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| 黃原膠 |
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中文名:黃原膠 外文名:Xanthan gum 別稱1:黃膠 別稱2:漢生膠 |
黃原膠(學名 Xanthan gum) ，又名漢生膠，是由野油菜黃單胞桿菌( Xanthomnas campestris) 以碳水化合物為主要原料( 如玉米澱粉) 經發酵工程生產的一種作用廣泛的微生物胞外多糖。它具有獨特的流變性，良好的水溶性、對熱及酸鹼的穩定性、與多種鹽類有很好的相容性，作為增稠劑、懸浮劑、乳化劑、穩定劑，可廣泛應用於食品、石油、醫藥等20多個行業，是目前世界上生產規模最大且用途極為廣泛的微生物多糖。 [1]
黃原膠結構
黃原膠又稱黃膠、漢生膠，是一種由黃單胞桿菌發酵產生的細胞外酸性雜多糖。是由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸按2:2:1組成的多糖類高分子化合物，相對分子質量在100萬以上。黃原膠的二級結構是側鏈繞主鏈骨架反向纏繞，通過氫鍵維繫形成棒狀雙螺旋結構。
黃原膠性狀
黃原膠為淺黃色至白色可流動粉末，稍帶臭味。易溶於冷、熱水中，溶液中性，耐凍結和解凍，不溶於乙醇。遇水分散、乳化變成穩定的親水性粘稠膠體。
黃原膠性能特點
黃原膠是目前國際上集增稠、懸浮、乳化、穩定于于一體，性能最優越的生物膠。黃原膠的分子側鏈末端含有丙酮酸基團的多少，對其性能有很大影響。黃原膠具有長鏈高分子的一般性能，但它比一般高分子含有較多的官能團，在特定條件下會顯示獨特性能。它在水溶液中的構象是多樣的，不同條件下表現不同的特性。 1、懸浮性和乳化性 黃原膠對不溶性固體和油滴具有良好的懸浮作用。黃原膠溶膠分子能形成超結合帶狀的螺旋共聚體，構成脆弱的類似膠的網狀結構，所以能夠支持固體顆粒、液滴和氣泡的形態，顯示出很強的乳化穩定作用和高懸浮能力。 2、良好的水溶性 黃原膠在水中能快速溶解，有很好的水溶性。特別在冷水中也能溶解，可省去繁雜的加工過程，使用方便。但由於它有極強的親水性，如果直接加入水而攪拌不充分，外層吸水膨脹成膠團，會阻止水分進入裡層，從而影響作用的發揮，因此必須注意正確使用。黃原膠乾粉或與鹽、糖等乾粉輔料拌勻後緩促加入正在攪拌的水喂，製成溶液使用。 3、增稠性 黃原膠溶液具有低濃度高粘度的特性(1%水溶液的粘度相當於明膠的100倍)，是一種高效的增稠劑。 4、假塑性 黃原膠水溶液在靜態或低的剪切作用下具有高粘度，在高剪切作用下表現為粘度急劇下降，但分子結構不變。而當剪切力消除時，則立即恢復原有的粘度。剪切力和粘度的關係是完全可塑的。黃原膠假塑性非常突出，這種假塑性對穩定懸浮液、乳濁液極為有效。 5、對熱的穩定性 黃原膠溶液的粘度不會隨溫度的變化而發生很大的變化，一般的多糖因加熱會發生粘度變化，但黃原膠的水溶液在10-80℃之間粘度幾乎沒有變化，即使低濃度的水溶液在廣闊的溫度範圍內仍然顯示出穩定的高粘度。1%黃原膠溶液(含1%氯化鉀)從25℃加熱到120℃．其粘度僅降低3%。 6、對酸鹼的穩定性 黃原膠溶液對酸鹼十分穩定，在PH為5-10之間叫其粘度不受影響，在PH小於4和大於11時粘度有輕微的變化。在PH3-11範圍內，粘度最大使和最小值相差不到10%。黃原膠能溶於多種酸溶液，如5%的硫酸、5%的硝酸、5%的乙酸、10%的鹽酸和25%的磷酸，且這些黃原膠酸溶液在常溫下相當穩定，數月之久件質仍不會發生改變。黃原膠也能溶於氫氧化鈉溶液，並具有增稠特性．所形成的溶液在室溫下十分穩定。黃原膠可被強氧化劑，如過氯酸、過硫酸降解，隨溫度升高，降解加速。 7、對鹽的穩定性 黃原膠溶液能和許多鹽溶液(鉀鹽、鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽等)混溶，粘度不受影響。在較高鹽濃度條件下，甚至在飽和鹽溶液中仍保持其溶解性而不發生沉澱和絮凝，其粘度幾乎不受影響。 8、對酶解反應的穩定性 黃原膠穩定的雙螺旋結構使其具有極強的抗氧化和抗酶解能力，許多的酶類如蛋白酶、澱粉酶、纖維素酶和半纖維素酶等酶都不能使黃原膠降解。
黃原膠主要用途
黃原膠由於其獨特的性質，因而在食品、石油、醫藥、日用化工等十幾個領域有着極其廣泛的應用，其商品化程度之高，應用範圍之廣，令其他任何一種微生物多糖都望塵莫及。
1、食品方面：許多食品中都添加黃原膠作為穩定劑、乳化劑、懸浮劑、增稠劑和加工輔助劑。黃原膠可控制產品的流變性、結構、風味及外觀形態，其假塑性又可保證良好的口感，因此被廣泛應用於色拉調料、麵包、奶製品、冷凍食品、飲料、調味品、釀造、糖果、糕點、湯料和罐頭食品中。近年來，較發達國家的人們往往擔心食品中的熱值過高而使自己發胖，黃原膠由於其不可被人體直接降解而打消了人們的這一顧慮。此外，據1985年日本的報道，對十一種食品添加劑進行對比測試，黃原膠是其中最為有效的抗癌劑。
2、日用化工方面：黃原膠分子中含有大量的親水基團，是一種良好的表面活性物質，並具有抗氧化、防止皮膚衰老等功效，因此，幾乎絕大多數高檔化妝品中都將黃原膠作為其主要功能成分。此外，黃原膠還可作為牙膏的成分實質增稠定型，降低牙齒表面磨損。
3、醫學方面：黃原膠是目前國際上炙手可熱的微膠囊藥物囊材中的功能組分，在控制藥物緩釋方面發揮重要作用；由於其自身的強親水性和保水性，還有許多具體醫療操作方面的應用，如可形成緻密水膜，從而避免皮膚感染；減輕病人放射治療後的口渴等。此外，李信、許雷曾撰文指出，黃原膠本身對小鼠的體液免疫功能具有明顯的增強作用。
4、工農業方面的應用：在石油工業中，由於其強假塑性，低濃度的黃原膠(0.5%)水溶液就可保持鑽井液的粘度並控制其流變性能，因而在高速轉動的鑽頭部位粘度極小，節省了動力；而在相對靜止的鑽孔部位卻保持高粘度，從而防止井壁坍塌。並且由於其優良的抗鹽性和耐熱性，因而廣泛應用于海洋、高鹽層區等特殊環境下的鑽井，並可用作採油驅油劑，減少死油區，提高採油率。
黃原膠國內黃原膠生產開發的現狀
黃原膠在國際上開發最早的是美國，法國、日本和英國緊隨其後。目前世界上食用級黃原膠約兩萬噸，工業用兩萬噸。自八十年代以來，黃原膠的需求量正以每年10%的速度遞增，其應用領域之廣、價格之昂貴是許多其它微生物多糖所無法比擬的。
我國對黃原膠的開發研究始於二十世紀六十年代，雖然起步較晚，但我國科技工作者依靠自己的智慧和力量，在無任何資料可供鑒的情況下，毅然從自然界中篩選出黃原膠生產菌株，並研製開發出高附加值的發酵產品-黃原膠；並於八十年代投入商業化生產。九十年代中期國內黃原膠生產廠家已星羅棋布，諸如山東的中軒、江蘇的金湖、河北新合、甘肅順興、河南天冠都相繼建成投產。伴隨西部大開發和十五規劃目標，國內黃原膠生產廠家將增至數十家，黃原膠生產將成為我國發酵領域的又一新興產業。
由於我國在黃原膠領域起步較晚，尤其是黃原膠的應用領域開發研究較晚，致使國內生產廠家不能根據用戶需求生產不同規格的黃原膠。同時其應用領域也受到極大限制，致使國內黃原膠生產廠家普遍存在規模過小的特點。這種小規模的黃原膠生產，不能發揮其巨大的規模效益；只能加速黃原膠市場的無序競爭，不利於企業自身的資金積累和滾動發展，同時各生產廠家只顧眼前利益，而忽視了黃原膠生產的開發應用和技術創新，從而也使黃原膠的質量在近幾年幾近徘徊不前。目前國內黃原膠產量3000噸/年，有效需求 5000噸/年，為此國內每年需進口黃原膠達2000噸之多。儘管如此，黃原膠的發展前景仍十分誘人。
黃原膠國內黃原膠生產中存在的問題
八十年代末期，溶氧和染菌是困擾我國黃原膠工業化生產的兩大難題。隨着 GSM發酵罐的發明和染菌問題的解決，黃原膠也就進入了產業化階段。但隨着生產規模的擴大和市場的拓展，黃原膠的質量問題就日益凸現出來。當然影響黃原膠成品質量問題是多方面的，諸如原料的選擇、原料的合理配比、菌種選育、發酵工藝、後處理工藝、生產設備等都會影響其質量。但目前影響國內黃原膠質量的因素是菌種問題、發酵工藝和後處理工藝三個方面。
通過對國內外產品的化驗分析和有關部門的查新證明，國產黃原膠與美國的KELCO公司和法國的Phone-Poulen公司產品有六大差別：黃原膠色澤較深；成品顆粒不夠均勻；不同批次間比重不一；溶解性較差；成品粘度較低且耐熱、酸鹼的穩定性較差；成品的灰分、含氮量略高；微生物指標偏高。
美國KELCO公司是是世界黃原膠生產者先驅，代表國際黃原膠發展方向，其黃原膠產品有以下幾個明顯優點：產品手感較粗，有沙粒狀，在水中極易分散，水溶性好，色澤較淺，粘度較高達2500cp，熱穩定性強。
國產黃原膠從色澤、膠感、溶解性、分散性及粘度等方面都各有千秋，山東中軒、甘肅順興、河北新合、江蘇金湖產品大同小異，河南天冠產品具有流動性的溶解性較好的特點。