黄原胶的物化性质和制备方法

时间：2023-03-24 17:12:03来源：food栏目：食品快速检测阅读：

黄原胶的物化性质和制备方法

[db:作者] / 2022-12-29 00:00

黄原胶

[结构式]

图3-12黄原胶分子结构

[物化性质]黄原胶(xanthic gum)亦称汉生胶(rhodicareS)，是采用黄单胞菌属(Xanthomonascampestris)微生物对糖发酵作用后提炼成的一种生物高分子多聚糖。因其具有增黏性、悬浮性、耐酸碱、耐高温及抗钙盐等许多优异性能，而广泛应用于食品、药品、化妆品、采矿、采油等行业。

黄原胶为白色或米黄色微具甜橙臭的粉末，属碳水化合物多聚糖类物质。黄原胶的分子结构见图3-12。由图3-12可以看出，它具有纤维素的主链和低聚糖的侧链。主链由D-葡萄糖以β-1，4糖苷键相连，每隔一个葡萄糖的C3位连接一个侧链，侧链由甘露糖-葡萄糖醛酸-甘露糖相连组成。与主链相连的甘露糖C6位带一个乙酰基，末端的D-甘露糖有一半数量的分子，其C4和C6位与一个丙酮酸以缩酮链相连接。黄原胶的相对分子质量在2×106～50×106。近年来，国内外学者对黄原胶在水溶液中的构象进行了大量的研究，认为黄原胶在氯化钠水溶液中主要以多分子缔合状态存在，少量以单分子状态存在，且为蠕状链，缔合状态的分子呈分段的双股螺旋构象。

黄原胶为一阴离子型聚电解质，既溶于冷水，也溶于热水，但不溶于大多数有机溶媒。黄原胶具有良好的增黏性和优良的流变学特性，低浓度时就显示出很好的黏度和很强的假塑性，其10g/L的水溶液在静置时几乎成凝胶状，黏度为15000～20000mPa.s，且表观黏度与浓度和剪切速率有关，随着黄原胶浓度的增大，其黏度也增大。当黄原胶溶液受到剪切时，黏度迅速下降，易于流动，一旦停止剪切，黏度立即恢复原状，由于其黏滞性很低，所以黄原胶溶液很容易倾出和用泵输送。因此，黄原胶是稳定性优越的增稠剂和悬浮剂。

[制备方法]1黄原胶的制取由发酵和提取两道工序完成。

①发酵以玉米淀粉为原料，以甘蓝黑腐病黄单胞菌N.K一01菌珠为产生菌，经培养、接种和发酵制成含黄原胶浓度为2%～5%的发酵液。一般发酵温度为28～30℃，时间72～96h，pH=6.5～7.0。发酵过程需不断通气和搅动。

②提取于黄原胶发酵液加入异丙醇使之沉淀，然后再经分离、干燥、研磨和过筛处理，即可得到淡黄色粉末状产品。

黄原胶在不同醇中产生的沉淀形体各异，在甲醇、乙醇中，沉淀细且碎，而在异丙醇中，得到的沉淀则长而齐，呈纤维状，易于回收分离，利于工业生产。

[应用]黄原胶主要应用于石油、食品等工业。

(1)石油工业

用于油井的三次采油，黄原胶是多聚物驱动法采油的首选多聚物。因为它不仅是表面活性物质，能提取带多孔岩石中原油；更重要的是：在采油过程中，由于地层水的黏度低于原油黏度，常造成水超越油流动，使大量油带成为死油区。为了提高水的波及能力，减少死油区，用黄原胶调配成适当浓度的稠化水溶液，使其流动力低于地层油。将这种稠化水溶液注入井内，压进油层驱油，可提高采油率10%以上。

在钻探过程中需要用大量的化学改性泥浆，以平衡地压，防止井喷，保护井壁，防止卡钻等。国外广泛使用黄原胶作为泥浆滤失剂和泥浆增稠剂，其使用量仅次于聚丙烯酰胺。这是因为黄原胶和纤维衍生物、变性淀粉及磺化改性产品比较，具有良好的抗盐、耐热及耐剪切的显著流变性。因而在海.上、高含盐层、高石膏层钻井以及钻深井时尤其需要。用黄原胶调制的泥浆，在含NaCl高达30%，温度在90℃条件下仍能正常工作，保证钻井。

我国近年来在一些高含盐油田也开始使用黄原胶，如中原油田、河南油田、渤海油田等。但由于我国生产黄原胶的成本较高，售价昂贵，油田用量不大，如果能设法改进工艺，降低生产成本，油田的潜在市场很大。

(2)食品工业

在食品工业中，黄原胶用作多目的稳定剂，稠化剂和加工助剂，广泛用于罐装、瓶装食品、面包、奶制品、冷冻食品、饮料、酿造、糖果、糕点、汤料、肉食产品等中。在冷冻食品中，使用黄原胶能明显地改进以淀粉为增稠剂的许多食品的冻-融稳定性。在液体饮料中使用黄原胶可以保持风味和口感性使果汁有良好的灌注性，口感滑爽；在固体食品中，可制作稳定性好，外观光滑的风味食品，这类食品在口中因咀嚼及舌头转动所形成的剪切力使黏度下降，感觉清爽细腻，利于风味施放。在罐头食品中，用0.5%～1%的黄原胶代替部分淀粉，可以更好地改善食品的质量和外形，且出品率提高10%以上。

(3)其他行业

在化妆品及洗涤工业，黄原胶主要用来配制牙膏、洗发香波、发型定性剂、染发剂等；在涂料行业，主要利用黄原胶的流变特性，用于喷涂式涂料中有着+分理想的防流挂效应；在消防行业，利用黄原胶的耐热性和低浓度高增黏性，用其制成的凝胶型抗溶泡沫灭火剂是消防事业的重大突破，黄原胶与其他阻燃物质也可配成阻燃剂；在纺织印染行业，主要用作增黏剂、上胶剂、上光剂、分散剂；在农业领域，用作化肥、农药的悬浮剂和稳定剂。由于其流变特性，易于倒进流出，很适用于喷洒作用；在胶黏剂行业，用作胶黏剂、密封剂的增稠剂和增黏剂；在陶瓷行业，以黄原胶作增稠剂，可使陶瓷表面涂膜均匀。

此外，黄原胶还在地矿、搪玻璃、医药、造纸、照相、录像带、建筑、重力选矿、湿法冶金、炸药、金属表面处理、照相制版、烟草等方面亦得以广泛应用。

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