黄原胶的理化指标及其应用

1.黄原胶的简介

黄原胶,又称黄胶、汉生胶，是一种自然多糖和重要的生物高聚物，由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工程技术产生的。黄原胶可以溶于冷水和热水中，具有高粘度，高耐酸、碱、盐特性、高耐热稳定性、悬浮性、触变性等，常被用作增稠剂、乳化剂、悬浮剂、稳定剂，具有广阔的市场前景，广泛应用于日用化工、食品、医药、采油、纺织、陶瓷、印染等领域。

3.黄原胶的应用

3.1黄原胶在日用化学工业中的应用

3.1.1在化妆品行业中的应用

黄原胶在化妆品行业中的最重要用途是用于牙膏。其优良的剪切稀化流动行为使牙膏易于从管中挤出和泵送分装。黄原胶是所有类型牙膏的优良结合剂，其易于水化、优秀的酶稳定性可生产出均匀稳定的产品，并改良产品的延展成条性。

对护肤霜和乳液，黄原胶提供优良的稳定性。黄原胶静置时的高粘度有利于个人护理产品中均匀分散油相的稳定，擦用时的剪切变稀性质则提供了良好的润滑和爽肤作用[10]。抗氧化剂抗坏血酸，因为能促进胶原蛋白合成，预防老化，减少细纹、淡化黑色素常用于护肤类化妆品中，但是为了把有效成分运送到特定位置必须选用合适的运送体系，这时在o/w 的微乳化体系中加入少量黄原胶作为增稠剂可以起到很好的效果[11]。黄原胶还可以作为遮光剂用于防晒类护肤品中，使皮肤免受紫外线的伤害[12]。另外黄原胶也可以作为增稠剂在低pH值和高电解质存在的条件下用于美白化妆品中[13]。

黄原胶用于眼影中可以使眼影具有流体结构，良好的稳定性，更重要的是可以让眼影在45℃的条件下保存两个月[14]。

洗涤香波由于易于使用，和在头发上易于扩散而被人们广泛接受。但是，当洗发香波里含有小尺寸颗粒活性成分时，这些颗粒的悬浮和沉积就会带来各种问题。这时如果加入少许黄原胶就可以改良香波的流动性质，悬浮不溶性色素和药用成分，产生稳定、丰富、细腻的奶油状泡沫，而且在广范围pH值内与表面活性剂及其他添加剂有协同相互作用[15]。就有专利报道了用黄原胶改善去屑香波里硫化硒的沉积性[16],稳定香波里分散、不溶、非挥发的硅树脂相[17]。

经过热处理后的黄原胶作为固定剂用于头发化妆品中比其他固定剂具有更多的优点，包括流变改进、突出的硬度，光泽等[18]。

3.1.2在其他日化工业中的应用

表面活性剂和高聚物的混合体系在很多方面都有潜在的应用价值，无论是阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在溶液中都可以和水溶性高聚物交联，而且交联作用很大程度上取决于表

面活性剂和高聚物自身的性质。两性离子表面活性剂兼具阴离子和阳离子表面活性剂的性质，黄原胶是具有优良理化性质的水溶性高聚物，所以很多学者都把两性离子表面活性剂和黄原胶作为研究体系，如徐桂英[19]等研究了两性离子表面活性剂甜菜碱和黄原胶的相互作用发现，黄原胶的存在减少了甜菜碱微团中胶束的聚集数，原因可能是因为黄原胶的存在增加了阴离子胶束中表面活性剂的离子化程度。这样的混合体系，不仅兼具阴离子和阳离子表面活性剂的性质，而且毒性低，对皮肤、眼睛比较温和，水溶性好，对硬水的抵抗性好，易于生物降解，所以常用于液体洗涤剂、洗发香波、浴液、餐具洗涤剂、蔬菜水果洗涤剂、抗静电剂等产品。

利用黄原胶对强酸和强碱的稳定性及增粘性，还可以制造工业用的酸性和碱性清洗液。例如，欧洲专利介绍的清洁浴缸和其他刚性表面用的酸性微乳液复配物除含阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂和其他添加剂外，也含有黄原胶[20~22]。黄原胶和刺槐豆胶的混合物还可以作为除臭剂使用[23]。

3.2黄原胶在食品工业中的应用

由于黄原胶有许多优良的乳化稳定性、温度稳定性、与食品中其他组分的相容性以及流变性，所以被广泛应用于各种食品中[2]。

黄原胶用于焙烤食品可提高焙烤食品在焙烤和储存期的持水性和口味的柔滑性；用于饮料可有效的延长果肉饮料的悬浮时间，提高水果和巧克力饮料的口味；用于冷冻食品可以通过结合自由水使其稳定，而且可以控制冰晶的生长速度提供理想的质构。在罐头食品中加入黄原胶可使物料便于泵送与灌装[24]，而且易于保持产品的外观[25]。黄原胶用于乳品生产中能提高牛奶、冰淇淋、饮料的稳定、提高奶油保形力[26]。用于调味料和调味汁，由于其对酸、碱的稳定性好，用于水包油乳浊液中可延长产品的保质期。另外黄原胶还可以用于低脂肪食品[26]、保健食品和肉制品。它和槐豆胶的混合物还可用于糖果、果酱和果冻的制作。

3.3黄原胶在石油工业中的应用

我国油田用化学品主要是聚丙烯酰胺、CMC、变性淀粉等,造成打井成本高、出油率低。黄原胶在增粘、增稠、抗盐、抗污染能力等方面远比其它聚合物强,尤其在海洋、海滩、高卤层和永冻土层钻井中用于泥浆处理、完井液和三次采油等方面效果显著,对加快钻井速度、防止油井坍塌、保护油气田、防止井喷和大幅度提高采油率等方面都有明显的作用[27]，当黄原胶与磷酸酯化度在0.03～0.5范围内的刺槐豆胶混合使用时可以取得更好的效果。

3.4黄原胶在纺织工业中的应用

黄原胶应用于印染工业,可作为染料和颜料的悬浮剂，印染控制剂，控制印染泥浆的流变性质,防止染料的迁移,使图纹清晰,与浆中的多数成分可以互溶,其自身的洗出特性也卓有成效。因此,黄原胶广泛地应用于地毯、丝绸等印染行业中[9]。

3.5黄原胶在陶瓷和搪瓷工业中的应用

黄原胶在低浓度时的流变性能能使瓷釉中的不可溶成分较长期地悬浮，与瓷釉成分互溶，可防止粉碎性瓷釉成分的成团，并缩短研磨时间。同时也可控制干燥时间，降低炉温，并相应减少斑点等缺陷，大大改进陶瓷加工工艺，提高产品质量[28]。

3.6黄原胶在其他方面的应用

黄原胶在医药工业可以作为药物生产中乳液和悬浮液的乳化稳定剂，使药剂均匀一致。在农业上黄原胶用作农药乳浊液的稳定剂和悬浮剂，在喷雾时能控制微液滴的大小和防止漂移，使药物很好地粘附于植物叶面，延长了药物成分与庄稼的接触时间，并耐雨水冲刷[28]。用于浆状炸药可提高其稠度，与瓜儿胶一起使用可改善其热稳定性。据统计，美国每年生产的黄原胶30％用于食品工业，70％用于其他工业[29]。

1.产品简介

黄原胶又称汉生胶、黄杆胶。是一种多功能的生物高分子聚合物，有2.8份D-甘露糖、3份D-甘露糖、2份D-葡萄糖醛酸组成，分子还含有乙酸和丙酮酸。乳白、淡黄至浅褐色颗粒或粉末，微臭。易溶于水，水溶液呈中性，为半透明体。在0～100℃区间，黏度为1～0.9Pa s 。黏度不受盐、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶的影响。

2.理化性质

（1）性质黄原胶为乳白、淡黄至浅褐色颗粒或粉末状体，微臭。它易溶于水，水溶液呈中性，为半透明体。低浓度水溶液的黏度也很高，如0.5%溶液的黏度为0.4Pa·s；1%溶液的为1Pa·s；2%溶液的为3～4Pa·s。在水溶液中，黄原胶分子的侧链紧紧缠绕着纤维素主键，所以黄原胶溶液有很强的耐酸、耐碱、抗生物酶降解和耐热的性能，因此其黏度不受pH 值(在4～10区间内)和温度变化的影响。在0～100℃区间内，其黏度为1～0.9Pa·s。其黏度也不受蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等影响。在水溶液中，黄原胶分子的侧链带有负电荷，具很强的结合阳离子的能力，使得阳离子不能作用于主链，因此，黄原胶溶液的黏度不受盐的影响。温度不变时，受机械力的作用，发生溶胶与凝胶的可逆变化。搅拌可使溶胶的黏度下降。静置则又升高(牛顿塑性)。黄原胶能溶于多种酸溶液，如5%的硫酸、5%的硝酸、5%的乙酸、10%的盐酸和25%的磷酸，且这些黄原胶酸溶液在常温下相当稳定，数月之久仍不变。黄原胶也能溶于氢氧化钠溶液，并具有增稠特性，所形成的粘溶液在室温下十分稳定。黄原胶可被强氧化剂，如过氯酸、过硫酸降解，随温度升高，降解加速。

（2）性能黄原胶水溶液的黏度几乎不受温度、酸碱度和盐类的影响，因此它是食品的良好增调剂。黄原胶溶胶分子能形成超结合带状的螺旋共聚体，构成脆弱的类似胶的网状结构，所以能够支持固体颗粒、液滴和气泡的形态，显示出很强的乳化稳作用和高悬浮能力。沸点以下黏度基本没有变化。但在120℃的杀菌锅中，黏度要下降98%，冷却后可恢复烹调前黏度的80%，黄原胶液的黏度稳定在80℃。

黄原胶与海藻酸钠、淀粉等增稠剂能很好地互溶，故可复配使用。与卡拉胶、槐豆胶、尔豆胶有协同效应，与卡拉胶复配使用可提高弹性，与槐豆胶或瓜尔豆胶复配使用可提高粘性。

（3）毒性小鼠经口LD50>10g/kg。FAO/WHO(1985)规定，ADI为0～0.01g/kg。1987FAO/WHO 食品添加剂专家联合委员会决议，ADI不作特殊规定。

3.应用

（1）制法以蔗糖、葡萄糖或玉米糖浆为碳源，蛋白质水解物为氮源，加入钙盐、少量的磷酸氢钾和硫酸镁及水制成培养基，pH值调至6.0～7.0，加入1%～5%的野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campcstris)接种体，培养50～100小时，发酵后得到高黏度(4～12Pa·s)液体。杀菌后，用乙醇或异丙醇等有机溶剂提取，或用高价金属盐经沉淀作用从培养液中分离出来而制得。

（2）应用在面包、糕点中加入黄原胶，由于它对高温稳定，使焙烤的食品能保持一定的湿度，从而改进了食品的质量。黄原胶与沉淀混合后，能防止焙烤食品的淀粉发生变型，从而推迟了食品的老化，延长了其贮存期和货架期。使用量为0.5%～1%。黄原与淀粉、果酱、色素和香精混合可制成焙烤点心的馅料，这种馅料不脱水收缩。在冰淇淋和乳制品中使用黄原胶(与瓜尔胶、槐豆胶复配使用)，可使制品稳定。用量为0.1%～0.25%。黄原胶与槐豆胶和羧甲基纤维素钠复配使用，可稳定由直接酸化牛奶生产的酸奶。在饮料中加入黄原胶，可使饮料爽口，在低pH值下溶解完全，不溶物能很好地悬浮在果饮料中添加量为0.025%～0.17%。在肉制品中加入黄原胶，可提高制品的质量，添加量为0.5%～1%。在乳化香精中加

入少量的黄原胶与变性淀粉的复配物，可起到阿拉伯胶在乳化香精中的作用。还能延缓变性淀粉老化，使乳化香精稳定，长时间贮存。在果酱中加入黄原胶，可以改善口感和持水性，提高产品的质量，添加量在0.5%左右。在奶油、花生酱等餐用糖浆中可加入0.1%的黄原胶作稳定剂，以提高制品的质量。

按FAO/WHO(1984)规定，黄原胶的用途和限量如下：沙丁鱼及其制品罐头，用量为10g／kg；酸黄瓜，用量为5g/kg(单用或与其他溶剂及分散剂合用量)；肉汤、羹，用量为3g/kg；稀奶油。用量为5g/kg(单用或与其他增稠剂及改性别合用量，仅用于巴氏杀菌掼奶油，或掼打用的超高温杀菌奶油及消毒稀奶油)；乳脂干酪，用量为5g/kg(单用或与其他增调剂合用量)；发酵后经加热处理的增香酸奶，用量为5g/kg(单用或与其他稳定剂合用量)；冷饮。用量为10g/kg(按最终制品计，单用或与其他乳化别、稳定剂和增稠剂合用量)。

（3）黄原胶在食品中的应用：可作为乳化剂、粘合剂、悬浮剂、耐盐、耐酸增稠剂等。

黄原胶是许多面粉制品的重要组成部分，它在高温下具有高稳定性，能维持烘烤食品的湿度，增加口感，改进食品的质量，同时延长面粉制品的贮存期。黄原胶能使饮料中的一些不溶成分充分悬浮，保持良好的外观形态，而且还能使饮料增加厚重感和爽口感。黄原胶可配制成不含亚硝酸盐的保鲜剂，可以有效地延长生菜和生果的贮藏寿命。含黄原胶的盐溶液应用于肉食加工中，可起到使肉嫩化的作用。此外，黄原胶还可以作为抗氧化剂，在食品工业中发挥着巨大的作用。在沙拉酱或沙司等典型油于水体系中，黄原胶能够改善泵送性及粘附性，增强口感和风味释放，对固体颗粒持久的悬浮性能，并且，黄原胶在强酸或高盐调味料中更能显示其优越稳定性。在烘焙食品中，黄原胶能够使其增加蜂窝气泡含量，提高保水性能，增强口感，风味丰满。日用产品采取黄原胶稳定及剪切控制之优势，赋予产品稳定，骨架成型及良好的粘附性。黄原胶不改善流动性。在冷冻食品中，在多次冷冻解冻情况，黄原胶提供良好稳定性能和保水性能，以减少冰冻晶。黄原胶还可给予滑爽口感，延长货架寿命和非凡耐高温性能。在果汁饮料中，黄原胶有极强的耐酸性和与其他添加剂的良好配伍性，悬浮果肉和风味释放。它提供愉悦的口感。

黄原胶在食品保藏中的应用：黄原胶对蔬菜和水果的保鲜作用。利用黄原胶即可配制不含亚硫酸盐的保鲜剂，防止出现皱缩、干枯、褐变等生理、生化变化。保鲜剂中添加黄原胶后，能有效地延长生菜和生果的储存期。

黄原胶在鲜蘑菇保藏和蘑菇罐头中的应用。能有效地抑制加工时蘑菇发生皱缩、褐变及组织致密化。