Uses Agar is used as a bulk laxative and as a treatment for neonatal hyperbilirubinemia ( Vales et al, 1990 ). However, most naturopaths and herbalists would not use this product to treat neonatal hyperbilirubinemia. It is used in dentistry to make dental impressions ( Jellin et al, 2008 ). 
Agar is commonly found in foods and is safely and regularly used as a thickener in place of gelatin by those with gelatin sensitivity.

Actions 
Laxative Action Agar swells in the intestine, thus stimulating peristalsis and increasing bulk content in the colon. It is not broken down and therefore passes through the gastrointestinal system almost unchanged. 

Hypocholesteremic Action
For many centuries in Japan, seaweed was thought to decrease atherosclerosis. In 1960, Kameda’s study showed a decrease in blood pressure using Laminaria spp., and the following year, Kameda’s results with rabbits showed a decrease in both blood pressure and cholesterol ( Kameda et al, 1960 , 1961 ). However, subsequent studies using rats were unable to duplicate these results. Several more studies have used various types of seaweed, including Porphyra tenera , which has been shown to decrease cholesterol levels significantly in rabbits. The anticholesterol action of agar takes place in the gut, where it interferes with the absorption of cholesterol ( Fahrenbach et al, 1966 ). Other Actions Research shows the immune property and antiinfective property of agar ( Fu et al, 2007 ). Another study ( Chen et al, 2004 ) identified the inhibitory effects on some types of cancer cells.

Contraindications Class 2d herb Until more research is available, agar should not be used during pregnancy and breastfeeding and should not be given to children. Agar should not be used when coma or gastrointestinal obstruction is present. Avoid use in those with swallowing difficulties. Side Effects/Adverse Reactions GI: Bowel obstruction, esophageal obstruction RESP: Choking, aspiration (if client is not alert or if insufficient liquids are given) SYST: Decreased absorption of vitamins and minerals 

Interactions Drug All PO drugs: Agar will cause decreased absorption of all PO drugs. Electrolyte solutions: Agar causes dehydration when used with electrolyte solutions; do not use concurrently. Tannic acids: Agar causes dehydration when used with tannic acids; do not use concurrently. Thyroid products: Because of the high iodine content of agar, avoid concurrent use with thyroid products.



Gelidium amansii LAMOUR.
      D Agar
   A Gelidium latifolium (GREV.) BORN. et THUR.
      D Agar
   A Gelidium sesquipedale (CLEM.) THURET
      D Agar
B. Zepernick E. Stahl-Biskup

Synonyme
Agar-Agar, Gelatina japonica.
Sonstige Bezeichnungen
dt.:Agartang, Japan-Agar, japanische (chinesische) Gelatine, japanische Hausenblase, japanischer Fischleim, vegetabilischer Fischleim; Isinglass, Japanese or Chinese gelatin, vegetable gelatin; Colle du Japon, gélose, mousse de Chine, phycocolle; port.:Gelatina de musgo, gelosa; Gelatina japonica; [16] chinesisch:Tungfen;japanisch:Kanten [4].
Offizinell
Agar DAB 10 (Eur), Agar NF XVII.

Definition der Droge
Die durch Extraktion mit siedendem Wasser gewonnenen, heiß filtrierten, konzentrierten und getrockneten Polysaccharide DAB 10 (Eur), NF XVII.
Charakteristik [-]
Stammpflanzen: Verschiedene Rhodophyceen-Arten, hauptsächlich Gelidium-Arten DAB 10 (Eur); Gelidium sesquipedale (CLEM.) THURET (als G. cartilagineum (L.) GAILLON), Gracilaria confervoides (L.) GREVILLE (Sphaerococcaceae) und verwandte Rotalgen (Rhodophyceae) NF XVII. Weltweit werden zur Agargewinnung vor allem folgende Arten genutzt: Ahnfeltia plicata (HUDS.) FRIES, Gelidiella acerosa (FORSSKAL) FELDMANN et HAMEL, Gelidium amansii LAMOUR., G. latifolium (GREV.) BORN. et THUR., G. lingulatum KÜTZING, G. pacificum OKAMURA, G. pristoides (TURNER) KÜTZING, G. sesquipedale (CLEM.) THUR., Gracilaria confervoides (L.) GREV., Pterocladia capillacea (S. G. GMEL.) BORN. et THUR., P. lucida (TURNER) J. AGARDH [5], [11]. 

Herkunft: Bisher vorwiegend aus Wildvorkommen; Kulturversuche werden gemacht. Wichtigste Erzeugerländer sind Japan, die USA, Südafrika, Chile, Spanien, Portugal und Marokko [12]. 

Gewinnung: Die Algen werden, wo möglich, bei Niedrigwasser von Booten aus von der meist felsigen Unterlage mit besonderen Rechen losgerissen. Tiefer gelegene Vorkommen werden von Tauchern in Körbe gesammelt. Anschl. werden die Algen per Hand sortiert und von anhaftenden Verunreinigungen befreit. Sie werden anschl. mit Süßwasser – wenn vorhanden – gewaschen und am Ufer gebleicht und getrocknet. Das getrocknete Rohprodukt wird in den Produktionsgebieten im Inneren des Landes nochmals mit Süßwasser gewaschen und nochmals gebleicht. Zur Agargewinnung werden die Algen mit Wasser ca. 15 h gekocht. Um die Ausbeute zu erhöhen und Eiweißstoffe auszufällen, wird das Wasser meist mit Essigsäure, Schwefelsäure oder Polyphosphaten leicht angesäuert (pH 5 bis 6). Zum Bleichen wird Calciumhypochlorit oder Natriumhydrogencarbonat zugegeben. Der heiße Extrakt wird entweder durch Tücher filtriert und/oder zentrifugiert und konzentriert. Anschl. läßt man ihn in Holzwannen zum Gel erstarren. Das Gel wird dann in Streifen geschnitten und das Wasser daraus durch Ausfrieren entfernt, wobei sich der größte Teil des Wassers mit den darin gelösten Salzen als Eiskristalle abscheidet. Nach mehrmaliger Wiederholung dieser Reinigungsprozedur und anschl. tagelanger Trocknung an der Sonne bleibt Agar als lockere Masse zurück. In Amerika und Europa ist das Verfahren weitgehend mechanisiert. Dort wird das Produkt nach grobem Zermahlen im Wirbelluftstrom getrocknet. Gehandelt wird es je nach Herstellungsverfahren in Form von Platten, Bändern, Flocken oder Pulver [4], [5], [13], [14]. Bei guten Wachstumsbedingungen für die Algen kann zweimal pro Jahr geerntet werden. Die Agarausbeute beträgt im Schnitt 15 bis 30 % (bez. auf Trockengewicht), mit höheren Ausbeuten zu Zeiten höherer Sonneneinstrahlung [5]. 

Handelssorten: Agar wird nur von Nordamerika und von Japan in verschiedenen Güteklassen mit Spezifikation angeboten. In Amerika unterscheidet man 3 Typen, die alle als Flocken oder gemahlen angeboten werden. In Japan wird der Agar durch visuelle und manuelle Prüfung ebenfalls in 3 Güteklassen eingeteilt, die jedoch je nach Anteil minderwertiger Materialien noch mit der Gütebezeichnung A und B versehen werden. Ältere geographische Namen, die früher die Güteklasse bezeichneten, haben heute ihre Bedeutung verloren [5]. In Deutschland wird Agar pulv. mit Bezeichnung der Gelstärke gehandelt, in Abstufungen von 50 zwischen 500 und 1000, wobei diese Zahlen den Druck angeben, der zur Verformung des Gels aufgewendet werden muß. 95 % der gehandelten Ware besitzt die Gelstärke 700 und 750. Bei Agar in Fäden oder Streifen findet man noch die ältere Qualitätsbezeichnung „Kobe 1“, der die beste Qualität darstellt, außerdem „Korea 1“, der nicht ganz weiß ist und „China“ von schlechterer Qualität. Außerdem wird noch ein besonders reiner Agar unter der Bezeichnung „bakteriologischer Agar“ gehandelt.

Pharmakognosie & Inhaltsstoffe [-]
Ganzdroge: Geruch. Geruchlos. Geschmack. Geschmacklos. Makroskopische Beschreibung. Farblose bis schwach gelbe, durchscheinende, eher widerstandsfähige und schwer zu brechende 2 bis 5 mm breite, zerknitterte Bänder oder Flocken; beim Trocknen wird die Droge brüchiger, beim Befeuchten schleimig [14]. 
Mikroskopisches Bild: In 0,01 N Iod-Lösung sind die Bänder oder Flocken teilweise braunviolett gefärbt. Bei hundertfacher Vergrößerung sind zahlreiche kleine, farblose, eiförmige oder rundliche Körner auf amorphem Untergrund zu erkennen, vereinzelt sind auch runde oder eiförmige, bis zu 60 μm große, braune Sporen mit netzartiger Oberfläche vorhanden [14]. 

Pulverdroge: Das Pulver ist gelblichweiß; unter dem Mikroskop sind eckige Fragmente zu erkennen, ähnlich denen, die bei den Bändern und Flocken zu beobachten sind; einige Fragmente färben sich bei Zusatz von 0,01 N Iodlösung braunviolett [14]. 
Minderqualitäten: Ware, die mit agarfremden Kohlenhydraten, stickstoffhaltigen Verbindungen, löslichen und unlöslichen Salzen, freien Zuckern, Schwermetallen und Stärke verunreinigt ist, gilt als minderwertig [5]. Ebenso Ware mit schlechteren Quellungseigenschaften [14]. 
Inhaltsstoffe: Agar besteht aus den wasserlöslichen Polysacchariden der Algenzellwand und stellt ein Gemisch linearer Galactane dar, die aus sich wiederholenden Disaccharid-Einheiten aufgebaut sind. Bausteine sind β-D-Galactose, β-D-Galactose-4,6-Brenztraubensäureketal, 6-O-Methyl-β-D-Galactose, 3,6-Anhydro-α-L-Galactopyranose und α-L-Galactose-6-O-sulfat. Bei den beiden β-D-Formen erfolgt die Verknüpfung an C-1 und C-3, bei den α-L-Formen an C-1 und an C-4 [15]. Der im Handel befindliche Agar besteht meist zu ungefähr 70 % aus Agarose und zu 30 % aus Agaropektin. Die Unterscheidung zwischen Agarose und Agaropektin als Agarbestandteile geht auf ältere Versuche zur Löslichkeit in Chloroform nach Acetylierung des Agars zurück [16], [17]. Agarose läßt sich dann aus der chloroformlöslichen Fraktion, Agaropektin aus der nichtlöslichen Fraktion erhalten. Letzteres läßt sich auch durch andere Methoden aus dem Gemisch ausfällen [18]. Das Mengenverhältnis von Agarose zu Agaropektin variiert je nach Algenart. Agarose ist ein relativ einheitliches, neutrales, kettenförmiges Polysaccharid aus β-D-Galactose und 3,6-Anhydro-α-L-Galactopyranose, die alternierend über (1→4)- und (1→3)-Bindungen verknüpft sind [19]. Agaropektin ist dagegen ein Gemisch aus mindestens 2 unterschiedlich aufgebauten Polysaccharid-Typen. Diese enthalten wie Agarose sich wiederholende Disaccharid-Einheiten, wobei ein Teil der 3,6-Anhydro-α-L-Galactose-Einheiten durch α-L-Galactose-6-O-sulfat und ein Teil der β-D-Galactose-Einheiten durch β-D-Galactose-4,6-Brenztraubensäureketal oder 6-(4-O-Methyl-L-galactosyl)-β-D-Galactose ersetzt ist [15], [20], [21]. Sowohl bei Agarose als auch bei den Agaropektinfraktionen ist ein meist kleiner Teil der β-D-Galactosereste 6-O-methyliert. Lit. [15] schlägt vor, maskiert periodische Polysaccharide des im Agar vorliegenden Typs [→3)α-L-Gal(1→4)β-D-Gal (1→] als Agarocolloide zu bezeichnen. Agarose ist so gesehen einer der idealisierten Agarocolloid-Typen. Mindestens 2 weitere Agarocolloid-Typen (s. Abb.) sind Bestandteile der Agaropektinfraktion von kommerziellem Agar [22]. Ergebnisse der Untersuchungen an Agarose im Gelzustand mittels Röntgenstrahlbeugung und Berechnungen aus der optischen Drehung beim Sol-Gel-Übergang lassen erkennen, daß Agarose eine linksgängige Doppelhelix mit parallel angeordneten Polysaccharidketten bildet, deren Drehachse eine Dreifachsymmetrie besitzt. In den Innenraum der Doppelhelix ragen Sauerstoffatome der C-2-Position der β-D-Galactose und die der C-5-Position der α-L-Anhydrogalactose und bilden Wasserstoffbrücken. Vermutlich werden die Hohlräume von Wassermolekülen ausgefüllt, die sich an der Wasserstoffbrückenbindung beteiligen und so zusätzlich zur Stabilisierung der Doppelhelix beitragen [23]–[26]. Die Gelbildung läßt sich durch eine Aggregation der Doppelhelices zu netzartig verzweigten kristallinen Domänen erklären, deren Haftpunkte ebenfalls durch Wasserstoffbrücken gebildet werden [15], [26]. 

Identitaet: Mit 0,1 N Iodlösung braunviolette Farbreaktion an der Grenzfläche einer wäßrigen Lösung des Agars DAB 10 (Eur), NF XVII. Nach saurer Hydrolyse der Schwefelsäureester durch Kochen des Agars mit Salzsäure wird bei Zugabe einer Bariumchloridlösung eine Trübung durch Bildung von Bariumsulfat erhalten DAB 10 (Eur). Eine kolloide Lösung von Agar (1 %) erstarrt bei 30 bis 35 °C zu einem Gel, das bei Erwärmen erst bei über 80 °C wieder in den flüssigen Solzustand übergeht DAB 10 (Eur), NF XVII. Andere Kohlenhydrate (z. B. Carragen) bildet Gele erst bei höheren Konzentrationen, die sich bereits bei 25 bis 40 °C wieder verflüssigen [14]. 

Reinheit: Unlösliche Substanzen: ≤ 1,0 % DAB 10 (Eur); ≤ 1 % NF XVII. Gelatine: Mit Pikrinsäure darf in einer Agarlösung (1 %) keine Trübung auftreten DAB 10 (Eur), NF XVII. Quellungszahl: ≥ 10, mit pulverisierter Droge bestimmt. Trocknungsverlust: ≤ 20 %, bei 100 bis 105 °C bestimmt DAB 10 (Eur), NF XVII. Quellfähigkeit: 5 g Agar müssen innerhalb 24 h mindestens 25 mL Wasser aufnehmen NF XVII. Wasser: ≤ 20 % NF XVII. Asche: ≤ 5,0 % DAB 10 (Eur); ≤ 6,5 % NF XVII. Mikrobielle Verunreinigungen: ≤ 103 lebensfähige Mikroorganismen je Gramm Droge, durch Auszählen auf Agarplatten bestimmt DAB 10 (Eur). Spezifische Mikroorganismen: Escherichia coli darf nicht vorhanden sein DAB 10 (Eur); Abwesenheit von Salmonella species muß geprüft werden NF XVII. Fremdes organisches Material: ≤ 1,0 % NF XVII. Fremde, unlösliche Bestandteile: ≤ 1,0 % NF XVII. Arsen: ≤ 3 ppm NF XVII. Blei: ≤ 0,001 % NF XVII. Schwermetalle: ≤ 0,004 % NF XVII. Fremde Stärke: Eine wäßrige Agarlösung darf sich mit Iodlösung nicht blau färben NF XVII.

Lagerung, Stabilität, Verwendung, u. a. [-]
Stabilität: In trockenem Zustand ist Agar lange haltbar, wenngleich, wahrscheinlich durch Verunreinigungen verursacht, im Verlauf der Lagerung ein gewisser Abbau stattfindet [28]. 
Lagerung: Dicht verschlossen DAB 10 (Eur). 

Zubereitungen: Die Gewinnung von Agarose für Gelelektrophorese, Geldiffusion und Chromatographie kann durch Ausfällen des Agaropektinanteils mit Cetylpyridiniumchlorid erfolgen. 32 g Agar werden unter Kochen in 800 mL einer 0,02 M Natriumcitratlösung gelöst und mit einer heißen Lösung von 12 g Cetylpyridiniumchlorid in 400 mL Citratpuffer versetzt. Das sich bildende Präzipitat wird warm abzentrifugiert. Beim Abkühlen bildet sich ein Gel, das zunächst mit Wasser zur Entfernung des überschüssigen Cetylpyridiniumchlorids und des Natriumchlorids gewaschen wird. Anschl. wird mit Bleicherde behandelt und die so erhaltene Agarosefraktion gefriergetrocknet. Ausbeute 15 g Agarose [27]. Andere Methoden sind beschrieben [5]. 

Verwendung: Da Agar nur von einigen wenigen Mikroorganismen metabolisiert werden kann, wird er in der Mikrobiologie und bei der Anzucht von Gewebekulturen als Kulturmedium in Form eines 1- bis 2 %igen klaren Gels mit guter Festigkeit und Haltbarkeit verwendet. Als Flüssigmedium 0,007- bis 0,08 %ig [5]. In Konzentrationen von 6 bis 14 % zur Herstellung von Abdrücken in der prothetischen Zahnheilkunde [4], [37], Kriminologie und in der Werkzeugproduktion [5]. Als Binde- und Sprengmittel in Tabletten, sowie als Gelbildner in der Pharmazie und Kosmetik hat Agar heute nur begrenzte Bedeutung. Bei letzterer Verwendung wird er manchmal mit Acaciae gummi (Arabisches Gummi) kombiniert [38], [39]. Auch in der Radiologie zur Suspendierung von Bariumsulfat [5]. In der Analytik wird Agar als Trägersubstanz bei der Gelelektrophorese, der Gelchromatographie und Immunoelektrophorese verwendet [17], [27], [40]–[42]. Der größeren Reinheit wegen wird bei diesen Methoden heute allerdings die aus Agar gewonnene Agarosefraktion vorgezogen [5], [43]. Zur Aufnahme von IR-Absorptionsspektren von Aminosäuren können diese in Agar eingearbeitet werden und darin in 100 μm Schichten vermessen werden [5], [44]. Außerdem verhindert Agar eine Oxidation des Eisens und wird deshalb Lösungen von Eisen in Citronensäure und Maleinsäure als Oxidationsschutz zugesetzt [45]. In der Lebensmittelindustrie wird Agar als Bindemittel (Backglasur), Emulsionsstabilisator (Salatsaucen) und Gelbildner eingesetzt [5], [13], [46]. In Brausepulvern und Eisprodukten häufig in Komb. mit Traganth und Gelatine [5]. Verwendung findet er auch bei der Käseherstellung und in fermentierten Milchprodukten wie Joghurt zur Verbesserung der Konsistenz und Haltbarkeit. 0,3 bis 1,8 % als Grundmasse für Geleefrüchte und Dessertgelees [5], [46]. Zur Klärung von Fruchtgetränken [46]. Agar findet Verwendung in der Film- und Papierindustrie [47] und in der Zementindustrie zur Hemmung der Aushärtung von Zement [48]. Mit Agar lassen sich färbende Überzüge für Papier, Textilien und Metalle herstellen [5]. Auch als Absorber von Neutronen in Reaktoren [5] und als Korrosionsschutz von Eisen und Blei gegen destilliertes Wasser wird Agar verwendet [5].

Pharmakologie [-]
Wirkungen: Antivirale Wirkungen in vitro. Die aus einem wäßrigen Agarextrakt (5 g/500 mL) isolierte Fraktion sulfatierter Polysaccharide (Ausbeute 1,5 g) hemmt in einer Konz. von 0,1 mg/mL (= 0,0033 g Agar/mL) in vitro bei mit Encephalomyocarditis-Virus infizierten Monolayerkulturen aus Mausfibrinoblasten bei Plaquebildung [29]. In einem ähnlichen Modell an mit Herpes-Viren infizierten HeLa-Zellkulturen wurde nach Zugabe von 0,333 mg/mL der isolierten Sz keine Plaquereduktion beobachtet. Wurde die Virussuspension unmittelbar vor Einsaat mit 2 mg/mL der Sz versetzt, so wurde der Virustiter, gemessen an der Plaquezahl, herabgesetzt [30]. Einfluß auf den Plasmacholesterolblutspiegel. Bei Verabreichung einer mit 3 % Cholesterol angereicherten Diät mit 3 % Agar an junge Leghornhähne über 27 Tage erniedrigt sich der Plasmacholesterolspiegel um 24 % gegenüber einer Kontrollgruppe. Bei Zugabe von 1 % Agar erhöht sich der Plasmacholesterolspiegel um 25 % gegenüber der Kontrollgruppe [31].

Dosierung & Art der Anwendung
4 bis 16 g ein- bis zweimal täglich in Milch oder Fruchtsaft [14].

Volkstümliche Anwendungen &andere Anwendungsgebiete [-]
Agar wird aufgrund seiner Unverdaulichkeit und seines hohen Quellvermögens zur Beseitigung des Hungergefühls und als Abführmittel verwendet, in letzterem Fall häufig in Verbindungen mit anderen Laxantien, z. B. Anthraglykosiddrogen [5], [10], [28]. Klinische Studien, die eine Gewichtsreduktion durch Agareinnahme belegen, liegen nicht vor.

Toxikologie [-]
Tox. Inhaltsstoffe und Prinzip: Agar gilt als nicht toxisch [32]. 
Mutagen: 
Carcinogen: In einer umfangreicheren Carcinogenitätsstudie an F344-Ratten und B6C3F1-Mäusen wurde nach Verabreichung von Futter mit 2,5 % und mit 5,0 % Agar über 103 Wochen keine substanzbezogene Häufung spontaner Tumoren beobachtet. Aus den Untersuchungen ergab sich kein Hinweis auf ein carcinogenes Risiko. In dieser Studie wurde allerdings Agar aus Pterocladia-Arten untersucht. Die Autoren stellen die Übertragbarkeit der Befunde auf andere Agar-Herkünfte in Frage [33], [34]. Ein Zusatz von 8 % Agar zur Diät erhöhte bei männl. CF1-Mäusen signifikant (p ≤ 0,05) die Häufigkeit eines durch s. c. Injektion von 1,2-Dimethylhydrazin (20 mg/kg KG) induzierten Dickdarmcarcinoms (von 77 % der Mäuse auf 95 %) [35]. 
Toxikologische Daten: 
LD-Werte. LD50: Ratte (p.o.) 11 g/kg KG; Maus (p.o.) 16 g/kg KG; Kaninchen (p.o.) 5,8 g/kg KG; Hamster (p.o.) 6,1 g/kg KG [36].

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