Получение

В России агар получаают в основном из красной водоросли Ahnfeltia plicata, произрастающей в Белом море (Дальний Восток).

Агаросодержащие водоросли вымачивают в воде, промывают, вновь заливают водой, кипятят в течение 2 часов, затем добавляют водный раствор разбавленной серной кислоты (H₂SO₄) до рН = 5 - 6 и нагревают при 80˚ в течение 14 часов. Полученный экстракт обесцвечивают сульфитом. Надосадочную жидкость фильтруют и охлаждают. Полученный при охлаждении гель подвергают очистки методом замораживания-размораживания. При этом происходит разделение геля и маточного раствора, уносящего с собой водорастворимые примеси. Дальнейшая очистка достигается повторением замораживания и размораживания геля с последующей промывкой холодной водой. Очистку агара от примесей осуществляют также диализом, либо переосаждением из теплых растворов органическими, смешивающимися с водой растворителями. При необходимости выделенный агар отбеливают хлором или перекисью водорода.

Химическое строение и молекулярная структура

Агар – смесь неразветвленных гетерополисахаридов. Различают 2 основные фракции агара: агарозу и агаропектин.

Агароза – линейный гетерополисахарид, макромолекулы которого построены, в основном, из чередующихся мономерных звеньев остатков β-D-галактопиранозы (иногда метил-β-D-галактопиранозы) и 3,6-ангидро--L-галактопиранозы, соединенных регулярно чередующимися -(1→3)- (или -(1→6)- в случае присутствия метил-β-D-галактопиранозы) и β-(1→4)-гликозидными связями (рис.10). Некоторые β-D-галактопиранозные и -L-галактопиранозные остатки в положении С₆ содержат сульфогруппы (-SO₃H). Предположительно, на каждые 5 - 10 галактопиранозных звеньев приходится в среднем одна сульфатная группа.

Рис.10. Структурная формула макромолекулы агарозы.

Агарозную фракцию выделяют из смеси агарсодержащих полисахаридов методом ионообменной хроматографии.

Агаропектин – смесь сульфатированных полисахаридов сложного строения, в составе которых присутствуют звенья остатков пировиноградной кислоты, ее циклических ацеталей (по ОН-группам С₄ и С₆ некоторых звеньев остатков β-D-галактопиранозы), а также остатков О-β-D-галактопиранозидо-(1→4)-3,6-ангидро--галактозы. Практически во всех звеньях агаропектина содержатся сульфатированные гироксильные группы.

Агаропектин выделяют из смеси агарсодержащих полисахаридов осаждением его нерастворимых солей.

Физические свойства

Очищенный воздушно-сухой агар – бесцветный или окрашенный в желтоватый цвет продукт, получаемый в виде пластин, крупки, хлопьев или порошка.

В водорослях агар осуществляет прочное сцепление клеток друг с другом, обеспечивая целостность организма, выполняя тем самым структурную функцию.

Агар – гидрофильный полиэлектролит анионного типа. Считается, что агар служит так называемым «барьером» для мембранного транспорта катионов морской воды. Высокая гидрофильность агара предохраняет водоросли, обнажающиеся при отливе, от высыхания.

Агар не растворим в холодной воде и растворяется в горячей. Низкомолекулярный агар может растворяться в воде при более низких температурах. В холодной воде агар ограниченно набухает.

Водные растворы агара концентрации С = 0.5 - 2.5% обладают высокой вязкостью и при охлаждении образуют прочные термообратимые гели (гелеобразование наблюдается даже для растворов с С = 0.2 - 0.3%). Желирование растворов агара происходит при температуре Т = 30 - 40°С, плавление – при Т = 80 - 90˚С. Наиболее высокой гелеобразующей способностью обладает агароза. Следует отметить, что агар является единственным природным полисахаридом, гели которого способны выдерживать температуры стерилизации.

Гелеобразование водных растворов агара объясняют образованием межмолекулярных ионных связей между сульфатными группами цепей и многовалентным катионом:

В звеньях макромолекулы агара присутствуют хиральные атомы углерода, являющиеся центрами асимметрии. Это обуславливает оптическую активность данного полисахарида. Водные растворы агара обладают отрицательными величинами удельного оптического вращения .